Кто придумал лампу накаливания и почему от нее почти отказались?

Лампа накаливания — это тип электрического осветительного прибора, который использует нагревание проводника до высокой температуры для создания света.  Практически все лампы состоят из следующих компонентов:

1. Колба: Обычно выполнена из прозрачного стекла, создаёт закрытую среду для нитью накаливания и заполняется инертным газом, таким как аргон, чтобы замедлить окисление и преждевременное выгорание нити.
2. Нить накаливания: Обычно сделана из вольфрама, этот металл обладает очень высокой температурой плавления. Электрический ток проходит через эту нить, вызывая её нагревание до температуры, при которой она начинает излучать видимый свет.
3. Подставка: Служит для подключения лампы к источнику электричества. В большинстве случаев это винтовой цоколь, хотя могут использоваться и другие типы подключений. Внутри цоколя провода подключаются к нити накаливания, создавая электрическую цепь.
4. Контактные провода и опорные стойки: Это металлические провода, которые идут от цоколя к нити накаливания, они поддерживают нить и проводят электрический ток к ней.
5. Газ в колбе: Как уже упоминалось, колба обычно наполнена инертным газом, например аргоном. Это делается для замедления процесса окисления вольфрама при высоких температурах.

Когда через лампу пропускают электрический ток, он проходит через нить накаливания, нагревая её до температуры, при которой она начинает излучать свет. Этот процесс известен как термическое излучение.

Однако, лампы накаливания не очень эффективны с точки зрения энергопотребления. Большую часть электрической энергии они преобразуют в тепло, а не в свет. Именно по этой причине во многих странах они постепенно заменяются более энергоэффективными источниками света, такими как светодиодные (LED) и люминесцентные лампы.

Кто придумал лампу накаливания?

 

Лампа накаливания, как мы её знаем сегодня, обычно ассоциируется с Томасом Алва Эдисоном. Он получил патент на свою версию лампы накаливания в 1879 году в США. Эдисон разработал эффективную и практичную модель с достаточно долгим сроком службы, что позволило ему коммерциализировать и распространить её на большие массы.

Однако стоит заметить, что работа над созданием искусственного источника света, основанного на принципе накаливания, проводилась многими изобретателями ещё до Эдисона. Среди них — Сер Джозеф Свон в Великобритании, который также разработал лампу накаливания независимо от Эдисона и даже немного раньше него, в 1878 году. Из-за этого в Великобритании часто утверждают, что именно Сван является изобретателем лампы накаливания.

Таким образом, изобретение лампы накаливания было результатом многих усилий различных учёных и инженеров, но наиболее известными в этом контексте остаются Томас Эдисон и Джозеф Сван.

Почему в лампах накаливания используют  вольфрам?

Вольфрам используется в лампах накаливания из-за нескольких ключевых свойств этого металла:

1. Высокая температура плавления: Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления среди всех металлов — около 3422 градусов Цельсия. Это позволяет вольфрамовому нитю, который является основой для создания света в лампе накаливания, гореть на очень высоких температурах, излучая при этом много света, не плавясь и не разрушаясь.
2. Химическая стойкость: Вольфрам демонстрирует хорошую устойчивость к окислению на высоких температурах, что также важно для долговечности лампы накаливания.
3. Термическая стабильность: Вольфрам имеет малый коэффициент термического расширения, что означает, что он мало меняет свой размер при нагреве. Это важно, поскольку при больших изменениях размеров нить легко могла бы разрушиться.

Именно эти свойства делают вольфрам наиболее подходящим материалом для нитей ламп накаливания.

Почему в лампах накаливания используется аргон?

Аргон используется в лампах накаливания для продления срока службы вольфрамовой нити. В лампе накаливания нить нагревается до очень высоких температур для излучения света. При таких температурах вольфрам начинает испаряться, что приводит к ослаблению и последующему обрыву нити.

Аргон — инертный газ, который минимизирует окисление и испарение вольфрама, замедляя процесс ухудшения нити. Он предотвращает химическую реакцию между вольфрамом и кислородом, которая могла бы произойти при высоких температурах в присутствии воздуха, и таким образом предотвращает преждевременное выход из строя лампы.

Иногда аргон смешивают с небольшим количеством нитрогена или криптона для улучшения эффективности лампы. Эти газы помогают уменьшить движение испаренных атомов вольфрама от нити к стеклянной оболочке лампы.

Каков коэффициент лампы накаливания?

КПД (коэффициент полезного действия) лампы накаливания обычно очень низкий, и в среднем составляет около 2-3%. Большая часть энергии, потребляемой лампой накаливания, преобразуется в тепловую энергию, а не в видимый свет.

С точки зрения энергоэффективности, лампы накаливания значительно уступают другим типам осветительных приборов, таким как люминесцентные лампы (КПД около 20-30%) и светодиодные лампы (КПД до 90%). Поэтому во многих странах поощряется замена ламп накаливания на более энергоэффективные альтернативы.

Каков ресурс лампы накаливания?

Срок службы лампы накаливания может значительно варьироваться в зависимости от конкретной модели и условий ее использования. Однако в среднем они обычно служат около 1 000-2 000 часов.

Стоит заметить, что хотя лампы накаливания обычно дешевле в приобретении по сравнению с другими видами ламп, такими как светодиодные или люминесцентные, их сравнительно короткий срок службы и низкая энергоэффективность делают их менее экономически выгодными в долгосрочной перспективе.

Светодиодные лампы, например, могут служить до 25 000-50 000 часов и при этом потребляют гораздо меньше энергии, что делает их более предпочтительным выбором для многих потребителей, несмотря на более высокую начальную стоимость.

Почему у ламп накаливания желтый цвет?

Цвет света, излучаемого лампой накаливания, зависит от температуры накаливания ее вольфрамовой нити. При низкой температуре накаливания вольфрамовая нить излучает больше красного и желтого света, а при повышении температуры спектр излучения смещается в сторону более коротких волн, что делает свет более белым или даже синеватым.

В обычных домашних лампах накаливания температура нити обычно составляет около 2700-3000 Кельвинов. При таких температурах нити излучают свет, который мы воспринимаем как «теплый» или желтоватый.

Это контрастирует, например, с «холодным» белым или даже синеватым светом, который излучают некоторые светодиодные или люминесцентные лампы. Эти лампы могут иметь температуру цвета свыше 5000 Кельвинов, что делает их свет ближе к дневному свету.

Однако, важно понимать, что температура цвета не имеет отношения к фактической температуре лампы. Она лишь описывает цвет света, излучаемого источником света.