Ко је уствари измислио сијалицу

Одговори на ово наизглед једноставно питање могу се чути различито. Американци ће несумњиво инсистирати на томе да је то Едисон. Британци ће рећи да је ово њихов сународник Сван. Французи се могу сетити „руског светла“ проналазача Јаблочкова, који је 1877. године почео да осветљава улице и тргове Париза. Неко ће назвати другог руског проналазача - Лодигина. Вероватно ће бити других одговора. Па ко је у праву? Да, можда је то све. Историја сијалице представља читав ланац открића и проналазака различитих људи у различитим временима.

Пре него што наставим са хронологијом проналаска сијалице, желео бих да приметим шта подразумевамо под појмом „сијалица“. Прије свега, то је извор свјетлости, уређај, уређај у којем долази до претварања електричне енергије у свјетлост. Али начини конверзије могу бити различити. У КСИКС веку је било познато неколико ових метода. Стога се већ тада појавило неколико врста електричних лампи: лучне, жарне и гасне. Електрична лампа је технички систем, тј. укупност појединих елемената потребних за обављање главне корисне функције - осветљења.

Историја појаве и развоја електричне лампе неодвојива је од историје електротехнике, која почиње открићем електричне струје у 18. веку. Касније, у 19. веку, талас открића повезаних са електрицитетом прогутао се светом. Ланчана реакција је започела, кад је једно откриће отворило пут за следеће. Електротехника из гране физике истакла се као независна наука, чијим је развојем радила читава галаксија научника и проналазача: Француз Андре-Марие Ампере (Француз Андре Марие Ампере), Немац Георг Ом (Немац Георг Симон Охм) и Хајнрих Рудолф Хертз), Британац Мицхаел Фарадаи (Мицхаел Фарадаи) и Јамес Маквелл (Јамес Маквелл) и други.

Невероватно 19. век, који је поставио темеље научној и технолошкој револуцији која је на овај начин променила свет, започело је са проналаском галванска ћелија - хемијски извор струје (волтајски стуб). Овим изузетно важним изумом италијански научник А. Волта прославио је нову 1800 годину. А већ 1801. професор на Медицинско-хируршкој академији у Санкт Петербургу, Василиј Петров, успео је да убеди своје надређене да набаве за његов физички кабинет тада моћну електричну батерију која се састојала од 4200 пари галванских ћелија. Изводећи експерименте са овом батеријом, Петров је 1802. открио електрични лук - сјајни пражњење који настаје између угљених шипки-електрода, доведених на одређену раздаљину. Предложио је употребу лука за осветљење.

Међутим, у практичној имплементацији ове идеје настало је много потешкоћа. Експерименти су показали да лук гори јасно и постојано само на одређеном растојању између електрода. И током сагоревања лука, угљендне електроде постепено изгарају, повећавајући лучни размак. За одржавање константног растојања између електрода био је потребан регулаторни механизам.

Изумитељи су предложили различита решења. Али сви су имали недостатак што је било немогуће упалити неколико лампи у једном кругу. Морао сам да користим сопствени извор напајања за сваку лампу. Овај проблем је 1856. године решио проналазач А. И. Шпаковски, креирајући инсталацију за осветљење са једанаест лучних лампи опремљених оригиналним регулаторима. Ова инсталација је осветлила Црвени трг у Москви за време крунирања Александра ИИ.

1869. године, још један руски проналазач В. И. Цхиколев применио је диференцијални регулатор на лучну лампу и користио га у снажним бродским рефлекторима. Слични регулатори се још увек користе у великим инсталацијама за рефлекторе.На жалост, сви регулатори сагоревања лука били су непоуздани и скупи.

