تاریخچه توسعه منابع نور مصنوعی. منابع نور: انواع، ویژگی های اصلی و کاربردها

نور (از لاتین lucis) یا نور مرئی بخشی از طیف تابش الکترومغناطیسی است که توسط چشم انسان درک می شود. واحد ابتدایی نور یک فوتون است. ذرات بنیادی بسته به منبع نوری که آنها را تولید کرده، طول موج مشخصی دارند. فوتون از قوانین مکانیک کوانتومی پیروی می کند و در شرایط فیزیکی مختلف می تواند خود را به صورت یک ذره یا به صورت موج نشان دهد.

تکامل تاریخی وسایل روشنایی

اولین منابع تشعشعات الکترومغناطیسی مرئی که توسط بشر برای نیازهای خود استفاده می شد، بر اساس احتراق سوخت قابل احتراق گیاهی (چوب) یا حیوانی (پیه و چربی) بود.

یونانیان و رومیان باستان ابتدا شروع به استفاده از ظروف سفالی و برنزی کردند که در آن مواد قابل اشتعال قرار می دادند. این ظروف مولد لامپ های مدرن شدند.

در پایان قرن هجدهم، آرگانته شیمیدان سوئیسی لامپی با فتیله ای اختراع کرد که از نفت سفید به عنوان سوخت استفاده می کرد. در پایان قرن نوزدهم، ادیسون یک لامپ رشته ای الکتریکی را به ثبت رساند. پس از این اختراع و به لطف توسعه سریع صنعت، بسیاری از منابع الکتریکی دیگر تشعشع ظاهر شدند.

فیزیک منبع نور

طیف تابشی که چشم انسان می بیند در محدوده طول موج فوتون از 400 نانومتر تا 700 نانومتر قرار دارد. منبع نور یک فرآیند فیزیکی است که در اتم یک ماده اتفاق می افتد. یک اتم در نتیجه هر عملی می تواند انرژی را از خارج دریافت کند، بخشی از این انرژی را به زیر سیستم الکترونیکی خود منتقل می کند.

سطوح انرژی یک الکترون در یک اتم گسسته است، یعنی هر یک از این سطوح مربوط به یک مقدار خاص است. با توجه به انرژی دریافتی از خارج، برخی از الکترون های اتم می توانند به سطوح انرژی درجه بالاتر بروند، در این مورد می توان از یک حالت الکترونیکی برانگیخته صحبت کرد. در این حالت، الکترون ها ناپایدار هستند و دوباره به سطوحی با انرژی کمتر می روند. این فرآیند با گسیل فوتون ها همراه است، که نوری است که ما درک می کنیم.

تابش حرارتی

تابش حرارتی یک فرآیند فیزیکی است که در آن زیرسیستم الکترونیکی به دلیل انتقال انرژی جنبشی از هسته اتم ها به آن برانگیخته می شود. اگر هر جسمی، مانند صفحه فلزی، تا دمای بالا گرم شود، شروع به درخشش می کند. نور مرئی در ابتدا قرمز خواهد بود زیرا آن قسمت از طیف مرئی کمترین انرژی را دارد. با افزایش دمای فلز، نور سفید مایل به زرد از خود ساطع می کند.

توجه داشته باشید که وقتی فلز گرم می شود، ابتدا شروع به انتشار اشعه مادون قرمز می کند که شخص قادر به دیدن آن نیست، اما آنها را به صورت گرما احساس می کند.

تشعشعات شب تاب

این نوع تابش بدون گرم کردن اولیه بدن رخ می دهد و از دو فرآیند فیزیکی متوالی تشکیل شده است:

1. جذب انرژی توسط یک زیر سیستم الکترونیکی و انتقال این زیر سیستم به حالت انرژی برانگیخته.
2. تابش در محدوده نور مرتبط با بازگشت زیرسیستم الکترونیکی به حالت انرژی زمین.

اگر هر دو مرحله در یک بازه زمانی چند ثانیه اتفاق بیفتند، به این فرآیند فلورسانس می گویند، به عنوان مثال، تابش صفحه تلویزیون پس از خاموش کردن آن فلورسنت است. اگر هر دو مرحله فرآیند تابش برای چندین ساعت یا بیشتر انجام شود، آن گاه به چنین تابشی فسفرسانس می گویند، برای مثال، یک ساعت نورانی در یک اتاق تاریک.

