Александр Николаевич Лодыгин (18.10.1847-16.03.1923)

Волшебный свет изобрели в России

Светлана Макарова, газета «Пенсионер и общество», № 11 , 2007 г.

Дорогая моя редакция! Во-первых, спасибо, что вы есть. Во-вторых, желаю, чтобы газета «Пенсионер и общество» продолжала гнуть свою линию. Вернее, нашу общую линию – на возрождение в нашей бескрайней стране национальной гордости великого и несокрушимого русского народа. Горько и больно смотреть на то, как малообразованные подонки и откровенно случайные людишки, получившие в своё распоряжение телеканалы, калечат подрастающие в России поколения. Ни для кого не секрет, что на весь мир идёт системная ложь из микроскопического государства , распространяется глобальное враньё из . Устами детей дошкольного возраста холуйствующие перед Западом телесценаристы сообщают, что первый самолёт построили американцы братья Райт, а не наш Можайский ! Кстати, задолго до них. А про лампочку ещё в советское время врали, что её изобрёл американец Эдисон. Как будто не было Яблочкова и Лодыгина , а за полвека до них! – Петрова . Мне хочется плакать, когда мои внуки повторяют ту чушь, которую продюсер Гуревич – какая ему платит? – выдаёт с так называемого «детского телеканала» «Бибигон». Или в школьные годы у Гуревича были двойки по истории? Неужели у нас уже не осталось никого, кто способен противостоять этим лжецам?

Татьяна Васильевна Полтавец, Московская область.

Почему в США ушлые историки

До обращения к заданной теме отметим, что таких писем в нашей редакции немало. Ещё больше телефонных звонков и электронных сообщений. Однако мы, в отличие от некоторых читателей, категорически против того, чтобы всех тележурналистов стричь под одну гребёнку. За последние годы на отечественном телевидении появились хорошо образованные и ответственные молодые сотрудники, выросшие не на пресловутых учебниках . Поэтому и понимающие, что происходило и порой ещё происходит в нашей стране.

А мы с вами начнём борьбу за восстановление исторической справедливости не с авиастроителя Можайского, которого замалчивают ушлые историки США, а с электролампочки. Для этого заглянем в замечательную книгу Леонида Борисовича Репина «Открыватели» . Вот что он пишет о знаменитом Лодыгине.

В одной старой книге, выпущенной в начале двадцатого века в издательством Маврикия Вольфа, в очерке о великом русском изобретателе написано следующее: «Лодыгин – эта фамилия мало кому известна. А между тем, с этим именем связано огромного значения усовершенствование в области электрического освещения, положившее начало повсеместному распространению электрического света».

И действительно, даже и в превосходном словаре Брокгауза и Эфрона о нём не найти ни слова. Есть один Лодыгин – известный знаток коннозаводства, разработавший генеалогию рысистой породы, а Александра Николаевича , изобретателя лампы накаливания, намного опередившего известного всем , – нет! Постарались газетчики в Штатах, потрудилась реклама, разворотливость американская, не жалеющая больших денег ради ещё большей прибыли, и вся слава, успех – Эдисону. Дома о Лодыгине помалкивали , хотя официальный документ-патент, подтверждающий русский приоритет, существовал неоспоримо. Не ценим своих. Спустя десятилетия после того, как уходят они из жизни, – тогда бывает, спохватываемся. Вдогонку посокрушаться мы можем…

После триумфальных сполохов «русского света» , озарившего улицы ряда европейских столиц, и после ранней смерти его измученного борьбой за жизнь русского изобретателя Яблочкова стало ясно, каким станет следующий шаг. Стало ясно, что должна вот-вот появиться некая волшебная лампа, которая превратит электрическое освещение из явления удивительного, необычайного – в повсеместное. Экономичное, надёжное, эффективное. Но от кого ждать такого свершения, способного представить в новом свете – от американца Эдисона, уже ошеломившего современников каскадом замечательных изобретений, или от русских, делающих свои дела, потихоньку, но уж очень ярко, по-своему и всегда – неожиданно?

Отвлечёмся немного. Не сразу сложился изобретатель Лодыгин. И не сразу занялся он проблемой электрического света. Он был ровесником Павла Николаевича Яблочкова , и судьбы их сложились во многом похоже. Правда, Лодыгин намного Яблочкова пережил. Но тут уж кому что отпущено…

Лодыгин сначала изобрёл электролёт!

