На вопрос, кто придумал лампочку, нет однозначного ответа. Над источником искусственного света трудилось большое число ученых на протяжении нескольких десятилетий 19 века. Их усилия увенчались успехом, а разработки служат человечеству до сих пор. История создания лампочки не однозначна. Некоторые считают ее изобретением Лодыгина, другие — изобретением Эдисона. Эти два исследователя оставили значительный след в мире электротехники, но были лишь одними из многих изобретателей, занимавшихся опытами с электроосвещением.

Угольные монстры

Дуговые угольные лампы создавались различными специалистами с начала 50-х годов XIX века. Изначально их использовали в прожекторах на кораблях и маяках, а также, в виде экспериментов, в уличном освещении. Из-за большого износа и малой долговечности угольных стержней, а также необходимости в большом количестве подводимого электричества в настоящее время они не применяются. Тогда, на заре электрической эры, их создавали как замену масляным, керосиновым и газовым светильникам.

Все приборы на основе горения имели более низкий ресурс и представляли собой пожароопасный прибор с низким коэффициентом полезного действия. Все прожекторы на основе керосиновых ламп давали весьма слабый свет на очень небольшом расстоянии от источника. На их фоне даже примитивные угольные лампы казались настоящим чудом, а их создатели — колдунами и шаманами.

Лампы накаливания: начало пути

Историкам известно, первым создать лампу удалось англичанину Деларю еще в 1809 году. Она имела платиновую спираль и стоила баснословных денег, что мешало практическому применению открытия. Многими учеными независимо друг от друга велись опыты по усовершенствованию прибора. В 1838 году бельгиец Жобар удешевил конструкцию лампы, применив как нить накала не дорогую платину, а дешевый уголь. Однако такое устройство было ненадежным и недолговечным, так как в атмосфере нить в колбе мгновенно перегорала.

Проводя опыты с усовершенствованием угольной лампы, немецкий изобретатель Генрих Гебель смог откачать часть воздуха из колбы лампы, создав первую вакуумную лампу, в которой нить горела значительно дольше. Однако угольный проводник являлся ненадежным источником свечения, и многие ученые сосредоточили усилия на его усовершенствовании.

В начале 1870-х годов русский ученый Александр Николаевич Лодыгин изобрел электрическую лампочку с вольфрамовой нитью накала. Он начинал, как и все, с опытов над угольными нитями, но со временем пришел к использованию вольфрама в нитях накаливания.

Опыты Лодыгина

Лодыгину удалось частично откачать воздух из колб своих ламп, что позволило существенно повысить их срок службы. Чуть позднее гениальный русский ученый предложил заполнять баллоны инертными газами, что делало их еще более эффективными и долговечными.

За свое практическое открытие Лодыгину была вручена престижная Ломоносовская премия Петербургской академии наук.

Чтобы защитить права на свое изобретение, он запатентовал его в Российской, Австро-Венгерской, Британской империях, Португалии, Франции, Италии, Бельгии, Швеции.

Александр Николаевич никогда не был альтруистом и понимал, что производство ламп сулит большую прибыль, поэтому организовал компанию «Русское товарищество электрического освещения Лодыгин и К°». Однако уже в 1906 году он продал свой патент на вольфрамовую лампу накаливания американской компании General Electric. В то время вольфрам был крайне редким и дорогим материалом, поэтому повсеместного распространения лампы Лодыгина не получили.

Наследие русского гения

Только с 1910 года, когда Вильям Дэвид Кулидж изобретает сравнительно дешевый способ получения вольфрама в промышленном производстве, вольфрамовые лампы Лодыгина снова становятся актуальными. Они оказались более долговечными и практичными, обладая более высоким КПД, в сравнении с угольными изделиями.

