История создания светильников для детей: от факела до светодиода 🏡 Полезные советы от магазина Мир Света
История освещения: от костра до светодиодов и дальше
24.09.2018 16:40
статья
В этой статье мы вкратце расскажем о том, почему людям необходимо искусственное освещение и как оно развивалось на пути от костров на стоянках первобытных людей до современных светодиодных систем.
Содержание
- Костёр, а с ним и свет, и тепло
- Пробуем электричество
- Приветствуем газорязрядные лампы!
- Появление светодиодов
- Смотрим в будущее
Кому из людей не знаком страх темноты? Конечно, многие взрослые скажут: чего там бояться, темнота она и есть темнота. Но давайте попробуем вспомнить то время, когда мы были детьми: кровать с уютными подушкой и одеялом представлялась крошечным безопасным островком в море темноты.
Некоторые исследователи полагают, что страх перед темнотой появился у людей ещё в древности как следствие жизненного опыта. Например, многие хищники ведут ночной образ жизни, а значит, вероятность быть съеденным ночью оказывается выше. К тому же наши органы чувств плохо приспособлены к условиям слабой освещённости: всё-таки человек – существо преимущественно дневное. Добавим к этому суточные ритмы, которые (если речь не идёт о привыкшем к ночному образу жизни, хотя и тут вопросов остаётся достаточно) изменяют биохимические процессы в организме, что приводит к снижению умственной активности и физических способностей. Картина получается тревожная: человек ночью весьма уязвим. Ну а где тревога – там и страх, который в современном городе кажется чем-то иррациональным, но поспорить с опытом тысяч прошлых поколений, запечатлённым в нашей ДНК, не так-то просто.
Поэтому современные города стали похожи на новогодние ёлки – в поле зрения людей постоянно находится как минимум один источник света, а чаще – намного больше. В отдельных случаях экологи даже используют понятие «светового загрязнения» для описания засветки, возникающей над крупными городами, что ещё раз подчёркивает вред от избыточного освещения.
Костёр, а с ним и свет, и тепло
Когда-то человеческие поселения были еле-еле освещены светом костров и факелов. Первым источником света для первых людей стал
Вплоть до XIX века, когда широкое распространение начало получать освещение электрическое, человечество использовало практически одно горение как источник света.
На этом пути были перепробованы различные варианты топлива и исполнения светильников: в разное время и в разных ситуациях люди пользовались лучинами, керосиновыми и масляными лампами, свечами, газовыми фонарями. Встречались и экзотические решения. Например, индейцы использовали для освещения своих хижин высушенную рыбу-свечу с пропущенным через неё фитилём – обилие в ней жира прекрасно поддерживает горение. Собственно, поэтому эта небольшая рыбка и получила в народе такое название (по-научному же она это эвлахон или тихоокеанский талеихт).
Пробуем электричество
С приходом эпохи электричества ситуация начала меняться. Первыми электрическими лампами, вопреки расхожему мнению, стали вовсе не лампы накаливания, а угольные дуговые источники света. В таком приборе источником света выступала электрическая дуга, образовывавшаяся между двумя угольными электродами. В конце XIX века такие лампы получили широкое распространение в качестве источников уличного освещения.
Кстати, одним из изобретателей, отличившихся на поприще электрического света, стал наш соотечественник Павел Николаевич Яблочков, разработавший простую и эффективную конструкцию угольной дуговой лампы, в дальнейшем и названной его именем – свечой Яблочкова. Однако, Павлу Николаевичу тоже не удалось преодолеть один из самых больших недостатков таких источников света – их маленький срок службы. Большинство образцов угольных дуговых ламп горели не больше 100 часов.
Поэтому в начале XX века повсеместно стали использоваться более долговечные лампы накаливания с нитями из тугоплавких металлов, которые до сих пор, по прошествии уже более чем ста лет, всё ещё остаются весьма популярными в силу своей дешевизны и неприхотливости. Хотя первые образцы, разработанные Томасом Эдисоном ещё в 70–80-х годах XIX века использовали угольное волокно и также имели ограниченный срок службы – около 40 часов, это не помешало им получить широкое распространение и иметь коммерческий успех.
Приветствуем газорязрядные лампы!
Но о дуговых, или разрядных, источниках света никто не забыл. Ещё в 90-х годах XIX века Никола Тесла запатентовал систему освещения газоразрядными лампами, наполненными аргоном. Такая лампа требовала для своей работы источника тока высокого напряжения и высокой частоты. Кстати, далёкие потомки тех первых ламп используются и по сей день, наряду с криптоновыми, ксеноновыми, неоновыми и некоторыми другими.
В дальнейшем идея развивалась, появлялись металлогалогенные, натриевые лампы, большое распространение получили лампы ртутные – которые мы используем и сейчас.
В 1926 году группа немецких инженеров во главе с Эдмундом Гермером предложила покрывать внутреннюю поверхность ртутных ламп люминофором – веществом, которое способно поглощать ультрафиолет и переизлучать свет в видимом диапазоне. Так родилась люминесцентная лампа – она же лампа дневного света.