В сентябре 1870 года на стол генерала от инфантерии и кавалера Милютина , военного министра , лёг любопытнейший документ, который бы должен сыграть важнейшую роль в истории техники, но, тем не менее, остался втуне, поскольку министр интереса к нему не проявил . Отставной двадцатитрёхлетний юнкер Александр Николаев сын Лодыгин, отслуживший в Воронежском кадетском корпусе лаборантом физического кабинета и наблюдателем метеостанции, а также подручным кузнеца на Тульском оружейном заводе, писал в прошении: «Опыты, произведённые комиссиею над применением воздушных шаров к военному делу, дают мне смелость обратиться к Вашему превосходительству с просьбою обратить Ваше внимание на изобретённый мною электролёт – воздухоплавательную машину, которая может двигаться свободно на различных высотах и в различных направлениях и, служа средством перевозки груза и людей, может удовлетворить в то же время специально военным требованиям…»

Министр, как мы уже отметили, внимания не обратил, хотя, ради одного только любопытства, должен бы вызвать к себе изобретателя электролёта. Не захотело начальство ознакомиться с теорией Лодыгина, не говоря уже о том, что и не подумало выделить ему необходимые средства для устройства пробной машины. А тот, не теряя времени даром, принялся изобретать электрическую лампу, необходимую для ночного полёта. И, судя по имеющимся сведениям, успел даже провести с нею кое-какие опыты.

Так и не дождавшись ответа, Лодыгин с немалыми трудами наскрёб денег на поездку в и, нимало не позаботясь о своём гардеробе, как был в армяке, в рубашке навыпуск, да сапогах, отправился в страну, являющуюся признанной законодательницей моды. Не за тем, конечно, чтобы одеться там по-европейски, в соответствии со временем. А чтобы осуществить свои технические идеи. Раз дома не удалось сдвинуться с места, может, во Франции он сумеет хоть чего-то добиться… Тем более, что петербургский профессор, с которым молодому изобретателю удалось связаться, ознакомившись с расчётами и чертежами, подтвердил их основательность и в теории.

Электролёт Лодыгина удивительным образом предвосхитил идею и основные конструктивные черты вертолёта . В то время уже появлялись проекты управляемых аэростатов, но лодыгинская машина являла собой грядущий этап инженерной мысли и, по существу, ничего общего не имела с ними. Она замышлялась конструктором в виде вытянутого цилиндра, конусообразного спереди и шаровидного с торца позади. Винт, расположенный в кормовой части, должен был сообщать аппарату движение в горизонтальном направлении, а винт сверху, с вертикально стоящей осью, в зависимости от угла, под которым повёрнуты лопасти, придавал различные скорости и в вертикальном, и в горизонтальном направлении. Не суждено было этой машине воплотиться в металл – слишком уж опережал русский изобретатель Лодыгин своё время …

Для электролёта была нужна электролампочка

В истории с электролётом есть одна воистину поразительная страница. Из идеи электрического освещения в ночном полёте возникло создание, которому и было суждено прославить имя Лодыгина . Именно электрическая лампа, а не замечательный электролёт, ради которого он был готов на любые лишения, принесла ему поначалу успех, славу, а затем, увы, несправедливое забвение.

Но как Александр Лодыгин пришёл к своему великому ? Как удалось сделать то, к чему стремились многие? Ведь такие умы, такие таланты пытались добиться того же! Может быть, случай повернул колесо везения в его сторону и помог достигнуть успеха? Мгновенная вспышка догадки – и всё улеглось, пришло решение?

Что угодно, только не случай. Случаев было великое множество, но таких, что только мешали ему. А миг озарения был, наверное. Только ведь надо учесть, что далеко не каждому дано вызвать в себе, пережить озарение счастливо найденной мысли. Решения.

Уже семьдесят лет в мире после опыта русского гения Василия Владимировича Петрова знали: если пропустить достаточно сильный ток через два близко поставленных угольных стержня, соединить их, а затем развести, меж их концами возникает ослепительный свет – электрическая дуга. Дуга Петрова . Она будет сиять, пока не сгорят электроды. Петров сразу понял, сколь важное открытие удалось ему сделать: «…от которого тёмный покой довольно освещён быть может» . И он оказался прав. В главном: дуга нашла применение. Но никак не удавалось из неё надёжный источник света получить. Лодыгин решил избрать другой путь: не дуговая лампа осветит мир, а .

Через опыты, нескончаемые опыты продвигался Александр Николаевич Лодыгин к своей исторической цели. Далеко не каждый проводник годился в качестве источника свечения. Свечение – результат нагрева, а при нагреве непременно происходят превращения вещества проводника – либо он сгорает, либо, как выражался изобретатель, «химически разлагается». Значит, выход один: пропускать ток через проводник в пустом пространстве или в азоте. Хотя, конечно, можно попробовать заменить азот каким-нибудь другим газом, не соединяющимся с веществом проводника.

Вот в этом решение : необходим или нейтральный газ в стеклянной колбе, куда через герметически закупоренный конец введён проводник.

Лодыгин сделал несколько ламп по этому принципу, и каждая давала пример различных решений. Самая большая трудность состояла в том, что не было надёжного насоса, который бы мог до нужной степени разрежённости выкачивать воздух. Кроме того, Лодыгин искал и всевозможные способы герметизации. В конце концов, он выбрал лампу, открытым основанием, погружённую в масляную ванну. Изолированные провода тянулись через ванну к угольным стержням. Их было два: как только выгорал первый, подключался другой. Два с половиной часа непрерывного света – это победа!

