История электрического освещения

Электрик в доме

Энциклопедия об электричестве от А до Я

Каталог мастеров

Найдите лучшего мастера или фирму в своем городе

Эволюция приборов освещения еще не завершена

Все мы ежедневно, не задумываясь, пользуемся такой замечательной вещью, как электрическое освещение. Лампы стали для нас такой же неотъемлемой частью быта, как зубные щетки, но мало кто помнит и знает о том, как в действительности происходило развитие приборов освещения, чей вклад в становление электроэнергетики самый значительный, и о том, как американцы в очередной раз «нагрели руки» на изысканиях всего человечества.

Итак, тема сегодняшнего повествования – это история освещения, как она есть, с озвучиванием фактов и дат, за которыми кроются великие открытия и неустанный труд великих изобретателей.

Доэлектрическая эпоха Игра с огнем

Электричество и освещение на нем

Основные исторические вехи эры электричества и эпилог

Роль Яблочкова в развитии электроэнергетики

Современные лампы для освещения

Самое начало, лампа накаливания

История электрического освещения началась еще задолго до того, как Томас Эдисон сначала в 1879, а потом еще раз через год в 1880 запатентовал свою лампу накаливания и начал ее популяризировать английские изобретатели показывали, что электрический свет можно получить с помощью дуговой лампы. Первый электрический свет люди увидели в 1835 году. После того еще целых 40 лет ученые со всего мира работали над усовершенствованием лампы накаливания и перебирали различные нити (часть лампы, которая при прохождении через нее электрического тока накаляется и производит свет) и атмосферы лампы (нужно ли использовать вакуум или заполнить лампу инертным газом, чтобы нить не перегорала так быстро).

Эти первые лампы накаливания имели очень короткий срок жизни, были слишком дороги, чтобы наладить их массовое производство, а также потребляли много энергии.

Когда Эдисон и его последователи из Менло-Парк начали заниматься вопросом искусственного освещения, они сосредоточились на усовершенствовании самой нити накаливания. Они пытались выбрать наилучший материал, первым был углерод, затем платина, затем исследователи опять вернулись к углероду. К концу октября 1879 года команда Эдисона создала лампочку из обугленной хлопчатобумажной нити, которая могла светить 14.5 часов.

Команда и дальше продолжала экспериментировать с нитями накаливания, пока они не остановились на одном из сортов бамбука. Такие лампочки могли гореть до 1200 часов. Эта нить стала стандартом для лампочки Эдисона в течение следующих десяти лет. Эдисон также делал другие усовершенствования для ламп накаливания, он предложил выкачать весь воздух из колбы, чтобы нить не перегорала так быстро, а также он ввел стандарт, на способ подключения лампы к сети ввинчиванием.

Нельзя говорить об истории лампочки не вспомнив об Уильяме Сойере и Абоне Мэне, которые получили патент США на лампы накаливания. Еще был Джозеф Свон, получивший патент на лампу накаливания в Англии. В то время было много споров, нарушает ли лампа накаливания Эдисона патенты всех этих людей. Но, в конце концов, компания Эдисона слилась с компанией Thomson-Houston Electric, которая выпускала лампы под патентом Сойера-Мэна и стала называться General Electric. Затем к этой компании присоединилась английская компания Джозефа Свона.

Вклад Эдисона в историю электрического освещения очень большой. Он не остановился на улучшении лампы накаливания. Он разработал целый ряд изобретений, которые сделали использование лампочек более практичным. Эдисон смоделировал свою технологию освещения на основе существующей газовой системы.

В 1882 году, в Лондоне он показал, что электричество может быть распределено от центрального генератора в нужные места с помощью электрических проводов и труб. Одновременно с этим он сосредоточился на повышении выработки энергии. Была разработана первая коммерческая электростанция Pearl Street Station в нижнем Манхэттене. Кроме того, чтобы отследить сколько энергии использовал каждый клиент Эдисон разработал первый электрический счетчик.

