Эдисон, Ильич и Алиса: история создания и развития лампочки

История изобретения лампочки

Долгие годы основной лампочкой в обиходе была лампа накаливания. Вопреки расхожему мнению про то, что ее создал Томас Эдисон, нельзя выделить какого-то одного изобретателя лампочки — в этом приняло участие множество ученых из разных стран, которые создавали как отдельные прототипы, так и компоненты для них. Как и со всеми великими изобретениями — научный процесс устроен так, что хорошие мысли приходят в голову сразу нескольким исследователям и создателям по всему миру.

Первые попытки и опыты европейских ученых

Началось все примерно за полвека до демонстрации публике полноценного изобретения, когда в начале 1800-х годов англичанин Хэмфри Дэви проводил опыты, накаливая проводники электрическим током. В 1809 году он описал дуговой разряд между угольными стержнями. Лампочку он так и не изобрел, но его научные изыскания стали базой для других исследователей.

В 1840 году другой англичанин по имени Уоррен Деларю впервые использовал платину в качестве материала нити накаливания. Получившееся устройство оказалось удачным и освещало помещение, но до массового применения дело не дошло из-за дороговизны и непрочности платины.

Первый патент смог зарегистрировать в 1841 году Фредерик де Моллейн. Конструкция его устройства представляла собой платиновую спираль, помещенную в вакуум, — за счет этого увеличивался срок службы.

Наконец, среди европейских ученых того времени можно отметить немца Генриха Гебеля. Его изобретение считается прототипом первой лампочки. Гебель использовал в качестве электрода бамбуковую нить, помещая ее в вакуум колбы, где она могла гореть больше ста часов.

Электрическая лампочка Томаса Эдисона

В конце 1879 года американский изобретатель Томас Эдисон провел испытания лампы накаливания. В качестве тела накала он сначала пробовал использовать бамбуковые стержни. В 1880 году Эдисон оформил патент на электрическую лампочку, но не остановился на этом и сразу начал совершенствовать свое творение.

После бамбукового стержня он применил в качестве тела накала вольфрамовую нить, что позволило повысить срок службы лампочки до 1000 часов. Именно Эдисон запустил лампу накаливания в массовое производство, основав с партнерами компанию по изготовлению дешевых лампочек. Он же придумал дополнительную надстройку конструкции: патрон, выключатель и предохранители, а также винтовой цоколь, который позволял оперативно менять вышедший из строя прибор.

Изобретения Лодыгина

Несмотря на безусловные заслуги, Томаса Эдисона нельзя в полной мере назвать первопроходцем. Русский инженер Александр Лодыгин еще до Эдисона, в 1872 году, самостоятельно начал работу над лампой накаливания — тонкую угольную палочку он расположил между медными стержнями. В 1874 году Лодыгин получил патент на лампочку с нитевым телом: конструкция работала благодаря накалу вольфрамовой нити в вакуумной колбе.

В то же время лампочка русского ученого попала в США, и Эдисон делал первые открытия, опираясь на изобретение Лодыгина. Говорят, что Эдисон получил патент потому, что Лодыгину в Штатах для этого не хватило бы средств. Но именно Томасу Эдисону удалось ввести лампочки в промышленное производство — поэтому мы знаем и помним именно его. А выражение «лампочка Ильича», естественно, не говорит о том, что в советской России ее изобрел именно Ленин. Время его правления совпало с массовой электрификацией (которая бы наверняка произошла и без него), поэтому и заслуги народ стал приписывать ему, придумав даже не очень складную пословицу «Была коптилка да свеча — теперь лампа Ильича».

Появление энергосберегающей лампы

Лампочки Эдисона на протяжении века не имели конкуренции, пока в 1976 году Эд Хаммер не изобрел для компании General Electric принципиально новый тип — энергосберегающий. Он сумел решить важную задачу — придал длинной стеклянной трубке вид традиционной лампы накаливания, когда как у люминесцентных ламп в то время была длинная форма.

Виды современных ламп

В современном мире существует несколько типов ламп. Они отличаются друг от друга, и выбор зависит от того, какую задачу предстоит решить и где именно будет работать лампочка.

Лампы накаливания

Наиболее бюджетный, простой и проверенный временем вариант, лампа накаливания, состоит из цоколя и стеклянной колбы, внутри которой расположена вольфрамовая нить и электроды. Свечение происходит за счет тока, который проходит через вольфрамовую нить, накаляя ее. Воздух из колбы откачан — вместо него она обычно заполняется газом (чаще всего аргоном). Делается это для того, чтобы продлить срок службы лампочки и предотвратить окисление вольфрама.