Появление светодиодов
Первые промышленно значимые светодиоды появились в 60-х годах XX века. На первых порах это были источники красного (реже – жёлто-зелёного) света, которые использовались в различных индикаторах. Эффективность их оставляла желать лучшего – всего 1-2 люмена на ватт, что было чуть ли не на порядок ниже традиционных ламп накаливания. 30 лет спустя, в середине 90-х годов, этот показатель составлял уже 30, а к концу тысячелетия – уже до 60 люменов на ватт.
Серьёзным препятствием для массового внедрения светодиодного освещения оставалась высокая стоимость, но по мере открытия новых полупроводниковых материалов и увеличения объёмов производства их цена снижалась.
Хотя до сих пор светодиодные лампы обходятся дороже, чем сопоставимые им по световому потоку лампы накаливания, это с лихвой компенсируется существенно более низким энергопотреблением и на порядок большим сроком службы.
Распространённым является мнение, что газоразрядные лампы в настоящее время сменяются на светодиодные источники в силу большей энергоэффективности последних. Это тоже не совсем правда. До недавнего времени световая отдача большинства светодиодных светильников была ничуть не выше их аналогов, например, с натриевыми лампами высокого давления. Основными критериями здесь стали срок службы – чем дольше не нужно менять лампочку, тем меньше средств тратится на сам процесс замены, безопасность с экологической точки зрения – поскольку паров ртути в них нет, утилизировать светодиодный источник света можно, как любой другой электронный прибор.
Смотрим в будущее
Что же нас ждёт в будущем? В настоящее время ведутся разработки в области органических светодиодов (OLED), но пока срок службы и характеристики не позволяют использовать их в качестве источника света. В любом случае потенциал светодиодного освещения ещё далеко не исчерпан, а значит, в ближайшие годы нас ждёт постепенное развитие этого направления с увеличением энергоэффективности и уменьшением цены.
Одним из перспективных направлений в развитии светодиодных приборов выглядит использование люминофоров на основе квантовых точек.
Квантовая точка – это полупроводник, расстояние между энергетическими уровнями электронов в котором зависит от его геометрии. При переходе от одного уровня к другому испускается фотон, а значит, меняя размер квантовой точки и, соответственно, расстояние между энергетическими уровнями, мы можем менять энергию фотона, а следовательно – и частоту излучения или цвет света. Эти и некоторые другие свойства позволяют говорить о превосходстве квантовых точек над традиционными люминофорами. В настоящее время производство квантовых точек возможно в промышленных масштабах. Некоторые компании уже представили конечные продукты, в том числе и лампы, на их основе.
История ночников
Всем привет! Со многими из вас мы регулярно общаемся в социальных сетях, но их формат не предполагает больших развернутых материалов.
Поэтому я решила вести еще и свой блог. Буду выкладывать здесь какие-то личные истории, рассказывать о своей работе более подробно, а начать хочу с большого материала об истории ночников.
Когда они появились, как эволюционировали вместе с человечеством и какие функции несли…
Итак, вашему вниманию ( тадааам) — Прародители современных ночников.
Прообразы детских ночников появились в глубокой древности, когда человек только-только освоился с огнем.
Но именно тогда, в древние времена огонь ассоциировался у людей с безопасностью и уютом.
Надо ли говорить, что лучше всего маленькие дети засыпали рядом с костром?
Первым ночником были угли сгоревшего костра. Затем люди изобрели лучины и факелы и научились крепить источники света на стенах своих жилищ.
У этих первых светильников были свои недостатки – они быстро сгорали, требовали запаса веток и были ну совсем-совсем пожароопасными.
Масляные светильники
Определенным прорывом стало изобретение масляных ламп и светильников. Масло горело дольше, не чадило, издавало приятный аромат.
Масло можно было разместить в компактной емкости, в стеклянной колбе и разместить поблизости от кровати.
Такой ночник был гораздо безопаснее факела или лучины.
Свечи
Свеча – еще один древнейший источник освещения, который активно используется и поныне.
Я лично, например.очень люблю свечи за мягкий свет и аромат. А еще они удобны тем, что их легко хранить, переносить и зажигать.
Чтобы свечами было удобно пользоваться и освещать большие по площади помещения, для них придумали множество приспособлений — изящные подсвечники, люстры, канделябры. Для небольшого ночного светильника по-прежнему требовалась 1 свеча, которую в целях безопасности помещали в лампу с прозрачными стенками, где она постепенно догорала, когда дети уже крепко спали.
Керосиновые лампы
Технологии не стояли на месте и со временем в качестве горючего люди научились использовать нефтепродукты.
Керосиновая лампа появилась в 19 веке и довольно быстро завоевала популярность в разных социальных кругах.
Керосин горел ярче, не чадил и – самое главное – конструкция такого ночника позволяла регулировать яркость свечения!
Таким образом в быту появился осветительный прибор, который мог выполнять функции и «большой лампы» и ночного светильника.
Достаточно было лишь покрутить колесико…
Его величество Электричество
Жизнь очень сильно изменилась с изобретением ламп накаливания.
Теперь человек мог не зависеть от времени дня и ночи и организовать себе световой день любой продолжительности.
Но это не касается детского режима. Как бы не светили электрические лампочки – засыпать ребенку все равно нужно было в одно и то же время.
И желательно в полумраке при свете своего персонального ночника. Электрический свет дал простор дизайнерам.