В то время, пока Эдисон работал над своей системой освещения, другие изобретатели продолжали делать маленькие подвижки в улучшении нити накаливания и повышении эффективности лампочки. Следующее большое изменение в лампе накаливания произошло с изобретением вольфрамовой нити европейскими изобретателями в 1904. Новые лампы горели дольше и имели более яркий свет по сравнению с углеродными лампами. В 1913 Ирвинг Ленгмора выяснил, что вместо вакуума лучше использовать инертный газ, такой как азот. Это повысило эффективность лампы накаливания в два раза. В следующие 40 лет ученые продолжали вносить мелкие улучшения, что повысило эффективность лампы и уменьшило потребление энергии. Но в 50 х годах ученые выяснили, что на свет используется только 10 процентов энергии, все остальное уходит на тепло. Тогда они переключились на другие решения. На этом история освещения не закончилась.

Основные исторические вехи эры электричества

В конце века электрическая энергия стала доминирующей во всем, на ней работает промышленность, без электричества нельзя себе представить развития мира. На этой незаменимой для современного мира энергии работает все. Так что освещение – малая часть достижений, хотя и немаловажная, скоро будет открыт галогенный цикл (год 1913). Каким будет освещение будущего предугадать трудно, сегодня наука и промышленность идут рядом семимильными шагами. После лампы накаливания и газонаполненных ламп мы уже познакомились с галогенными и люминесцентными лампами и другими источниками излучения. Для большого спроса требуется недорогой вариант осветительных приборов, в наш быт стремительна входят светодиодные лампы и ленты, потребители уже знакомы с люминофорами и ксеноновыми лампами. Что нас ждет завтра – покажет будущее, эра современного применения электричества только началась.

Люминисцентные лампы

В 19-том веке два немца, стеклодув Генрих Гейслер и врач Плюккер обнаружили, что они могут получать свет, удалив весь воздух из длинной стеклянной трубки и пропустив через нее ток. Это изобретение стало известно как трубка Гейслера. Тем не менее газоразрядные лампы не могли набрать популярность до начала двадцатого века, когда исследователи начали искать способы повышения эффективности освещения. Газоразрядные лампы стали основой многих технологий освещения, в том числе неоновых ламп, лампы низкого давления, натриевые лампы, используемые в прожекторах и лампы дневного света.

Томас Эдисон и Никола Тесла тоже экспериментировали с газоразрядными лампами в 1890х годах, но до промышленного производства дело так и не дошло. Настоящий прорыв в этой сфере сделал Питер Купер Хьюитт в начале 1900 годов. Он стал одним из изобретателей люминесцентной лампы. Хьюитт получил сине-зеленый свет путем пропускания электрического тока через трубу с парами ртути при включенном балластическом резисторе, устройстве, которые регулирует протекание тока через лампу. Эти лампы были намного эффективнее, но им не нашлось применения из-за цвета свечения.

В конце 1920х годов европейские исследователи начали делать эксперименты с неоновыми трубками, покрытыми люминофором. Люминофор – это материал, который поглощает ультрафиолетовый свет и преобразует его в видимое белое свечение.

Это изобретение вызвало разработку люминесцентных ламп и уже 1930 году американские компании демонстрировали лампы дневного света ВМС США на ярмарке в Нью-Йорке. Они светили дольше и были в три раза эффективнее чем обычные лампы накаливания. Необходимость энергоэффективного освещения американских военных заводов привела к быстрому распространению люминесцентных ламп. К 1951 году большая часть света в США производилась именно такими лампами.

Затем случился еще один дефицит энергии, нефтяной кризис в 1973. Это заставило светотехников разработать люминесцентные лампы, которые могут работать в жилых помещениях. В 1974 начались попытки сделать такие лампы более миниатюрными. Два года спустя в General Electric согнули люминесцентную трубку в виде спирали, создав этим первую компактную люминесцентную лампу (КЛЛ). Но проект был отложен, потому что для массового производства эти лампы были слишком дорогими.

Первые компактные люминесцентные лампы появились на рынке в середине 1980-х годов. Цены на них очень сильно отличались в разных регионах из-за акций, проводимых коммунальными компаниями. Многие такие лампы были очень громоздкие и не всегда помещались в светильники. Начиная с 1990 было внесено очень много улучшений в такие лампы, уменьшена цена, улучшена эффективность. Теперь они эффективнее на 75% за лампы накаливания, а их срок службы в 10 раз больше. Это и дало стимул населению их использовать.