Александр Николаевич Лодыгин тем временем долго путешествовал по Западу, знакомился с техническими новинками. По возвращению в Россию, работая в строительном управлении Петербургской железной дороги, он пытался внедрять заграничные изобретения. Преподавание в Электротехническом институте позволило ему распространять полученные знания. Ученый задумал электрифицировать всю Россию, однако Первая мировая война и последовавшая за ней революция не дали воплотится в жизнь его начинаниям. После прихода к власти большевиков Лодыгин эмигрировал в США, однако за границей его идеи также не нашли отклика. В 1923 году он скоропостижно скончался в Нью-Йорке.

Тем временем лампу накаливания активно внедряет в быт американец Томас Эдисон. Он же получает лавры «единственного изобретателя» и «дэлектрического гения» в США.

Осветительные приборы Эдисона

Кто изобрел лампочку? Каждый американец даст однозначный ответ: Томас Алва Эдисон.

После посещения своего друга Вильяма Валаса в 1878 году Томас Эдисон начинает работы над электрическими лампами накаливания (ему подарили динамо-машину и несколько дуговых ламп).

Эдисон потратил целый год на усовершенствование лампы, установил решающее значение вакуума в колбе. Он не придумал ничего революционного, но смог снизить себестоимость лампы и сделать ее поистине массовым товаром. Уже в конце 1883 года его компания выпускала ¾ ламп накаливания в США. Начав с себестоимости в 110 центов за лампу, Эдисон смог снизить этот показатель в 5 раз . И, хотя американец провел тысячи опытов с разными материалами, будущее было за вольфрамом.

К заслугам Эдисона в сфере освещения стоит отнести разработку формы стеклянной колбы для лампы, которая без изменений сохранилась и по сей день. Также он создал винтовой цоколь с патроном, вилку с розеткой и предохранители. Изобретатель не имел специального образования и не верил в теоретические знания и научные методы, однако в продвижении электрического освещения создал и сделал больше, чем все ученые XIX века.

Опровержения и факты

Некоторые газетчики и недобросовестные ученые подменяют исторические факты, ссылаясь на художественную или рекламную литературу из прошлого. Так, бытуют легенды, что Томас Эдисон никогда никаких изобретений сам не делал, а только воровал чужие идеи. Изобретенная им резьба и сам патрон для ламп освещения будто бы придумал не он, а его сотрудник Стерижер. Некоторые говорят и о том, что даже вилка с розеткой — не его заслуга.

Недобрая слава за Эдисоном закрепилась ввиду его чрезмерного увлечения патентами и прибылью от изобретений. Известен его конфликт с молодым инженером из Сербии Николой Тесла. Судился Эдисон и с братьями Люмьер за право на киноаппарат. Это при том, что великий американец не имел ни высшего, ни специального технического образования.

Однако заслуга Эдисона в продвижении различных технических средств велика. Он жил в довольно консервативном XIX веке и, тем не менее, смог внедрить электричество для освещения улиц и домов, снизил его себестоимость, смог наладить производство дешевых и сравнительно долговечных ламп. Его декоративные лампы мы видим в ресторанах до сих пор.

Несмотря на устаревание лампы накаливания, их дальние родственники, вакуумные радиолампы, все еще используются в звуковоспроизводящей аппаратуре. Лампы накаливания для освещения применяются только в быту (с малым потреблением энергии), в других сферах они активно заменяются более экономичными моделями.

Хотя изобретатель лампочки даже не предполагал такого массового использования прибора искусственного освещения, своим открытием он полностью изменил мир. Лампы накаливания отправились и в далекий космос, и в самые глубокие места мирового океана.

Лампы накаливания в мире производятся все меньше, в развитых странах их заменяют как на производствах, так и в быту. Однако, благодаря их повсеместной популярности на протяжении более века, они всё ещё остаются востребованными.

В последние годы в магазинах осветительных приборов можно купить винтажные модели ламп накаливания Эдисона. Они имеют внешний вид в стиле ретро и могут стать отличными элементами декора как в жилом доме, так и общественном месте (ресторане, кафе), стать стильным дополнением оригинального интерьера. Некоторые из моделей не имеют даже нитей накаливания, а в корпус от обычной лампы вставлены светодиоды.

