Свет будущего. История лампы будущего


История развития электрического освещения. О прошлом и будущем ламп накаливания

КАК ЛЮДИ ОБХОДИЛИСЬ

БЕЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЛАМПОЧКИ?

Сегодня зажечь свет в доме настолько просто, что, кажется, иначе и быть не может: щелкнул выключателем, и комната осветилась. Электричество стало настолько привычным, что даже удивляешься – как же обходился прежде без него человек? А между тем «борьба за свет» вписалась любопытной страницей в историю человечества.Понятно, самый первый источник света оказался совсем простым: горел в пещере первобытного человека костер, играя неяркими отблесками пламени на стенах. Однако когда наши далекие предки обзавелись настоящими жилищами-домами, потребовалось более совершенное техническое решение. И оно было найдено. В поэмах Гомера можно встретить описания сосудов с раскаленным углем и промасленной или пропитанной жиром древесной стружкой. Огонь, горевший в них, и освещал жилища древних греков.Недостатков у первых древних светильников было хоть отбавляй. Дымили, легко могли стать причиной пожара. Ясно, для огня требовался какой-то иной «питательный материал». И его нашли. Родиной великого изобретения, долгие века верой и правдой служившего человечеству, оказался Древний Египет. Там была изготовлена самая первая масляная лампа.Она представляла собой метровой высоты колонну из песчаника. В выдолбленные сверху отверстия вставляли сосуды с горящим маслом. Этому светильнику пять тысяч лет!А вот в Древнем Риме конструкции светильников были уже другие и делались на любой вкус. По сути, это были самые настоящие лампы, масло горело в закрытых бронзовых сосудах с отверстиями для «выхода» света. Форма сосудов была самой разнообразной – то звериная голова с лапами, то чаша с причудливым рельефом на поверхности. Римляне же первыми додумались вешать светильники на стены. Совсем как современные бра. И канделябр – светильник с несколькими лампами – тоже был изобретен в Риме.И все же масло было довольно дорогим материалом. Воск оказался гораздо дешевле. На длительное время в обиход прочно вошли свечи. Их изготавливали не только из пчелиного воска, но и из других подходящих материалов – растопленного сала, парафина, стеарина. Несмотря на то, что существовали свечные заводы, во многих деревенских семьях их изготавливали сами.Каких только светильников не было в средние века! Канделябры на десятки свечей, бра, лестничные фонари, люстры... Трудились над ними самые искусные ювелиры, чеканщики, золотых и серебряных дел мастера. А материалами служили чеканная медь с эмалью, серебро с чернью, золото, фарфор, богемское стекло, драгоценные камни. По всей Европе славились мастера Лотарингии, Реймской области, Саксонии...Конечно, далеко не каждый мог позволить себе заиметь такой светильник. В домах победнее, подсвечники и канделябры были железными, латунными. В совсем бедных и того не было, пользовались, чем придется. В русских деревнях избы освещала лучина: тоненькая горящая щепочка заменяла свечку.В середине ХVII века французский ученый Кардан изобрел механическое приспособление для равномерного питания фитиля маслом. Но только в XIX веке появилась, наконец, масляная лампа, конструкцию которой можно считать вполне совершенной. Автором ее тоже был француз – инженер Арган. Состояла конструкция из резервуара, двух вентиляционных трубочек и широкого фитиля, длина которого регулировалась ручкой. Сверху был стеклянный цилиндр, который для красоты закрывался еще и стеклянным шарообразным абажуром.Оттеснив свечи, масляные лампы довольно долго были в обиходе. Существовали даже масляные люстры, масляные бра. А изобретатели предлагали все новые конструкции – керосиновые, газовые. Первооткрывателем газового освещения стал англичанин Уильям Мердок, успешно опробовавший свое изобретение в собственном доме: там он установил газовые лампы.Но лавочники да купцы газу не доверяли и упорно пользовались маслом или керосином. Керосин же, к слову сказать, был открыт польским аптекарем Игнасием Лукасевичем и получился путем перегонки нефти. Эта горючая жидкость и стала новым источником света. В 1860 году Москва озарилась светом керосиновых фонарей. Газовые и керосиновые лампы, дополненные прозрачным стеклом, давали ровный свет, и потому послужили людям еще в XX веке.Но неумолимо надвигался век электричества.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЛАМПОЧКА

В последние десятилетия XIX века в жизнь многих европейских городов вошло электрическое освещение. Появившись сначала на улицах и площадях, оно очень скоро проникло в каждый дом, в каждую квартиру и сде-лалось неотъемлемой частью жизни каждого цивилизо-ванного человека. Это было одно из важнейших событий в истории техники, имевшее огромные и многообразные последствия. Бурное развитие электрического освещения привело к массовой электрификации, пере-вороту в энергетике и крупным сдвигам в промышленно-сти. Однако всего этого могло и не случиться, если бы усилиями многих изобретателей не было создано такое обычное и привычное для нас устройство, как электри-ческая лампочка. В числе величайших открытий челове-

levevg.ru

Каким может быть освещение будущего?

