Kas izgudroja un kāda ir kvēlspuldzes izgudrošanas vēsture

Ir grūti satikt cilvēku, kurš nepārzina kvēlspuldzi - ierīces apgaismo māju telpas un pilsētas ielas vairāk nekā 100 gadus. Tehnoloģiju attīstība pamazām nomaina "Iļjiča spuldzes", taču tās joprojām ir sastopamas dzīvē.

Šim nolūkam paredzētās spuldzes ir:

• Vispārējs pielietojums. Izmanto dekorēšanai un apgaismojumam.
• Dekoratīvs, kolba, kurā ir izgatavota figūru veidā.
• Lampas ar zemu barošanas spriegumu - no 2,5 līdz 42 V. Tos izmanto paaugstinātas bīstamības vietās - atklātās vietās, pagrabos.
• Krāsainos gaismas avoti tiek ražoti krāsainā stikla kolbās. Pirms gaismas diožu izgudrošanas tās tika izmantotas skatuvju un filmu komplektu dekoratīvajā apgaismojumā, organizējot prezentācijas.
• Signāls. Izmanto datu attēlošanai informācijas stendos.
• Lampas transportlīdzekļiem. Tie atšķiras ar izturību un izturību pret vibrācijas slodzēm.
• Apgaismošanas prožektori. Lielās jaudas dēļ tos izmantoja atklātu telpu apgaismošanai - stadionos, dzelzceļa stacijās, drošības darbinieku izmantotajos prožektoros.
• Speciālās lampas optikai - filmu projektori, mērīšanas un medicīnas ierīces.

Sākotnēji tika izgudrota kvēlspuldze, šķiet, ka šī ir vienkārša ierīce - patiesībā tā nav.

Kā jums gāja uz atklāšanu?

Kvēlspuldžu vēsture aizsākās 19. gadsimta sākumā. Fizikas skolas kursā Tomass Edisons (1847–1931) tiek uzskatīts par kvēlspuldzes izgudrotāju, tomēr izstrādājumam bija senči.

1803. gadā krievu izgudrotājs Vasilijs Vladimirovičs Petrovs (1761–1834), pētot materiālu vadītspēju, ieguva elektrisko loku starp oglekļa vadītājiem. Viņš ieteica izmantot šo fenomenu, lai apgaismotu telpu. Taču ogļu straujās sadegšanas dēļ atklājums tajos gados praktiski netika izmantots.

Ekspertu viedoklis

Aleksejs Bartošs

Jautājiet ekspertam

Vairāk par V.P. Petrovam video stāsta:

1809. gadā sers Hamfrijs Deivijs (1778–1829), angļu elektroķīmijas skolas radītājs, zinātniski aprakstīja loka izlādi starp oglekļa stieņiem. Darbi kļuva par pamatu turpmākajiem atklājumiem. Tikai 1838. gadā beļģis Džobars izveidoja stabilu darba prototipu lampai ar oglekļa serdi, sadegšana notika gaisa vidē, tāpēc elektroda iznīcināšana tika pabeigta ļoti ātri.

Drīz, 1840. gadā, Sanktpēterburgas Zinātņu akadēmijas korespondējošais loceklis, Anglijā dzimušais Vorens Delarue (1815–1989), izmantoja platīnu kā kvēldiega materiālu. Ierīce veiksmīgi apgaismoja telpu, taču dārgmetāla augsto izmaksu un zemo stiprības īpašību dēļ tā nenonāca rūpnieciskā lietošanā.

Jobara un Delarue ierīces bija sasniegums zinātnē, taču tās netika patentētas.

Pirmo patentu 1841. gadā ieguva īrs Frederiks de Mollans. Ierīce bija platīna spirāle, kas atrodas vakuumā - tas pagarināja lietošanas laiku.

Amerikānis Džons V. Stārs 1844. gadā saņēma amerikāņu un nākamajā gadā Lielbritānijas patentu oglekļa kvēldiega spuldzēm. Darbs apstājās, lampu sērija neizdevās izgudrotāja nāves dēļ.

