Kdo je izumil in kakšna je zgodovina izuma žarnice z žarilno nitko

Težko je srečati osebo, ki ne pozna žarnice z žarilno nitko - naprave osvetljujejo prostore hiš in mestnih ulic že več kot 100 let. Razvoj tehnologije postopoma nadomešča "Iljičeve žarnice", vendar jih še vedno najdemo v življenju.

Žarnice za ta namen so:

• Splošna uporaba. Uporablja se za dekoracijo in razsvetljavo.
• Dekorativna bučka, v kateri je izdelana v obliki figur.
• Svetilke nizke napajalne napetosti - od 2,5 do 42 V. Uporabljajo se na mestih povečane nevarnosti - na odprtih območjih, kleteh.
• Barvni viri svetlobe se proizvajajo v barvnih steklenicah. Pred izumom LED diod so jih uporabljali za dekorativno osvetlitev odrov in filmskih kulis, pri organizaciji predstavitev.
• Signal. Uporablja se za prikaz podatkov na informativnih tablah.
• Svetilke za vozila. Odlikuje jih moč in odpornost na vibracijske obremenitve.
• Razsvetljava reflektorjev. Zaradi velike moči so jih uporabljali za osvetljevanje odprtih prostorov - na stadionih, železniških postajah, reflektorje, ki so jih uporabljali varnostniki.
• Specialne svetilke za optiko - filmski projektorji, merilne in medicinske naprave.

Žarnica z žarilno nitko je bila prvotno izumljena, zdi se, da je to preprosta naprava - v resnici ni.

Kako ste šli na otvoritev?

Zgodovina žarnice z žarilno nitko se je začela v začetku 19. stoletja. V šolskem tečaju fizike se Thomas Edison (1847–1931) šteje za izumitelja žarnice z žarilno nitko, vendar je izdelek imel prednike.

Leta 1803 je ruski izumitelj Vasilij Vladimirovič Petrov (1761–1834) med preučevanjem prevodnosti materialov dobil električni oblok med ogljikovimi vodniki. Predlagal je uporabo fenomena za osvetlitev prostora. Vendar pa zaradi hitrega izgorevanja premoga odkritje v teh letih ni dobilo praktične uporabe.

Strokovno mnenje

Aleksej Bartoš

Vprašajte strokovnjaka

Več o V.P. Petrov v videu pove:

Leta 1809 je Sir Humphrey Davy (1778–1829), tvorec angleške elektrokemijske šole, znanstveno opisal obločno razelektritev med ogljikovimi palicami. Dela so postala osnova za kasnejša odkritja. Šele leta 1838 je belgijski Jobar ustvaril stabilen delujoč prototip svetilke z ogljikovim jedrom, zgorevanje je potekalo v zračnem okolju, zato je bilo uničenje elektrode končano zelo hitro.

Kmalu, leta 1840, je dopisni član Sanktpeterburške akademije znanosti, angleški rojen Warren Delarue (1815–1989), uporabil platino kot material za filament. Naprava je uspešno osvetlila prostor, vendar zaradi visoke cene plemenite kovine in nizke trdnosti ni dosegla industrijske uporabe.

Naprave Jobarja in Delarueja so bile preboj v znanosti, vendar niso bile patentirane.

Prvi patent je leta 1841 pridobil Irec Frederick de Mollane. Naprava je bila spirala iz platine, ki je v vakuumu - to je povečalo obdobje uporabe.

Američan John W. Starr je leta 1844 prejel ameriški, naslednje leto pa še britanski patent za žarnice z ogljikovo nitko. Delo se je ustavilo, serija svetilk ni šla zaradi smrti izumitelja.

Veliki francoski znanstvenik Jean Bernard Foucault ni šel mimo študija električnega obloka. Z zamenjavo oglja z retortnimi ogljikovimi elektrodami leta 1844 je dosegel podaljšanje življenjske dobe naprave in ob tem izumil "prvi zatemnilnik" - intenzivnost svetlobe je bila regulirana s spreminjanjem dolžine električnega obloka.

Naslednji korak je naredil Heinrich G e belem iz Nemčije. Izvajal je poskuse z uporabo zoglenelih bambusovih palic v vakuumu bučke kot elektrod. Goebelova naprava velja za prototip prve žarnice.

Od leta 1860 do 1878 je Anglež Joseph Wilson Swan (Swan) delal na uporabi ogljikovih vlaken in na koncu prejel patent za izum svetilke. Značilnost naprave je bila redka kisikova atmosfera, v kateri so se ogljikova vlakna segrevala in oddajala vidno svetlobo. Tehnologija je omogočila povečanje vidnega sijaja.