В ближайшие несколько лет осветительные приборы серьезно изменятся. Они станут более экономичными, и навсегда заменят широко распространенные до сих пор лампы накаливания и люминесцентные лампы.

 Первые лампы с вольфрамовой нитью были изобретены более 120 лет назад. Энергосберегающие люминесцентные лампы запатентовали в 1984 году. В широкий обиход же они вошли чуть более десяти лет назад. Однако и те и другие в ближайшие несколько лет уйдут на покой. Что придет им на смену? Светодиодные светильники.

 Первые светодиоды (по-английски они называются «Light-emitting diode, LED») появились около пятидесяти лет назад. А сам эффект электролюминесценции в полупроводниках открыл в 1923 году советский физик Олег Лосев.

 Два слова об Олеге Лосеве (1903 - 1942). Его, действительно, можно назвать советским физиком, потому что вся его работа протекала в СССР. С 1920 года он работал в области радиотехники и в области изучения полупроводников. В 1941 году он отказался эвакуироваться из Ленинграда, чтобы закончить начатые исследования. Исследования он закончил, работа была послана в научный журнал, но затерялась, и потом ее так и не нашли. Сам же О.В.Лосев в январе 1942 года умер от голода, и был похоронен в одной из братских могил. В физике полупроводников О.В.Лосевым были сделаны два значительных открытия, опередившие свое время. Одно из таких открытий – эффект электролюминесценции.

 Если говорить коротко, физика этого явления такая.

 Сами полупроводники – материалы с химической валентностью 4 (кремний, германий) не сильно отличаются от диэлектриков, проводимость которых очень мала. Но если легировать полупроводники специальными примесями в них появятся свободные электроны, которые начнут проводить электрический ток. При легировании полупроводникового материала другими примесями может возникнуть недостаток электронов. Такой материал тоже будет проводить электрический ток, но в противоположную сторону. Электроны станут двигаться в сторону, где имеется недостаток электронов («дырки»).

 Самое интересное происходит на месте стыка полупроводников с электронной и с дырочной проводимостью. Если пропускать через такой стык электрический ток, то избыток электронов в одном из полупроводников заместит часть «дырок» в другом полупроводнике. При этом в некоторых материалах электроны будут переходить на более низкую электронную орбиту, в результате чего на стыке двух полупроводников возникнет свечение. Свет этот будет почти монохромным (очень чистым): красный, зеленый, синий.

 Первым появился светодиод, излучающий красный свет. В начале 1970-х годов появились зеленые и жёлтые светодиоды. В 1990 году был создан дешёвый и яркий синий светодиод.

 Появление синего светодиода сделало возможным создание источников белого света. Такие источники преобразуют синий или ультрафиолетовый свет светодиода в белый с помощью специальных люминофоров, которые светятся под воздействием ультрафиолетовых или синих лучей.

 Лампа накаливания потрясающе неэффективна — лишь 5% энергии электрического тока она превращает в свет. 95% электроэнергии тупо превращается в тепло. Производительность паровоза! Мало этого, лампа накаливания недолговечна — ее среднее время работы – 1000 часов.

 Светодиоды имеют очень высокую световую эффективность. Его светоотдача в 6-10 раз больше, чем у лампы накаливания.

 В настоящее время светодиоды стали выпускать очень высокого качества, высокой надежности и большой яркости. Они могут полностью заменить лампы накаливания.

 Срок службы светодиодов очень высок, и часто заменять светодиодные светильники вряд ли придется. Это отчасти искупает высокую стоимость светодиодных светильников. Сейчас еще производятся светодиодные лампы со стандартными цоколями, к которым мы привыкли, но общепризнано, что это – тупиковая ветвь. Будущее за светодиодными светильниками без патронов и цоколей. Надо думать, что скоро продажи любых лампочек накаливания и люминесцентных, прекратятся. Все станут покупать готовые светодиодные светильники.