Теперь лампа была достаточно безопасна для того, чтобы вокруг нее сконструировать элегантное обрамление.
Появились ламы из натурального дереве, металлов, в том числе и драгоценных.
Светильник без шнура и без забот
Параллельно с тем, как изобретались все новые и новые электрические светильники, инженеры задумались о том, чтобы не зависеть от проводов и организовать искусственное освещение в любом месте.
Еще в начале 18 века появился прообраз первой батареи, которую изобрел итальянский ученый Алессандро Вольта, а уже в начале 20 века Томас Эдисон изобрел батарейки, похожие на те, которыми мы пользуемся сейчас.
Детский ночник тем и хорош, что для его работы не требовалась какая-то запредельная мощность, поэтому варианты ночников на батарейках быстро завоевали популярность.
Согласитесь, очень удобно, когда ночник светит аккуратным ровным светом,его можно поставить в любой уголок спальни, он безопасен, так как практически исключено короткое замыкание он легкий и компактный!
Светодиодный прорыв
Чем больше развиваются технологии, тем больше возможностей для дизайнеров по свету.
Появление светодиодных ламп, сенсорных панелей, электронных блоков управления – это настоящий прорыв.
Теперь минимумом средств можно в детской комнате сотворить настоящее звездное небо, «оживить» детские игрушки, добавить позитивных и радостных эмоций.
Представляете – ваш ребеночек только касается своего ночника – как тот незамедлительно откликается и в нем загораются десяток маленьких светодиодных лампочек. И яркость свечения тоже можно регулировать всего лишь прикосновением.
.
С таким ночником можно спать всю ночь и ни чего не бояться..
В помощь родителям новорожденных
Впрочем, ночник нужен не только самим детям, чтобы крепко спать и видеть яркие сны.
Детский ночник – чрезвычайно полезная вещь для родителей новорожденных.
Первые месяцы жизни, когда малыш часто просыпается, маме или папе необходимо быстро проснуться, включиться, оглядеться и подойти к кроватке своего драгоценного чада.
Если этот путь, который обычно родители преодолевают еще в полусне, осветить ночником, то хоть на сколько-то процентов мягкий свет диодных лампочек поможет облегчить первые месяцы родительства.
Детский ночник – крайне полезное изобретение.
А современные технологии сделали его еще и очень красивы, стильным и удобным аксессуаром детской комнаты.
Ночник не просто источник света, это и яркая игрушка, с помощью которой малыш познает мир.
Выбрать детский ночник вы можете в нашем интернет-магазине masaihome.
ru
освещение — Студенты | Britannica Kids
Введение
© Фамвелдман/ФотолияС давних времен люди нуждались в приборах, помогающих видеть после захода солнца и освещающих места укрытия. Свет от солнца и луны свободен, но он ненадежен, его трудно контролировать и невозможно сдвинуть с места. Развитие искусственного освещения ознаменовалось изобретением источников света с постоянно возрастающей эффективностью, мощностью и удобством.
Происхождение и ранние типы
Comstock/Getty ImagesОдним из древнейших осветительных приборов является факел, переносной светильник, сделанный из длинной палки с горящей смолой или с тряпками, пропитанными маслом или воском на одном конце. Свидетельства факелов были обнаружены на некоторых из самых ранних археологических раскопок.
Лампа была изобретена в каменном веке, не позднее 70 000 лет до н.э. Ранние лампы представляли собой сосуд с фитилем, пропитанным горючим материалом, например маслом.
В разное время светильники делали из ракушек, алебастра, бронзы, глины. В 18 веке была представлена лампа с фитилем, который выходил из закрытого топливного бака через металлическую трубку, и который можно было поднимать и опускать, чтобы контролировать размер пламени. Также было обнаружено, что пламя можно сделать ярче, добавляя контролируемое количество воздуха и стеклянную трубу.
Свечи, медленно горящие огни, сделанные из сала или воска и обычно цилиндрической формы с волокнистым фитилем в центре, использовались с 3000 г. до н.э. Свечи по-прежнему популярны для декоративного и аварийного использования.
ТиссеИспользование парафина и керосина, полученных из нефти, дало разные результаты в 19 веке. Парафин заменил жир в качестве материала для изготовления свечей и используется до сих пор. Керосин, который был безопасным и недорогим, заправлял доступные тогда улучшенные лампы.
Уголь и природный газ, подаваемые под давлением, зажигали лампы в городах с 1820 года.
Кожух, представляющий собой неплотно сплетенную сеть размером с большой палец из хлопка, пропитанного химическими солями, прикреплялся к горелке лампы над пламенем. Поднятая до белого каления мантия испускает сильный свет.
Электрическое освещение
Первыми устройствами электрического освещения были дуговые лампы, в которых между двумя угольными электродами зажигалась дуга или полоса света. Используемые для освещения городских улиц, эти громоздкие громоздкие лампы были надежными, эффективными и могли давать свет, по качеству приближающийся к естественному солнечному свету.