Пройденная до электрическая эпоха

Первые приборы, работающие на электричестве, появились в 1802 году, источники тому – разработки В.В.Петрова – его поиски освещения с использованием простейшей электрической дуги привели к изобретению чего то необычного. Это появились лампы накаливания, параллельно этим работам проходило конструирование и первых ламп, первая необычная для того времени лампа сделана в Англии, ее автор Деви в том же году, что и Петров. Когда физик Жан Бернар Фуко заменил древесные электроды на аналоги из угля, лампа стала гореть дольше, но пока что управлялась вручную. Ее уже использовали в театрах и в микроскопах для точечного освещения, уже нашли применение таким ярким осветительным приборам в маяках, но пока это были первые неуверенные шаги в мир яркого света с угольными электродами.

Дуговая угольная лампа.

Дуговое освещение пошло по своему особенному пути, там применили свои силы Чиколев и Штуккерт, довольно много дуговых ламп выпустили заводы Сименса, вплоть до 80-годов они использовались для освещения городов, устанавливались на транспорте. Когда эра дуговых ламп прошла, они остались в прожекторах и проекционных приборах.

Наше время, светодиодные лампы

Светоизлучающий диод или LED – одна из наиболее быстро развивающихся сейчас технологий. Светодиоды используют полупроводники для преобразования электрического тока в свет. Они небольшие по площади, меньше одного квадратного миллиметра и излучают свет в определенном направлении уменьшая потребность в отражателях и рассеивателях.

Это наиболее эффективный источник света, присутствующий на рынке. Светодиодные лампы потребляют минимум энергии и могут работать до десяти лет. Это уже не история электрического освещения, а его будущее. Историю развития светодиодного освещения мы обязательно рассмотрим в одной из наших следующих статей.

Появление электричества в России

Через некоторое время после введения термина «электричество» это явление начали исследовать во многих странах. Началом перемен можно считать появление освещения. В каком году появилось электричество в России? Согласно общественному резонансу, эта дата – 1879 год. Именно тогда в Петербурге впервые была проведена электрификация Литейного моста с помощью ламп.

Но на год раньше в Киеве, в одном из железнодорожных цехов, были установлены электрические фонари. Поэтому дата появления электричества в России — несколько спорный вопрос. Но так как это событие осталось без внимания, то официальной датой можно считать именно освещение Литейного моста.

Но есть еще одна версия, когда появилось электричество в России. С юридической точки зрения эта дата – тридцатое января 1880 года. В этот день в Русском техническом обществе появился первый электротехнический отдел. В его обязанности вменялось курировать внедрение электричества в повседневную жизнь. В 1881 г. Царское село стало первым европейским городом, который был полностью освещен.

Еще одна знаковая дата – пятнадцатое мая 1883 г. В этот день впервые была проведена иллюминация Кремля. Событие было приурочено к вступлению на российский трон Александра III. Для освещения Кремля на Софийской набережной специалистами-электриками была установлена небольшая электростанция. После этого события освещение сначала появилось на главной улице Петербурга, а потом в Зимнем дворце.

Летом 1886 г. указом императора было учреждено «Общество электроосвещения». Оно занималось электрификацией всего Петербурга и Москвы. А в 1888 г. начали строиться первые электростанции в крупнейших городах. Летом 1892 г. в России был запущен дебютный электротрамвай. А в 1895 г. появилась первая ГЭС. Она была построена в Петербурге, на р. Большая Охта.

А в Москве первая электростанция появилась в 1897 г. Она была построена на Раушской набережной. Электростанция вырабатывала переменный трехфазный ток. И это позволяло передавать электричество на большие расстояния без существенной потери мощности. В других городах России электростанции начали строиться на заре двадцатого века, перед Первой мировой войной.