طبقه بندی منبع نور

تمام منابع تشعشعات الکترومغناطیسی قابل مشاهده با چشم انسان، بسته به منشا آن، به دو گروه بزرگ تقسیم می شوند:

1. منابع طبیعی آنها به دلیل فرآیندهای طبیعی فیزیکی و شیمیایی امواج الکترومغناطیسی ساطع می کنند، به عنوان مثال، ستارگان، کرم شب تاب و دیگران منابع طبیعی نور هستند. آنها می توانند اشیایی از طبیعت زنده و بی جان باشند.
2. منابع نور مصنوعی آنها منشأ خود را مدیون انسان هستند، زیرا اختراع او هستند.

دستگاه های مصنوعی تابش الکترومغناطیسی مرئی

به نوبه خود، منابع مصنوعی از انواع زیر هستند:

• لامپ های رشته ای. آنها با حرارت دادن رشته فلزی تا دمای چند هزار درجه نور ساطع می کنند. خود فیلامنت در یک ظرف شیشه ای مهر و موم شده پر از گاز بی اثر است که از اکسید شدن رشته جلوگیری می کند.
• لامپ های هالوژن. آنها نشان دهنده مرحله تکاملی جدیدی از لامپ های رشته ای هستند که در آن یک گاز هالوژن مانند ید یا برم به گاز بی اثر حاوی رشته فلزی اضافه می شود. این گاز با فلز رشته ای که تنگستن است وارد تعادل شیمیایی می شود و به لامپ اجازه می دهد بیشتر دوام بیاورد. لامپ های هالوژن به جای بدنه شیشه ای از کوارتز استفاده می کنند که می تواند دمای بالاتری نسبت به شیشه را تحمل کند.
• لامپ های تخلیه گاز. این نوع منبع نور به دلیل تخلیه الکتریکی که در مخلوطی از گازها و بخارات فلزی رخ می دهد، تشعشعات الکترومغناطیسی قابل مشاهده ایجاد می کند.
• لامپ های فلورسنت. این منابع نور الکتریکی تشعشعاتی را از پوشش فلورسنت در داخل محفظه لامپ ساطع می کنند که توسط اشعه ماوراء بنفش تخلیه الکتریکی برانگیخته می شود.
• منابع LED (از دیود ساطع نور انگلیسی). این نوع از منابع نور، منابع دیودی تشعشعات الکترومغناطیسی هستند. آنها با سادگی دستگاه و عمر طولانی متمایز می شوند. همچنین، مزایای آنها نسبت به سایر منابع نور الکتریکی مصرف برق کم و عدم وجود تقریباً کامل تشعشع حرارتی است.

تابش مستقیم و غیر مستقیم

منابع نور مستقیم دستگاه ها، اجسام طبیعی و موجوداتی هستند که می توانند به طور مستقل امواج الکترومغناطیسی را در طیف مرئی ساطع کنند. منابع مستقیم عبارتند از ستارگان، که دمای آنها به ده ها و صدها هزار درجه می رسد، آتش، یک لامپ رشته ای، و همچنین دستگاه های مدرن، به عنوان مثال، یک تلویزیون پلاسما یا یک مانیتور کامپیوتر LCD، که تشعشعات ناشی از تخلیه میکروالکتریک را تولید می کند.

حیواناتی که نورتابی زیستی از خود نشان می دهند، نمونه دیگری از منابع نور طبیعی مستقیم هستند. تابش در این مورد در نتیجه فرآیندهای شیمیایی رخ می دهد که در ارگانیسم موجودات رخ می دهد. اینها شامل کرم شب تاب و برخی از ساکنان اعماق دریا هستند.

منابع نور غیرمستقیم اجسامی هستند که به خودی خود نور ساطع نمی کنند، اما قادر به بازتاب آن هستند. علاوه بر این، بازتاب هر جسم به ترکیب شیمیایی و شرایط فیزیکی آن بستگی دارد. منابع غیرمستقیم تنها به این دلیل مقدس هستند که تحت تأثیر تابش الکترومغناطیسی از منابع مستقیم قرار دارند. اگر یک منبع غیرمستقیم انرژی نوری را جمع آوری نکند، وقتی اثر نور بر روی آن متوقف شود، دیگر قابل مشاهده نیست.

نمونه هایی از تابش غیر مستقیم

نمونه سنتی این نوع منبع نور، ماهواره زمین، ماه است. این جرم آسمانی پرتوهای خورشیدی را که بر آن می تابید منعکس می کند. از طریق فرآیند انعکاس، ما می توانیم هم خود ماه و هم اجسام اطراف خود را در شب در نور ماه ببینیم. به همین دلیل، سیارات منظومه شمسی از طریق تلسکوپ و همچنین سیاره ما - زمین (هنگامی که از فضا مشاهده می شود) قابل مشاهده هستند.