© Pulsar75/Shutterstock.com Лампа накаливания излучает свет от нити или нити накала, нагретой за счет пропускания через нее электрического тока, пока она не загорится. Нить накала заключена в вакуум или инертный газ, чтобы она не сгорела. Этот современный осветительный прибор, обычно называемый лампочкой, был представлен в 1879 году американским изобретателем Томасом Эдисоном. Хотя сэр Джозеф Уилсон Свон в Англии изготовил лампу накаливания годом ранее, Эдисон разработал полную систему освещения и, таким образом, получил признание за изобретение.
Улучшения включают замену исходных углеродных нитей металлическими для увеличения срока службы, вольфрамовые нити и их скручивание для повышения эффективности, а также матирование внутренней части стеклянной колбы для смягчения ее света. Спиральная канавка на металлическом цоколе лампы для ввинчивания прибора в светильник была изобретена Эдисоном и названа в его честь винтом Эдисона.
Лампы с паровыми трубками составляют большой класс осветительных приборов, которые излучают свет, зажигая дугу между электродами в трубке, содержащей газ неон, газообразный натрий или ртуть. Французский физик Жорж Клод обнаружил, что паровая трубка, заполненная неоновым газом под низким давлением, излучает интенсивный оранжево-красный свет. Клод обнаружил, что, добавляя небольшое количество других веществ в неоновую трубку, можно получить дополнительные цвета. Он признал ценность своего изобретения для рекламы. Неоновые вывески стали популярными в 1920-х годов и сегодня используются во всем мире.
Люминесцентные лампы начали использоваться в 1930-х годах. Эти длинные трубки содержат пары ртути, инертный газ, такой как аргон, и на внутренней стенке люминофор, который флуоресцирует или светится под воздействием излучения ртутного разряда. Цвет производимого света — обычно белый или почти белый — зависит от люминофоров в покрытии. Люминесцентные лампы, которые намного более эффективны и долговечны, чем лампы накаливания, были первыми лампами с паровыми трубками, которые использовались в помещении. Электрический трансформатор или балласт на люминесцентных светильниках обеспечивает высокое напряжение, необходимое для запуска дуги, а затем ограничивает ток до уровня, достаточного для ее поддержания.
Газоразрядные лампы высокой интенсивности (HID) представляют собой газоразрядные лампы с намного более короткой дугой, чем у люминесцентных ламп, и содержат пары под более высоким давлением. Лампа HID ценится за высокую энергоэффективность. Существует три основных типа — ртутные, металлогалогенные и натриевые высокого давления, которые различаются по используемому металлическому пару, внутренней конструкции, эффективности, стоимости и сроку службы.
Как и люминесцентные, газоразрядным лампам требуются балласты для запуска и ограничения тока. В отличие от других ламп с паровыми трубками, газоразрядная лампа при первом включении светится тускло и не достигает полной мощности, пока не прогреется в течение от одной до десяти минут. Однако ее свет сразу гаснет при выключении, и лампа должна снова пройти период прогрева, если ее снова включить. Лампы HID изначально использовались только на открытом воздухе, потому что они плохо передавали цвет. Более качественные люминофорные покрытия в значительной степени устранили проблему, что привело к использованию в помещении.
Осветительные приборы могут соответствовать особым требованиям. Огромные приспособления находят применение в качестве прожекторов, на маяках и взлетно-посадочных полосах аэропортов. Лампы с уникальными свойствами используются в фотографии, на телевидении и для выращивания растений. Крошечные гибкие волокна, которые передают свет за счет внутреннего отражения от лампы на одном конце к цели на другом, помогли в области медицины.
Некоторые лампы излучают свет только одной части спектра. Знакомая ультрафиолетовая лампа для загара, например, затемняет кожу некоторых людей, а инфракрасные лампы могут выделять тепло или помогать людям видеть в темноте.
Лампа накаливания — Academic Kids
From Academic Kids
Лампа накаливания (архаично известная как электрическая лампа ) использует светящуюся проволочную нить, нагретую до белого каления электрическим сопротивлением, для генерации света (a процесс, известный как тепловое излучение или накал). Колба представляет собой стеклянный корпус, который удерживает нить накала в вакууме или благородном газе низкого давления или галогенном газе в случае кварцево-галогенных ламп (см. Ниже), чтобы предотвратить окисление нити накала при высоких температурах. В Австралии лампочку также называют 9.0037 световой шар , но этот термин больше нигде не используется.
Из-за низкой эффективности и желтоватого цвета во многих областях применения он постепенно заменяется люминесцентными лампами, газоразрядными лампами высокой интенсивности, светодиодами и другими устройствами.
| Содержимое |
1 История лампочки 2 Лампа галогенная 3 Стандартные фитинги 4 Эффективность 5 Мощность 6 Нагрев 7 Напряжение, светоотдача и срок службы 8 См. также 9 Внешние ссылки, ссылки, ресурсы |
История лампочки
Изобретение лампочки иногда приписывают Томасу Альве Эдисону, который внес вклад в ее разработку, создав практичную и жизнеспособную электрическую лампу, и преуспел в маркетинге устройства, но сегодня оно хорошо — известно, что Генрих Гбель построил функциональные лампочки на три десятилетия раньше. Многие другие также внесли свой вклад в разработку действительно практичного устройства для производства электрического освещения.
В 1801 году сэр Хамфри Дэви, английский химик, заставил полоски платины светиться, пропуская через них электрический ток, но полоски испарялись слишком быстро, чтобы из них можно было сделать полезную лампу.