Выводы

Вся история развития электрического освещения, от самого начала до нынешнего времени прошла за пару сотен лет. Подумать только, еще двести лет назад люди освещали помещения огнем и понятия не имели, что такое электричество. Удивительно, как мы смогли такого достичь за несколько поколений. И это еще далеко не все. История развития лампочки продолжится и продолжит ее светодиодное освещение.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

История электричества

Если начать разбираться, когда появилось электричество, то нужно вспомнить греческого философа Фалеса. Именно он первый обратил внимание на это явление в 700 г. до н. э. Фаллес обнаружил, что при трении янтаря о шерсть камень начинает притягивать к себе легкие предметы.

В каком году появилось электричество? После греческого философа долгое время это явление никто не исследовал. И знаний в этой области не прибавлялось до 1600 г. В этом году Уильям Гилберт ввел термин «электричество», исследовав магниты и их свойства. С того времени это явление начали интенсивно изучать ученые.

Достоинства и недостатки.

Достоинства лампы накаливания таковы: низкая начальная стоимость лампы и необходимого для нее оборудования, компактность, благодаря которой она хорошо подходит для регулирования светового потока, надежная работа при низких температурах и довольно высокий при ее размерах световой выход. К недостаткам же, способным при некоторых обстоятельствах перевесить достоинства, относятся низкий световой КПД, высокая рабочая температура и заметные колебания светового выхода при изменениях напряжения питания.

Общественное освещение

Общее количество искусственного света (особенно уличного ) достаточно для того, чтобы города были хорошо видны в ночное время как с воздуха, так и из космоса. Этот свет является источником светового загрязнения, которое обременяет астрономов и других людей.

На этом составном изображении, сделанном в октябре 2012 года, искусственные огни выделяют особо развитые или населенные районы поверхности Земли, включая побережья Европы, востока Соединенных Штатов, Индии, Японии и Южной Кореи.

Ожидаемый срок службы лампы

Ожидаемый срок службы для многих типов ламп определяется как количество часов работы, при котором 50% из них выходят из строя, то есть средний срок службы ламп. Производственные допуски, составляющие всего 1%, могут привести к разбросу срока службы лампы на 25%, поэтому, как правило, некоторые лампы выходят из строя намного раньше номинального срока службы, а некоторые служат намного дольше. Для светодиодов срок службы лампы определяется как время работы, при котором 50% ламп испытали снижение светоотдачи на 70%.

Некоторые типы ламп также чувствительны к циклам переключения. В помещениях с частым переключением, таких как ванные комнаты, срок службы лампы может быть меньше, чем указано на коробке. Компактные люминесцентные лампы особенно чувствительны к циклам переключения.

Фонд Алтай 21 век

«Рассказы о русском первенстве» — читайте интересные статьи из этой книги, с продолжениями! Вы узнаете о реальном вкладе русских ученых и изобретателей в развитие мировой науки и техники.

Электрический свет давно перестал казаться необычным. Разгоняя тьму лучами чудесных светильников, мы с благодарностью вспоминаем тех, кто заставил электричество порождать свет.

Родился электрический свет в лаборатории петербургского академика Василия Владимировича Петрова, великого физика своего времени.

Изучая действие электрического тока с помощью созданной им огромной батареи элементов, являвшейся для тех времен рекордной по своей мощности, Петров произвел такой опыт. Присоединив к батарее два древесных угля, он коснулся ими друг друга. Сверкнула искра. Петров раздвинул угли так, что между ними образовался небольшой промежуток. Но искра не погасла, она превратилась в яркое пламя, сверкающим мостиком соединившее угли.

Так 23 ноября 1802 года была открыта электрическая дуга, одна из форм газового разряда, приковавшего в свое время внимание Ломоносова.

В 1803 году типография Государственной медицинской коллегии напечатала книжечку «Известие о гальвано-вольтовских опытах, которые производил профессор физики Василий Петров, посредством огромной наипаче батареи, состоявшей иногда из 4 200 медных и цинковых кружков, и находящейся при Санкт-Петербургской Медико-Хирургической Академии».

Многое из того, что входит в современную электротехнику, впервые было описано здесь: изолирование проводов, изобретенное автором, роль внутреннего сопротивления батареи, влияние поляризации на работу батареи.

В статье седьмой Петров подробно описал открытую им электрическую дугу. Здесь же ученый сообщал и о том, что от этой дуги «темный покой освещен быть может».

