Лампа розжарювання пройшла довгий шлях розвитку. Відносна довговічність та зручність в експлуатації дозволили їй взяти верх над конкурентом - дугового лампою, і на довгі роки зробили самим затребуваним і досконалим електричним джерелом світла. В даний час це дивний винахід вже здає свої позиції, поступаючись менш ресурсномістких люмінесцентним і світлодіодним аналогам. Тим не менш, лампа розжарювання назавжди залишить яскравий слід в історії штучного освітлення.
Поява і конкуренція
Початок 19 століття ознаменувався проривом в області електротехніки. Майже одночасно було зроблено відразу два відкриття електричного джерела світла, схожих за напрямом, але різних за способом втілення. У 1802 р. В.В. Петров отримав першу електричну дугу, а в 1809 р. Деларю використовував платинову спіраль для отримання світла. Ці винаходи дали початок двом напрямкам розвитку електротехнічної думки цілого століття і визначили конкуренцію між дугового лампою і лампою розжарювання.
Спочатку недосконалість обох конструкцій зводило нанівець їх практичну значимість. Було розроблено чимало варіацій лампи розжарювання в спробах поліпшити її параметри. Проекти Вердемана і Реньє показали свою неспроможність, оскільки розжарювання циліндричного вуглинки відбувалося при доступі повітря, що сприяло його швидкому згорянню. Тому основні розробки велися в області удосконалення вакуумних ламп розжарювання. Вугільної нитки додавалися всілякі форми, змінювалися способи її обробки, внаслідок чого з'являлося безліч кінцевих варіантів. Жерар використовував для нитки розжарювання пресований кокс і згинати її під кутом. Максим надав нитки вид букви М, матеріалом для її створення послужив обвуглений картон. Крюто пробував отримати світло за допомогою платинової нитки з вугільним покриттям. Жозеф Сван виготовив петлеподібну нитку розжарювання з бавовняного паперу і загнув її на півтора обороту. Це і була перша лампа розжарювання, а 1860 став роком початку її існування.
У 1873 році несподівано засвітилася одна з темних вулиць Петербурга. Тут проводилися випробування лампи розжарювання А.Н. Лодигіна. Він був першим з винахідників, що здійснили вуличне освітлення. Деякі джерела визнають саме ця подія датою появи електричної лампи. Лодигін спочатку розраховував на недосконалу конструкцію, яка була щільно укупорену колбу з товстим стрижнем з вугілля. Практичні досліди показали, що повітря надходить всередину колби і провокує швидке згоряння стрижня. Тоді винахідник поліпшив герметичність колби і помістив всередину неї мідний циліндр для того, щоб зменшити об'єм повітря. Надалі Лодигін став відкачувати повітря насосом і замінив стрижні зі звичайного вугілля прожареним паличками з твердої деревини з нанесеним на них вугільним порошком. Поліпшені лампи розжарювання були випробувані винахідником в одному з великих магазинів Петербурга. Досягнення було гідно оцінено в науковому світі, Лодигін отримав патенти в Росії та Америці, відсунувши конкурентів на другий план. Натхненний успіхом, вчений спробував запустити серійне виробництво ламп розжарювання, але його неблагополучний фінансовий стан порушило плани.
Тим часом, в Америці Томас Едісон приступив до дослідів зі створення своєї версії лампи розжарювання. Він витратив величезні статки на тисячі експериментів, але все ж створив першу довговічну лампу. Його винахід мало нитки з волокон бамбукового дерева, обвуглених і загнутих у формі літери U. Ця лампа могла світитися близько тисячі годин і була придатна для серійного виробництва, а також мала покращене опір. На цьому Едісон не зупинився, і створив систему централізованого електропостачання і різьбовий цоколь.
І все-таки патент на винахід пристрою, що дозволяє висвітлювати простір за допомогою електричного світла, отримав Лодигін. Він увійшов в історію електротехніки і як творець лампи з ниткою розжарювання з тугоплавких металів замість вугільної. У 1906 році американцям довелося викуповувати у російського вченого право на серійне виробництво такої лампи.
А що ж дугова лампа? Стрімкий розвиток лампи розжарювання не залишив їй шансів. Конструкція і характеристики дугового аналога відстали від параметрів суперниці на етапі винаходи Едісона. Втім, лампи дугового конструкції не були забуті, і стали прообразом сучасних ксенонових ламп.
Надалі лампа розжарювання придбала спіральну нитку і стала наповнюватися інертними газами для запобігання випаровування металу.
Принцип роботи та конструкція
Конструкція лампи розжарювання не змінювалась протягом століття. Лампа розжарування складається з цоколю, скляної колби, контактних провідників і нитки розжарення. Внутрішній простір колби заповнений інертним газом, що не допускає окислення вольфрамової нитки. Нитка примикає до скляних стовпчиків, усередині яких розміщені з'єднувальні дроти.
Вольфрамова нитка є провідником. При розігріванні до високих температур, метал випускає світіння, так як електрони, яким повідомляється певна кількість енергії, переходять на вищий енергетичний рівень, а потім, випустивши фотони, повертаються у вихідний стан.
Одним із слабких місць лампи розжарювання є те, що всього 2 відсотка енергії електрики перетворюється в світло. Сучасні лампи давно обігнали її за цим показником. Тим не менш, вона поки ще знаходить застосування в побутовому освітленні і деяких специфічних областях.
Яскравість світіння дозволяє використовувати лампу розжарювання в оптичних системах, а здатність витримувати агресивні температури (від -100 до +300 градусів) робить її застосування універсальним. Крім того, лампа розжарювання має чималий діапазон потужностей і номінальних напруг. Не позбавлена вона і недоліків, серед яких: висока температура при роботі і велика тепловіддача, а також потенційна пожежонебезпека.
На даний час використання ламп розжарювання йде на спад. Більш прогресивні світлові прилади відвойовують її звичні області застосування. І все-таки, списувати лампу розжарювання з рахунків ще рано. І зараз знаходяться умільці, присвячують час розробки досконаліших ламп розжарювання. Один з них - Ю.В. Макаров, який придумав помістити нитка розжарення в додаткову колбу з жароміцного матеріалу. На цю внутрішню колбу нанесений шар люмінофора, який нагріваючись до 1500 градусів, випускає світлове випромінювання в 2-3 рази яскравіше, ніж сама спіраль. Вартість вдосконаленою лампи не перевищить 10 рублів, а економія енергоресурсів складе до 80%. Хто знає, можливо, нова лампа розжарювання ще освітить нам шлях у майбутнє.