В 1809 году он создал первую дуговую лампу, которую продемонстрировал Королевскому институту Великобритании в 1810 году, создав небольшую, но ослепляющую дугу между двумя угольными стержнями, соединенными с батареей.
В 1820 году британский ученый Уоррен Де ла Рю поместил платиновую катушку в вакуумированную трубку и пропустил через нее электрический ток. Конструкция была основана на концепции, согласно которой высокая температура плавления платины позволит ей работать при высоких температурах, а вакуумированная камера будет содержать меньше молекул газа, реагирующих с платиной, что продлит срок ее службы. Хотя это была эффективная конструкция, стоимость платины делала ее непрактичной для коммерческого использования.
В 1835 году Джеймс Боумен Линдсей продемонстрировал постоянный электрический свет на общественном собрании в Данди. Он заявил, что может «читать книгу на расстоянии полутора футов». Однако, усовершенствовав устройство, к собственному удовлетворению, он обратился к проблеме беспроволочной телеграфии и не стал дальше развивать электрический свет.
В 1841 году Фредерик де Молейнс из Англии получил первый патент на лампу накаливания, в конструкции которой использовался порошкообразный уголь, нагреваемый между двумя платиновыми проводами.
В 1854 году немецкий изобретатель Генрих Гбель разработал первую «современную» лампочку: карбонизированную бамбуковую нить в вакуумной бутылке для предотвращения окисления. В следующие пять лет он разработал то, что многие называют первой практичной лампочкой. Его лампы работали до 400 часов. Он не сразу подал заявку на патент, но его приоритет был установлен в 1893 году.
Джозеф Уилсон Свон (1828-1914) был физиком и химиком, родившимся в Сандерленде, Англия. В 1850 году он начал работать с карбонизированными бумажными нитями в вакуумированной стеклянной колбе. К 1860 году он смог продемонстрировать работающее устройство, но отсутствие хорошего вакуума и достаточного количества электричества привело к короткому сроку службы лампочки и неэффективному свету. К середине 1870-х стали доступны более совершенные насосы, и Свон вернулся к своим экспериментам.
Свон получил британский патент на свое устройство в 1878 году. Свон сообщил об успехе Химическому обществу Ньюкасла и на лекции в Ньюкасле в феврале 1879 года.он продемонстрировал работающую лампу, в которой использовалась нить накаливания из углеродного волокна. Наиболее важной особенностью лампы Свона было то, что в вакуумной трубке было мало остаточного кислорода для воспламенения нити накала, что позволяло нити накаливания светиться почти добела, не загоревшись. С этого года он начал устанавливать лампочки в домах и достопримечательностях Англии, а к началу 1880-х годов основал собственную компанию.
Через Атлантику также происходили параллельные разработки. 24 июля 1874 года медицинский электрик из Торонто по имени Генри Вудворд и его коллега Мэтью Эванс подали канадский патент на светильник Woodward and Evan’s Light, который был описан в патенте как «джентльмен», но на самом деле владелец отеля. Они построили свою лампу из углеродного стержня определенной формы, удерживаемого между электродами в стеклянном шаре, наполненном азотом.
Вудворд и Эванс сочли невозможным получить финансовую поддержку для разработки своего изобретения, и в 1875 году Вудворд продал часть своего канадского патента Томасу Эдисону.
US223898 Электрическая лампа
Эдисон приобрел патент Вудворда и Эванса и поручил группе разработчиков искать альтернативный материал накаливания. В конце концов он использовал углеродную нить, которая горела сорок часов (первое успешное испытание состоялось 21 октября 1879 года; оно длилось 13,5 часов). Эдисон продолжал совершенствовать их конструкцию. Оригинальная спиральная углеродная нить показана и неоднократно упоминается в его первоначальном патенте на свет. К 1880 году у него было устройство, которое могло работать более 1200 часов с использованием нити накаливания из бамбука, что больше, чем 400 часов более ранней лампочки Генриха Гбеля.
В январе 1882 года Льюис Латимер получил патент на «Процесс производства углерода», усовершенствованный метод производства нитей накала для ламп, который давал лампы с более длительным сроком службы, чем метод Эдисона.
В Великобритании Свон подал на Эдисона в суд за нарушение патентных прав. Эдисон проиграл, и в рамках мирового соглашения Эдисон был вынужден взять Свона в качестве партнера по своим британским электрическим работам. Компания называлась Edison and Swan United Electric Company. В конце концов, Эдисон приобрел все доли Свона в компании. Свон продал свои патентные права в США компании Brush Electric Company в июне 1882 года.
Патентное ведомство США постановило 8 октября 1883 г., что патенты Эдисона основаны на известном уровне техники Уильяма Сойера и недействительны. Судебные разбирательства продолжались несколько лет. В конце концов, 6 октября 1889 года судья постановил, что заявление Эдисона об улучшении электрического освещения в отношении «углеродной нити с высоким сопротивлением» было обоснованным. Исследование, представленное в «Полосе везения» Роберта Конота (1979), показывает, что Эдисон и его адвокаты скрывали важную информацию от судьи. Вырезали 7-21 октября 1879 г.
