Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

Открытия и изобретения, которые изменили мир

Подписаться Бесплатная «Серебряная» новостная рассылка . Подписчиков 1.362 RSS
←   Октябрь 2007   →
 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней 1 выпусков (1 раз в 2 месяца)


Сайт рассылки: http://electrolibrary.info/
Открыта: 05-10-2006

Автор
Андрей

Статистика

1.362 подписчиков
+1 за неделю
←   Все выпуски   →

Открытия и изобретения, изменившие мир #25. История газоразрядных источников света


Открытия и изобретения изменившие мир

История открытий и изобретений  |  Коллекция CD и DVD дисков 

 

История газоразрядных источников света

Так уж сложилась история, что в момент открытия электричества его возможные применения оставались за плотной завесой неизвестности. Небольшие искры, которые удавалось получить от первых накопителей электроэнергии - лейденских банок, не могли даже в шутку рассматриваться как источники света: настолько они были слабы и кратковременны.

Этот способ получения света не получил развития еще в течение многих лет. Видимо, это произошло потому, что электрический разряд отложился в опыте исследователей как кратковременное и нестабильное явление. Самые мощные природные искры - молнии - также вписались в это ошибочное правило. Если пользоваться современной светотехнической терминологией, искры и молнии представляют собой газовые разряды в воздухе. Слово разряд («расход электроэнергии») возникло в противоположность слову заряд («накопление электроэнергии») и обозначает протекание электрического тока через газ или пар, сопровождающееся выделением неэлектрической энергии (тепла и света). Как ни странно, но несмотря на все практические сложности именно это явление послужило основой для первых электрических источников света – «электрических свечей», которые даже не являлись, строго говоря, лампами.

Но обо всем по порядку.

Развитие теплового освещения шло по стандартному пути, который хорошо прослеживается и для других принципов получения света: от бурного развития к попыткам редизайна и совершенствования, за которыми следует исчерпание возможностей данного принципа и начинается поиск других решений.

В момент расцвета газового освещения практически завершилось освоение нового источника энергии - электричества. В качестве одного из его применений выступило получение электрической дуги - по сути дела, увеличенной искры или, по научной терминологии, открытого разряда, дающего яркий свет.

Одна из разновидностей таких дуг носит хорошо знакомое нам название "свеча Яблочкова". Для получения открытого разряда необходимо на короткое время сомкнуть и затем развести на некоторое расстояние два угольных электрода, находящиеся под напряжением. Чем больше это расстояние, тем длиннее дуга, однако при превышении максимальной длины она погаснет.

Необычно яркий, с голубоватым оттенком, свет привлек внимание специалистов по освещению. Однако для коммерческой реализации "электрической свечи" нужно было решить важную проблему: при ее работе расстояние между электродами должно было сохраняться неизменным. С учетом того, что на открытом воздухе угольные электроды быстро выгорали, для выполнения этого условия требовалось оригинальное инженерное решение (вспомним проблемы, сопровождавшие изобретение восковой свечи).

Вначале для этой цели предложили сложный часовой механизм, который подавал горизонтально расположенные угли навстречу друг другу. Но он не нашел широкого применения из-за своей сложности, громоздкости и главное - ненадежности. Скорость выгорания углей могла стихийно увеличиваться, при этом расстояние между ними резко увеличивалось, и дуга гасла.

Коммерческое распространение нашла другая, более простая и весьма эффективная конструкция, в которой электроды располагались вертикально и параллельно друг другу. Для предотвращения возникновения разряда по всей их длине пространство между ними было заполнено свечным воском. Для зажигания разряда нужно было замкнуть кончики электродов специальной угольной перемычкой, а потом убрать ее. По мере выгорания электродов воск плавился, и разряд опускался ближе к их основанию.

Несмотря на все свои преимущества по сравнению с газовым пламенем, электрическая дуга в своем первоначальном виде оказалась тупиковой ветвью в развитии светотехники. Для нее были закрыты все основные направления развития и усовершенствования.

Она была небезопасным источником света, так как для ее зажигания нужно было фактически устроить кратковременное короткое замыкание. Она требовала индивидуального ручного зажигания каждого светильника.

Ее срок службы был невысок, а характеристики практически неуправляемы - в отличие от той же газовой горелки, где была возможность прибавить или убавить пламя. А о придании ей компактности и мобильности говорить вообще не приходилось - дуга работала исключительно от стационарного источника напряжения.

Новаторская для середины XIX века идея электрического разряда в воздухе быстро исчерпала себя. Оказалось, что этот источник света не поддается усовершенствованию. Для дуги требовались строго угольные электроды с ограниченным набором возможных примесей. Разряд происходил в открытом воздухе, при определенном напряжении на сантиметр длины между электродами. Одни из самых важных параметров любой лампы - цвет (5000 К) и световая отдача (2:4 лм/Вт) разряда - практически не поддавались изменению.

Экономическая целесообразность электрической дуги балансировала на одном уровне с газовым освещением. Поэтому взгляд разработчиков вновь обратился к уже известному тепловому принципу получения света. Но в качестве источника тепла было решено использовать электричество.

Здесь мы впервые наблюдаем характерное для всей человеческой истории развитие "по спирали". Электрическая дуга явилась фактическим повтором идеи обычной восковой свечи, но на более высоком техническом уровне. И дальнейшее развитие источников света пойдет по пути повторения пройденного.

В 1870-х годах начались разработки, приведшие к созданию прообразов нового теплового источника - современной лампы накаливания, которые в конце 1870-х годов практически одновременно были изобретены Лодыгиным в России и Эдисоном в Северной Америке. Появление практически применимых ламп накаливания открыло большое поле деятельности по их усовершенствованию, часть которого сохранилась и до начала XXI века.

Несмотря на победоносное шествие ламп накаливания, захвативших в первые же годы практически все осветительные применения, некоторые исследования продолжались и в отношении уже пройденного этапа - газового разряда. Была сделана попытка выяснить, насколько в действительности он является неизменным в своих свойствах.

Оказалось, что неизменность световых характеристик разряда - миф, рассыпающийся в тот момент, когда речь идет о газе, в котором происходит разряд. И цвет, и световая отдача разряда зависят от того, в каком газе и при каком давлении происходит разряд. Так появились первые разрядные лампы - прообразы знакомых нам неоновых и аргоновых трубок. Любопытно, что одним из первых «полигонов» для испытания разрядных ламп стало здание католического храма.

Первые разрядные лампы были сопоставимы по эффективности с лампами накаливания (световая отдача 6-10 лм/Вт). Если неэффективность получения света в последних была связана со значительным выделением тепла (96% от потребляемой электроэнергии, то в газовом разряде основная доля энергии излучалась в ультрафиолетовой области спектра.

На первых порах попытки отыскать газ или пар, дающий максимум светового излучения, не увенчались успехом. Всерьез о разрядных лампах как об экономичном источнике света заговорили лишь в 1930-40 х годах, с изобретением люминесцентных ламп и ртутных ламп высокого давления. С этого момента началось вытеснение ламп накаливания практически из всех областей их применения.

Прочитать эту статью в полном объеме, а также оставить свой комментарий Вы можете здесь: http://electrolibrary.info/blog/comment_1193396882.html

 Copyright © 2006 - 2007 by История открытий и изобретений. Все права защищены. Разрешается републикация материалов рассылки с обязательным указанием ссылки на сайт "История открытий и изобретений" - http://historysites.info/
В избранное