Одлучујућу улогу у преласку са експеримената на електричну енергију до масовне електричне расвете играо је руски инжењер електротехнике Павел Николајевич Јаблоков [1]. Иаблоцхков је започео свој рад у Русији, организујући 1875. године у Санкт Петербургу радионицу физичких уређаја. Исте године дошао је на идеју да створи једноставну и поуздану лучну лампу. Међутим, финансијски колапс предузећа присилио је Иаблоцхков да оде у Париз 1876. године, где наставља свој рад на лучној лампи код чувеног произвођача сатних и прецизних инструмената Брегует.

Проблем је био исти - требао ми је регулатор. Идеја је дошла као и увек неочекивано. Случај је помогао. Размишљајући тешко о овом проблему, Иаблоцхков је отишао да поједе у малом паришком кафеу. Дошао је конобар. Иаблоцхков је, и даље размишљајући о свом, механички гледао како одлаже тањур, одложио кашику, виљушку, нож ... И одједном ... Иаблоцхков је нагло устао са стола и отишао до врата. Пожурио је у своју радионицу. Решење је пронађено! Једноставно и поуздано! Дошло је до њега чим је погледао прибор за јело који је лежао у близини, паралелно један с другим.

Да, то је начин на који угљеничне електроде треба поставити у лампу - не хоризонтално, као у свим претходним дизајнима, већ паралелно (!). Тада ће оба изгорети потпуно исто, а растојање између њих увек ће бити константно. И нису потребни компликовани регулатори [2].

Паришки конобар није ни слутио да је постао, наиме, коаутор овог проналаска. Али ко зна, да није тако пажљиво ставио нож и кашику пред Иаблоцхков, изумитељ се не би осудио проналазача. Тачно, „конобар“ конобара нашао је плодно тло. Напокон, Иаблоцхков је тражио своје решење чак и за столом у кафићу, чекајући наредбу. Успут, ово је сјајан пример употребе асоцијативног размишљања у решавању сложеног техничког проблема. Са друге стране, овај случај је пример решавања техничког проблема, када је идеалан уређај (у овом случају регулатор) онај који заправо нема, али се функције обављају.

Наравно, ово је била само идеја, а не комплетно решење проблема - стварање јефтине и поуздане лампе. Било је потребно много рада да се то постигне. Пре свега, паралелним распоредом електрода лук може да гори не само на крајевима електрода, већ и по целој њиховој дужини, и да ће највероватније, клизнути до њихове основе - до стезаљки. Овај проблем је решен тако што се простор између електрода попунио изолатором, који се постепено спалио заједно са електродама.

Још је било потребно изабрати састав овог изолатора, што је учињено коришћењем глине (каолин) за то. Како запалити лампу? Затим је на врху, између електрода, постављена танка скакачица угља, која је горјела у моменту укључивања, запаливши лук. И даље је постојао проблем неравномерног сагоревања електрода повезаних са поларитетом струје. Јер електрода "+" је горјела брже, у почетку је морала да буде дебља. Друго генијално решење овог проблема било је коришћење наизменичне струје.

Дизајн лучне лампе показао се једноставан: две шипке угља одвојене изолацијским слојем каолина и постављене на једноставно постоље, подсећајући на свећњак. Електроде су гореле равномерно, а лампа је светлила и то довољно дуго. Таква "електрична свећа" била је лака за производњу, а јефтина је.

1876. руски проналазач представио је свој изум на изложби у Лондону. Годину дана касније, предузетни Француз Денеируз постигао је оснивање компаније „Друштво за проучавање електричног осветљења методама Јаблочкова“. Иаблоцхков светиљке појавиле су се у најпосећенијим местима у Паризу, на авенији де л'Опер и у Плаце де ла Опера, као иу продавници Лоувре, пригушени гас и течно осветљење замењени су мат куглицама које су блистале белом, меком светлошћу. Почела је тријумфална поворка "Ла лумиере руссе" (руске светлости) широм света.За две године, свећа Иаблоцхкова освојила је цео Стари свет, проширивши се на Истоку палатама перзијског шах-а и краља Камбоџе.

Сл. 1. Павел Николајевич Иаблоцхков и његова свећа.