раздел записной книжки, который судья мог определить, показал, что они просто расширяли работу Сойера (или Свона) с помощью угольных «горелок» или «стержней» в вакуумированной стеклянной колбе.
Эдисон и его команда не нашли коммерчески пригодной нити (бамбука) более чем через 6 месяцев после того, как Эдисон подал заявку на патент. Слабая и недолговечная (от 40 до 150 часов) углеродная нить была в конечном итоге заменена вольфрамовой нитью. В 1903 году Уиллис Уитнью изобрел нить накала, которая не почернела внутри лампочки. Это была углеродная нить с металлическим покрытием. В 1906, General Electric Company первой запатентовала метод изготовления вольфрамовых нитей для использования в лампах накаливания. Нити были дорогими, но к 1910 году Уильям Дэвид Кулидж (1873-1975) изобрел усовершенствованный метод изготовления вольфрамовых нитей. Вольфрамовая нить пережила все другие типы нитей, и Кулидж сделал затраты практичными.
Одной из основных проблем стандартной электрической лампочки является испарение нити накала.
Неизбежные изменения удельного сопротивления вдоль нити вызывают неравномерный нагрев с образованием «горячих точек» при более высоком удельном сопротивлении. Разбавление путем испарения увеличивает удельное сопротивление. Но горячие точки испаряются быстрее, увеличивая свое сопротивление быстрее — положительная обратная связь, которая заканчивается знакомой крошечной щелью на здоровой нити накала. Ирвинг Ленгмюр предположил, что инертный газ вместо вакуума задерживает испарение и при этом избегает возгорания, поэтому обычные лампы накаливания теперь заполнены азотом, аргоном или криптоном.
Обычная лампа накаливания работает около 1000 часов. См. раздел ниже, Напряжение, светоотдача и срок службы , для обсуждения компромиссов, связанных с заданием спецификации срока службы лампы.
Галогенная лампа
Капсула галогенной лампы (в центре) со встроенным дихроичным отражателем. Эта интегрированная конструкция называется пакетом «MR16» (миниатюрный отражатель, диаметр 16 восьмых дюйма).
Часто в комплект входит встроенный УФ-фильтр.
Проблема короткого срока службы лампы решена в галогенной лампе , которая заполнена газообразным галогеном, таким как йод или бром. Это создает равновесную реакцию, при которой испаренная нить накаливания химически повторно осаждается в горячих точках, предотвращая преждевременный выход лампы из строя. Это позволяет использовать галогенные лампы при более высоких температурах, что может привести к неприемлемо малому сроку службы обычных ламп накаливания, что обеспечивает большую яркость и эффективность.
Поскольку оболочка лампы должна быть очень горячей, чтобы это работало, оболочки сделаны из кварцевого стекла, а не из обычного стекла, которое слишком размягчается и течет при таких температурах. Таким образом, галогенные лампы иногда называют вольфрамовыми галогенными лампами, а иногда — кварцевыми галогенными лампами. Когда-то их называли кварцевыми йодными лампами.
Возможно, наиболее значительным побочным эффектом использования кварца вместо обычного стекла является то, что лампа становится источником УФ-В света, поскольку кварц прозрачен для этого спектрального диапазона, а обычное стекло — нет.
Одним из последствий является то, что можно получить солнечный ожог от чрезмерного воздействия света кварцевой галогенной лампы. Кварцевые галогенные лампы используются в некоторых научных приборах в качестве источников света УФ-В.
Поскольку кварц горячий и представляет опасность возгорания или ожогов, а также из-за риска воздействия УФ-излучения, эти лампы обычно защищают фильтром из обычного стекла, которое, как отмечалось выше, поглощает большую часть УФ-излучения. Б свет.
Кварцевое стекло может быть повреждено отпечатками пальцев. С этими лампочками следует обращаться, не касаясь кварцевой капсулы (настоящей лампочки). Если к кварцевой капсуле прикоснулись, ее необходимо очистить спиртом.
Лампа накаливания до сих пор широко используется в быту и является основой большинства портативных осветительных приборов (например, некоторых автомобильных фар и электрических фонарей). Галогенные лампы стали более распространенными в автомобильных фарах и в бытовых условиях, особенно там, где свет должен быть сконцентрирован в определенной точке.
Однако флуоресцентный свет заменил многие области применения лампочки благодаря своему превосходному сроку службы и энергоэффективности. Светодиодные лампы начинают все чаще использоваться в домах и автомобилях, заменяя лампы накаливания. В более новых фарах используются газоразрядные лампы высокой интенсивности, такие как оксид галогенного металла, которые выглядят пурпурными, а не желтоватыми.
Стандартные фитинги
Большинство бытовых и промышленных ламп имеют стандартные фитинги, совместимые со стандартными патронами. Наиболее распространены следующие виды фурнитуры:
- MES или средний винт Эдисона (также известный как E26), используемый в США и Японии для большинства ламп на 120 и 100 вольт
- BC или байонет с двойным контактом, используемый в Великобритании, Ирландии и Австралии для большинства сетевых ламп на 240 вольт (хотя MES также распространен в Великобритании)
- Резьбовые соединения E14/E27, используемые в континентальной Европе.
(E27 очень похож на MES, но не идентичен.)