История ламп накаливания уходит своими корнями в девятнадцатый век. Рассмотрим основные моменты, связанные с этим уникальным изобретением человечества.

Особенности

Лампа накаливания это предмет, который знаком многим людям. В настоящее время трудно себе представить жизнь человечества без использования искусственного и электрического света. При этом редко кто задумывается над тем, как выглядела первая лампа, в какой исторический период она была создана.

Для начала рассмотрим устройство лампы накаливания. Этот источник электрического света представляет собой проводник с высокой температурой плавления, который находится в колбе. Из нее предварительно выкачан воздух, вместо него колба заполнена инертным газом. Проходя через лампу, электрический ток испускает поток света.

Суть функционирования

Каков принцип работы лампы накаливания? Он заключается в том, что при протекании электрического тока через тело накала, элемент нагревается, при этом разогревается сама вольфрамовая нить. Именно она испускает по закону Планка излучение теплового и электромагнитного типа. Чтобы создавать полноценное свечение, необходимо накалить вольфрамовую нить до нескольких сотен градусов. По мере уменьшения температуры спектр приобретает красный цвет.

Первые лампы накаливания имели множество недостатков. Например, сложно было регулировать температуру, в результате чего лампы быстро выходили из строя.

Технические особенности

Что собой представляет конструкция современной лампы накаливания? Так как она стала первым источником света, у нее достаточно простая конструкция. Основными элементами лампы считают:

• тело накала;
• колба;
• вводы тока.

В настоящее время разработаны различные модификации, в лампу введен предохранитель, представляющий собой звено. Для производства этой детали используют железоникелевый сплав. Звено сваривают в ножку ввода тока для того, чтобы не допустить при накаливании вольфрамовой нити разрушения стеклянной колбы.

Рассматривая основные преимущества и недостатки ламп накаливания, отметим, что с момента своего появления лампы были существенно модернизированы. Например, благодаря использованию предохранителя снизилась вероятность быстрого разрушения лампы.

Основным минусом подобных осветительных элементов является их высокое потребление энергии. Именно поэтому в настоящее время они стали применяться значительно реже.

Как появились искусственные источники света

История ламп накаливания связана со многими изобретателями. До того времени, когда русский физик Александр Лодыгин стал работать над ее созданием, уже были разработаны первые модели ламп накаливания. В 1809 году английский изобретатель Деларю разработал модель, которая была оснащена платиновой спиралью. История ламп накаливания связана и с изобретателем Генрихом Гебелем. В образце, созданном немцем, обугленная бамбуковая нить помещалась в сосуд, из которого предварительно выкачивали воздух. Гебель занимался модернизацией своей модели лампы накаливания на протяжении пятнадцати лет. Ему удалось получить рабочий вариант лампочки накаливания. Лодыгин добился качественного свечения угольного стержня, помещенного в стеклянном сосуде, из которого был удален воздух.

Вариант практичной модели

Первые лампы накаливания, которые можно было производить в больших объемах, появились в Англии в конце девятнадцатого века. Джозефу Уилсону Суону даже удалось получить патент на собственную разработку.

Говоря о тех, кто придумал лампу накаливания, также необходимо остановиться на экспериментах, проводимых Томасом Эдисоном.

Он пытался использовать в качестве нитей накаливания различные материалы. Именно этот ученый предложил в качестве нити накаливания платиновую нить.

Такое изобретение лампы накаливания стало новым этапом в сфере электричества. Изначально лампы Эдисона функционировали только в течение сорока часов, но, несмотря на это, они достаточно быстро вытеснили газовое освещение.

В тот период, когда Эдисон занимался своими исследованиями, в России Александру Лодыгину удалось создать сразу несколько различных видов ламп, в которых роль нитей играли тугоплавные металлы.

