Często zdarza się, że urządzenie używane w życiu codziennym, które ma ogromne znaczenie dla całej ludzkości, nie przypomina nam swojego twórcy. Ale w naszych domach rozbłysło dzięki staraniom konkretnych osób. Ich zasługa dla ludzkości jest bezcenna – nasze domy przepełnione jest światłem i ciepłem. Poniższa historia wprowadzi Cię w ten wspaniały wynalazek i nazwiska osób, z którymi jest związany.
Jeśli chodzi o to ostatnie, można zauważyć dwa nazwiska - Aleksandra Lodygina i Thomasa Edisona. Chociaż zasługa rosyjskiego naukowca była bardzo duża, palma należy do amerykańskiego wynalazcy. Dlatego pokrótce porozmawiamy o Lodyginie i szczegółowo omówimy osiągnięcia Edisona. To właśnie z ich nazwami wiąże się historia lamp żarowych. Mówi się, że żarówki Edisona zajęły ogromną ilość czasu. Musiał przeprowadzić około 2 tys. eksperymentów, zanim narodził się znany nam wszystkim projekt.
Wynalazek Aleksandra Lodygina
Historia lamp żarowych jest bardzo podobna do historii innych wynalazków wykonanych w Rosji. Rosyjski naukowiec Aleksander Lodygin zdołał sprawić, że pręt węglowy żarzy się w szklanym naczyniu, z którego wypompowywano powietrze. Historia powstania lampy żarowej zaczyna się w 1872 roku, kiedy udało mu się to zrobić. Alexander otrzymał patent na elektryczną żarówkę na węgiel drzewny w 1874 roku. Nieco później zasugerował zastąpienie pręta węglowego wolframem. Część wolframowa jest nadal używana w lampach żarowych.
Podziękowania dla Thomasa Edisona
Jednak to amerykański wynalazca był w stanie stworzyć trwały, niezawodny i niedrogi model w 1878 roku. Ponadto udało mu się ustanowić jego produkcję. W jego pierwszych lampach włóknem były zwęglone wióry z japońskiego bambusa. Znane nam włókna wolframowe pojawiły się znacznie później. Zaczęto ich używać z inicjatywy Łodygina, wspomnianego już rosyjskiego inżyniera. Gdyby nie on, kto wie, jak potoczyłaby się historia żarówek w kolejnych latach.
Mentalność amerykańskiego Edisona
Znacząco różni się od rosyjskiego. Z obywatelem USA Thomasem Edisonem wszystko poszło w interesy. Co ciekawe, zastanawiając się, jak zwiększyć trwałość taśmy telegraficznej, naukowiec wynalazł woskowanie papieru. Papier ten był następnie używany jako opakowanie cukierków. Siedem wieków historii Zachodu poprzedziło wynalezienie Edisona i nie tyle rozwój myśli technicznej, ile stopniowo ukształtował się u ludzi aktywny stosunek do życia. Wielu utalentowanych naukowców z uporem podeszło do tego wynalazku. Historia powstania żarówki wiąże się w szczególności z imieniem Faradaya. Stworzył fundamentalne prace z dziedziny fizyki, bez których nie byłoby możliwe wykonanie wynalazku Edisona.
Inne wynalazki wykonane przez Edisona
Thomas Edison urodził się w 1847 roku w Port Heron, małym amerykańskim miasteczku. W samorealizacji Thomasa ważną rolę odegrał fakt, że młody wynalazca potrafił błyskawicznie znaleźć inwestorów dla swoich pomysłów, nawet tych najbardziej śmiałych. I byli gotowi zaryzykować znaczne sumy. Na przykład, będąc jeszcze nastolatkiem, Edison postanowił wydrukować gazetę w jadącym pociągu, a następnie sprzedać ją pasażerom. A wiadomości dla gazety powinny być zebrane na przystankach autobusowych. Natychmiast pojawili się ludzie, którzy pożyczyli pieniądze na zakup małej prasy drukarskiej, a także tacy, którzy wpuścili Edisona do wagonu bagażowego z tą maszyną.
