Često se događa da uređaj koji se koristi u svakodnevnom životu, a koji je od velike važnosti za cijelo čovječanstvo, ne podsjeća na svog tvorca. Ali u našim domovima zasvijetlio je zahvaljujući naporima određenih ljudi. Njihove zasluge za čovječanstvo su neprocjenjive - naši domovi su ispunjeni svjetlošću i toplinom. Priča u nastavku će vas upoznati s ovim velikim izumom i imenima onih s kojima je povezan.
Što se tiče potonjeg, mogu se primijetiti dva imena - Alexander Lodygin i Thomas Edison. Iako je zasluga ruskog znanstvenika bila vrlo velika, palma pripada američkom izumitelju. Stoga ćemo ukratko govoriti o Lodyginu i detaljno se zadržati na Edisonovim dostignućima. Upravo s njihovim imenima povezana je povijest žarulja sa žarnom niti. Kažu da su Edisonove žarulje trebale jako puno vremena. Morao je provesti oko 2 tisuće eksperimenata prije nego što se rodio svima nama poznat dizajn.
Izum koji je napravio Alexander Lodygin
Povijest žarulja sa žarnom niti vrlo je slična povijesti drugih izuma napravljenih u Rusiji. Aleksandar Lodygin, ruski znanstvenik, uspio je u staklenoj posudi iz koje je ispumpavan zrak natjerati ugljičnu šipku da svijetli. Povijest stvaranja žarulje sa žarnom niti počinje 1872. godine, kada mu je to uspjelo. Aleksandar je 1874. godine dobio patent za električnu žarulju sa žarnom niti. Malo kasnije predložio je zamjenu ugljične šipke volframom. Volfram se još uvijek koristi u žaruljama sa žarnom niti.
Hvala Thomasu Edisonu
Međutim, američki izumitelj je 1878. godine uspio stvoriti izdržljiv, pouzdan i jeftin model. Osim toga, uspio je uspostaviti njegovu proizvodnju. U njegovim prvim svjetiljkama, žarna nit je bila ugljenisana strugotina napravljena od japanskog bambusa. Volframove niti, poznate nam, pojavile su se mnogo kasnije. Počeli su se koristiti na inicijativu Lodygina, gore spomenutog ruskog inženjera. Da nije bilo njega, tko zna kako bi se razvijala povijest žarulja sa žarnom niti u narednim godinama.
Američki Edisonov mentalitet
Značajno se razlikuje od ruskog. S američkim državljaninom Thomasom Edisonom sve je krenulo u posao. Zanimljivo, dok je razmišljao o tome kako telegrafsku vrpcu učiniti trajnijom, ovaj je znanstvenik izumio depilaciju papirom. Ovaj papir je tada korišten kao omot od slatkiša. Sedam stoljeća zapadne povijesti prethodilo je Edisonovom izumu, i to ne toliko razvoj tehničke misli, koliko se u ljudima postupno formirao aktivan stav prema životu. Mnogi talentirani znanstvenici tvrdoglavo su išli na ovaj izum. Povijest nastanka žarulje sa žarnom niti povezana je, posebice, s imenom Faraday. Stvorio je temeljna djela u fizici, bez oslanjanja na koja bi Edisonov izum teško bio izvediv.
Drugi izumi koje je napravio Edison
Thomas Edison rođen je 1847. u Port Heronu, malom američkom gradiću. U Thomasovom samoostvarenju ulogu je igrala činjenica da je mladi izumitelj imao sposobnost trenutnog pronalaženja investitora za svoje ideje, čak i one najodvažnije. I bili su spremni riskirati znatne svote. Na primjer, dok je još bio tinejdžer, Edison je odlučio tiskati novine u vlaku dok se kretao, a zatim ih prodati putnicima. A vijest za novine trebalo je prikupljati baš na autobusnim stanicama. Odmah su se pojavili ljudi koji su posudili novac za kupnju male tiskare, kao i oni koji su pustili Edisona u vagon za prtljagu s ovim strojem.
Izume prije Thomasa Edisona ili su napravili znanstvenici i bili su nusproizvod njihovih otkrića, ili praktičari koji su usavršili ono s čime su morali raditi. Edison je bio taj koji je od izuma napravio zasebnu profesiju. Imao je mnogo ideja, a gotovo svaka od njih postala je izdanak za sljedeće koje su zahtijevale daljnji razvoj. Thomas tijekom svog dugog života nije mario za svoju osobnu udobnost. Poznato je da je kada je posjetio Europu, već u zenitu slave, bio razočaran lijenošću i drskošću europskih izumitelja.
Bilo je teško pronaći područje u kojem Thomas ne bi napravio proboj. Procjenjuje se da je ovaj znanstvenik svake godine napravio oko 40 velikih otkrića. Edison je ukupno primio 1092 patenta.
Duh američkog kapitalizma potaknuo je Thomasa Edisona gore. Uspio se obogatiti s 22 godine, kada je osmislio kotaciju za Bostonsku burzu. Međutim, najvažniji Edisonov izum bilo je stvaranje žarulje sa žarnom niti. Thomas je uz njegovu pomoć uspio naelektrizirati cijelu Ameriku, a potom i cijeli svijet.
Izgradnja elektrane i prvi potrošači električne energije
Povijest svjetiljke počinje izgradnjom male elektrane. Znanstvenik ga je izgradio u svom Menlo Parku. Ona je trebala služiti za potrebe njegovog laboratorija. Međutim, ispostavilo se da je primljena energija više nego što je bilo potrebno. Tada je Edison počeo prodavati višak susjedima farmerima. Malo je vjerojatno da su ti ljudi shvatili da su postali prvi plaćeni potrošači električne energije na svijetu. Edison nikada nije težio da postane poduzetnik, ali kada mu je nešto trebalo za posao, otvorio je malu tvornicu u Menlo Parku, koja je kasnije narasla do velike veličine i krenula svojim putem.
