Vem uppfann faktiskt glödlampan

Svaren på denna till synes enkla fråga kan höras annorlunda. Amerikanerna kommer utan tvekan att insistera på att det var Edison. Britterna kommer att säga att detta är deras landsmannen Svan. Fransmännen kan komma ihåg det "ryska ljuset" av uppfinnaren Yablochkov, som började belysa Paris gator och torg 1877. Någon kommer att kalla en annan rysk uppfinnare - Lodygin. Det kommer förmodligen att finnas andra svar. Så vem har rätt? Ja, det är kanske allt. Glödlampans historia representerar en hel kedja av upptäckter och uppfinningar som gjorts av olika människor vid olika tidpunkter.

Innan jag fortsätter med kronologin enligt uppfinningen av glödlampan vill jag notera vad vi menar med termen "glödlampa". Först och främst är det en ljuskälla, en enhet, en anordning där omvandlingen av elektrisk energi till ljus sker. Men konverteringsmetoderna kan vara olika. Under XIX-talet var flera av dessa metoder kända. Därför dök det redan då flera typer av elektriska lampor: båge, glödande och gasurladdning. En elektrisk lampa är ett tekniskt system, d.v.s. helheten för de enskilda elementen som är nödvändiga för att utföra den viktigaste användbara funktionen - belysning.

Historien om utseende och utveckling av en elektrisk lampa är oskiljbar från elektroteknikens historia, som börjar med upptäckten av elektrisk ström på 1700-talet. Senare, på 1800-talet, svepte en våg av upptäckter relaterade till el över hela världen. En kedjereaktion började som sagt när en upptäckt öppnade vägen för nästa. Elektroteknik från fysikens gren framträdde som en oberoende vetenskap, vars utveckling arbetades av en hel galax av forskare och uppfinnare: fransmannen Andre-Marie Ampere (franska Andre Marie Ampere), tyskarna Georg Om (tyska Georg Simon Ohm) och Heinrich Rudolf Hertz), briten Michael Faraday (Michael Faraday) och James Maxwell (James Maxwell) och andra.

Det fantastiska 1800-talet, som låg till grund för den vetenskapliga och tekniska revolutionen som förändrade världen på detta sätt, började med uppfinningen galvanisk cell - kemisk strömkälla (voltaic column). Med denna extremt viktiga uppfinning firade den italienska forskaren A. Volta det nya 1800-året. Och redan 1801 lyckades professorn vid St. Petersburg Medical and Surgical Academy, Vasily Petrov, övertyga sina överordnade att köpa ett då kraftfullt elektriskt batteri för sitt fysiska skåp, bestående av 4200 par galvaniska celler. Genom att genomföra experiment med detta batteri upptäckte Petrov 1802 en elektrisk båge - en ljus urladdning som uppstår mellan kolstänger och elektroder fördes till ett visst avstånd. Han föreslog att använda en båge för belysning.

I det praktiska genomförandet av denna idé uppstod emellertid många svårigheter. Experimenten visade att bågen brinner ljust och stadigt endast på ett visst avstånd mellan elektroderna. Och under bågsbränningen bränner kolelektroder gradvis ut, vilket ökar bågexemplet. En reglermekanism krävdes för att upprätthålla ett konstant avstånd mellan elektroderna.

Uppfinnarna har föreslagit olika lösningar. Men de hade alla nackdelen att det var omöjligt att slå på flera lampor i en krets. Jag var tvungen att använda min egen strömkälla för varje lampa. 1856 löste uppfinnaren A.I. Shpakovsky detta problem genom att skapa en belysningsinstallation med elva båglampor utrustade med originalregulatorer. Denna installation upplyste Röda torget i Moskva under kroningen av Alexander II.

År 1869 applicerade en annan rysk uppfinnare V. Chikolev en differentiell regulator på en båglampa och använde den i kraftfulla marina strålkastare. Liknande regulatorer används fortfarande i stora strålkastarinstallationer.Tyvärr var alla bågbrännskontroller opålitliga och dyra.