Демонстрация лампы вызывала восторг, восхищение. Люди толпами ходили смотреть электрический свет Лодыгина. Это был первый в мире опыт электрического улицы. Пришло признание. Петербургская Академия наук присуждает Лодыгину почётнейшую Ломоносовскую премию. Помимо признания и известности, это тысяча рублей – деньги большие, которые можно употребить для дальнейших исследований. 11 июля 1874 года изобретатель получает патент на «Способ и аппараты дешёвого электрического освещения». Некто Флоран, хозяин модного магазина белья в Петербурге, устанавливает три вакуумных лампы Лодыгина в своём салоне. Инженер Струве предлагает использовать лампы Лодыгина при подводном освещении во время кессонных работ при постройке Александровского моста.

В России изобретатели не конкурируют, а дружат!

Слава о новых, невиданных русских лампах перекатилась за границу. В 1873 году Лодыгин получает патенты в Австрии, Италии, Португалии, Венгрии, Испании и даже в таких отдалённых странах, как Австралия, Индия. В Германии на его имя выписаны патенты в целом ряде отдельных княжеств. Получены привилегии на имя компании, основанной Лодыгиным и во Франции. Западные газеты наперебой печатали сообщения о новом русском изобретении. Но ни в самой России, ни за границей никто не брался за серийное изготовление лодыгинских ламп. Дело новое, и как знать, куда может всё повернуться… А другой «русский свет» – свеча Яблочкова? Не одержит ли верх она? Высвеченные ею театры и магазины Парижа, да и других городов – разве это не лучшее, не убедительнейшее свидетельство её возможностей и яркой электрической будущности?

И что же сам Яблочков ? Они с Лодыгиным дружат, и Яблочков, продолжая работу по совершенствованию своей свечи, выступает с публичными лекциями в поддержку электрического освещения, в поддержку Лодыгина и даже даёт тому возможность экспериментировать на заводе, выпускающем «электросвечи» – дуговые лампы Яблочкова. И, не сдерживаясь, обрушивается к тому же на скороспелых последователей Лодыгина. Спешивших нажиться на его изобретении, в том числе и на Эдисона . На энергичного Эдисона, бросившегося разрабатывать идею русского инженера Александра Лодыгина без каких-либо ссылок. То, что Эдисон знал о новом русском чуде, – это бесспорно.

Томас Эдисон – научно-технический вор?

Только весной 1879 года, спустя шесть лет после Лодыгина, беззастенчивый американец ставит свой первый опыт с , и притом неудачный: лампа Эдисона взрывается . Лишь через тринадцать месяцев, затратив огромнейшие деньги, Эдисон приходит к успеху. Но Петербург-то уже за шесть лет до того осветился лампой Лодыгина!

А меж тем, уже вершится несправедливость . Российские газеты, позабыв о собственном восхищении лодыгинской лампой, на все лады расхваливают Эдисона ! Лодыгин же не возмущается, не выступает ни публично, ни в печати с доказательствами своего неопровержимого приоритета. Что же, ему всё равно? Или, быть может, он чем-то занят и не считает возможным, нужным прерваться для словопрений?

Ну, конечно же, занят. Лодыгин движется дальше: от лампы с угольной нитью накаливания – к лампе с нитью из тугоплавких металлов . Мечтает подарить своей лампе вечность. А людям – немеркнущий свет. И такую лампу он создаёт – с вольфрамовой нитью, и патент на неё покупает одна из крупнейших в мире компаний – американская «Дженерал электрик» . Сделаем заметку попутно: ныне всемирно известная американская фирма покупает патент русского Лодыгина , а не американца Эдисона ! Понятно и почему: с вольфрамовой и молибденовой нитью эти лампы, выставленные на Всемирной выставке в Париже в 1900 году, в буквальном смысле затмили другие достижения науки и техники.

Признание пришло. После смерти…

Судьба Лодыгина побросала. Какое-то время работал в старшим химиком на заводе аккумуляторов – пришлось на время покинуть Россию. Видимо, как-то он был связан с народовольцами и вместе с теми, кому удалось бежать от арестов – ещё в конце декабря 1884 года, в явной спешке уехал в Париж. Потом работал на строительстве Нью-Йоркского метрополитена – инженером по электроосвещению, строил электромобиль собственной конструкции , сделал ряд других изобретений и через двадцать три года отсутствия вновь ступил на русскую землю.

С собой он привёз чертежи и расчёты нескольких новых изобретений, в том числе военных – специальные сплавы для броневых плит и снарядов, электрохимический способ выделения алюминия и свинца из руды, лёгкий и сильный двигатель, пригодный для и летательных аппаратов, «воздушное торпедо для атаки неприятельских аэропланов, дирижаблей и прочего (по типу ракеты)». А сбережений никаких не привёз . Наоборот, всё, что имелось, растратилось. Не умел он, в пример Эдисону, жадно зарабатывать деньги. Что же осталось ему, кроме того, как искать службу… А ведь уже шестьдесят… Электротехнический институт предложил курс по проектированию электрохимических заводов, и Лодыгин с радостью согласился.