Povijest promjena u uređaju žarulje sa žarnom niti
Električna žarulja sa žarnom niti je izvor svjetlosti, gdje se pretvaranje u električnu svjetlosnu energiju događa zbog žarenja vatrostalnog vodiča električnom strujom. Svjetlosna energija je prvi put dobivena na ovaj način propuštanjem struje kroz ugljičnu šipku. Taj je štap stavljen u posudu iz koje je prethodno bio evakuiran zrak. Thomas Edison je 1879. godine stvorio više ili manje izdržljiv dizajn koristeći ugljičnu niti. Međutim, postoji prilično duga povijest pojave žarulje sa žarnom niti u svom modernom obliku. Kao ogrjevno tijelo 1898.-1908. pokušao koristiti različite metale (tantal, volfram, osmij). Volframova nit, cik-cak, počela se koristiti od 1909. godine. Žarulje sa žarnom niti počele su se puniti 1912-13. (kripton i argon), kao i dušik. Istodobno se počela izrađivati volframova nit u obliku spirale.
Povijest razvoja žarulje sa žarnom niti dodatno je obilježena njezinim poboljšanjem poboljšanjem svjetlosnog učinka. To je učinjeno podizanjem temperature tijela niti. Istodobno je održan životni vijek svjetiljke. Punjenje inertnim makromolekularnim plinovima uz dodatak halogena dovelo je do smanjenja onečišćenja tikvice s česticama volframa raspršenim unutar nje. Osim toga, smanjio je brzinu isparavanja. Korištenje filamenta u obliku dvostruke spirale i trospirale dovelo je do smanjenja gubitka topline kroz plin.
Takva je povijest izuma žarulje sa žarnom niti. Sigurno će vas zanimati koje su njegove različite sorte.
Moderne sorte žarulja sa žarnom niti
Mnoge vrste električnih svjetiljki sastoje se od određenih dijelova iste vrste. Razlikuju se po obliku i veličini. Tijelo sa žarnom niti (tj. spirala od volframa) pričvršćeno je na metalnu ili staklenu stabljiku unutar žarulje s držačima od molibdenske žice. Krajevi spirale pričvršćeni su na krajeve ulaza. Kako bi se stvorila vakuumsko nepropusna veza s oštricom od stakla, srednji dio čahure izrađen je od molibdena ili platine. Žarulja svjetiljke tijekom vakuumske obrade napunjena je inertnim plinom. Zatim se stabljika kuha i formira se izljev. Svjetiljka za ugradnju u uložak i zaštitu izljeva isporučuje se s postoljem. Pričvršćuje se osnovnom mastikom na tikvicu.
Izgled svjetiljki
Danas postoji mnogo žarulja sa žarnom niti koje se mogu podijeliti po primjeni (za automobilska svjetla, opće namjene itd.), po svjetlosnim svojstvima žarulje ili po konstruktivnom obliku (ukrasni, zrcalni, s raspršujućim premazom itd.), kao i po obliku, koji ima tijelo niti (s dvostrukom spiralom, s ravnom spiralom itd.). Što se tiče dimenzija, postoje velike, normalne, male, minijaturne i subminijaturne. Na primjer, potonje uključuju svjetiljke duljine manje od 10 mm, čiji promjer ne prelazi 6 mm. Što se tiče velikih, oni uključuju one čija je duljina veća od 175 mm, a promjer je najmanje 80 mm.
Snaga lampe i vijek trajanja
Moderne žarulje sa žarnom niti mogu raditi na naponima u rasponu od djelića jedinice do nekoliko stotina volti. Njihova snaga može biti nekoliko desetaka kilovata. Ako povećate napon za 1%, svjetlosni tok će se povećati za 4%. Međutim, vijek trajanja će se smanjiti za 15%. Ako upalite žarulju na kratko vrijeme na naponu koji prelazi nazivni napon za 15%, bit će onemogućena. Zato tako često padovi napona dovode do pregaranja žarulja. Od pet sati do tisuću ili više, njihov vijek trajanja varira. Na primjer, prednja svjetla zrakoplova dizajnirana su za kratko vrijeme, a transportne lampe mogu raditi jako dugo. U potonjem slučaju treba ih postaviti na mjesta koja omogućuju jednostavnu zamjenu. Danas svjetlosna učinkovitost svjetiljki ovisi o naponu, dizajnu, trajanju gorenja i snazi. To je oko 10-35 lm/W.
Lampe sa žarnom niti danas
Žarulje sa žarnom niti po svojoj svjetlosnoj učinkovitosti, naravno, gube u odnosu na izvore svjetlosti na plin (fluorescentne svjetiljke). Međutim, jednostavnije su za korištenje. Žarulje sa žarnom niti ne zahtijevaju složene armature ili uređaje za pokretanje. Što se tiče snage i napona, za njih praktički nema ograničenja. Danas se u svijetu svake godine proizvede oko 10 milijardi svjetiljki. A broj njihovih sorti prelazi 2 tisuće.
LED žarulje
Povijest nastanka svjetiljke je već napisana, dok povijest razvoja ovog izuma još nije dovršena. Postoje nove sorte koje postaju sve popularnije. Prije svega govorimo o LED svjetiljkama (jedna od njih je prikazana na gornjoj fotografiji). Poznati su i kao energetski učinkoviti. Ove žarulje imaju svjetlosni učinak koji je više od 10 puta veći od žarulja sa žarnom niti. Međutim, oni imaju nedostatak - izvor napajanja mora biti niskonaponski.