Filament od blizu

Vzporedno s Swanom je izvajal poskuse in leta 1874 prejel patent za žarnico z žarilno nitko ruskega znanstvenika A. N. Lodygina. Vasilij Fedorovič Didrihson, ruski znanstvenik, je izboljšal zasnovo svojega rojaka. Iz bučke smo izpraznili zrak in namestili več elektrod. Po zgorevanju ene je naslednja elektroda začela svetiti - čas delovanja se je povečal.

Leta 1976 je ruski fizik Pavel Nikolajevič Jabločkov med proučevanjem izolacijskih materialov na nit nanesel belo glino (kaolin). Svetilka je svetila v zraku brez potrebe po vakuumu. Za začetek ste morali segreti niti z vžigalicami. Izumitelj sam je bil skeptičen do električne razsvetljave in je prenehal delati v tej smeri. Vendar so Yablochkovove svetilke nekaj časa proizvajali v industrijskem obsegu, vendar so jih na koncu zamenjale žarnice z žarilno nitko. Takšne naprave so osvetljevale Pariz, London, Sankt Peterburg, svetilke so bile nameščene na parnih lokomotivah in ladjah.

Thomas Edison (ZDA) je uspel izboljšati izume Lodygina in Yablochkova. Leta 1880 je bil pridobljen patent za svetilko z ogljikovimi elektrodami.

Izum A.N. Lodygin

Znanstvenik je svoje delo začel z razvojem svetilke z ogljikovimi elektrodami. Za dosežene rezultate je prejel nagrado Akademije znanosti, vendar je poskuse nadaljeval. Leta 1874 je Alexander Nikolaevich Lodygin patentiral svetilko z žarilno nitko. Bistvo izuma je bilo segrevanje filamenta platine (volframa) v vakuumski posodi.

Gorenje je kemična oksidativna reakcija, ki vključuje kisik. Vakuum pomeni odsotnost kisika, zato se stopnja oksidacije drastično zmanjša. Zahvaljujoč tej lastnosti so Lodyginove svetilke prejele povečan vir. Do leta 1890 so bile razvite sijalke, podobne današnjim, z navitimi filamenti iz volframa ali molibdena, kar je znižalo njihove stroške v primerjavi s platino.

Prispevek Thomasa Edisona

V poznih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja se je svetovno znani ameriški znanstvenik Thomas Edison lotil izboljšave električnih svetilk.

Da bi podaljšali življenjsko dobo niti, so poskušali izklopiti napetost po segrevanju spirale na najvišje dovoljene temperature. Da bi to naredili, je bilo v bučko vgrajeno avtomatsko stikalo. Vendar ta pot ni pripeljala do sprejemljivega rezultata - vidno je bilo utripanje.

Težišče raziskav se je premaknilo na eksperimentiranje s filamentnim materialom. Izvedenih je bilo približno 2000 poskusov.

Edison s svojim izumom

Posledično je leta 1879 Edison prejel patent za žarnico s platinasto spiralo in časom gorenja do 40 ur.

Strokovno mnenje

Aleksej Bartoš

Specialist za popravilo, vzdrževanje električne opreme in industrijske elektronike.

Vprašajte strokovnjaka

Pomembno! Omeniti velja, da Lodygin preprosto ni imel dovolj denarja za pridobitev patenta v Ameriki. Zato se izum pripisuje Edisonu.

Glavna razlika od Lodyginovih naprav je ustvarjanje vakuuma z manjšo količino zraka, ki ostane v bučki. Leta 1880 so Edisonove svetilke z bambusovimi elektrodami gorele približno 600 ur. Pri distribuciji Edisonovih svetilk je bila pomembna zasnova vijačne osnove, ki jo je izumil, kar je omogočilo hitro in varno menjavo okvarjenih naprav.

Patentne vojne so vodile do ustanovitve skupnega podjetja med Swansom in Edisonom, ki je sčasoma preraslo v vodilno svetovno podjetje pri prodaji električnih svetilk. Povečanje proizvodnje je vplivalo na znižanje stroškov izdelka in še večjo distribucijo.

Tako so razvoj tehnologije za izdelavo žarnic z žarilno nitko izvedli znanstveniki iz Rusije, Nemčije, ZDA, Belgije, Velike Britanije. Thomas Edison je v praksi združil najboljše, organiziral množično proizvodnjo naprav. Zato se mu pripisuje avtorstvo.

Kaj predstavlja?

Žarnica z žarilno nitko je električni aparat, v katerem svetlobo oddaja žarilno telo, ki ga segreva električni tok, ki teče skozenj. Oksidacijo (zgorevanje) filamenta izključimo tako, da ga postavimo v vakuum, ustvarjen v zaprti stekleni bučki. Napetost se napaja na navoj skozi kontakte, nameščene v podstavku.