Den avgörande rollen i övergången från experiment med elektricitet till elektrisk massbelysning spelades av den ryska elektrotekniker Pavel Nikolayevich Yablochkov [1]. Yablochkov började sitt arbete i Ryssland, efter att han 1875 organiserade i St. Petersburg en verkstad med fysiska apparater. Samma år kom han på idén att skapa en enkel och pålitlig båglampa. Emellertid tvingade företagets ekonomiska kollaps Yablochkov att lämna till Paris 1876, där han fortsatte sitt arbete med en båglampa hos den berömda Breguet-klockan och tillverkaren av precisionsinstrument.

Problemet var detsamma - jag behövde en regulator. Idén kom som alltid oväntat. Fallet hjälpte. Med tanke på det här problemet gick Yablochkov för att äta lite på ett litet parisiskt kafé. En servitör kom. Yablochkov fortsatte att tänka på sin egen och såg mekaniskt när han satte ner skålen, satte ner en sked, gaffel, kniv ... Och plötsligt ... Yablochkov steg skarpt från bordet och gick till dörren. Han rusade till sin verkstad. Lösning hittad! Enkelt och pålitligt! Det kom till honom, så snart han tittade på bestick som låg i närheten, parallellt med varandra.

Ja, det är så kolelektroder som ska placeras i lampan - inte horisontellt, som i alla tidigare utföranden, utan parallellt (!). Då kommer båda att bränna ut exakt samma, och avståndet mellan dem kommer alltid att vara konstant. Och inga komplicerade regulatorer behövs [2].

Den parisiska servitören misstänkte inte ens att han blivit en medförfattare till uppfinningen. Men vem vet, om han inte hade lagt kniven och skeden så noggrant innan Yablochkov, kanske uppfinnaren inte hade gett uppfinnarna. Det var sant att servitörens "spets" fanns bördig mark. När allt kommer omkring såg Yablochkov efter sin lösning även vid cafébordet och väntade på beställningen. Förresten, detta är ett bra exempel på användningen av associerande tänkande för att lösa ett komplext tekniskt problem. Å andra sidan är detta fall ett exempel på att lösa ett tekniskt problem, när den ideala enheten (i detta fall regulatorn) är den som faktiskt inte finns där, men funktionerna utförs.

Naturligtvis var detta bara en idé och inte en komplett lösning på problemet - skapandet av en billig och pålitlig lampa. Det krävde mycket arbete för att uppnå detta. Först av allt, med ett parallellt arrangemang av elektroderna, kan bågen brinna inte bara vid elektrodernas ändar, utan också längs hela deras längd, och troligen kommer den att glida till deras bas - till de strömbärande klämmorna. Detta problem löstes genom att fylla utrymmet mellan elektroderna med en isolator, som gradvis brann tillsammans med elektroderna.

Kompositionen för denna isolator behövde fortfarande väljas, vilket gjordes med användning av lera (kaolin) för detta. Hur tänder jag en lampa? Sedan, på toppen, mellan elektroderna placerades en tunn kolhoppare, som brände i ögonblicket av påslagning, antänd bågen. Det fanns fortfarande problemet med ojämn förbränning av elektroderna förknippade med polariteten hos strömmen. eftersom elektroden "+" brann snabbare, den måste initialt göras tjockare. En annan genial lösning på detta problem var användningen av växelström.

Båglampans utformning visade sig vara enkel: två kolstänger separerade av ett isolerande skikt av kaolin och monterade på ett enkelt stativ, som liknade en ljusstake. Elektroderna brände jämnt och lampan gav ett starkt ljus och under tillräckligt lång tid. En sådan "elektrisk ljus" var lätt att tillverka och var billig.

1876 ​​presenterade en rysk uppfinnare sin uppfinning på London-utställningen. Och ett år senare uppnådde den driftiga fransmannen Deneyruz grundandet av företaget "Society for the Study of Electric Lighting by the Methods of Yablochkov." Yablochkovs lampor dök upp på de mest besökta platserna i Paris, på Avenue de l'Opera Street och på Operatorget, liksom i Louvre-butiken, ersattes svag gas och flytande belysning av opaka bollar som glödde med vitt, mjukt ljus. Den triumfliga processionen av "La lumiere russe" (ryska ljuset) runt om i världen började.I två år erövrade ljuset Yablochkova hela Gamla världen och spridde sig i öst till palatserna i den persiska shahen och kungen av Kambodja.