(E27 очень похож на MES, но не идентичен.)В каждом обозначении буква E означает Эдисона, который создал лампу с винтовым цоколем, а число указано в миллиметрах. (Это верно даже для Соединенных Штатов, где другие обозначения, связанные с диаметром самой колбы, по-прежнему даются в восьмых долях дюйма.) В Северной Америке существует четыре стандартных размера ввинчиваемых патронов, используемых для ламп сетевого напряжения. : канделябры (E12), промежуточные (E17), средние или стандартные (E26) и могуль (E39). В континентальной Европе они немного отличаются: канделябры (E10 или E11), промежуточные (E14), средние или стандартные (E27) и могуль (E40). Также есть редкий размер «admedium» (E29) и очень миниатюрный размер (E5), обычно используемый только для приложений с низким напряжением, например, с батареей. Лампы с байонетом имеют аналогичные размеры и имеют обозначение B.
Галогенные лампы часто поставляются внутри одной из этих стандартных ламп, но также поставляются со штифтовыми цоколями.
Им дается обозначение G, где число представляет собой межцентровое расстояние в миллиметрах.
Эффективность
Световая эффективность определяется как отношение светового потока к общему излучаемому потоку и измеряется в люменах на ватт (лм/Вт) или в процентах от 683 лм/Вт, эффективность монохроматического источника с длиной волны 555 нм (желто-зеленый цвет, к которому человеческий глаз наиболее чувствителен).
Другая мера, общая светоотдача , определяется как отношение светового потока к общей подводимой энергии. Это меньше или равно светоотдаче.
| Категория | Тип | лм/Вт | % |
|---|---|---|---|
| Лампы накаливания | 40 Вт вольфрамовая лампа накаливания | 12,6 6 | 1,9% |
| 60 Вт вольфрамовая лампа накаливания | 14,5 6 | 2,1% | |
| 100 Вт вольфрамовая лампа накаливания | 17,5 6 | 2,6% | |
| стекло галогенное | 16 | 2,3% | |
| кварц галогеновый | 24 | 3,5% | |
| вольфрам-галоген | 18-25 5 | 2,6%-3,6% | |
| высокотемпературная лампа накаливания | 35 2 | 5,14% | |
| Флуоресцентный | Двухламповый люминесцентный светильник мощностью 13 Вт | 56,3 1 | 8,2% |
| компактная люминесцентная лампа | 45-60 3 | 6,6%-8,8% | |
| Светодиод | белый светодиод (малой мощности) | 15-42 5 | 2,2%-6,2% |
| белый светодиод (высокой мощности) | 26-60 5 | 3,8%-8,8% | |
| белый светодиод (прототипы) | 60-100 5 | 8,8%-14,7% | |
| Дуговая лампа | ксеноновая дуговая лампа | 30-150 4 | 4,4%-22% |
| ртутно-ксеноновая дуговая лампа | 50-55 4 | 7,3%-8% | |
| Идеальные радиаторы | идеальный излучатель черного тела при 4000 К | 47,5 7 | 7% 7 |
| идеальный излучатель черного тела при температуре 7000 К | 95 2 | 14% 7 | |
| идеальный источник белого света | 242,5 2 | 36% | |
| монохроматический источник 556 нм | 680 6 | 100% |
Примечание 1: http://www.
dgs.state.md.us/lighting/faqs.html Примечание 2: http://freespace.virgin.net/tom.baldwin/bulbguide.html Примечание 3: http://www.coffj.com/veg1/lamp.htm Примечание 4: http://www.pti-nj.com/obb_lamps.html Примечание 5: http://members.misty.com/don/led.html Примечание 6: http://physics.ccri.cc.ri.us/keefe/light.htm Примечание 7: http://de.wikipedia.org/wiki/Bild:Blackbodyvisiblerp.png
Мощность
Лампы накаливания обычно продаются в зависимости от потребляемой электроэнергии. Измеряется в ваттах и зависит главным образом от сопротивления нити накала, которое, в свою очередь, в основном зависит от длины, толщины и материала нити накала. Среднему потребителю трудно предсказать светоотдачу лампочки с учетом потребляемой мощности, но можно с уверенностью предположить, что для двух ламп одного типа лампочка с большей мощностью ярче. Фактические показатели светоотдачи указаны в люменах, однако большинство покупателей не проверяют это.
Некоторые производители используют вводящую в заблуждение рекламу, например, заявленный «длительный» срок службы лампы достижим при нормальном бытовом напряжении, но светоотдача достижима только при более высоком напряжении, которого обычно не существует, например, 130 вольт. в Соединенных Штатах.
В таблице ниже показан примерный типичный световой поток (в люменах) стандартных ламп накаливания при различной мощности:
| Мощность (Вт) | Свет Мощность (лм) |
|---|---|
| 15 | 100 |
| 25 | 200 |
| 34 | 350 |
| 40 | 500 |
| 52 | 700 |
| 60 | 850 |
| 67 | 1000 |
| 75 | 1200 |
| 90 | 1450 |
| 100 | 1700 |
| 135 | 2350 |
| 150 | 2850 |
| 200 | 3900 |
| 300 | 6200 |
Лампы мощностью 34, 52, 67, 90 и 135 Вт предназначены для использования при напряжении 130 вольт.