В 1910 году отмечалось сорокалетие лампы накаливания. Вот теперь-то, после , где на каждом шагу прославлялся удачливый Эдисон, прорвалась у Александра Николаевича горечь, обида за несправедливость. Написал в газете «Новое время»: «Изобретатель в России почти что пария… Я знаю это как по своему личному опыту, так и по опыту многих других…»

История сохранила для нас имена тех, кто изобрел лампу накаливания и работал над ее первоначальными моделями. Путь создания полезнейшего изобретения конца XIX века интересен и необычен. Сегодня искусственное освещение в доме – дело привычное. Но с тех пор, как электрическая лампа приобрела привычный для нас облик и была поставлена на производственный поток, прошло немало лет.

Хронология изобретения

История лампы накаливания начинается в XIX веке. До представления миру полезного изобретения оставалось еще около 50 лет. Однако английский ученый Гемфри Дэви в своей лаборатории уже проводил опыты с накаливанием проводников электрическим током. Все же он не был тем, кто изобрел лампочку , пригодную для освещения. На протяжении двух десятков лет ряд ведущих европейских и американских физиков пытались усовершенствовать опыт Гемфри Дэви, накаливая металлические и угольные проводники.

Часовщик из Германии Генрих Гебель был первым, кто придумал лампу с элементами накаливания, воспользовавшись методом изготовления барометров. Изобретение было представлено в 1854 году на выставке в Нью-Йорке. Сама конструкция была сделана из одеколонных флаконов и стеклянных трубочек, в которых Гебель с помощью ртути создавал вакуум . Внутрь он помещал обугленную бамбуковую нить, которая в колбе с выкачанным воздухом могла гореть до 200 часов.

С 1872 года в Петербурге работу над лампой накаливания начинают русские электротехники А. Н. Лодыгин и В. Ф. Дидрихсон. Между толстыми медными стержнями они расположили тонкую угольную палочку. За это изобретение А. Н. Лодыгин получил Ломоносовскую премию. В 1875 году В. Ф. Дидрихсон меняет угольную палочку на деревянную. Через год морской офицер и талантливый изобретатель Н. П. Булыгин усовершенствовал конструкцию, придуманную соотечественниками. Внешне она почти не изменилась, однако благодаря покрытию угольных стержней слоем меди увеличивалась сила тока.

Многие считают изобретателем первой лампы Томаса Эдисона. Однако до того, как устройство попало в руки американского изобретателя , патент на него уже имели ученые в пяти европейских странах. В каком году Эдисон начал свои разработки электрического освещения, точно неизвестно.

В 70-х годах XIX века лампочка Лодыгина попала в США. Томас Эдисон не привнес ничего нового в устройство русского изобретателя , однако он придумал надстройку конструкции: патрон и винтовой цоколь, выключатели и предохранители, счетчик энергии. С работы Эдисона начинается промышленная история изобретения .

Первые преобразования энергии в свет

Появлению первой лампы накаливания предшествовало величайшее событие ХVIII века – обнаружение электрического тока. Первым исследовал электрические явления и занялся проблемой получения тока из разных металлов и химических веществ итальянский физик Луиджи Гальвани.

В 1802 году русский физик-экспериментатор В. В. Петров сконструировал мощную батарею и с ее помощью получил электрическую дугу, которая могла вырабатывать свет. Однако недостатком открытия Петрова являлось слишком быстрое перегорание древесных углей, которые использовались в качестве электрода.

Первую дуговую лампу, способную гореть продолжительное время, сконструировал англичанин Гемфри Дэви в 1806 году. Он проводил опыты с электричеством, изобрел электрическую лампочку с угольными стержнями. Однако она светила настолько ярко и неестественно, что применения ей не нашлось.

Лампа накаливания: прототипы

Изобретение лампы накаливания приписывают нескольким ученым. Некоторые из них работали в одно время, но в разных странах. Ученые, трудившиеся в более позднее время, внесли существенные доработки в изобретения своих предшественников. Таким образом, создание лампы накаливания – труд нескольких людей.

Непосредственные разработки конструкций с элементами накаливания начались в 30-х годах XIX века. Бельгийский ученый Жобар представил миру первую конструкцию с угольным сердечником. Его угольная лампа не получила широкого призвания лишь потому, что горела не более 30 минут. Однако и это было прогрессом в то время.

В это же время английский физик Уоррен де ла Рю представляет свою лампу с платиновым элементом в виде спирали. Платина светила ярко, а вакуум внутри стеклянной колбы позволял использовать ее в любых погодных условиях. Изобретение Уоррена де ла Рю стало прототипом других конструкций, хотя само не получило дальнейшего развития из-за сильной дороговизны.

Другой английский физик Фредерик де Молейн чуть изменил детище де ла Рю, установив вместо спирали платиновые нити. Однако они быстро перегорали. Чуть позже физики Кинг и Джон Старр усовершенствовали конструкцию английских коллег . Англичанин Кинг заменил платиновые нити угольными палочками, увеличив продолжительность их горения. А американец Джон Старр придумал конструкцию с углеродной горелкой и вакуумной сферой.