До конца XX века лампы накаливания были вне конкуренции, но сегодня используются все реже. Среди их преимуществ — низкая цена, безвредность для окружающей среды и простая утилизация, мгновенное зажигание при включении. У ламп накаливания высокий уровень яркости, а световой спектр похож на естественный, поэтому приятен для глаз. За счет теплого света их часто используют в спальнях и гостиных.

Но недостатков у ламп накаливания тоже хватает:

• сильное нагревание, поэтому их не рекомендуется использовать в люстрах с пластиковыми плафонами или встраивать в натяжные потолки;
• высокое энергопотребление: большая часть энергии уходит на нагрев лампочки и лишь малая часть— на освещение, поэтому при одинаковом уровне освещенности лампа накаливания выходит дороже других видов;
• чувствительность к перепадам напряжения сети, из-за чего лампочка может быстро перегореть;
• хрупкость колбы— при падении практически гарантированно разобьется;
• маленький ресурс— около 1000 часов работы.

Люминесцентные

В отличие от ламп накаливания, люминесцентные в разы экономичнее по потреблению энергии. Состоят из колбы, заполненной парами ртути или амальгамой, и специальной трубки: при включении возникает ультрафиолетовое излучение, которое в видимый спектр переводит люминофор внутри колбы.

К преимуществам таких ламп относятся:

• низкое нагревание стеклянной колбы;
• широкий цветовой диапазон— они могут светить теплым желтым светом, нейтральным или холодным белым;
• более высокая устойчивость к перепадам напряжения сети;
• высокий КПД— по сравнению с лампами накаливания они потребляют в 4−5 раз меньше электроэнергии, обеспечивая такой же световой поток;
• долгий ресурс— до 10 тысяч часов работы.

Но идеальными люминесцентные лампы тоже не назовешь, ведь недостатки есть и у них:

• поскольку в них содержится ртуть, такие лампы могут классифицироваться как опасные отходы, и их утилизируют отдельно от простого мусора;
• со временем могут начать мерцать— от этого устают глаза, и такую лампу нужно менять, даже если она нормально светит;
• спектр неравномерен, искажает цветовое восприятие окружающего мира, от чего опять-таки устают глаза, может появиться головная боль;
• к концу жизни лампочки яркость светового потока уменьшается, она начинает хуже светить;
• не подходят для работы при температуре ниже +10°.

Галогенные

Галогенная (или галогеновая) лампа — вариант лампы накаливания, у которой колба заполнена инертным газом (галогеном). Пары газа увеличивают светоотдачу, а срок эксплуатации возрастает до 4000 часов. Температура цвета у них выше, чем у ламп накаливания, поэтому галогенные модели дают свет, хоть и похожий на естественный, но более близкий к белому спектру.

Также они отличаются разнообразием форм — бывают линейные, капсульные или с отражателем. Галогенная лампа с отражателем означает, что на стекло колбы нанесено специальное напыление, благодаря которому предметы, освещаемые лампой, меньше нагреваются и не выцветают, а сам свет более ровный и мягко рассеивается под разными углами.

В остальном у галогенных моделей такие же минусы, как у ламп накаливания: они сильно нагреваются, потребляют много энергии и чувствительны к перепадам сети.

Светодиодные

Другое их название — LED. Долговечный и экономичный вариант, который все чаще встречается в нашей повседневной жизни. В таких лампах используются светодиоды, которые излучают свет, когда ток проходит через полупроводниковые кристаллы.

У светодиодных моделей много преимуществ:

• малое потребление электроэнергии — до 10 раз меньше, чем у ламп накаливания;
• не нагреваются, поэтому пригодны для установки в натяжные потолки;
• большой выбор цветовой температуры и спектра свечения— есть белые, голубоватые модели, близкие к естественному освещению и другие варианты;
• можно использовать при повышенной влажности и минусовых температурах;
• прочность, устойчивость к ударам и механическим воздействиям;
• огромный ресурс— в среднем до 40−50 тысяч часов работы;
• безопасные и экологичные, не требуют специальной утилизации.

К минусам можно отнести высокую цену, однако значительная экономия электроэнергии при их использовании этот недостаток нивелирует. Ближе к концу срока службы яркость ламп LED снижается. Еще один минус — направленный свет, поэтому для полноценного освещения может потребоваться много светильников.