Fig. 1. Pavel Nikolaevich Yablochkov och hans ljus.

Under åren 1876-77 erhölls flera franska patent, både för utformningen av själva glödlampan och för deras kraftförsörjningssystem. Produktionen genomfördes på industriell basis. En liten fabrik i Paris producerade mer än 8000 ljus per dag och flera dussin elektriska generatorer per månad. Men snart slutade all denna välstånd. Ljuset från Yablochkova började gradvis bytas ut mot en billigare och mer hållbar glödlampa.

Det tros att uppfinnaren av en glödlampa är den berömda amerikanska uppfinnaren Thomas Alva Edison (Thomas Alva Edison). Den 21 december 1879 dök en artikel ut i New York Herald om den nya uppfinningen av T.A. Edison - "Edisons ljus" (Edisons ljus), om en glödlampa med koltråd. Några dagar senare, den 1 januari 1880, var 3 tusen människor närvarande i Menlo Park (USA) vid en demonstration av elektrisk belysning för hus och gator. Och den 27 januari samma år fick han amerikanska patent nr 223898 "Electric-Lamp" (se fig. 2.). Allt detta är så. Men i verkligheten är historien med detta patent och med en glödlampa mycket mer komplicerad och intressant.

Fig. 2. Thomas A. Edison patent på en elektrisk lampa

De första experimenten med glödande ledare med elektrisk ström genomfördes i början av XIX-talet av den engelska forskaren Devi (Humphry Davy). Ett av de första försöken att applicera glödledare med ström, speciellt för belysningsändamål, utfördes 1844 av en ingenjör de Moleyn, som glödde en platinatråd placerad i en glasboll. Dessa experiment gav inte de önskade resultaten, eftersom platinatråd smälte för snabbt.

1845 i London ersatte King platina med kolpinnar och fick ett patent för användning av glödande metall- och kolledare för belysning.

1954, 25 år innan Edison, presenterade den tyska urmakaren Heinrich Gebel i New York de första glödlamporna med koltrådar, lämpliga för praktisk användning, med en bränningstid på cirka 200 timmar. Som tråd använde han en förkolad bambutråd 0,2 mm tjock, placerad i vakuum. Av ekonomiska skäl använde Goebel istället flaskor med köln istället för kolvar och senare glasrör. Han skapade ett vakuum i en glaskolv genom att fylla och hälla kvicksilver, det vill säga med den metod som användes vid tillverkning av barometrar.

Goebel använde de skapade lamporna för att belysa sin klockbutik. För att förbättra sin ekonomiska situation reste han runt i New York i rullstol och bjöd in alla att titta på stjärnorna genom ett teleskop. Barnvagnen var samtidigt dekorerad med sina glödlampor. Således blev Goebel den första personen som använde ljus för reklamändamål. På grund av bristen på pengar och förbindelser kunde den tyska emigranten inte få ett patent på sin lampa med koltråd, och hans uppfinning glömdes snabbt.

Sedan 1872 började Alexander Nikolaevich Lodygin i St. Petersburg-experiment med elektrisk belysning. I hans första lampor, mellan de massiva kopparstavarna som låg i en hermetiskt tät glaskula, klämdes en tunn kol kol. Trots lampans ofullkomlighet samma år grundade bankmannen Kozlov i samarbete med Lodygin ett samhälle för att driva denna uppfinning. Vetenskapsakademin tilldelade Lodygin Lomonosov-pris på 1 000 rubel.

Glödlamporna byggda av Lodygin med en kolstång 1874 användes för att belysa Sankt Petersburg Admiralitet. År 1875 blev Cohn chef för partnerskapet och producerade under sitt eget namn den förbättrade Lodygin-lampan designad av V.F.Didrichson. I denna lampa placerades kolerna i vakuum och den brända ledaren ersattes automatiskt av en annan.Tre sådana lampor upplystes i två månader 1875 i Florents linneaffär i S: t Petersburg, och också, på förslag av P. Struve, tändes kaissonerna under vatten under konstruktionen av Alexanderbron över Neva.