Первые результаты

Первый источник света появился в мастерской Генриха Гебеля . Он не был профессиональным изобретателем , однако открыл первым мире лампу с элементами накаливания. Гебель установил осветительные приборы в своем часовом магазине и оснастил ими прогулочную коляску, куда приглашал всех желающих. Однако из-за отсутствия денежных средств Гебель не смог получить патент на свое изобретение. Лишь в конце жизни немецкого часовщика признали изобретателем лампы с элементами накаливания.

В России первым изобретателем конструкций с элементами накаливания стал А. Н. Лодыгин. Вместе со своим коллегой В. Ф. Дидрихсоном он положил начало электрическому освещению Петербурга. Первые угольные осветительные конструкции, созданные русскими изобретателями, установили в петербургском Адмиралтействе. Через год искусственный свет появился в некоторых магазинах столицы и на Александровском мосту.

Борьба за патенты

Так как работа по созданию электрических источников света велась во многих странах, патенты на похожие изобретения получили сразу несколько ученых. Однако в США множественное открытие стало причиной борьбы за получение патента на лампу с элементами накаливания.

За первенство в правообладании электрической лампочкой боролись 2 маститых изобретателя – англичанин Джозеф Суон и американец Томас Эдисон. Англичанин запатентовал лампу с угольным волокном, которая стала использоваться в промышленном производстве на британских островах. Томас Эдисон работал над усовершенствованием нитевой лампы Александра Лодыгина. В качестве нитей он перепробовал множество металлов и остановился на угольном волокне, доведя срок горения лампы до 40 часов.

Джозеф Суон подал в суд на американского коллегу по поводу нарушения авторских прав, поэтому лампа, представленная Эдисоном, впоследствии носила название лампа Эдисона-Суона. Когда позже из Японии были привезены бамбуковые волокна, продолжительность горения которых доходила до 600 часов, ученые снова оказались в суде, так как стали использовать этот материал в своих изобретениях. Дело закончилось тем, что Эдисон и Суон основали совместную компанию по производству электрических лампочек , которая быстро вышла в мировые лидеры.

Металлические нити накаливания

Вместо свечей появились угольные лампы накаливания. А затем конструкцию оснастили металлическими нитями. В конце XIX века немецкий физик Вальтер Нернст изготовил особый сплав для производства нитей накаливания. В него входили такие металлы, как:

• иттрий;
• магний;
• торий.

В это же время А. Н. Лодыгин изобретает быстронакаливаемую нить из вольфрама. Однако потом русский изобретатель продал свое открытие компании, основанной Томасом Эдисоном. Вольфрамовые нити положили начало новой эпохе электрического освещения.

Дальнейшие изобретения

До XX века интерес к электрическому освещению среди ученых был не так высок. Однако с наступлением нового тысячелетия все изменилось. ХХ век характеризуется целой волной изобретений различных электрических ламп. В 1901 году американский изобретатель Петер Хьюитт представил миру ртутную лампу. А в 1911 году французский химик Жорж Клауди создал неоновую лампу.

В первой половине XX века появились такие конструкции, как ксеноновые, люминесцентные и натриевые лампы. В 60-х годах мир увидел светодиодные лампы, способные освещать большие помещения. А в 1983 г. появились экономичные , снижающие расход на электроэнергию. Однако будущее – за флуоресцентными конструкциями, которые появились недавно. Они способны не только экономить электроэнергию, но и очищать воздух .

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.

Сложно встретить человека не знакомого с лампой накаливания – устройства освещают помещения домов и улицы городов на протяжении 100 лет. Развитие технологий постепенно вытесняет «лампочки Ильича», но они еще встречаются в жизни.

Лампочки по назначению бывают:

• Общего применения. Используются для декорирования и освещения.
• Декоративные, колба у которых выполнена в виде фигур.
• Лампы пониженного напряжения питания – от 2,5 до 42 В. Применяются в местах повышенной опасности – на открытых площадках, подвалах.
• Цветные источники света, выпускают в колбах из окрашенного стекла. До изобретения светодиодов использовались в декоративной подсветке сцен и съемочных площадок, организации презентаций.
• Сигнальные. Используются для отображения данных в информационных табло.
• Лампы для транспортных средств. Выделяются прочностью и стойкостью к вибрационным нагрузкам.
• Осветительные прожекторные. Из-за высокой мощности применялись для освещения открытых пространств – на стадионах, железнодорожных станциях, прожекторах, используемых сотрудниками охранных ведомств.
• Специальные лампы для оптики – кинопроекторы, измерительные и медицинские приборы.

Изначально была изобретена осветительная лампа накаливания, кажется, что это простое устройство – на самом деле это не так.

Как шли к открытию?

История лампы накаливания началась в начале XIX века. В школьном курсе физике принято считать изобретателем лампы накаливания Томаса Эдисона (1847–1931), однако, у изделия имелись прародители.

