Введение
Изобретателем первой электрической лампочки, нашедшей практическое применение, считается Томас Эдисон. В своей работе он опирался на работы предшественников. Впервые в лабораторных условиях преобразование электрической энергии в свет было продемонстрировано еще в 1801 году сэром Хэмфри Дэви, который представившим электродуговую лампу.
Интересен патент канадцев Генри Вудварта и Мэтью Эванса, полученный в 1874 году. Бала запатентована лампа с углеродной нитью в атмосфере азота. Для коммерческого использования эта лампа была неудачна, но канадской идеей заинтересовался Эдисон. Канадская технология так заинтриговала его, что в 1875 году он купил канадский и американский патент за астрономическую по тем временам сумму в 5000 долларов США.
Эдисон усовершенствовал разработку Вудварта и Эванса, использовав металлическую нить в вакууме, и в конечном счете, в 1880 году изготовил первую практически и коммерчески успешную лампочку.
Никола Тесла продемонстрировал передачу электроэнергии в безэлектродные лампы накаливания и флуоресцентные лампы в своих лекциях и статьях в 1890 годах. 23 июня 1891 года Никола Тесла получил патент на первую магнитоиндукционную лампу. При рассмотрении диаграмм из лекций и патентов Теслы, просматривается сходство его лампы и современных магнитоиндукционных ламп.
«Несомненно, моя система более необходима, чем лампа накаливания – это одно из известных освещающих устройств, по общему признанию, не самое хорошее. Хотя оно и существенно улучшено, благодаря достижениям химии, металлургии и возможностям промышленности, эта ослепительная раскаленная нить испускает лучи, ответственные за миллионы лысых голов и испорченных глаз. По моему, скоро на смену этому придет вакуумная трубка безэлектродной лампы, которую я изобрел тридцать восемь лет назад. Эта лампа более экономна и выдает свет неописуемой красоты и яркости» – утверждение Никола Тесла, опубликованное в журнале «The World» в 1929 году.
Лампы накаливания
Лампа накаливания – наиболее распространенный и хорошо знакомый всем источник света. Она состоит из стеклянной колбы с двумя впаянными электродами для подачи электроэнергии внутрь колбы.
Внутри лампы находится металлическая нить, обычно изготовленная из вольфрама. Она натянута между электродами. Электродов может быть больше двух – например в двухнитевой лампе. Помимо этого, внутри могут быть и дополнительные, электрически ни с чем не связанные, проволочные держатели.
Работа лампы накаливания основана на пропускании электрического тока через нить (обычно вольфрамовую), которая светится белым ярким светом. Это неэффективный процесс, так как 95% энергии в лампе превращается в тело. В колбе лампы должен быть вакуум, или она должна быть наполнена инертным газом. При любом контакте с кислородом воздуха нить сгорает, и лампа перестает светится.
Другие типы ламп
Есть множество других типов: ксеноновые дуговые лампы используемые в большинстве типов кинопроекторов, натриевые лампы, ртутные лампы, флуоресцентные лампы, светодиодные лампы. Описание этих типов ламп выходит за рамки нашей статьи . Мы подробно опишем работу магнитоиндукционной лампы – одной из модификаций флуоресцентной лампы.
Флуоресцентные лампы
Флуоресцентная лампа представляет собой полую трубку, внутри которой электрический ток возбуждает пары ртути в инертном газе. Пары ртути светятся ультрафиолетовым светом, обычно с длиной волны 253.7 нм и 185 нм. Люминесцирующее вещество, покрывающее внутреннюю поверхность трубки преобразует ультрафиолетовое излучение в видимый свет.
Герман Эдмонд Джернер запатентовал флуоресцентную лампу в 1927 году. Флуоресцентная лампа впервые была показана публике на Нью-Йоркской всемирной ярмарке в 1937 году. До 1938 года эти лампы коммерчески не использовались.
С обоих концов трубки флуоресцентной лампы впаяны электроды с вольфрамовой нитью между ними. Через покрытые смесью солей металлов бария, стронция, кальциевых оксидов нити протекает электрический ток, а соли металлов усиливают электронную эмиссию, для того, чтобы возбуждать ионы паров ртути которыми заполнена лампа.
Флуоресцентные лампы являются устройством с отрицательным сопротивлением (чем больше ток через лампу, тем меньше сопротивление), поэтому для нормальной работы лампы необходим балласт. Наиболее простой тип балласта – магнитный или трансформаторный. Это вид токоограничивающего трансформатора, который регулирует силу тока, необходимого для работы лампы. Эти балласты дешевы, но неэффективны, т.к. греются, и на нагрев тратят 12…15% энергии, потребляемой лампой. Новые типы флуоресцентных ламп используют высокочастотные электронные балласты. Они более эффективны и забирают 5…8% энергии, потребляемой лампой.
Выбирая люминофор или комбинацию люминофоров для внутреннего покрытия лампы, можно менять ее цвет свечения. Определенные типы люминофоров, при облучении ультрафиолетом, светятся красным, зеленым или синим цветом. Объединяя различные люминофоры, изготовители предлагают «холодный белый», «теплый белый» и другие типы «дневного света» ламп.
Продолжение читайте здесь