Lielais franču zinātnieks Žans Bernārs Fuko neizturēja elektriskā loka izpēti. 1844. gadā nomainot kokogli ar retorta oglekļa elektrodiem, viņš panāca ierīces kalpošanas laika pieaugumu, pa ceļam izgudrojot "pirmo dimmeru" - gaismas intensitāte tika regulēta, mainot elektriskā loka garumu.

Nākamo soli spēra Heinrihs G e belem no Vācijas. Viņš veica eksperimentus, izmantojot pārogļotas bambusa nūjas kolbas vakuumā kā elektrodus. Gēbela ierīce tiek uzskatīta par pirmās spuldzes prototipu.

No 1860. līdz 1878. gadam anglis Džozefs Vilsons Gulbis (Swan) strādāja pie oglekļa šķiedras izmantošanas un galu galā saņēma lampas izgudrošanas patentu. Ierīces iezīme bija retināta skābekļa atmosfēra, kurā oglekļa šķiedra tika uzkarsēta un izstaro redzamu gaismu. Tehnoloģija ļāva palielināt redzamo mirdzumu.

Kvēldiegs tuvplānā

Paralēli Gulbim viņš veica eksperimentus un 1874. gadā saņēma krievu zinātnieka A.N.Lodigina patentu kvēlspuldzei. Krievu zinātnieks Vasilijs Fedorovičs Didrikhsons uzlaboja sava tautieša dizainu. No kolbas tika evakuēts gaiss un ievietoti vairāki elektrodi. Pēc viena sadedzināšanas sāka mirdzēt nākamais elektrods - kalpošanas laiks palielinājās.

1976. gadā krievu fiziķis Pāvels Nikolajevičs Jabločkovs, pētot izolācijas materiālus, vītnei uzklāja balto mālu (kaolīnu). Lampa kvēloja gaisā bez vakuuma nepieciešamības. Lai sāktu, bija jāuzsilda diegi ar sērkociņiem. Pats izgudrotājs bija skeptisks par elektrisko apgaismojumu un pārtrauca darbu šajā virzienā. Tomēr kādu laiku Jabločkova lampas tika ražotas rūpnieciskā mērogā, bet galu galā tās tika aizstātas ar kvēlspuldzēm. Šādas ierīces apgaismoja Parīzi, Londonu, Sanktpēterburgu, lampas tika uzstādītas uz tvaika lokomotīvēm un kuģiem.

Tomasam Edisonam (ASV) izdevās uzlabot Lodigina un Jabločkova izgudrojumus. 1880. gadā tika iegūts patents lampai ar oglekļa elektrodiem.

Izgudrojums, ko izstrādājis A.N. Lodigins

Zinātnieks sāka savu darbu, izstrādājot lampu ar oglekļa elektrodiem. Par sasniegtajiem rezultātiem viņš saņēma Zinātņu akadēmijas balvu, bet eksperimentus turpināja. 1874. gadā Aleksandrs Nikolajevičs Lodygins patentēja lampu ar kvēldiega kvēldiega korpusu. Izgudrojuma būtība bija platīna (volframa) pavediena sildīšana vakuuma kolbā.

Degšana ir ķīmiska oksidatīva reakcija, kurā iesaistīts skābeklis. Vakuums nozīmē skābekļa trūkumu, tāpēc oksidācijas ātrums ir krasi samazināts. Pateicoties šim īpašumam, Lodygina lampas saņēma palielinātu resursu. Līdz 1890. gadam līdzīgas mūsdienu lampas tika izstrādātas ar tintiem pavedieniem, kas izgatavoti no volframa vai molibdēna, kas samazināja to izmaksas salīdzinājumā ar platīnu.

Tomasa Edisona ieguldījums

1870. gadu beigās pasaulslavenais zinātnieks no Amerikas Tomass Edisons pievērsās elektrisko lampu uzlabošanai.