В 1803 году русский изобретатель Василий Владимирович Петров (1761–1834) изучая проводимость материалов, получил электрическую дугу между угольными проводниками. Он предложил пользоваться явлением для освещения пространства. Однако, из-за быстрого сгорания угля, практического применения открытие в те годы не получило.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Задать вопрос эксперту

Подробнее о В.П. Петрове рассказано в видео:

Научно описал в 1809 г. дуговой разряд между угольными стержнями сэр Гемфри Дэви (1778–1829) – создатель английской школы электрохимии. Труды стали основой для последующих открытий. Только в 1838 году бельгийцем Жобаром создан устойчиво работающий прототип лампы с угольным сердечником, горение проходило в воздушной среде, поэтому разрушение электрода завершалось очень быстро.

Вскоре, в 1840 году членкор Петербургской академии наук англичанин по происхождению Уоррен Деларю (1815–1989) в качестве материала нити накаливания использовал платину. Устройство успешно освещало помещение, но из-за дороговизны драгоценного металла и его низких прочностных свойств, до промышленного использования дело не дошло.

Устройства Жобара и Деларю стали прорывом в науке, но запатентованы не были.

Первый патент удалось получить ирландцу Фредерику де Моллейну в 1841 году. Устройство представляло собой спираль из платины, находящуюся в вакууме – это увеличивало срок использования.

Американец Джон У. Старр в 1844 г. получил американский, а в следующем году британский патент на лампочки с углеродной нитью. Работы остановились, серия лампа не пошла в связи со смертью изобретателя.

Не прошел мимо изучения электрической дуги и великий французский ученый Жан Бернар Фуко. Заменив в 1844 древесный уголь на ретортные угольные электроды, он добился увеличения срока использования устройства, придумав попутно «первый диммер» – интенсивность света регулировалась изменением длины электрической дуги.

Следующий шаг был сделан Генрихом Ге белем из Германии. Он вел эксперименты, использовав в качестве электродов обугленные палочки бамбука, находящиеся в вакууме колбы. Прибор Гебеля считается прототипом первой лампочки.

С 1860 по 1878 год англичанин Джозеф Вильсон Свон (Суон) работал над применением угольного волокна и получил в итоге патент на изобретение лампы. Особенностью прибора стала разреженная кислородная атмосфера, в которой нагревалось и излучало видимый свет угольное волокно. Технология позволила увеличить видимое свечение.

Нить накаливания крупным планом

Параллельно со Своном проводил эксперименты и получил в 1874 г. патент на нитевую лампу российский ученый А.Н.Лодыгин. Василий Федорович Дидрихсон российский ученый усовершенствовал конструкцию своего соотечественника. Из колбы откачали воздух, и было установлено несколько электродов. После сгорания одного, начинал светиться следующий электрод – время службы повысилось.

В 1976 г. российский физик Павел Николаевич Яблочков, изучая изоляционные материалы, применил обмазку нити белой глиной (каолином). Лампа светилась на воздухе, не требуя создания вакуума. Для пуска приходилось подогревать нити спичками. Сам изобретатель скептически относился к электрическому освещению и прекратил работу в этом направлении. Однако, некоторое время лампы Яблочкова выпускались в промышленном масштабе, но в итоге были вытеснены лампами накаливания. Такими приборами освещался Париж, Лондон, Санкт-Петербург, устанавливались светильники на паровозах и кораблях.

Томасу Эдисону (США) удалось усовершенствовать изобретения Лодыгина и Яблочкова. В 1880 году был получен патент на лампу с угольными электродами.

Изобретение, сделанное А.Н. Лодыгиным

Начал работы ученый с разработки светильника с угольными электродами. За достигнутые результаты он получил премию Академии наук, но опыты продолжил. В 1874 году Александр Николаевич Лодыгин запатентовал лампу с нитевым накальным телом. Суть изобретения заключалась в накале платиновой (вольфрамовой) нити в вакуумной колбе.

Горение – химическая окислительная реакция с участием кислорода. Вакуум подразумевает отсутствие кислорода, следовательно, скорость окисления резко снижается. Благодаря такому свойству лампы Лодыгина получили увеличенный ресурс. К 1890 году разработаны похожие на сегодняшние лампы с закрученными в спираль нитями накала, производимыми из вольфрама или молибдена, что снижало их стоимость по сравнению с платиновыми.

Вклад Томаса Эдисона

В конце 1870 годов за усовершенствование электрических светильников взялся известный на весь мир ученый из Америки Томас Эдисон.

С целью продления срока службы нити, предпринимались попытки отключать напряжение, после нагрева спирали до предельно допустимых температур. Для этого в колбу встраивался автоматический выключатель. Однако этот путь не привел к приемлемому результату – было видно мигание.

Акцент исследований сместился на эксперименты с материалом для изготовления нитей накала. Было проведено около 2000 опытов.

Эдисон со своим изобретением

В итоге в 1879 году Эдисон получил патент на лампочку платиновой спиралью и временем горения до 40 часов.

Мнение эксперта

Алексей Бартош

Специалист по ремонту, обслуживанию электрооборудования и промышленной электроники.