År 1875 började Didrichson att göra träkol genom att kolsyra träcylindrar utan luft i grafitsmältar täckta med kolpulver. 1876, efter Kohns död, blev partnerskapet sönder. Ytterligare förbättring av lampan gjordes av N.P. Bulygin 1876. I hans lampa glödde slutet på ett långt kol, som automatiskt flyttade ut när dess ände brann. Lampernas utformning var inte lätt och lågteknisk att tillverka och därför inte billig, även om den ständigt förbättrades.

I slutet av 70-talet av samma århundrade byggdes fartyg för en av de nordamerikanska varven för Ryssland, och när det var dags att ta emot dem, gick löjtnanten för den ryska flottan A.N. Khotinsky dit. Han tog med sig flera Lodygin-glödlampor. Uppfinningen patenterades redan i Frankrike, Ryssland, Belgien, Österrike och Storbritannien. Han visade ryska lampor till en uppfinnare vid namn Thomas Edison, som vid den tiden också arbetade med problemet med elektrisk belysning.

Nu är det svårt att fastställa hur mycket den beskrivna omständigheten påverkade Edisons uppfinning. Men till slut, tack vare hans arbete, gjordes ett kvantesprång i förbättringen av glödlampor. Edison gjorde inga revolutionära förändringar i Lodygins glödlampa. Hans lampa var en glaskolv med koltråd, från vilken luft pumpades ut, dock mycket noggrannare än Lodygin's. Men förtjänsten av Edison, främst i det faktum att han uppfann och skapade ett supersystem för denna lampa och satte sin produktion i drift, vilket ledde till en betydande kostnadsminskning. Han kom med en skruvfäste för lampan och en patron för den, uppfann säkringar, strömställare, den första energimätaren. Det var med Edisons glödlampa som elektrisk belysning blev riktigt massiv och kom till vanliga människors hem.

Edisons inställning till att lösa problemet med att hitta material för en glödtråd förtjänar särskild uppmärksamhet. Han genomgick helt enkelt uttömmande sökning av alla ämnen och material tillgängliga för honom (test- och felmetod). Edison försökte 6 000 kolinnehållande ämnen, från vanliga trätrådar till mat och tjära. Det bästa var bambu från vilken det japanska handfläktfodralet gjordes. Detta titaniska arbete tog ungefär två år [3].

På andra sidan Atlanten, i England, ungefär samtidigt som Lodygin och Edison, arbetade Sir Joseph Wilson Swan på en glödlampa. Som glödelement använde han karboniserad bomullstråd och pumpade också luft ur glödlampan. Swan fick ett brittiskt patent på sin enhet 1878, ungefär ett år innan Edison. Från och med 1879 började han installera elektriska lampor i engelska hem. Efter att ha organiserat företaget "The Swan Electric Light Company" 1881 började han kommersiell produktion av lampor. Senare samarbetade Swan med Edison för att kommersialisera det enda märket Edi-Swan.

Det följer av det föregående att en elektrisk glödlampa i det mycket tidiga stadiet hade flera uppfinnare. Nästan alla hade patent. När det gäller de mest kända av dem, Edisons amerikanska patent, förklarades det ogiltig av domstolen tills skyddsrättigheternas utgång. Domstolen erkände att glödlampan uppfanns av Heinrich Goebel flera decennier innan Edison.

År 1890 patenterade Lodygin i USA en lampa med en metalltråd gjord av eldfasta metaller - osmium, iridium, rodium, molybden och volfram. Lodygin-lampor med molybdenfilament ställdes ut på Parisutställningen 1900 och var så framgångsrika att 1906 köpte det amerikanska företaget General Electric detta patent från honom.Det mest intressanta är att företaget "General Electric" organiserades av Thomas Edison själv. Korrespondenskonflikten mellan de stora uppfinnarna var över.