У годинама 1876-77. Добивено је неколико француских патената, како за дизајн саме сијалице, тако и за њихове системе напајања. Производња је стављена на индустријску основу. Мала фабрика у Паризу производила је више од 8.000 свећа дневно и неколико десетина електричних генератора месечно. Међутим, убрзо се том просперитету привео крају. Свећа Иаблоцхкова почела је да се постепено замењује јефтинијом и издржљивијом лампом са жарном нити.

Верује се да је проналазач сијалице познати амерички проналазач Тхомас Алва Едисон (Тхомас Алва Едисон). 21. децембра 1879. године у њујоршком Хералду појавио се чланак о новом изуму Т. А. Едисона - „Едисоново светло“ (Едисоново светло), о жаруљи са жарном нити са угљеничном нитом. Неколико дана касније, 1. јануара 1880. године, у Менло Парку (САД) је било три хиљаде људи на демонстрацији електричне расвете за куће и улице. А 27. јануара те године добио је амерички патент бр. 223898 "Електрична лампа" (види Слику 2.). Све је то тако. Али у стварности је прича о овом патенту и са жарном лампом много сложенија и занимљивија.

Сл. 2. Тхомас А. Едисон патент за електричну лампу

Прве експерименте са ужареним проводницима са електричном струјом извео је почетком КСИКС века енглески научник Деви (Хумпхри Дави). Један од првих покушаја примене жаруља са ужареном струјом, посебно у сврху осветљења, извео је 1844. године инжењер де Молеин, који је ужаревао платинасту жицу смештену у стаклену куглу. Ови експерименти нису донели жељене резултате, јер платинаста жица се растопила пребрзо.

Кинг је 1845. године у Лондону заменио платину угљеним штаповима и добио патент за употребу ужарених метала и угљених проводника за осветљење.

1954. године, 25 година пре Едисона, немачки часовник Хеинрицх Гебел представио је у Нев Иорку прве жаруље са жарном нити са угљеничним филетима, погодне за практичну употребу, са временом сагоревања од око 200 сати. Као навој користио је угљен бамбусове нити дебљине 0,2 мм, смештене у вакуум. Уместо тиквице, Гоебел је из разлога економичности прво користила боце од колоњских вода, а касније и стаклене цеви. Створио је вакуум у стакленој тиквици пуњењем и наливањем живе, односно методом која се користи у производњи барометара.

Гоебел је користио створене лампе за осветљење своје радње. Да би побољшао своју финансијску ситуацију, путовао је око Њујорка у инвалидским колицима и позвао све да гледају звезде преко телескопа. Колица су истовремено била украшена својим жаруљама. Гоебел је тако постала прва особа која је користила светло у рекламне сврхе. Због недостатка новца и веза, немачки емигрант није могао добити патент за своју лампу са угљеним нитима, а његов изум је брзо заборављен.

Од 1872, Александар Николајевич Лодигин почео је у Санкт Петербургу експерименте на електричном осветљењу. У његовим првим лампама између масивних бакарних шипки смјештених у херметички затвореној стакленој кугли стегнуо се танки штапић угља. Упркос несавршености лампе исте године, банкар Козлов је у партнерству с Лодигином основао друштво за рад овог проналаска. Академија наука доделила је награду Лодигин Ломоносов у износу од 1.000 рубаља.

Сијалице са жарном нити са карбонским штапом које је 1874. године саградио Лодигин коришћене су за осветљавање Ст. Године 1875. Цохн је постао шеф партнерства, издавши под својим именом побољшани Лодигин лампа који је дизајнирао В.Ф.Дидрицхсон. У овој сијалици угљеви су стављени у вакуум, а сагорела је угљен аутоматски замењена другом.Три такве лампе су осветљене током два месеца 1875. године у Флорентовој продавници постељине у Санкт Петербургу, а такође, на предлог П. Струвеа, цајссони су осветљени под водом током изградње Александра моста преко Неве.

