История развития электрического освещения (стр. 1 из 4)
Реферат
з физики на тему:
«История развития электрического освещения»
2005 р.
История электрического освещения началась в 1870 году с изобретения лампы накаливания, в которой свет вырабатывался в результате поступления электрического тока. Самые первые осветительные приборы, работающие на электрическом токе появились в начале XIX века, когда было открыто электричество. Эти лампы достаточно неудобными, но, тем не менее, их использовали при освещении улиц.
И, наконец, 12 декабря 1876 года русский инженер Павел Яблочков открыл так называемую "электрическую свечу", в которой две угольные пластинки, разделенные фарфоровой вставкой, служили проводником электричества, накалявшего дугу, и служившую источником света. Лампа Яблочкова нашла широчайшее применение при освещении улиц крупных городов.
Точку в разработке ламп накаливания поставил американский изобретатель Томас Альва Эдиссон. В его лампах использовался тот же принцип, что и у Яблочкова, однако все устройство находилось в вакуумной оболочке, которая предотвращала быстрое окисление дуги, и поэтому лампа Эдиссона могла использоваться достаточно продолжительное время.
Эдиссон начал работать над проблемой электрического освещения ещё в 1877 году. За полтора года он провел более 1200 экспериментов. 21 октября 1879 года он подключил к источнику питания лампу, которая горела два дня. В 1880 году Томас Эдиссон запатентовал свое изобретение. Первое коммерческое использование ламп Эдиссона состоялось в 1880 году на корабле Columbia. АН следующий год фабрика в Нью-Йорке была освещена лампами Эдиссона. Его изобретение стало приносить большие деньги, сделав изобретателя весьма богатым человеком. В то же время Павел Яблочков, не менее одаренный изобретатель, давший человечеству много полезных новинок, умер в бедности в Саратове 31 марта 1894 года.
Источники света всегда будут совершенствоваться во времени, пока человечество живо.
В нижеследующей таблице представлено развитие источников света во времени.
Эти материалы были предоставлены известным специалистом в области светотехники господином Боденхаузеном (Германия), за что мы ему очень благодарны. История развития электрического освещени переживала времена застоя и подъема. Самым долгим был путь от лучины к свече и затем к масляной лампе. Значительный интерес представляет история развития ламп накаливания, совершивших революцию в технике освещения. Несмотря на то что многие изобретения не нашли практического применения, с точки зрения развития технических идей они, несомненно, заслуживают внимания.
В 1873 году А.Н. Лодыгин устроил первое в мире наружное освещение лампами накаливания Одесской улицы в Петербурге. В 1880 году он получил патент на лампу накаливания с металлической нитью.
Совершенно естественно, что развитие и совершенствование источников света определялось:
- повышением энергетической эффективности;
- увеличением срока службы; - улучшением цветовых характеристик излучения (цветовой температуры, индекса цветопередачи и т.д.).
В следующей таблице приведены некоторые характеристики источников излучения. Причем охвачена лишь небольшая группа (общее число типов источников излучения превышает 2 000).
Разработка и производство люминесцентных ламп связано с именем С.И. Вавилова, под руководством которого был разработан люминофор, преобразующий ультрафиолетовое излучение в видимое. В 1951 году за разработку люминесцентных ламп С.И. Вавилов, В.Л. Левшин, В.А. Фабрикант, М.А. Константинов-Шлезингер, Ф.А. Бутаев, В.И. Долгополов были награждены Государственной премией. Кстати, Сергей Иванович Вавилов был также одним из первых, кто положил начало светотехнике в СССР. Он первым в МВТУ прочитал лекции по светотехнике, написал ряд книг по истории света и его физиологическом воздействии на человека.
Необходимо отметить вклад Н.А. Карякина в развитие дуг высокой интенсивности с угольными электродами. Прожекторы с такими источниками света применялись во время Великой Отечественной войны, а также в киносъемках и для кинопроекций. Позже они стали вытесняться ксеноновыми лампами, но их значение в военные годы для СССР трудно переоценить. За работы по угольным дугам высокой интенсивности Н.А. Карякин с сотрудниками были удостоены Государственной премии.
С целью увеличения срока службы разрядных ламп (причина выхода из строя, как правило, была связана с электродами) разработаны безэлектродные люминесцентные лампы. Сюда можно отнести высокочастотные компактные безэлектродные люминесцентные лампы, безэлектродные лампы в форме витка, микроволновые безэлектродные серные лампы.
Одним из новых источников света, которые начали внедряться в практическое освещение (сигнальное, рекламное), являются светодиоды. С 1968 года (первое серийное изготовление) до настоящего времени световая отдача увеличена от 0,2 лм\Вт до 40 лм/Вт.