Посейчас мы говорим о Петрове как о пионере электрического освещения.

Здесь же уместно вспомнись еще об одной работе Петрова. Это его исследования явления люминесценции — «холодного свечения». Василий Петров проделал много экспериментов, изучая это явление.

Казалось бы, эти работы не имели прямого отношения к электричеству. Но в наши дни явление люминесценции, занимавшее Петрова, положено в основу нового вида электрических светильников — люминесцентных ламп.

Работал Петров в труднейших условиях: оборудование, приборы, реактивы — все это приходилось доставать ценой огромных; усилий.

Даже после того как пробив стену чиновничьей косности, Петров создал прекрасную лабораторию и сделал в ней великие открытия, отношение официальной, «казенной» науки к нему не изменилось.

Академия наук, сообщая в 1804 году об открытии; гальванического огня, не нашла нужным назвать имя В. В. Петрова — создателя дуги.

За границей не могли не знать об открытии в России электрической дуги. Кроме вышеупомянутой книжечки, о дуге писали еще в 1802 году в «Петербургских ведомостях» и в приложении к «Технологическому журналу» Академии наук за 1806 год.

И все же за границей открытие Петрова было приписано Дэви, который только в 1811 году зажег электрическую дугу и назвал ее «вольтовой». Официальная наука не встала на защиту приоритета русского ученого. Мало того, незадолго до смерти его уволили из Академии с ничтожной пенсией.

В наши дни работы Петрова получили всенародное признание.

В 1934 году был торжественно отмечен столетний юбилей со дня смерти «первою русского электротехника академика В. В. Петрова, открывшего в 1802 году, за несколько лет до Дэви, явление вольтовой дуги и предсказавшего применение этого явления в технике (сварка металлов, электрометаллургия)», как говорилось и постановлении советского правительства.

В 1836 году профессор Московского университета Михаил Григорьевич Павлов, пророчески писал: «Кажется, недалеко то время, когда электричество, сделавшись всеобщим средством освещения, заменит собою горение всех потребляемых на то материалов, как теплота в парах водяных заменила неимоверное количество силы механической. В способности тому электричества сомневаться невозможно; нужно только явление изобретательного человека, могущего приспособить этот чудесный огонь к ожидаемому употреблению».

Такие люди нашлись. В 1849 году дуга Петрова зажглась на башне Адмиралтейства, освещая петербургские улицы. Это русский академик Борис Семенович Якоби попытался впервые практически использовать электрический свет. Второй опыт применения дуги для освещения был проведен в Казани в 1853 году профессором Савельевым.

Заставить дугу гореть устойчиво, было делом трудным. Нужно было придумать устройство, помогающее сохранять постоянный зазор между углями. Ручной регулятор, конечно, не решал проблемы. Нужно было автоматизировать управление дугой.

Практическое применение дуги для целей освещения зависело от успешного решения проблемы регулятора.

Один из первых механических регуляторов также был построен русским изобретателем Л. И. Шпаковским. В 1856 году, в дни коронационных торжеств, на здании Лефортовского дворца в Москве было установлено несколько «электрических солнц».

Но широкого распространения электрическое освещение посредством дуги все еще не получило, т.к. дуга требовала сильного тока.

Даже когда появились динамо-машины, трудности не исчезли. Дело в том, что каждая дуга нуждалась в собственной динамо-машине. Потребляемый дугами существовавших тогда конструкций ток был очень велик. Кроме того, регуляторы были еще недостаточно надежны и просты.

Решены все эти трудности были снова в России. В 1876 году русский изобретатель Павел Николаевич Яблочков преобразил дугу Василия Петрова. Гениально просто решил он проблему регулирования дуги. В «свече» Яблочкова угли расположены параллельно друг другу и разделены изолирующим слоем.

«Узкая полоска землистого вещества, — писал Яблочков, — выполняет задачу держания углей на неизменном расстоянии гораздо лучше, чем сложный прибор — регулятор, достигающий этого лишь приблизительно. Полоска держит их абсолютно; кроме того, она придает известные качества свету, которые немыслимы при регуляторе».