Дидрихсон је 1875. почео да прави угљеве од дрва карбонизирајућим дрвеним цилиндрима без ваздуха у графитним посудама прекривеним угљеним прахом. 1876. године, након Кононове смрти, партнерство се распало. Даље побољшање лампе је направио Н.П. Булигин 1876. У његовој је лампи блистао крај дугог угља који се аутоматски померао док је његов крај горео. Дизајн лампи није био лак и технички за производњу, а самим тим и јефтин, мада се стално унапређивао.

Крајем 70-их година истог века саграђени су бродови за једно од северноамеричких бродоградилишта за Русију, а када је дошло време да их приме, поручник руске флоте А. Н. Кхотински је отишао тамо. Са собом је понио неколико лампица са жарном нити Лодигин. Изум је већ патентиран у Француској, Русији, Белгији, Аустрији и Великој Британији. Руске лампе показао је изумитељу по имену Томас Едисон, који је у то време такође радио на проблему са електричним осветљењем.

Сада је тешко утврдити колико је описана околност утицала на Едисонов проналазак. Међутим, на крају је захваљујући његовом раду направљен квантни скок у побољшању жаруља са жарном нити. Едисон није направио никакве револуционарне промене на Лодигиновој сијалици. Његова лампа била је стаклена тиквица с навојем угља из које се издувао ваздух, мада много темељитије од Лодигинове. Али заслуга Едисона, пре свега у томе што је он изумио и створио суперсистем за ову лампу и пустио њену производњу у ток, што је довело до значајног смањења трошкова. Осмислио је вијачну подлогу за лампу и кертриџ за њу, изумио осигураче, прекидаче, први мерач енергије. Помоћу Едисонове жаруље електрично осветљење је постало заиста масивно, долазећи у домове обичних људи.

Едисонов приступ решавању проблема проналажења материјала за жариве нити заслужује посебну пажњу. Једноставно је прошао исцрпну претрагу свих доступних супстанци и материјала (метода покушаја и грешке). Едисон је испробао 6.000 супстанци које садрже угљеник, од обичних угљених нити за шивење до хране и катрана. Најбољи је био бамбус од којег је направљен футрола јапанског обожаватеља палми. Овај титански рад трајао је око две године [3].

С друге стране Атлантског океана, у Енглеској, отприлике у исто време када су били Лодигин и Едисон, сир Јосепх Вилсон Сван радио је на жаруљи. Као елемент сјаја користио је карбонизовану памучну нит и такође испумпавао ваздух из сијалице. Сван је за свој уређај добио британски патент 1878., отприлике годину дана пре Едисона. Од 1879. године почео је уградити електричне лампе у енглеске домове. Организујући компанију "Тхе Сван Елецтриц Лигхт Цомпани" 1881. године, започео је комерцијалну производњу лампи. Касније се Сван удружио с Едисоном како би комерцијализирао јединствену марку Еди-Сван.

Из претходног слиједи да је електрична жаруља са жарном нити у врло раној фази имала неколико изумитеља. Скоро сви су имали патенте. Што се тиче најпознатијег, Едисоновог америчког патента, суд га је прогласио неважећим до истека права на заштиту. Суд је признао да је неколико деценија пре Едисона изумио Хеинрицх Гоебел.

Године 1890. Лодигин је у САД-у патентирао лампу са металним навојем направљеним од ватросталних метала - осмијума, иридијума, родијума, молибдена и волфрама. Лодигин лампе са молибденским филаментом изложене су на изложби у Паризу 1900. године и биле су толико успешне да је 1906. америчка компанија Генерал Елецтриц купила овај патент од њега.Најзанимљивије је да је компанију „Генерал Елецтриц“ организовао сам Тхомас Едисон. Спор о преписци између великих проналазача је окончан.