 Маленькая хитрость. Чтобы ликвидировать запасы ламп накаливания торговые сети будут продавать их (а может быть, уже продают) по сниженной цене. Есть смысл купить этих ламп напоследок и использовать их в тех местах, где освещение требуется не постоянно, а время от времени. В подобных местах жалко было бы ставить дорогие светодиодные лампы, которые прослужат сто лет и сэкономят нам мегаватты энергии. Если нам не нужна ни такая экономия, ни такой срок службы, вполне можно воспользоваться уходящими в небытие «старичками», лампами накаливания.

 И еще один совет. Купив светодиодный светильник, храните чек! Если дорогой светодиодный светильник откажет в течение гарантийного срока (а он очень продолжительный!) Вы можете потребовать его бесплатной замены.

Опубликовано на сайте ТопавторПолезные ссылки:
  1. Светодиодные лампы, освещение будущего
  2. Будущее домашнего освещения
  3. Что такое полупроводник (Википедия)
  4. Статья об Олеге Лосеве

eponim2008.livejournal.com

Свет будущего | | Азбукиведи-история

Статья 1939 года о существующих и предполагаемых в будущем источниках света. Свет будущего. Г.П.Воронков Журнал «Наука и жизнь» №9 за 1939г. Костер, лучина, лампы, свечи В первобытные времена костер служил человеку одновременно и печкой и лампой. Затем появилось замечательное изобретение — лучина, которая кое-где в деревнях была в ходу совсем еще недавно. Лучина давала очень яркий свет, но от нее было много копоти и дыма, да кроме того и не всегда можно было найти подходящее дерево для лучины. Люди заметили, что особенно ярко горит смолистая лучина. Значит,— дело не столько в дереве, сколько в смоле. Стоит обмакнуть какую-нибудь ветку в смолу и получится искусственная лучина, которая горит лучше обыкновенной. Так появился факел. Факелы горели очень ярко, ими освещали целые залы во время торжественных пиров. Факелы горели не только ярче, чем лучина, но и дольше. Это и навело на мысль, что дерево можно устранить совсем и оставить одну смолу или сало. Смолу или сало «помещали в глиняную чашку и зажигали. В дальнейшем нашли применение горючие масла, нефть и т. п. Так люди додумались до первой лампы, которая горела несколько часов подряд, а не полчаса, как лучина. Но первые лампы очень коптили, потому что в них не хватало воздуха дня полного сгорания угольных частиц, составляющих копоть. Надо было устроить лампу так, чтобы масло или сало подводились к пламени постепенно. Для этого - придумали фитиль. Были выработаны различного типа масляные лампы, применявшиеся в древней Греции, Риме, Египте и др. Эти лампы сохранились в употреблении в течение всего средневековья. Параллельно с лампой была изобретена свеча, появившаяся примерно в XI в. (сало, китовый жир). Свечи делают не только из сала и воска, но и из стеарина. Свечи были в употреблении вплоть до второй половины XIX в., лампы продолжали совершенствоваться. Так как копоть образуется в результате недостатка воздуха, то для ее устранения необходимо пользоваться трубой, поставленной над горящим фитилем. Сначала труба была железная, а затем стеклянная, которую ввел французский аптекарь Кенке спустя много времени после того, как была введена железная труба. В старину лампы, имеющие стеклянную трубу по имени их изобретателя называли кенкетами. Но ламповое стекло все еще помещалось над фитилем, и только спустя 33 года швейцарец Арганд ( в конце XVIII в.) догадался надеть стекло на горелку. В 1765 г. в Париже были поставлены новые отражательные фонари с масляными лампами вместо свечей. 20 лет спустя ими был освещен и Лондон. В России сто лет назад улицы городов освещались масляными лампами. Газовое и электрическое освещение В начале XIX в. качали применять для освещения светильный газ. Изобретение газового освещения принадлежит англичанину Мердоку и французу Лебону. Светильный газ дал возможность впервые разрешить вопрос о централизованном снабжении потребителей горючим для целей освещения. Большое применение получила масляная лампа с введением в употребление керосина. Газовое и керосиновое освещение особенно широко начали применяться с изобретением Ауэром Вельсбахом газокалильной сетки, состоящей из растительных волокон, пропитанных минеральными солями, содержащими торий и церий. Благодаря сетке сила света возросла в десятки раз. Применение электричества для освещения относится к 1801 г., когда Тенар и Дэви пробовали накаливать проводники электрическим током гальванических батарей. В 1803 г. проф. Петрову в физической лаборатории Медико-хирургической академии в Петербурге удалось впервые получить вольтову дугу. В 1808 г. Дэви независимо