نمونه دیگری از یک شی تابش غیرمستقیم که پرتوهای منبع نور را منعکس می کند، خود شخص است. به طور کلی هر جسمی به استثنای سیاهچاله منبع تابش غیر مستقیم است. میدان گرانشی سیاهچاله ها آنقدر قوی است که حتی نور نیز نمی تواند از آن خارج شود.

ویژگی های اصلی دستگاه ها

مشخصات اصلی منابع نور به شرح زیر است:

• جریان نور. کمیت فیزیکی که میزان نور ساطع شده از یک منبع را در یک ثانیه در همه جهات مشخص می کند. شار نور در لومن اندازه گیری می شود.
• شدت تابش در برخی موارد، دانستن توزیع شار نور در اطراف منبع آن ضروری می شود. این توزیع است که این ویژگی را توصیف می کند که در کندل اندازه گیری می شود.
• روشنایی. در لوکس اندازه گیری می شود و نسبت شار نوری به ناحیه ای است که توسط آن روشن می شود. این ویژگی برای اجرای راحت انواع خاصی از کار مهم است. مثلاً طبق استانداردهای جهانی نور آشپزخانه باید حدود 200 لوکس باشد و برای مطالعه 500 لوکس نیاز است.
• راندمان تابش این یکی از ویژگی های مهم هر لامپ الکتریکی است، زیرا نسبت شار نوری تولید شده توسط این دستگاه را به توان مصرفی آن توصیف می کند. هر چه این نسبت بزرگتر باشد، لامپ اقتصادی تر در نظر گرفته می شود.
• شاخص رندر رنگ نشان می دهد که لامپ با چه دقتی رنگ ها را بازتولید می کند. برای لامپ های با کیفیت خوب، این شاخص در منطقه 100 قرار دارد.
• دمای رنگ این معیاری برای "سفیدی" نور است. بنابراین، نور با رنگ‌های غالب قرمز-زرد گرم در نظر گرفته می‌شود و دمای رنگ آن کمتر از 3000 کلوین است، نور سرد دارای رنگ‌های آبی است و با دمای رنگ بالای 6000 کلوین مشخص می‌شود.

استفاده از منابع مصنوعی تشعشع مرئی

هر منبع مصنوعی تابش الکترومغناطیسی از نوع خاصی توسط یک فرد در یک زمینه فعالیت خاص استفاده می شود. زمینه های استفاده از منابع نوری به شرح زیر است:

• لامپ های رشته ای به دلیل قیمت پایین و شاخص ارائه رنگ خوب همچنان منبع اصلی روشنایی داخلی هستند. اما به تدریج این لامپ ها با لامپ های هالوژن جایگزین می شوند.
• لامپ های هالوژن به عنوان وسایل الکتریکی در نظر گرفته شدند که با جایگزینی لامپ های رشته ای، کارایی لامپ های رشته ای را بهبود می بخشند. آنها اکنون به خودروها راه یافته اند.
• منابع نور فلورسنت به دلیل تنوع در اشکال و انتشار نور منتشر و یکنواخت عمدتاً برای روشنایی دفاتر و سایر مناطق خدماتی استفاده می شود. راندمان تابش این نوع لامپ ها با افزایش طول و قطر آنها افزایش می یابد.

اهمیت نور طبیعی برای سلامت انسان

برای همه موجوداتی که در سیاره زمین زندگی می کنند، چرخش سیاره ما و فراوانی روز و شب فرآیندهای مهمی برای زندگی عادی و روند چرخه بیولوژیکی هستند. علاوه بر این، برای سالم بودن، بیشتر موجودات زنده به نور مستقیم خورشید نیاز دارند.

اگر در مورد یک فرد صحبت کنیم، کمبود نور خورشید منجر به ایجاد افسردگی و همچنین کمبود ویتامین D می شود، زیرا برنزه شدن فرد به بدن اجازه می دهد تا این ویتامین را راحت تر جذب کند.

یک مطالعه نشان داد که قرار گرفتن کافی در معرض نور مستقیم خورشید می تواند برخی از علائم بیماری های خاص را کاهش دهد و کاهش دهد. به طور خاص، مشکلات مرتبط با افسردگی به طور کامل یا جزئی در 20٪ از بیماران ناپدید شد. طبیعتاً نور خورشید به تنهایی درمان افسردگی نیست، اما جزء لاینفک درمان جامع است.