Polnjenje notranjosti bučke s halogenskim plinom. Ostankom kisika dodamo jod in brom. V naravnih razmerah je brom tekočina, jod pa kristal. To zmanjša obrabo filamenta, kar omogoča, da se segreje na višjo temperaturo. Vse to omogoča podaljšanje življenjske dobe izdelka. Material spirale v sodobnih virih svetlobe je volfram, renij, redko osmij.

Vsi elementi žarnice z žarilno nitko

Značilnosti oblikovanja

Zasnove sodobnih svetilk se razlikujejo po različnih indikatorjih:

• Oblika bučke.
• Gradnja kleti.
• Polnilo za plin.
• Prisotnost varovalke znotraj strukture.
• Material grelnega telesa.
• Namenske lastnosti.

Proizvajalci ponujajo izbiro žarnic različnih oblik. Nekatere sorte so prikazane na sliki. Potrošnik izbere ustrezno obliko glede na dovoljeno moč in velikost svetilk. Za ustvarjanje usmerjenosti svetlobnega toka je notranjost bučke prekrita s plastjo aluminija.

Variante oblik žarnic z žarilno nitko

Obstajajo svetilke z in brez podstavka.

Klasično navojno povezavo je prvi predlagal Soane, kreativno razvil idejo Edisona - od tod tudi črkovna oznaka vijačne osnove E, glede na prvo črko priimka izumitelja.

Nekateri modeli socles so prikazani na sliki:

Glavne vrste podstavkov za žarnice z žarilno nitko

V državah z drugačno stopnjo napetosti v električnem omrežju prodajajo svetilke z okovji, ki izključujejo privijanje v kartuše, namenjene za druge napetosti. Na primer, v ZDA, kjer je napetostna raven 110–127 V, ne bo mogoče priviti žarnice za Evropo (220–240 V).

Svetilnost in vzdržljivost sijalke je odvisna od sestave plina, s katerim je bučka napolnjena. Halogenski plin na primer pomaga segreti žarilno nitko na visoke temperature, hkrati pa ohranja življenjsko dobo. Zaradi učinka so se pojavile halogenske žarnice z enako svetilnostjo, manjše velikosti in porabe energije v primerjavi z vakuumskimi modeli.

Danes so pogoste svetilke s polnjenjem žarnic:

• Vakuum.
• Argon ali dušik-argon.
• Ksenon.
• kripton.

Varovalka ščiti bučko pred eksplozijo, ko tuljava pregori. Ko se je žarilna nitka zlomila, so vroče kapljice volframa padle na stene bučke, zgorela je, prišlo je do eksplozije z razpršitvijo drobcev. Varovalka je del napajalnega vodnika, ki se nahaja v atmosferskem zraku znotraj podstavka. Iskra, ki nastane v vakuumu, hitro ugasne. V svetilki se lahko pojavi črn "dim", vendar žarnica ostane nedotaknjena.

Obsežen pojav svetilk na trgu

Pojav svetilk na trgu je povezan z nizkimi stroški, enostavnostjo uporabe v primerjavi s plinskimi, bencinskimi in oljnimi sijalkami. Človeštvo še naprej izboljšuje napravo skozi zgodovino po njihovem pojavu. Razvoj je privedel do pojava izdelkov, ki opravljajo različne funkcije:

• Projekcijske svetilke visoke svetilnosti. Zasnova naprave odpravlja videz zasenčenih območij na robovih območja, da se izogne ​​prikazu slike slabe kakovosti na zaslonu.
• Žarnice za osvetlitev gumbov in stikal v radijski opremi.
• Foto svetilke - bliskavice in pilotske svetilke (konstanten sij pri nizki moči) so namenjene takojšnji ali dolgotrajni osvetlitvi mesta fotografiranja.
• Žarnica je izdelana v enem ohišju z reflektorjem in fokusnim steklom.
• Modeli z dvema navojema so zasnovani za uporabo v avtomobilskih žarometih (zasenčene in dolge luči), avtomobilskih zadnjih lučeh (dimenzije in zavorne luči). V takšne svetlobne vire so nameščeni na mestih, kjer je morda potrebna redundanca. V primeru pregorevanja ene od spiral se je prižgala rezervna.
• Toplotne žarnice se uporabljajo v laserskih tiskalnikih.
• Svetilke s posebnim emisijskim spektrom za znanstvene instrumente.

Žarnice z žarilno nitko so prehodile dolgo pot evolucije. Pri razsvetljavi jih nadomeščajo LED diode, a na mnogih področjih tehnike so tovrstne naprave nepogrešljive.