История ламп накаливания свидетельствует о том, что именно русский изобретатель впервые стал применять в виде тела накаливания тугоплавкие металлы.

Помимо вольфрама Лодыгин также проводил эксперименты с молибденом, скручивая его в виде спирали.

Специфика работы лампы Лодыгина

Для современных аналогов характерен прекрасный световой поток, а также качественная цветопередача. Их коэффициент полезного действия составляет 15% при наибольшем значении температуры накала. Такие источники света для своей работы потребляют существенное количество электрической энергии, поэтому их функционирование осуществляется не больше 1000 часов. Это с лихвой окупается невысокой стоимостью ламп, поэтому, несмотря на многообразие искусственных источников освещения, представленным на современном рынке, они по-прежнему считаются популярными и востребованными среди покупателей.

Интересные факты из истории лампы накаливания

В конце девятнадцатого века Дидрихсону удалось внести существенные изменения в модель, предлагаемую русским изобретателем Лодыгиным. Он провел полную откачку из нее воздуха, использовал в лампе сразу несколько волосков.

Подобное усовершенствование позволяло использовать лампу даже в том случае, когда один из волосков перегорал.

Английскому инженеру Джозефу Уилсону Суону принадлежит патент, подтверждающий создание им лампы с угольным волокном.

Волокно располагалось в кислородной разряженной атмосфере, в результате чего свет получался более ярким и равномерным.

Во второй половине девятнадцатого века Эдисон помимо самой лампы изобретает поворотный бытовой выключатель.

Масштабное появление ламп на рынке

С конца девятнадцатого века стали появляться лампы, в которых в качестве нити накаливания использовались оксиды иттрия, циркония, тория, магния.

В начале прошлого века венгерскими исследователями Шандором Юстом и Франьо Ханаманом был получен патент на применение вольфрамовой нити в лампах накаливания. Именно в этой стране были изготовлены первые экземпляры таких ламп, которые вышли на масштабный рынок.

В США в этот же временной период были построены и запущены заводы, занимающиеся получением титана, вольфрама, хрома, путем электрохимического восстановления.

Высокая стоимость вольфрама внесла свои корректировки в скорость внедрения ламп накаливания в повседневную жизнь.

В 1910 году Кулидж разработал новую технологию изготовления тонких вольфрамовых нитей, что способствовало удешевлению производства искусственных ламп накаливания.

Проблему ее быстрого испарения удалось решить американскому ученому Ирвингу Ленгмюру. Именно им было введено в промышленное производство наполнение инертным газом стеклянных колб, что увеличило срок эксплуатации лампы, удешевило их.

Коэффициент полезного действия

Практически вся энергия, которая получается в лампу, постепенно переходит в тепловое излучение. КПД достигает 15 процентов при температурном показателе 15 процентов.

По мере повышения значения температуры происходит увеличение коэффициента полезного действия, но это вызывает существенное снижение эксплуатационного срока службы лампы.

При 2700 К срок полноценного использования искусственного источника света составляет 1000 часов, а при 3400 К - несколько часов.

Для того чтобы повысить долговечность лампы накаливания, разработчики предлагают уменьшать значение напряжения питания. Безусловно, при этом КПД также будет снижаться примерно в 4-5 раз. Такой эффект инженеры используют в тех случаях, когда требуется надежное освещение минимальной яркости. К примеру, это актуально для вечернего и ночного освещения строительных площадок, лестничных пролетов.

Для этого осуществляют последовательное подключение переменного тока лампы с диодом, что гарантирует подачу тока в лампу на протяжении половины всего периода подачи тока.

Учитывая, что цена обычной лампы накаливания существенно меньшее ее среднего срока эксплуатации, приобретение таких источников освещения можно считать достаточно выгодным мероприятием.

Заключение

История появления той модели электрической лампы, к которой мы привыкли, связана с именами многих русских и иностранных ученых и изобретателей. На протяжении двух столетий этот искусственный источник освещения подвергался преобразованиям, модернизации, целью которых было увеличение эксплуатационного срока службы прибора, снижение его стоимости.