Задать вопрос эксперту

Важно! Стоит отметить, что Лодыгину на получение патента в Америке банально не хватило денег. Поэтому изобретение приписывается Эдисону.

Основное отличие от приборов Лодыгина – создание вакуума с меньшим количеством, оставшегося в колбе воздуха. В 1880 году, лампы с бамбуковыми электродами горели у Эдисона около 600 часов. Немаловажное значение в распространении ламп Эдисона имела изобретенная им же винтовая конструкция цоколя, позволявшая быстро и безопасно менять вышедшие из строя приборы.

Патентные войны привели к образованию совместного предприятия Суонса и Эдисона, выросшего со временем в мирового лидера по продаже электрических ламп. Увеличение производства сказалось на снижении себестоимости изделия и еще большему распространению.

Таким образом, разработка технологии изготовления лампы накаливания проводилась учеными из России, Германии, США, Бельгии, Великобритании. Объединив лучшее, на практике Томас Эдисон организовал массовый выпуск приборов. Поэтому ему и приписывают авторство.

Что собой представляет?

Лампа накаливания – электроприбор, свет в котором излучает тело накала, разогреваемое проходящим через него электротоком. Исключают окисление (сгорание) нити накала, размещая его в вакууме, создаваемом в герметичной стеклянной колбе. Напряжение к нити подводится через контакты, размещенные в цоколе.

Заполняя внутреннее пространство колбы галогенным газом. К останкам кислорода добавляют йод и бром. В естественных условиях бром – жидкость, а йод – кристаллы. Это уменьшает износ нити, что позволяет ее нагреть до более высокой температуры. Все это позволяет увеличить длительность службы изделия. Материал спирали в современных источниках света – вольфрам, рений, редко осмий.

Все элементы лампы накаливания

Конструкционные особенности

Конструкции современных ламп отличаются по разным показателям:

• Форме колбы.
• Строению цоколя.
• Газу наполнителю.
• Наличию предохранителя внутри конструкции.
• Материалу тела накала.
• Особенностям, зависящим от назначения.

Производители предлагают на выбор различные по исполнению колбы лампы. Некоторые разновидности показаны на рисунке. Потребитель выбирает подходящую форму, основываясь на допустимой мощности и размера светильников. Для создания направленности потока света внутреннюю часть колбы покрывают слоем алюминия.

Варианты форм ламп накаливания

Существуют лампы с цоколем и без него.

Классическое резьбовое соединение впервые предложил Соун, творчески развил идею Эдисон – отсюда и буквенная маркировка винтового цоколя Е, по первой букве фамилии изобретателя.

Некоторые модели цоколей представлены на рисунке:

Основные виды цоколей ламп накаливания

В странах с иным уровнем напряжения в электросетях продают лампы с цоколями, исключающими вкручивание в патроны, предназначенные для других напряжений. Например, в США, где уровень напряжения 110–127 В не удастся вкрутить лампочку для Европы (220–240В).

От состава газа, которым наполняют колбу, зависит светимость и долговечность лампы. Например, галогенный газ способствует разогреванию нити до высоких температур, сохраняя при этом продолжительность службы. Благодаря эффекту появились галогенные лампы, при одинаковой светимости они меньше по размерам и потреблению электроэнергии по сравнению с вакуумными моделями.

Сегодня распространены лампы с наполнением колбы:

• Вакуумные.
• Аргоновые или азотно-аргоновые.
• Ксеноновые.
• Криптоновые.

Плавкий предохранитель защищает колбу от взрыва при сгорании спирали. При обрыве нити, раскаленные капли вольфрама попадали на стенки колбы, она прожигалась, происходил взрыв с разбросом осколков. Предохранителем служит часть подводящего проводника, находящегося в атмосферном воздухе внутри цоколя. Искра, возникающая в вакууме, быстро гасится. В лампе может появляться черный «дымок», но колба остается целой.

Масштабное появление ламп на рынке

Появление ламп на рынке связано с дешевизной, простотой использования в сравнении с газовыми, бензиновыми и нефтяными светильниками. Улучшать прибор человечество продолжает на протяжении всей истории после их появления. Разработки привели к возникновению продукции, выполняющей самые разные функции:

• Проекционные лампы повышенной светимости. Конструкция прибора исключает появление затененных областей по краям зоны для исключения некачественного отображения картинки на экране.
• Лампочки для подсветки кнопок и переключателей в радиотехнической аппаратуре.
• Фотолампы – вспышки и пилотные (постоянного свечения на пониженной мощности) предназначены для мгновенного или долговременного освещения места фотосъемки.
• Лампа фара выполняется в одном корпусе с отражателем и фокусирующим стеклом.
• Модели с двумя нитями предназначены для использования в фарах автомобиля (ближний и дальний свет), задних фонарях авто (габариты и стоп-сигнал). Устанавливаются в такие источники света в местах, где может возникнуть потребность в резервировании. В случае перегорания одной из спиралей, зажигалась резервная.
• Нагревательные лампы применяют в лазерных принтерах.
• Лампы со специальным спектром излучения для научных приборов.