Lai pagarinātu vītnes kalpošanas laiku, pēc spirāles uzsildīšanas līdz maksimāli pieļaujamām temperatūrām tika mēģināts izslēgt spriegumu. Lai to izdarītu, kolbā tika iebūvēts automātisks slēdzis. Taču šis ceļš pie pieņemama rezultāta nenoveda – bija redzama mirkšķināšana.

Pētījumu uzmanības centrā ir eksperimenti ar kvēldiega materiālu. Tika veikti aptuveni 2000 eksperimentu.

Edisons ar savu izgudrojumu

Tā rezultātā 1879. gadā Edisons saņēma patentu spuldzei ar platīna spirāli un degšanas laiku līdz 40 stundām.

Ekspertu viedoklis

Aleksejs Bartošs

Speciālists elektroiekārtu un industriālās elektronikas remontā, apkopē.

Jautājiet ekspertam

Svarīgs! Ir vērts atzīmēt, ka Lodiginam vienkārši nebija pietiekami daudz naudas, lai iegūtu patentu Amerikā. Tāpēc izgudrojums tiek attiecināts uz Edisonu.

Galvenā atšķirība no Lodygin ierīcēm ir vakuuma radīšana ar mazāku gaisa daudzumu, kas paliek kolbā. 1880. gadā Edisona lampas ar bambusa elektrodiem dega aptuveni 600 stundas. Ne maza nozīme Edisona lampu izplatīšanā bija viņa izgudrotajam skrūvju pamatnes dizainam, kas ļāva ātri un droši nomainīt neizdevušās ierīces.

Patentu karu rezultātā Swans un Edison izveidoja kopuzņēmumu, kas galu galā kļuva par pasaules līderi elektrisko lampu pārdošanā. Ražošanas apjoma pieaugums ir ietekmējis preces pašizmaksas samazināšanos un vēl lielāku izplatīšanu.

Tādējādi kvēlspuldžu ražošanas tehnoloģiju izstrādi veica zinātnieki no Krievijas, Vācijas, ASV, Beļģijas, Lielbritānijas. Apvienojot labāko, praksē Tomass Edisons organizēja ierīču masveida ražošanu. Tāpēc viņam tiek piedēvēta autorība.

Ko tas attēlo?

Kvēlspuldze ir elektroierīce, kurā gaismu izstaro kvēlspuldze, ko silda caur to ejoša elektriskā strāva. Kvēldiega oksidēšanos (sadegšanu) izslēdz, ievietojot to vakuumā, kas izveidots noslēgtā stikla kolbā. Spriegums tiek piegādāts vītnei caur pamatnē ievietotajiem kontaktiem.

Kolbas iekšpuses piepildīšana ar halogēna gāzi. Skābekļa paliekām pievieno jodu un bromu. Dabiskos apstākļos broms ir šķidrums, bet jods ir kristāls. Tas samazina kvēldiega nodilumu, ļaujot to uzkarsēt līdz augstākai temperatūrai. Tas viss ļauj palielināt produkta kalpošanas laiku. Spirāles materiāls mūsdienu gaismas avotos ir volframs, rēnijs, retāk osmijs.

Visi kvēlspuldzes elementi

Dizaina iezīmes

Mūsdienu lampu dizains atšķiras pēc dažādiem rādītājiem:

• Kolbas forma.
• Pagraba izbūve.
• Gāzes pildviela.
• Drošinātāja klātbūtne konstrukcijas iekšpusē.
• Apkures korpusa materiāls.
• Mērķim raksturīgās iezīmes.

Ražotāji piedāvā dažādu dizainu lampu spuldzes. Dažas šķirnes ir parādītas attēlā. Patērētājs izvēlas piemērotu formu, pamatojoties uz pieļaujamo gaismekļu jaudu un izmēru. Lai izveidotu gaismas plūsmas virzienu, kolbas iekšpuse ir pārklāta ar alumīnija slāni.