Самый большой износ нити накала наблюдается в случае резкой подачи на лампу напряжения. Для решения этой проблемы, изобретатели стали снабжать лампы разнообразными устройствами, гарантирующими их плавный запуск.

В холодном виде вольфрамовая нить обладает удельным сопротивлением, которое всего в два раза превышает показатель алюминия. Для того чтобы избегать пиковых значений мощности, разработчики используют терморезисторы, сопротивление которых падает по мере повышения температуры.

У низковольтовых ламп при равной мощности ресурс эксплуатации и светоотдача намного выше, поскольку они имеют большее сечение тела накаливания. В светильниках, рассчитанных на множество ламп, эффективно последовательное соединение нескольких ламп меньшего напряжения. К примеру, можно вместо шести ламп мощностью 60 Вт, включенных параллельно, использовать всего три.

Безусловно, в наши дни появились различные модели электрических ламп, которые имеют гораздо более результативные характеристики, чем обычные лампочки, изобретенные во время Лодыгина и Эдисона.

Сегодня в это сложно поверить, но ещё каких-то сто лет назад электрические лампы были доступны только наиболее обеспеченным жителям крупных городов. Всё остальное человечество коротало вечера при свечах или, в лучшем случае, с керосиновыми лампами.


Кто и когда изобрёл лампочку накаливания и тем самым принёс в наши дома удобный и яркий свет? Точный ответ на это вопрос дать сложно, поскольку у этого изобретения, как и у многих других технических идей, насчитывается несколько авторов.

История вопроса

В девятнадцатом столетии многие исследователи заинтересовались электричеством и возможностями, которые могли реализоваться при использовании этого вида энергии. Одной из таких возможностей было удобное освещение. Явление свечения раскалённого проводника при прохождении через него электротока было известно давно.

Дело оставалось за малым – найти материал, который выдерживал бы высокую температуру достаточно долго, при этом не разрушался и был достаточно дешёвым в производстве. Наиболее подходящими веществами были платина, уголь и , но только уголь в то время соответствовал всем требованиям, в том числе по себестоимости.

Первые электрические лампы

Самая первая электролампа была изготовлена ещё в 1820 году англичанином Уорреном Деларю. В качестве светоиспускающего элемента он использовал проволоку из платины, которая раскалялась при пропускании через неё тока и излучала достаточно яркий свет. Лампочка Деларю показала прекрасные результаты, но стоила слишком дорого, чтобы её можно было запускать в производство. Она так и осталась опытным образцом.


Спустя 18 лет в Бельгии была создана электролампочка с угольным элементом накаливания. Её автором стал инженер по фамилии Жобар. Следующий вариант электролампы был изготовлен уже в Германии Генрихом Гебелем. В нём свет испускала раскалённая бамбуковая палочка. Чтобы бамбук дольше не прогорал, Гебель откачал из стеклянного сосуда воздух, т.е. лампочка немецкого изобретателя стала первым прототипом современных ламп накаливания.

Электричество на улицах Петербурга

В 1873 году на центральных улицах российской столицы было установлено электрическое освещение. Автором проекта стал российский конструктор Павел Яблочков, который создал лампочку, названную электрической свечой. Электроток раскалял до свечения специальный фитиль, за счёт чего и было реализовано освещение. Впоследствии Яблочков усовершенствовал свечу, так как в первоначальном варианте фитиль прогорал всего за полтора-два часа, и на следующий день нужно было его заменять. В последующей конструкции замена свечи автоматически выполнялась специальным механизмом.

В том же 1873 году российский электротехник Александр Лодыгин запатентовал вакуумную электролампу с угольным элементом накаливания, конструкция которой была практически идентична современным лампам. Впоследствии Лодыгин много работал над усовершенствованием своей лампы, экспериментируя с различными тугоплавкими металлами. В 1890 году он пришёл к выводу, что лучшим заменителем угольного элемента является тонкая вольфрамовая нить.