В последней фразе раскрывается еще одно важное свойство, приданное Яблочковым дуге Петрова. Сгорая вместе с углями, специально подобранный слой своими парами увеличивал электропроводность воздуха и помогал горению дуги. А это значило, что «свеча» могла гореть и при менее сильном токе; поэтому один генератор был способен обслуживать сразу несколько «свечей».

Еще одно замечательное качество придал Яблочков своей «свече»: это был первый прибор, работавший на переменном токе, ставшем в наши дни основой промышленной энергетики. Яблочкову переменный ток понадобился для того, чтобы угли сгорали равномерно, становясь поочередно то отрицательными, то положительными.

Совершенствуя свои свечи», Яблочков попутно решил ряд важнейших электротехнических задач. Ему же удалось осуществить питание одним генератором нескольких «свечей».

«Дробление» света, то есть освещение нескольких помещений с помощью одного источника тока, в те времена представлялось задачей чрезвычайно трудной и решалось самыми причудливыми способами.

От одного источника тока удавалось зажечь лишь одну дугу, так как все попытки подключать к одной динамо-машине цепь из нескольких дуговых ламп не давали эффекта. При потухании одной дуги гасли и все остальные. Кроме того, очень сложно было и зажигание такой гирлянды дуг: ведь это надо было делать строго одновременно. Свет дуги был ярок и достаточно силен, чтобы осветить несколько комнат. Поэтому иногда стремились «раздробить» его, распределить по комнатам с помощью сложных систем зеркал, спрятанных в трубах. Это было похоже на попытку распределять свет так же, как газ и воду.

Русский изобретатель пошел по другому пути.

Для питания своих «свечей», Яблочков применял переменный ток. Пользуясь особенностями этого тока, он нашел способ осуществить независимое питание нескольких «свечей» от одного источника тока.

Разрешить эту проблему ему помог созданный им самим же новый электрический аппарат — трансформатор. Аппарат Яблочкова состоял из двух проволочных катушек, расположенных одна в другой. При пропускании переменного тока по одной из катушек в другой катушке индуктировался «вторичный» ток. Напряжение его определялось соотношением между числом витков первой и второй катушки. Включая в цепь динамо-машины первичные катушки нескольких трансформаторов, Яблочков подключал свои «свечи» к вторичным катушкам. Такая схема соединения группы дуговых ламп с динамо-машиной посредством трансформаторов обеспечивала полную независимость работы каждой «свечи», давала возможность одним источником тока питать несколько «свечей».

«Свеча» Яблочкова быстро завоевала мировое признание. В 80-х годах она освещает улицы и театры Парижа, развалины римского Колизея, улицы Лондона, вспыхивает во дворце короля Камбоджи, в далекой Персии. «Свет приходит к нам из России», «Россия — родина света», на разных языках писали газеты.

Изобретатель создал множество «свечей» различных типов, начиная от маленькой, 80-свечовой, до мощных, 6000-свечовых светильников.

Труды Яблочкова в разных областях электротехники, во многом послужили развитию этой науки. Но главная его заслуга — создание первой практически применимой системы электрического освещения.

Поэтому его по праву можно так же, как и Петрова, назвать «пионером электрического освещения».

Источник: Болховитинов В. и др. Рассказы о русском первенстве. Москва: Изд-во ЦК ВЛКСМ «Молодая гвардия», 1950. 424 с. С.95-99.

Использование кроме освещения

Прозрачная стеклянная лампочка мощностью 60 Вт
Электрические лампы можно использовать в качестве источников тепла, например, в инкубаторах , в качестве инфракрасных ламп в ресторанах быстрого питания и игрушек, таких как Kenner Easy-Bake Oven .

Благодаря своим нелинейным характеристикам сопротивления вольфрамовые лампы накаливания долгое время использовались в качестве быстродействующих термисторов в электронных схемах. Популярные виды использования включают:

Стабилизация синусоидальных генераторов
Защита твитеров в корпусах динамиков ; избыточный ток, который слишком велик для твитера, освещает свет, а не разрушает твитер.
Автоматическая регулировка громкости в телефонах

Стилизованное изображение лампочки является логотипом турецкой партии AK . [10] [11]