от Петрова получил вольтову дугу в большом масштабе, пользуясь батареей из 2000 медно-цинковых элементов. Впервые Жобар (1838), затем Гебель (1854), а позднее Лодыгин применили в качестве тела накала уголь. В 1870 г. Лодыгин пробовал освещать Петербургское адмиралтейство своими лампами с угольными стерженьками. Вслед за этим появились так называемые свечи Яблочкова. Он догадался расположить угли не один над другим, а рядом, параллельно друг другу; так как положительный и отрицательный угли сгорают неодинаково быстро, то, чтобы расстояние между концами углей не менялось, он пропускал между углями переменный ток, и тогда оба угля сгорали одинаково быстро. Угли были разделены прослойкой каолина с магнезией, улетучивающейся во время горения углей. Прошло несколько десятков лет, и была поставлена задача — уменьшить яркость электрического источника света. Попробовали пропускать электрический ток через угольный волосок, помещенный в пространстве, из которого выкачан воздух; таким образом, и получилась лампочка накаливания небольшой силы света. Первую лампочку накаливания с угольным волоском сконструировал 60 лет назад знаменитый американский изобретатель Томас Альва Эдисон. В 1897 г. Нернот взял патент на лампу особой конструкции, более экономичную, чем лампа Эдисона. Дальнейшее улучшение электролампы шло по пути увеличения накала нити, для чего применили тугоплавкие металлы. В 1898 г. Ауэр применил тугоплавкий металл осмий. В 1900 г. Саядер сделал нить лампы из циркония. В 1903 г. Бэлтон использовал для этой цепи тантал. Вольфрам был применен впервые в 1903 г. (Юст, Бохман), прошло шесть лет пока научились изготовлять вольфрамовую проволоку нужного диаметра. Особенно экономичны так называемые газополные лампы, названные так потому, что они наполняются инертным газом: азотом, аргоном (http://www.infrapro.ru/). Их ввел в употребление Лэнгмюир в 1913 г. Между тем продолжала совершенствоваться и вольтова дуга; так, в 1848 г. древесный уголь был заменен ретортным. Для сближения углей во время горения был введен в 1879 г. дифференциальный регулятор. В 1899 г. Брюмер предложил применять угли, пропитанные солями калия, кальция, стронция (эффективные угли),— пламенные дуги. В 1913 г. фирма Эдисон и Сван разработала дуговую лампу с вольфрамовыми электродами, горящими в инертном газе,— точечная вольтова дуга. Недавно немецкий ученый Бек построил дуговую лампу в 2 млрд. свечей. Эта лампа, помещенная на расстоянии 30 км от поверхности земного шара, светила бы как Луна. Диаметр лампы достигает 2 м. Газосветные трубки. Холодный свет В рассмотренных нами искусственных источниках света (костер, лучина, свеча, газ, керосиновая лампа, электрическая лампа накаливания) свет сопровождается теплотой. При сгорании лучины, газа, керосина, при накаливании волоска электрической лампочки всегда выделяются, кроме видимых световых лучей, невидимые тепловые лучи, причем количество энергии последних гораздо больше, чем видимых. Задача получения экономического света заключается в том, чтобы отыскать источники света, при которых как можно больше энергии превращается в свет и как можно меньше энергии теряется в виде тепла. Для разрешения этой задачи надо отказаться от накаливания нити и перейти к лампочкам без накаливания. Такие лампы уже есть. Они представляют собой длинные стеклянные трубки, наполненные разреженным газом. При пропускании через такую трубку электрического тока она начинает светиться мягким приятным светом. Здесь светится не закаленная нить, а газ. Аргон дает лиловое свечение, неон — оранжевое, водород— розовое, натрий — желтое. Такие трубки берут в несколько раз меньше энергии, чем лампочки накаливания с одинаковой отдачей света. Дворец Советов будет освещаться такими газосветными лампами. Однако есть еще один «фонарик», который дает только световые лучи и не дает тепла. Это — «фонарик» светляка; он излучает холодный свет, а холодный свет — самый экономичный. Экономичность различных источников света показана в следующей таблице: Из таблицы видно, насколько еще далека светоотдача применяемых нами «источников света» от такого идеального источника каким является светлячок. Коэффициент полезного действия в % Источник света Стеариновая свеча                   0,02 Керосиновая лампа                   0,05 Керосинокалильная лампа        0,2 Лампа с угольным волоском        0,5 Пустотная с вольфрамовой нитью     1,3 —1,7 Газополная лампа        2,5 —3,5 Пламенная вольтова дуга         6,5 Ртутная газосветная лампа        6,7 Натриевая          10—11 Светлячок        90 Продолжение здесь

azbukivedi-istoria.ru