При этом воздух из стеклянной колбы откачивался, а вместо него лампа заполнялась инертным газом. Собственно говоря, Лодыгина можно считать изобретателем современной нам электролампы накаливания, которая используется в наших домах уже более ста лет.

Лампочка Эдисона

Американский экспериментатор-самоучка Т. Эдисон, который на Западе считается изобретателем электролампочки, зарегистрировал патент на угольную лампу в 1879 году, т.е. спустя шесть лет после Лодыгина. Однако ему принадлежит бесспорное право на звание создателя цоколя и патрона для электроламп, а также изобретение удобного выключателя.


Эдисон был не только талантливым изобретателем, но и неплохим бизнесменом, благодаря чему быстро основал свою компанию и занялся производством электроламп своей конструкции.

Вопрос о том, кто же впервые разработал идею электрической лампочки вновь и вновь порождает различные теории.

Вариантов так много, что каждая нация стремится приписать эту заслугу своим соотечественникам.

Идея о постоянном источнике света берёт своё начало в начале XIX века. В этот период учёные всего мира создавали различные проекты.

Так в 1820 году французский учёный Делякрю создал первый экземпляр электрической лампочки с платиновой проволокой. Когда по ней проводился электрический ток, то нить накалялась и давала свет.

К сожалению, этот дорогой металл (платина) был недоступен для массового производства и так и остался образцом экспериментальной лаборатории.

Генрих Гёбель

Во второй половине XIX века немецкий учёный Генрих Гёбель впервые предложил откачивать воздух из лампы.

Это позволило ей гореть значительно дольше. Его проект ещё требовал дополнительной доработки и не был продолжен.

Яблочков

В то же время на улицах Франции набирало обороты изобретение русского механика-экспериментатора Яблочкова.

Его свечи в фонарях освещали городские улицы. Автозамена ламп позволила увеличить время горения до полутора часов.

А. Н. Лодыгин

В 1872 году испытания учёного А. Н. Лодыгина увенчались успехом. Его новейшее изобретение в корне отличалось от всех предыдущих. Затраты на производство лампочки были минимальными.

Угольный стержень для нити накаливания позволял лампе гореть около получаса. За своё изобретение Лодыгин получил патент, и в скором времени его лампы стали освещать улицы Петербурга.

В дальнейшем интерес к его работе утихает. Учёный прикладывал все усилия, но так и не добился всемирной славы.

Томас Эдисон

Конкурентом Лодыгина в 1870-х годах становится Томас Эдисон. Именно он в сотрудничестве с другими известными учёными и американской энергетической компанией улучшил известную модель и таким образом получил новое изобретение.

Лампа накаливания стала неотъемлемой частью быта в каждом доме. Знакомый нам прибор был получен усилиями многих учёных.

Преемственность их изобретений породила дискуссии о праве первенства, которые продолжаются до сих пор.

Но мы не станем умалять заслуг никого из учёных, так как каждый достоин славы.

Добавить сайт в закладки

Когда появилась первая лампа накаливания?

В 1809 году англичанин Деларю строит первую лампу накаливания (с платиновой спиралью). В 1838 году бельгиец Жобар изобретает угольную лампу накаливания. В 1854 году немец Генрих Гёбель разработал первую «современную» лампу - обугленную бамбуковую нить в вакуумированном сосуде. В последующие 5 лет он разработал то, что многие называют первой практичной лампой. В 1860 год английский химик и физик Джозеф Уилсон Суон продемонстрировал первые результаты и получил патент, однако трудности в получении вакуума привели к тому, что лампа Суона работала недолго и неэффективно.

11 июля 1874 года российский инженер Александр Николаевич Лодыгин получил патент за номером 1619 на нитевую лампу. В качестве нити накала он использовал угольный стержень, помещённый в вакуумированный сосуд.