Kvēlspuldžu formu varianti

Ir lampas ar un bez pamatnes.

Klasisko vītņoto savienojumu pirmo reizi ierosināja Soane, radoši attīstot Edisona ideju - līdz ar to skrūves pamatnes E burtu marķējums saskaņā ar izgudrotāja uzvārda pirmo burtu.

Daži cokolu modeļi ir parādīti attēlā:

Galvenie kvēlspuldžu pamatņu veidi

Valstīs ar atšķirīgu sprieguma līmeni elektrotīklā lampas tiek pārdotas ar rozetēm, kas izslēdz ieskrūvēšanu kasetnēs, kas paredzētas citiem spriegumiem. Piemēram, ASV, kur sprieguma līmenis ir 110–127 V, Eiropai (220–240 V) spuldzīti ieskrūvēt nevarēs.

Lampas spilgtums un izturība ir atkarīga no gāzes sastāva, ar kuru kolba ir piepildīta. Piemēram, halogēna gāze palīdz sasildīt kvēldiegu līdz augstām temperatūrām, vienlaikus saglabājot kalpošanas laiku. Pateicoties efektam, parādījās halogēna spuldzes, ar tādu pašu spilgtumu, tām ir mazāks izmērs un enerģijas patēriņš, salīdzinot ar vakuuma modeļiem.

Mūsdienās ir izplatītas lampas ar spuldzes pildījumu:

• Vakuums.
• Argons vai slāpeklis-argons.
• Ksenons.
• Kriptons.

Drošinātājs pasargā kolbu no sprādziena, kad spole izdeg. Kad kvēldiegs plīsa, uz kolbas sieniņām nokrita karstas volframa lāses, tā izdega cauri, notika sprādziens, izkliedējot fragmentus. Drošinātājs ir padeves vadītāja daļa, kas atrodas atmosfēras gaisā pamatnes iekšpusē. Dzirkstele, kas rodas vakuumā, ātri nodziest. Lampā var parādīties melni “dūmi”, bet spuldze paliek neskarta.

Plaša mēroga lampu parādīšanās tirgū

Lampu parādīšanās tirgū ir saistīta ar zemām izmaksām, lietošanas vienkāršību salīdzinājumā ar gāzes, benzīna un eļļas lampām. Cilvēce turpina uzlabot ierīci visā vēsturē pēc to parādīšanās. Attīstības rezultātā ir radušies produkti, kas veic dažādas funkcijas:

• Augsta spilgtuma projekcijas lampas. Ierīces dizains novērš ēnotu zonu parādīšanos zonas malās, lai novērstu sliktas kvalitātes attēla rādīšanu ekrānā.
• Spuldzes radioiekārtu pogu un slēdžu apgaismošanai.
• Fotolampas - zibspuldzes un pilotlampas (pastāvīga mirdzēšana ar zemu jaudu) ir paredzētas tūlītējai vai ilgstošai fotografēšanas zonas apgaismošanai.
• Priekšējo lukturu lampa ir izgatavota vienā korpusā ar atstarotāju un fokusēšanas stiklu.
• Modeļi ar diviem pavedieniem ir paredzēti izmantošanai automašīnu priekšējos lukturos (tuvās un tālās gaismas), automašīnu aizmugurējos lukturos (izmēri un bremžu lukturis). Tie ir uzstādīti šādos gaismas avotos vietās, kur var būt nepieciešamība pēc atlaišanas. Vienas spirāles izdegšanas gadījumā tika aizdedzināta rezerves.
• Siltuma lampas tiek izmantotas lāzerprinteros.
• Lampas ar īpašu emisijas spektru zinātniskiem instrumentiem.

Kvēlspuldzes ir nogājušas garu evolūcijas ceļu. Apgaismojumā tās tiek aizstātas ar gaismas diodēm, taču daudzās tehnoloģiju jomās šādas ierīces ir neaizstājamas.