Лампы накаливания прошли длительный путь эволюции. В освещении им на смену приходят светодиоды, но во многих областях техники без таких устройств не обойтись.

Вопрос о том, кто изобрел лампочку первым, как ни странно, волнует людей и в наше время. Американцы и прозападно настроенные люди уверены, что первым был Т. Эдисон. Русские патриоты доказывают, что первый – А.Н. Лодыгин. А ведь были еще француз Деларю, бельгиец Жобар, англичанин Д.У. Суон, немец Г. Гебель, русский П.Я. Яблочков и другие ученые, внесшие свой вклад в это изобретение.

Древние предшественники электрической лампочки

История изучения древних сооружений – пирамид, подземных росписей, пещер и др. пестрит вопросами и загадками. Один из них - «При каком освещении производились росписи этих сооружений при полном отсутствии естественного света и копоти от возможных факелов внутри самих помещений?». Вопрос не дает покоя исследователям десятки лет.

На стенах самих пирамид есть ответ, в который трудно поверить историкам, – древние люди пользовались лампами, скорее всего, электрическими, питающимися от мощных аккумуляторов.

Как изобреталась современная электрическая лампочка

Появление в массовых масштабах электрических лампочек подготовлено целым рядом ученых-изобретателей. Часто они проводили свои собственные изыскания, но были и такие, кто усовершенствовал или пускал на поток изобретения предшественников. Назовем основные вехи создания электрической лампы:

• в 1820 году Деларю опробовал лампочку, в которой нитью накала служила платиновая проволока. Платина отлично нагревалась и светилась, но изобретение француза так и осталось опытным образцом, к которому автор больше не возвращался;
• 1838 год отметился первым применением в виде элемента накаливания угольного стержня. Исследованиями возможностей его свечения занимался бельгиец Жобар;
• в 1854 году Гебель проводил опыты над бамбуком, который использовал вместо нити накаливания. Ему также принадлежит первое применение для лампы сосуда с откачанным воздухом. Гебель стал первым, кто изобрел электрическую лампочку, которую можно было использовать для освещения;
• в 1860 году Д.У. Суон патентует лампу, в которой светящийся элемент находился в вакууме. Данное изобретение было невозможно использовать в массовом применении из-за сложностей получения вакуума;
• 1874 год ознаменовался получением патента на лампу с угольной нитью накала, помещенной в вакуум, русским инженером-исследователем А.Н. Лодыгиным. Данная лампа была способна гореть полчаса и использовалась для освещения улиц. Поэтому русский инженер считается тем, кто изобрел лампочку первым в мире;
• в 1875 году В.Ф. Дидрихсон, сотрудник А.Н. Лодыгина, усовершенствовал его лампу, установив несколько независимых друг от друга угольных волосков, продлив тем самым период свечения устройства. В этой лампе при перегорании одного волоска сразу загорался следующий;
• русский электротехник П.Н. Яблочков в 1875 – 1876 годах создает лампу с каолиновой нитью накала, которая не требовала для продолжительного горения наличия вакуума. От предыдущих вариантов устройство Яблочкова отличалось необходимостью предварительного разогрева проводника, например, пламенем спички;
• в 1878 году был получен патент на лампу с нитью из угольного волокна, помещенного в разреженный кислород. Лампа давала яркий свет, но очень недолго. Автором изобретения стал Д.У. Суон;
• в 1879 году в САСШ был выдан патент на лампу с платиновой нитью Т. Эдисону;
• в 1880 году Т. Эдисон создает лампу с угольной нитью со сроком горения 40 часов. Он же попутно изобретает выключатель для удобства работы с освещением. Кроме всего прочего, Т. Эдисону принадлежит создание цоколя лампочки и патрона для нее;
• в 1890-х годах А.Н. Лодыгин конструирует несколько вариантов ламп с применением тугоплавких металлов для нити накаливания. Он впервые предлагает закручивать нить спиралью и приходит к выводу, что лучшими вариантами для нити накаливания являются вольфрам и молибден. Первые, массово производившиеся в Америке лампы накаливания с вольфрамовой нитью выпускались по патенту русского изобретателя;
• наполнение колбы инертным газом для продления работоспособности нити накаливания и увеличения яркости освещения впервые было применено фирмой «General Electric» в 1909 году по инициативе И. Ленгмюра.

Из хронологии событий видно, что к изобретению лампы накаливания приложили руки многие ученые-изобретатели.

Основная заслуга Т. Эдисона заключается в том, что он, вовремя сориентировавшись, будучи исследователем и коммерсантом, запатентовал изобретенные до него приборы, усовершенствовал и начал их массовое производство. Поэтому его нельзя считать первым,кто изобрел лампу накаливания, но Т. Эдисон - тот, кто начал массовое промышленное внедрение электрической лампочки в повседневную жизнь. Первым изобретателем лампы накаливания, применявшейся для освещения, был и остается А.Н. Лодыгин.