В 1875 году В. Ф. Дидрихсон усовершенствовал лампу Лодыгина, осуществив откачку воздуха из неё и применив в лампе несколько волосков (в случае перегорания одного из них следующий включался автоматически).

Английский изобретатель Джозеф Уилсон Суон получил в 1878 году британский патент на лампу с угольным волокном. В его лампах волокно находилось в разреженной кислородной атмосфере, что позволяло получать очень яркий свет.

Во второй половине 1870-х годов американский изобретатель Томас Эдисон проводит исследовательскую работу, в которой он пробует в качестве нити различные металлы. В 1879 году он патентует лампу с платиновой нитью. В 1880 году он возвращается к угольному волокну и создаёт лампу с временем жизни 40 часов. Одновременно Эдисон изобрёл бытовой поворотный выключатель. Несмотря на столь непродолжительное время жизни, его лампы вытесняют использовавшееся до тех пор газовое освещение.

В 1890-х годах А. Н. Лодыгин изобретает несколько типов ламп с нитями накала из тугоплавких металлов. Лодыгин предложил применять в лампах нити из вольфрама (именно такие применяются во всех современных лампах) и молибдена и закручивать нить накаливания в форме спирали. Он предпринял первые попытки откачивать из ламп воздух, что сохраняло нить от окисления и увеличивало их срок службы во много раз. Первая американская коммерческая лампа с вольфрамовой спиралью впоследствии производилась по патенту Лодыгина. Также им были изготовлены и газонаполненные лампы (с угольной нитью и заполнением азотом).

С конца 1890-х годов появились лампы с нитью накаливания из окиси магния, тория, циркония и иттрия (лампа Нернста) или нить из металлического осмия (лампа Ауэра) и тантала (лампа Больтона и Фейерлейна). В 1904 году венгры д-р Шандор Юст и Франьо Ханаман получили патент за № 34541 на использование в лампах вольфрамовой нити. В Венгрии же были произведены первые такие лампы, вышедшие на рынок через венгерскую фирму Tungsram в 1905 году.В 1906 году Лодыгин продаёт патент на вольфрамовую нить компании General Electric.

В том же 1906 году в США он построил и пустил в ход завод по электрохимическому получению вольфрама, хрома, титана. Из-за высокой стоимости вольфрама патент находит только ограниченное применение.В 1910 году Вильям Дэвид Кулидж изобретает улучшенный метод производства вольфрамовой нити. Впоследствии вольфрамовая нить вытесняет все другие виды нитей.

Остающаяся проблема с быстрым испарением нити в вакууме была решена американским учёным, известным специалистом в области вакуумной техники Ирвингом Ленгмюром, который, работая с 1909 года в фирме «General Electric», ввёл в производство наполнение колбы ламп инертными, точнее тяжёлыми благородными, газами (в частности, аргоном), что существенно увеличило время их работы и повысило светоотдачу.

КПД и долговечность

Почти вся подаваемая в лампу энергия превращается в излучение. Потери за счёт теплопроводности и конвекции малы. Для человеческого глаза, однако, доступен только малый диапазон длин волн этого излучения. Основная часть излучения лежит в невидимом инфракрасном диапазоне и воспринимается в виде тепла.

Коэффициент полезного действия ламп накаливания достигает при температуре около 3400 K своего максимального значения 15 %. При практически достижимых температурах в 2700 K (обычная лампа на 60 Вт) КПД составляет 5 %.

С возрастанием температуры КПД лампы накаливания увеличивается, но при этом существенно снижается её долговечность. При температуре нити 2700 K время жизни лампы составляет примерно 1000 часов, при 3400 K всего лишь несколько часов, при увеличении напряжения на 20 % яркость возрастает в два раза. Одновременно с этим время жизни уменьшается на 95 %.