Међутим, ту није дошло до побољшања лампе са жарном нити. Од 1909. године почињу да се користе жаруље са цик-цак волфрамовим филаментом, постављене цик-цак, а 1912–13 појавиле су се лампе испуњене азотом и инертним гасовима (Ар, Кр). И коначно, последње побољшање са почетка 20. века - волфрамова нит се почела правити, најпре у облику спирале, а затим у облику биспирала (спирална намота из спирале) и три-спирале. Електрична жаруља са жарном нити је коначно попримила облик који смо навикли да видимо.

Па ко је изумио сијалицу? Имена су већ именована: Петров, Схпаковски, Цхиколев, Иаблоцхков, Едисон, Деви, Кинг, Гебел, Лодигин, Сван. Изгледало би довољно. Али ако узмемо „Броцкхаус и Ефрон мали енциклопедијски речник“ објављен почетком 20. века, можете прочитати: Сијалице са жарном нити представљају стаклену капицу из које се издувава ваздух и где се поставља угљеник или метални филамент загреван електричном струјом. Угаљ се добија вађењем бамбусових влакана (сијалице Едисон), свилом, памучним папиром (лабудове сијалице). Од краја 1890-их појавиле су се нове сијалице са жарном нити: уместо угљеног влакна штап пресован од ватроотпорних супстанци подвргава се ужарењу: магнезија, торијум, цирконијум и итријум (сијалица Нернст) или конац металног осмијума (Ауер сијалице) и тантал (сијалице Болтон и Феуерлеин).

Очигледно су се појавила нова имена - Нернст, Ауер, Болтон, Феуерлане. Ако желите, након дубље претраге, ова се листа још увек може допунити.

Вероватно је бесмислено тражити дефинитиван одговор на питање „Ко је изумио сијалицу“. Многи изумитељи улажу свој ум, знање, рад и талент. То се односи само на врсте сијалица које су развијене у почетној фази увођења електричне расвете: лучне и жаруље.

Већ на самом почетку развоја жаруља са ужареном силом примећено је да имају малу ефикасност, тј. врло мали проценат енергије електричне струје прелази у светлосну енергију. Због тога се трагало за другим начинима претварања електричне енергије у светлост, а покушали су се користити и у новим типовима електричних извора светлости. Такви извори светлости биле су лампе за пражњење гаса - уређаји у којима се електрична енергија претвара у оптичко зрачење када електрична струја пролази кроз гасове и друге супстанце (на пример, живу).

Први експерименти са гасним лампама почели су готово истовремено са лампама са жарном нити. 1860. године у Енглеској су се појавиле прве живе лампе. Међутим, све до почетка 20. века, сви ти експерименти су били малобројни и остали су само експерименти, без стварне практичне примене.

У првој деценији КСКС века, током периода масовног увођења електричне расвете помоћу сијалица, рад на гасним лампама интензивиран је, што је довело до великог броја проналазака и открића. Петер Цоопер Хевитт је 1901. изумио живарицу са ниским притиском. Године 1906, пронађена је жива лампа високог притиска. 1910. - отварање циклуса халогена. Неонску лампу је 1911. године развио француски физичар Георгес Цлауде и брзо је нашао употребу у рекламирању.

У 20-им и 40-им годинама се у многим земљама наставио рад на гасним сијалицама, што је довело до побољшања већ познатих врста лампи и до открића нових. Развијене су: натријумска лампа ниског притиска, флуоресцентна, ксенонска и друга. У 40-има је почела масовна употреба флуоресцентних сијалица за осветљење.

Касније су пронађене и друге врсте електричних лама: натријум високог притиска; халоген; компактни луминесцентни; ЛЕД извори светлости и други. Сада је у свету укупан број типова извора светлости око 2000 [4].