Wynalazki przed Thomasem Edisonem były albo dokonywane przez naukowców i były produktem ubocznym ich odkryć, albo przez praktyków, którzy udoskonalili to, z czym musieli pracować. To Edison uczynił wynalazki odrębnym zawodem. Miał wiele pomysłów, a prawie każdy z nich stał się zalążkiem kolejnych, wymagających dalszego rozwoju. Thomas przez całe swoje długie życie nie dbał o swój osobisty komfort. Wiadomo, że kiedy odwiedził Europę, już u szczytu sławy, był rozczarowany lenistwem i wytwornością europejskich wynalazców.
Trudno było znaleźć obszar, w którym Thomas nie dokonałby przełomu. Szacuje się, że naukowiec ten co roku dokonywał około 40 ważnych odkryć. W sumie Edison otrzymał 1092 patenty.
Duch amerykańskiego kapitalizmu pchnął Thomasa Edisona w górę. Udało mu się wzbogacić w wieku 22 lat, kiedy wymyślił notowania giełdowe na Boston Stock Exchange. Jednak najważniejszym wynalazkiem Edisona było stworzenie lampy żarowej. Thomasowi udało się z jej pomocą zelektryfikować całą Amerykę, a potem cały świat.
Budowa elektrowni i pierwsi odbiorcy energii elektrycznej
Historia lampy zaczyna się od budowy małej elektrowni. Naukowiec zbudował go w swoim Menlo Park. Miała służyć potrzebom jego laboratorium. Otrzymana energia okazała się jednak większa, niż było to konieczne. Następnie Edison zaczął sprzedawać nadwyżki sąsiadom rolnikom. Jest mało prawdopodobne, aby ci ludzie zrozumieli, że stali się pierwszymi płatnymi konsumentami energii elektrycznej na świecie. Edison nigdy nie dążył do zostania przedsiębiorcą, ale kiedy potrzebował czegoś do swojej pracy, otworzył małą fabrykę w Menlo Park, która później rozrosła się do dużych rozmiarów i poszła własną drogą.
Historia zmian w urządzeniu żarowym
Elektryczna lampa żarowa jest źródłem światła, w którym zamiana na elektryczną energię świetlną następuje w wyniku żarzenia się przewodnika ogniotrwałego przez prąd elektryczny. Energia świetlna została po raz pierwszy uzyskana w ten sposób, przepuszczając prąd przez pręt węglowy. Pręt ten umieszczono w naczyniu, z którego wcześniej usunięto powietrze. Thomas Edison w 1879 roku stworzył mniej lub bardziej wytrzymałą konstrukcję z włókna węglowego. Istnieje jednak dość długa historia pojawienia się lampy żarowej w jej nowoczesnej formie. Jako korpus grzewczy w latach 1898-1908. próbował użyć różnych metali (tantal, wolfram, osm). Włókno wolframowe, zygzak, zaczęto stosować od 1909 roku. Lampy żarowe zaczęły się wypełniać w latach 1912-13. (krypton i argon) oraz azot. W tym samym czasie zaczęto wytwarzać włókno wolframowe w formie spirali.
Historia rozwoju żarówki jest dodatkowo naznaczona jej udoskonaleniem poprzez poprawę strumienia świetlnego. Dokonano tego poprzez podniesienie temperatury korpusu filamentu. Jednocześnie zachowano żywotność lampy. Wypełnienie jej obojętnymi gazami wielkocząsteczkowymi z dodatkiem halogenu doprowadziło do zmniejszenia zanieczyszczenia kolby rozpylanymi w niej cząstkami wolframu. Ponadto obniżył tempo jej parowania. Zastosowanie włókna w postaci podwójnej i potrójnej spirali doprowadziło do zmniejszenia strat ciepła przez gaz.