Энергосберегающие

Энергосберегающие лампы работают по тому же принципу, что и люминесцентные. Нередко термин «энергосберегающая» применяется к люминесцентной лампе небольшого размера, которую можно поставить в обычный светильник вместо лампы накаливания. Как правило, у энергосберегающей лампы световая отдача (измеряется в люменах на 1 Вт мощности) составляет 40−60 Лм/Вт, а у светодиодной — 90−110 Лм/Вт.

Основное отличие энергосберегающих моделей — специальный электронный блок, отвечающий за включение и горение. Поэтому такие модели работают без мигания, свойственного люминесцентным собратьям.

К достоинствам энергосберегающих ламп можно отнести:

• большой выбор цветовой температуры— лампы могут гореть теплым цветом, белым дневным или холодным;
• низкая теплоотдача и высокая светоотдача— вся энергия уходит на отдачу света, а не тепла;
• срок службы в 10 и более раз выше по сравнению с лампами накаливания;
• большой ресурс— до 15 тысяч часов работы в зависимости от типа.

Недостатка у таких моделей два: высокая цена и необходимость бережного использования. Стоимость компенсируется низким энергопотреблением и долгим сроком службы: покупать энергосберегающие лампы в итоге все равно гораздо выгоднее.

Что касается бережного использования, то, если разбить дома такую лампу, придется обработать загрязненную поверхность так же тщательно, как если бы разбился ртутный градусник. Использованную лампочку многие выкидывают в обычный мусор, но делать это тоже нельзя — их нужно сдавать в пункты приема или класть в специальный контейнер, если таковой есть поблизости. В интернете можно найти списки пунктов сбора (например, в Москве). Сама по себе энергосберегающая лампа безопасна, но только пока цела. Когда она разбивается, то ядовитые испарения, находящиеся внутри, попадают в атмосферу.

Умные лампочки

Умные лампочки относятся к светодиодным. Между собой они различаются по размеру цоколя, яркости и цвету. Большинство ламп горят одним оттенком, но умеют менять яркость. Но есть и дорогие модели, в которых можно выбирать тон — потеплее или похолоднее.

Умная лампа отличается дистанционным управлением и оснащена приемником сигнала и регулирующими сенсорами. Она подключается к домашней сети Wi-Fi или к телефону через Bluetooth. Теперь бал правит Алиса, а не Эдисон и Ильич — именно к ней или к другим голосовым помощником можно обратиться напрямую и дать команду о включении и выключении, яркости и цвете и других параметрах освещения. Без сети умная лампочка тоже будет работать, но только уже как обычная — ее умные функции станут недоступны.

Функционал умной лампы зависит от встроенных в нее сенсоров. Среди основных возможностей:

• комфортное утреннее пробуждение— умная лампа может имитировать восход солнца, постепенно увеличивая яркость;
• видимость присутствия в доме— если вы в отъезде, то лампы будут включаться и выключаться в заданное время, имитируя ваше присутствие;
• изменение уровня освещенности, создание зон с более или менее интенсивным светом, мерцание в ритм музыки, которую вы слушаете;
• датчик движения— лампа загорается, когда кто-то входит в помещение, и гаснет, когда никого нет.

Как выбрать подходящую лампочку

Выбор зависит от задач, которые вам предстоит решить, и от помещения, где находится источник света. Вот несколько рекомендаций.

1. Лампы накаливания до сих пор актуальны и годятся для любых жилых помещений. Но они не экономичны, потребляют больше тепла, чем света, и в итоге совсем невыгодны, если вы хотите пользоваться ими постоянно.

2. Люминесцентные лампы чаще встречаются в производственных помещениях. Компактные модели хорошо подойдут для точечной декоративной подсветки квартиры — например над зеркалом. Также их можно применять с плавкими материалами: в натяжном потолке или дизайнерских светильниках из тонкой ткани или бумаги.

3. Галогенные и светодиодные лампы обычно используются в настольных лампах и для точечной подсветки шкафов, ниш, мебели. Их можно встретить при оформлении световых дизайнов ландшафтов, в различных архитектурных конструкциях. Большие галогенные лампы линейной формы применяются в больших помещениях, ими хорошо создавать направленный свет на определенный предмет.

4. Мощность лампочек накаливания, люминесцентных и галогенных не должна превышать мощность, указанную на осветительном приборе.

5. Считается, что теплый желтоватый свет подходит для помещений, в которых отдыхают. У холодных ламп синеватый оттенок — он помогает сконцентрироваться, но от него могут уставать глаза. Лучше всего нейтральный свет — он наиболее комфортен для зрения, не искажает окружающие нас цвета и оттенки.