Упркос тако великом броју типова електричних лампи, инвентивна мисао не мирује. Већ познати извори светлости се и даље побољшавају. Пример таквог побољшања је стварање 1983. године компактних флуоресцентних сијалица, које су постале величине обичне лампе са жарном нити. Не захтијевају посебну стартну опрему да би их укључили, спојени су на стандардни уложак са жаруљама са жарном нити, и што је најважније, ако имају исту количину свјетлости, ове лампе троше неколико пута мање електричне енергије и трају неколико пута дуже. Последњих година се такве штедне сијалице све више користе, упркос њиховим већим трошковима од традиционалних сијалица.

Међутим, инвентивна мисао се ту не зауставља. Скоро истовремено, две америчке фирме Технички потрошачки производи (ТЦП) и О · ЗОНЕЛите лансирали су флуоресцентне штедне сијалице са неочекиваним новим својствима. Према наводима ових произвођача, њихове сијалице Фресх2 [5] и О · ЗОНЕЛите [6] (оба имена су регистровани заштитни знаци), осим што осветљавају просторију, уклањају и непријатне мирисе, прочишћавају ваздух, убијају бактерије, вирусе и гљивице. Зар није чудо?

Тајна је у томе што су сијалице обложене титанијум-диоксидом (ТиО2), који када су изложене флуоресцентној светлости производе фотокаталитичку реакцију. У току ове реакције ослобађају се негативно наелектрисане честице - електрони, а позитивно наелектрисане „рупе“ остају на свом месту. Због појаве комбинације плусева и минуса на површини сијалице, молекули воде садржани у ваздуху претварају се у веома јака оксидациона средства - хидроксидне радикале (ХО), због чега ове сијалице имају тако необична и дивна својства.

Сл. 3. Фресх2 и О • ЗОНЕЛите флуоресцентне лампе које штеде енергију

Као што се види на слици 3, ове су сијалице чак и врло сличне по изгледу, а карактеристике су им приближно исте. Приметан је спирални облик обе лампе. Њихови творци су то урадили да би повећали јачину светлости, баш као и њихови претходници - творци сијалица. Заиста, историја се креће у спиралу.

Може се закључити да последње године гасне сијалице добијају све већу популарност чак и у домаћем осветљењу, замењујући жаруље са жарном нити. Потроше мање енергије, лако се управљају и још увек могу да имају низ дивних и корисних својстава. Виша цена, која још увек ограничава дистрибуцију ових лампи, компензира се за 8-10 пута век трајања и 3-5 пута ефикасности. А с масовнијом производњом, цена ће постепено опадати. А ако узмемо у обзир све веће енергетске и еколошке проблеме, који узрокују пораст трошкова електричне енергије и присиљавају на оштре мере економичности, постаће јасно да су изгледи за компактне флуоресцентне сијалице веома светли. И у наредним годинама они немају алтернативу.

Али, ништа не мирује. Иако је последњих 100 година у развоју светлосне технологије прошло победоносним маршом сијалица са гасом, појавиле су се и друге врсте светлосних извора. Чини се да је сада највише обећавајући правац коришћење ЛЕД извора имају чак и већу ефикасност од празних сијалица.

Прве индустријске ЛЕД појавиле су се 60-их година КСКС века. Међутим, мала снага им није омогућила да се користе за осветљење. Нашли су примену као индикаторе у разним електронским уређајима, посебно у микрокалкулаторима, сатовима и другим кућним и научним уређајима.

Наставило би се овако да се човјечанство није суочило са проблемом очувања енергије. Показало се да до данас ЛЕД-ови имају највећи проценат претварања електричне енергије у светлосну енергију. Било је немогуће не покушати користити ЛЕД-ове као изворе светлости. Нашли су, у почетку, примену у ручним електричним батеријама. Поред тога, то су биле мале лампице које нису баш блистале, али биле су минијатурне, што је омогућило да се користе и као ситнице.

Наравно, ЛЕД сијалице имају много више проблема. Многи од њих се успешно решавају, поготово јер велики капитал улаже много новца у том правцу. А успех је већ очигледан - ЛЕД лампе које штеде енергију већ су се појавиле у продаји.