Taka jest historia wynalezienia żarówki. Z pewnością zainteresuje Cię, jakie są jego różne odmiany.
Nowoczesne odmiany żarówek
Wiele odmian lamp elektrycznych składa się z pewnych części tego samego typu. Różnią się kształtem i rozmiarem. Korpus żarowy (czyli spirala wykonana z wolframu) jest zamocowany na metalowej lub szklanej nóżce wewnątrz żarówki z uchwytami wykonanymi z drutu molibdenowego. Końce spirali są przymocowane do końców wejść. W celu stworzenia próżnioszczelnego połączenia z ostrzem wykonanym ze szkła, środkowa część tulei wykonana jest z molibdenu lub platyny. Bańka lampy podczas obróbki próżniowej jest wypełniona gazem obojętnym. Następnie parzy się łodyga i formuje się dziobek. Lampa do montażu we wkładzie i osłaniająca wylewkę dostarczana jest z podstawą. Jest przymocowany za pomocą mastyksu bazowego do kolby.
Wygląd lamp
Obecnie istnieje wiele żarówek, które można podzielić według zastosowania (do reflektorów samochodowych, ogólnego przeznaczenia itp.), właściwości świetlnych ich żarówki lub formy konstrukcyjnej (dekoracyjne, lustrzane, z powłoką rozpraszającą itp.), a także według kształtu, jaki ma korpus filamentu (z podwójną spiralą, z płaską spiralą itp.). Jeśli chodzi o wymiary, są duże, normalne, małe, miniaturowe i subminiaturowe. Na przykład te ostatnie obejmują lampy o długości mniejszej niż 10 mm, których średnica nie przekracza 6 mm. Jeśli chodzi o wielkogabarytowe, to są to takie, których długość przekracza 175 mm, a średnica nie mniejsza niż 80 mm.
Moc lampy i żywotność
Nowoczesne żarówki mogą pracować przy napięciach od ułamków jednostki do kilkuset woltów. Ich moc może wynosić dziesiątki kilowatów. Jeśli zwiększysz napięcie o 1%, strumień świetlny wzrośnie o 4%. Jednak żywotność zostanie skrócona o 15%. Jeśli włączysz lampę na krótki czas przy napięciu przekraczającym napięcie znamionowe o 15%, zostanie ona wyłączona. Dlatego tak często spadki napięcia powodują przepalanie się żarówek. Ich żywotność waha się od pięciu godzin do tysiąca lub więcej. Na przykład reflektory samolotów są projektowane na krótki czas, a lampy transportowe mogą działać bardzo długo. W tym drugim przypadku należy je montować w miejscach umożliwiających łatwą wymianę. Obecnie skuteczność świetlna lamp zależy od napięcia, konstrukcji, czasu świecenia i mocy. To około 10-35 lm/W.
Lampy żarowe dzisiaj
Żarówki pod względem skuteczności świetlnej oczywiście przegrywają ze źródłami światła zasilanymi gazem (świetlówkami). Są jednak łatwiejsze w użyciu. Lampy żarowe nie wymagają skomplikowanych okuć ani urządzeń rozruchowych. Pod względem mocy i napięcia praktycznie nie ma dla nich ograniczeń. Każdego roku na świecie produkuje się około 10 miliardów lamp. A liczba ich odmian przekracza 2 tys.
Lampa LED
Historia powstania lampy została już napisana, natomiast historia rozwoju tego wynalazku nie została jeszcze zakończona. Pojawiają się nowe odmiany, które stają się coraz bardziej popularne. Mówimy przede wszystkim o lampach LED (jedna z nich pokazana jest na powyższym zdjęciu). Są również znane jako energooszczędne. Lampy te mają moc świetlną ponad 10 razy większą niż lampy żarowe. Mają jednak wadę - źródło zasilania musi być niskonapięciowe.