Сегодня уже выпускаются серийно не только светодиоды монохроматического излучения, но и белого цвета. По прогнозам, в 2005 году световая отдача ряда светодиодов будет заметно превышать 100 лм\Вт. Основные преимущества светодиодов – большая сила света (для некоторых типов несколько тысяч канделл), малые размеры, большой срок службы (десятки тысяч часов), маленькое напряжение питания (единицы вольт).
Совершенно очевидно, что в скором времени светодиоды составят серьезную конкуренцию не только лампам накаливания, но и люминесцентным лампам.
Таблица 1. Развитие источников света во времени
| 10000 г. до н. э. | Масляные лампы и факелы. |
| 4000 г. до н. э | Горящие камни в Малой Азии. |
| 2500 г. до н. э | Серийное производство глиняных ламп с маслом. |
| 500 г. до н. э | Первые свечи в Греции и Риме. |
| 1780 г. | Водородные лампы с электрическим зажиганием. |
| 1783 г. | Лампа с сурепным маслом и плоским фитилем. |
| 1802 г. | Свечение накаленной проволоки из платины или золота. |
| 1802 г. | Дуга В.В. Петрова между угольными стержнями. |
| 1802 г. | Свечение тлеющего разряда в опытах В.В. Петрова. |
| 1811 г. | Первые газовые лампы. |
| 1816 г. | Первые стеариновые свечи. |
| 1830 г. | Первые парафиновые свечи. |
| 1840 г. | Немецкий физик Грове использует для подогрева нити накала электрический ток. |
| 1844 г. | Старр в Америке делает попытку создать лампу с угольной нитью. |
| 1845 г. | Кинг в Лондоне получает патент "Применение накаленных металлических и угольных проводников для освещения". |
| 1854 г. | Генрих Гобель создает в Америке первую лампу с угольной нитью и освещает ею витрину своего магазина. |
| 1860 г. | Появление первых ртутных разрядных трубок в Англии. |
| 1872 г. | Освещение лампочками А.Н. Лодыгина в Петербурге Одесской улицы, аудиторий Технологического института и других помещений. |
| 1874 г. | П.Н. Яблочков устраивает первую в мире установку для освещения железнодорожного пути электрическим прожектором, установленным на паровозе. |
| 1876 г. | Изобретение П.Н. Яблочковым свечи из двух параллельных угольных стержней. |
| 1877 г. | Макссим в США сделал лампу без колбы из платиновой ленты. |
| 1878 г. | Сван в Англии предложил лампу с угольным стержнем. |
| 1880 г. | Эдисон получает патент на лампу с угольной нитью. |
| 1897 г. | Нернст изобретает лампу с металлической нитью накаливания. |
| 1901 г. | Купер-Хьюит изобретает ртутную лампу низкого давления. |
| 1903 г. | Первая лампа накаливания с танталовой нитью, предложенная Больтеном. |
| 1905 г. | Ауэр предлагает лампу с вольфрамовой спиралью. |
| 1906 г. | Кух изобретает ртутную дуговую лампу высокого давления. |
| 1910 г. | Открытие галогенного цикла. |
| 1913 г. | Газонаполненная лампа Лангье с вольфрамовой спиралью. |
| 1931 г. | Пирани изобретает натриевую лампу низкого давления. |
| 1946 г. | Шульц предлагает ксеноновую лампу. |
| 1946 г. | Ртутная лампа высокого давления с люминофором. |
| 1958 г. | Первые галогенные лампы накаливания. |
| 1960 г. | Первые ртутные лампы высокого давления с йодистыми добавками. |
| 1961 г. | Натриевые лампы высокого давления. |
| 1982 г. | Галогенные лампы накаливания низкого напряжения. |
| 1983 г. | Компактные люминесцентные лампы. |
Таблица 2. Некоторые характеристики источников излучения
| Тип источника излучения | Мощность, Вт | Световой поток, лм | Световая отдача, лм\Вт | Срок службы, час. |
| Вакуумные и газонаполненные лампы накаливания общего назначения | 15-1 000 | 85-19 500 | 5-19,5 | 1 000 |
| Галогенные лампы накаливания общего назначения | 1 000-2 000 | 22 000-440 000 | 22 | 2 000-3 000 |
| Ртутные разрядные люминесцентные лампы | 15-80 | 600-5 400 | 40-65 | 1 000-15 000 |
| Ртутные лампы высокого давления | 80-2 000 | 3 400-120 000 | 40-60 | 10 000-15 000 |
| Ртутные лампы сверхвысокого давления | 120-1 000 | 4 200-53 000 | 35-53 | 100-800 |
| Металлогалогенные лампы | 250-3 500 | 19 000-350 000 | 75-100 | 2 000-10 000 |
| Натриевые лампы низкого давления | 85-140 | 6 000-11 000 | 70-80 | 20 000 |
| Натриевые лампы высокого давления | 50-1 000 | 25 000-47 000 | 100-115 | 10 000-15 000 |
| Ксеноновые лампы | 50-10 000 | 35 700-2 088 000 | 18-40 | 100-800 |