Men förbättringen av glödlampan slutade inte där. Sedan 1909 började glödlampor med en sicksackmonterad volframfilament att användas och 1912–13 verkade lampor fyllda med kväve och inerta gaser (Ar, Kr). Och slutligen, den sista förbättringen av början av 1900-talet - volframtråd började göras, först i form av en spiral, och sedan i form av en bispiral (spiralsår från en spiral) och tri-spiral. Den elektriska glödlampan tog slutligen den form vi var vana att se.

Så vem uppfann glödlampan? Namnen har redan fått namnet: Petrov, Shpakovsky, Chikolev, Yablochkov, Edison, Devi, King, Gebel, Lodygin, Svan. Det verkar tillräckligt. Men om vi tar "Brockhaus och Efron Small Encyclopedic Dictionary" som publicerades i början av 1900-talet, kan du läsa: Glödlampor representerar en glaskaps från vilken luft pumpas ut och där kol eller metalltråd uppvärmd med elektrisk ström placeras. Kol erhålls genom att charra bambofibrer (Edison-glödlampor), siden, bomullspapper (svanlökar). Sedan slutet av 1890-talet nya glödlampor dök upp: istället för en koltråd, utsätts en stång pressad från brandresistenta ämnen för glödande glöd: magnesia, thorium, zirkonium och yttrium (en Nernst-glödlampa) eller en tråd av metall-osmium (Auer-glödlampor) och tantal (Bolton och Feuerlein-glödlampor).

Tydligen dök det upp nya namn - Nernst, Auer, Bolton, Feuerlane. Om du vill ha en mer djupgående sökning kan listan fortfarande fyllas på.

Det är förmodligen meningslöst att leta efter ett definitivt svar på frågan “Vem uppfann glödlampan”. Många uppfinnare sätter sitt sinne, kunskap, arbete och talang åt det. Och detta gäller bara de typer av glödlampor som utvecklades i det första stadiet av införandet av elektrisk belysning: båge och glödlampor.

Till och med i början av utvecklingen av glödlampor noterades det att de har låg verkningsgrad, dvs. en mycket liten andel av energin i elektrisk ström passerar till ljusenergi. Därför fortsatte sökningen efter andra sätt att konvertera elektrisk energi till ljus, och försök gjordes att använda dem i nya typer av elektriska ljuskällor. Sådana ljuskällor var gasurladdningslampor - enheter där elektrisk energi omvandlas till optisk strålning när elektrisk ström passerar genom gaser och andra ämnen (t.ex. kvicksilver).

De första experimenten med gasurladdningslampor började nästan samtidigt med glödlampor. 1860 dök de första kvicksilverladdningslamporna upp i England. Fram till början av 1900-talet var emellertid alla dessa experiment få i antal och förblev bara experiment utan verklig praktisk tillämpning.

Under det första decenniet av 1900-talet, under perioden med massa införande av elektrisk belysning med glödlampor, intensifierades arbetet med gasurladdningslampor, vilket ledde till ett antal uppfinningar och upptäckter. 1901 uppfann Peter Cooper Hewitt en kvicksilverlampa med lågt tryck. 1906 uppfanns en högtryckskvicksilverlampa. 1910 - öppning av halogencykeln. Neonlampan utvecklades av den franska fysikern Georges Claude 1911 och fann snabbt användning i reklam.

På 20- och 40-talet fortsatte arbetet med gasurladdningslampor i många länder, vilket ledde till förbättring av redan kända typer av lampor och till upptäckten av nya. Utvecklades: lågtrycksnatriumlampa, lysrör, xenonlampa och andra. På 40-talet började den massiva användningen av lysrör för belysning.

Senare uppfanns andra typer av elektriska lama: natrium med högt tryck; halogen; kompakt självlysande; LED-ljuskällor och andra. Nu i världen är det totala antalet typer av ljuskällor cirka 2000 [4].