Уменьшение напряжения питания хотя и понижает КПД, но зато увеличивает долговечность. Так, понижение напряжения в два раза (при последовательном включении) уменьшает КПД примерно в 4-5 раз, но зато увеличивает время жизни почти в тысячу раз. Этим эффектом часто пользуются, когда необходимо обеспечить надёжное дежурное освещение без особых требований к яркости, например на лестничных площадках. Часто для этого при питании переменным током лампу подключают последовательно с диодом, благодаря чему ток в лампу идет только в течение половины периода.

Так как стоимость потребленной лампой накаливания за время службы электроэнергии в десятки раз превышает стоимость самой лампы, существует оптимальное напряжение, при котором стоимость светового потока минимальна. Оптимальное напряжение несколько выше номинального, поэтому способы повышения долговечности путем понижения напряжения питания с экономической точки зрения абсолютно убыточны.

Ограниченность времени жизни лампы накаливания обусловлена в меньшей степени испарением материала нити во время работы и в большей степени возникающими в нити неоднородностями. Неравномерное испарение материала нити приводит к возникновению истончённых участков с повышенным электрическим сопротивлением, что ведёт к ещё большему нагреву и испарению материала в таких местах. Когда одно из этих сужений истончается настолько, что материал нити в этом месте плавится или полностью испаряется, ток прерывается и лампа выходит из строя.

Наибольший износ нити накала происходит при резкой подаче напряжения на лампу, поэтому значительно увеличить срок её службы можно, используя разного рода устройства плавного запуска.

Вольфрамовая нить накаливания имеет в холодном состоянии удельное сопротивление, которое всего в 2 раза выше, чем сопротивление алюминия. При перегорании лампы часто бывает, что сгорают медные проводки, соединяющие контакты цоколя с держателями спирали. Так, обычная лампа на 60 Вт в момент включения потребляет свыше 700 Вт, а 100-ваттная - более киловатта. По мере прогрева спирали её сопротивление возрастает, а мощность падает до номинальной.

Для сглаживания пиковой мощности могут использоваться терморезисторы с сильно падающим сопротивлением по мере прогрева, реактивный балласт в виде ёмкости или индуктивности, диммеры (автоматические или ручные). Напряжение на лампе растет по мере прогрева спирали и может использоваться для шунтирования балласта автоматикой. Без отключения балласта лампа может потерять от 5 до 20 % мощности, что тоже может быть выгодно для увеличения ресурса.

Низковольтные лампы накаливания при той же мощности имеют больший ресурс и светоотдачу благодаря большему сечению тела накаливания. Поэтому в многоламповых светильниках (люстрах) целесообразно применение последовательного включения ламп на меньшее напряжение вместо параллельного включения ламп на напряжение сети. Например, вместо параллельно включенных шести ламп 220В 60Вт применить шесть последовательно включенных ламп 36 В 60Вт, то есть заменить шесть тонких спиралей одной толстой.

Разновидности ламп

Лампы накаливания делятся на (расположены по порядку возрастания эффективности):

• вакуумные (самые простые);
• аргоновые (азот-аргоновые);
• криптоновые (примерно +10% яркости от аргоновых);
• ксеноновые (в 2 раза ярче аргоновых);
• галогенные (наполнитель I или Br, в 2,5 раза ярче аргоновых, большой срок службы, не любят недокала, так как не работает галогенный цикл);
• галогенные с двумя колбами (более эффективный галогенный цикл за счет лучшего нагрева внутренней колбы);
• ксенон-галогенные (наполнитель Xe + I или Br, наиболее эффективный наполнитель, до 3х раз ярче аргоновых);
• ксенон-галогенные с отражателем ИК излучения (так как большая часть излучения лампы приходится на ИК диапазон, то отражение ИК излучения внутрь лампы заметно повышает КПД, производятся для охотничьих фонарей);
• накаливания с покрытием, преобразующим ИК излучение в видимый диапазон. Ведутся разработки ламп с высокотемпературным люминофором, который при нагреве излучает видимый спектр.