Тепло
Компактная люминесцентная лампа
Большинство ламп накаливания тратят около 90% потребляемой ими энергии на тепло.
Люминесцентная лампа, которая примерно в четыре раза более эффективна (около 40%), чем лампа накаливания (около 10%), будет производить одну шестую часть тепла при одинаковых уровнях света от обоих источников. Это одна из причин, по которой флуоресцентное освещение так популярно в коммерческих помещениях, поскольку оно снижает потребность в кондиционировании воздуха летом. Компактные люминесцентные лампы с автоматическим балластом ввинчиваются непосредственно в стандартные патроны, что позволяет 26-ваттной лампе заменить 100-ваттную лампу накаливания, но при этом дает около 11 ватт света и только около 15 (против 9 ватт).0) как тепло.
Качественные галогенные лампы накаливания имеют КПД ближе к 15%, что, хотя и крайне низкое, позволяет 60-ваттной лампе давать почти столько же света (а 75-ваттной даже больше) негалогенной 100-ваттной лампе.
Тем не менее, небольшие галогенные лампы часто имеют большую мощность, из-за чего сильно нагреваются. Это связано как с тем, что тепло больше концентрируется на меньшей поверхности колбы, так и с тем, что поверхность находится ближе к нити накала. Эта высокая температура необходима для их длительного срока службы (см. выше раздел о галогенных лампах). Оставленные без защиты, они могут вызвать пожар гораздо легче, чем обычная лампа накаливания, которая может обжечь только такие вещи, как драпировка. Большинство норм безопасности в настоящее время требуют, чтобы эти лампы были защищены сеткой или решеткой или стеклянным и металлическим корпусом светильника. Лампы мощностью более 300 Вт обычно запрещено использовать в помещении.
Напряжение, светоотдача и срок службы
Лампы накаливания очень чувствительны к изменениям напряжения питания. Эти характеристики имеют большое практическое и экономическое значение. Для напряжения питания V, В0180 16
Это означает, что снижение рабочего напряжения на 5 % удвоит срок службы лампы за счет снижения ее светоотдачи на 20 %.
Это может быть очень приемлемым компромиссом для лампочки, которая находится в труднодоступном месте (например, светофоры или светильники, подвешенные к высоким потолкам). Так называемые «долговечные» лампы — это просто лампы, в которых предусмотрен этот компромисс.
В соответствии с приведенными выше соотношениями (которые, вероятно, неверны для таких крайних отклонений от номинальных значений), работа лампы мощностью 100 Вт, 1000 часов, 1700 люменов при половинном напряжении продлит срок ее службы примерно до 65 000 000 часов или более 7000 лет, в то время как снижение светоотдачи до 160 люмен, что примерно эквивалентно обычной 15-ваттной лампочке. В Книге рекордов Гиннеса говорится, что в пожарной части в Ливерморе, штат Калифорния, есть лампочка, которая, как говорят, непрерывно горит уже более века с 19 века.01 (предположительно, кроме отключения электроэнергии). Однако мощность лампочки всего 4 Вт. Похожую историю можно рассказать о 40-ваттной лампочке в Техасе, которая горит с 21 сентября 1908 года.
Когда-то она находилась в оперном театре, где известные знаменитости останавливались, чтобы полюбоваться ее светом, но теперь она находится в местном музее.
В лампах фотопотока, используемых для фотографического освещения, компромисс делается в другом направлении. По сравнению с лампами общего назначения при той же мощности эти лампы производят гораздо больше света и (что более важно) светят с более высокой цветовой температурой за счет значительного сокращения срока службы (который может составлять всего 2 часа для ламп типа P1). лампа). Верхним пределом температуры, при которой могут работать металлические лампы накаливания, является температура плавления металла. Вольфрам – это металл с самой высокой температурой плавления. Например, проекционная лампа со сроком службы 50 часов рассчитана на работу только при 50 °C (90 F) ниже этой точки плавления.
Лампы также различаются по количеству опорных проволок, используемых для вольфрамовой нити. Каждая дополнительная поддерживающая проволока делает нить накала механически прочнее, но отводит тепло от нити накала, создавая еще один компромисс между эффективностью и долговечностью.
Многие современные лампы на 120 вольт не используют дополнительных опорных проводов, но лампы, предназначенные для «грубой эксплуатации», часто имеют несколько опорных проводов, а лампы, предназначенные для «вибрационной службы», могут иметь до пяти. Лампы, рассчитанные на низкое напряжение (например, 12 вольт), как правило, имеют нити накала из гораздо более толстой проволоки и не требуют дополнительных опорных проводов.
См. также
- Дуговая лампа
- Люминесцентная лампа
- Шутки про лампочку
- Светодиод (LED)
- Неоновый свет
- Неоновые вывески
- Хронология технологии освещения
- Томас Эдисон
Внешние ссылки, ссылки, ресурсы
- Веб-камера Livermore Bulb — лампочка включена с 1901 ( http://www.centennialbulb.org/photos.htm )
- Первые лампы накаливания Эдварда Дж. Ковингтона ( http://home.frognet.net/~ejcov/ )
- Большая книга-лампочка в Интернете ( http://freespace.