Trots ett så stort antal elektriska lampor står uppfinningsenliga tankar inte stilla. Redan kända ljuskällor fortsätter att förbättras. Ett exempel på en sådan förbättring är skapandet 1983 av kompakta lysrör, som blev storleken på en vanlig glödlampa. De behöver inte speciell startutrustning för att slå på dem, de är anslutna till en standardpatron för glödlampor, och viktigast av allt, med samma ljusmängd som genereras, förbrukar dessa lampor flera gånger mindre el och håller flera gånger längre. Under de senaste åren används sådana energibesparande glödlampor alltmer, trots deras fortfarande högre kostnad än traditionella glödlampor.

Men uppfinningsrik tanke slutar inte där. Nästan samtidigt lanserade två amerikanska företag Technical Consumer Products (TCP) och O · ZONELite lysrör med lysrör med oväntade nya egenskaper. Enligt dessa tillverkare, deras Fresh2 [5] och O · ZONELite [6] lökar (båda namnen är registrerade varumärken), förutom att belysa rummet, eliminerar också obehagliga lukt, rena luften, döda bakterier, virus och svampar. Är det inte ett mirakel?

Hemligheten är att glödlamporna är belagda med titandioxid (TiO2), som när de utsätts för lysrör ger en fotokatalytisk reaktion. Under denna reaktion frigörs negativt laddade partiklar - elektroner - och positivt laddade "hål" kvar på sin plats. På grund av utseendet på en kombination av plussar och minus på glödlampans yta förvandlas vattenmolekylerna i luften till mycket starka oxidationsmedel - hydroxidradikaler (HO), varför dessa glödlampor har så ovanliga och underbara egenskaper.

Fig. 3. Fresh2 och O • ZONELite lysrör med lysrör som sparar lysrör

Som framgår av figur 3 är dessa glödlampor till och med mycket lika utseende och deras egenskaper är ungefär desamma. Spiralformen på båda lamporna är anmärkningsvärd. Deras skapare gjorde detta för att öka ljuseffekten, precis som deras föregångare - skaparna av glödlampor. Faktum är att historien rör sig i en spiral.

Det kan dras slutsatsen att gasurladdningslampor under de senaste åren ökar mer och mer popularitet även inom hushållsbelysning och förskjuter glödlampor. De förbrukar mindre energi, är också lätta att använda och kan fortfarande ha ett antal underbara och användbara egenskaper. Det högre priset, som fortfarande begränsar distributionen av dessa lampor, kompenseras av 8-10 gånger livslängden och 3-5 gånger effektiviteten. Och med mer massproduktion kommer priset gradvis att sjunka. Och om vi tar hänsyn till de ständigt ökande energi- och miljöproblem som orsakar en ökning av kostnaden för el och som tvingas införa hårda ekonomiska åtgärder, kommer det att bli tydligt att utsikterna för kompakta lysrör är mest ljusa. Och de kommande åren har de praktiskt taget inget alternativ.

Men ingenting står stilla. Även om de senaste 100 åren i utvecklingen av belysningstekniken har gått under triumfmarschen för gasurladdningslampor har andra typer av ljuskällor dykt upp. Den mest lovande riktningen verkar nu vara användningen av LED-ljuskällor, som de har ännu större effektivitet än urladdningslampor.

De första industriella lysdioderna dök upp på 60-talet av XX-talet. Men den lilla kraften tillät dem inte att användas för belysning. De har hittat tillämpning som indikatorer i olika elektroniska apparater, i synnerhet mikrokalkylatorer, klockor och andra hushålls- och vetenskapliga enheter.

Det skulle ha fortsatt så här om mänskligheten inte hade stött på problemet med energibesparing. Det visade sig att lysdioder hittills har den högsta procentuella omvandlingen av elektrisk energi till ljusenergi. Det var omöjligt att inte försöka använda lysdioder som ljuskällor. De hittade ursprungligen tillämpning i manuella elektriska ficklampor. Dessutom var det små ficklampor som inte lyser särskilt mycket, men var miniatyr, vilket gjorde att de kunde användas även som prydnadssaker.

Naturligtvis har LED-glödlampor många fler problem. Många av dem löses framgångsrikt, särskilt eftersom stort kapital investerar mycket pengar i denna riktning. Och framgång är redan uppenbar - energisparande LED-lampor har redan dykt upp till försäljning.