دنیای مدرن حتی از فضا هم با رنگ‌های روشن می‌درخشد: ایستگاه‌های فضایی و خدمه هواپیما می‌توانند در شب تصویری شگفت‌انگیز را در نظر بگیرند: شبکه‌ای درخشان از نورهای درخشان شهری. این محصول فعالیت حیاتی یک فرد، کار سخت اختراعی ذهنی او است. تصورش برای ما سخت است، اما حدود 300 سال پیش مردم از چیزهای کاملاً غیرقابل تصور برای روشن کردن خیابان ها و خانه ها استفاده می کردند. این چیزی است که من می خواهم در مورد تاریخچه شگفت انگیز و جالب نورپردازی به شما بگویم، از ابتدایی ترین روش ها گرفته تا لوسترهای مدرن، دیوارکوب ها، لامپ های آویز و سایر وسایل، که به لطف آنها خانه ها و آپارتمان های ما بسیار دنج هستند.

دنیای باستان پر از رمز و راز و درس های جذاب است، علیرغم این واقعیت که بیشتر مردم مدرن به تدریج علاقه خود را به آن از دست می دهند. در مورد نورپردازی نیز نکته جالبی در اینجا وجود دارد، زیرا افراد بدوی حتی از آتش معمولی استفاده نمی کردند. در ابتدا، مردم فقط می دانستند چگونه از آن حمایت کنند: در جایی صاعقه می زند، درختی آتش می گیرد و ممکن است چندین نفر در آنجا ساکن شوند، که تلاش می کنند تا شعله خاموش نشود. آتش در طبیعت بسیار نادر است، بنابراین قبایلی که موفق به برخورد با آتش در یک جنگل اولیه شدند عملا خوش شانس هستند. متأسفانه، هنوز زمان دقیقی مشخص نشده است که مردم یاد گرفتند به صورت دستی آتش درست کنند، اما اکثر دانشمندان موافق هستند که این اتفاق در حدود 10 میلیون سال پیش رخ داده است.

از آن لحظه ، در واقع ، تکامل فکر آغاز شد ، زیرا به لطف آتش ، انسان وقت آزاد بسیار بیشتری داشت و زندگی راحت تر می شد ، زیرا شعله آتش به آتش شبانه زیر سایه ستارگان گرما می بخشید. پس شاید خود فلسفه متولد شد! اما اجازه دهید از موضوع منحرف نشویم، به نور مصنوعی برگردیم.

انرژی حاصل از یک ایده

همانطور که می دانید در طی واکنش احتراق، انرژی حرارتی آزاد می شود و در طی این واکنش فوتون ها - ذرات نور - نیز آزاد می شوند. به طور تجربی (از آنجایی که هنوز مبنای نظری کافی وجود نداشت)، مردم به تدریج موادی را یافتند که می توانند برای مدت طولانی بسوزند و نور و گرما را آزاد کنند. اینها روغن های مختلف، چوب صمغی، رزین طبیعی، موم، بلبل (روغن نهنگ) و حتی روغن هستند! به هر حال، آتش یونانی، که در یک زمان به عنوان یک سلاح بسیار مهیب شناخته می شد، طبق برخی نسخه ها، دقیقا نفت بود.

همه این مواد قابل احتراق توسط مردم برای روشن کردن خانه‌ها و خیابان‌های خود استفاده می‌شد - لوسترهای مخصوص ایجاد شد (چند ظروف در یک سیستم بسته می‌شدند)، دیوارکوب یا مشعل‌ها برای روشن کردن اتاق به دیوار وصل شدند. متأسفانه این روش روشنایی ایمن نیست و تاریخچه آتش سوزی های زیادی وجود دارد که شخصی به طور تصادفی لامپ را برگرداند یا مشعل را روی انبار کاه بیاندازد. علاوه بر این، مردم بسیاری از درختان را قطع کردند و نهنگ ها را شکار کردند، و اختراع الکتریسیته در قرن نوزدهم همه چیز را تغییر داد - نهنگ ها کمی آرام تر زندگی کردند (اما جنگل زدایی حتی تسریع شد، اما به دلایل مختلف).

پتروف گفت: "بگذار نور شود." و میله های زغال سنگ را وصل کرد

در سال 1802، دانشمند روسی، پتروف، که استاد فیزیک نیز بود، آزمایشاتی را در آزمایشگاه خود با کمک باتری سلول های گالوانیکی که توسط او ساخته شده بود انجام داد. او موفق شد دو میله کربنی را با استفاده از دبی های مختلف (مثبت و منفی) به هم متصل کند. با نزدیک شدن آنها، زغال سنگ ها شروع به گرم شدن کردند تا زمانی که شروع به درخشیدن کردند. پس از آن، او آنها را از هم جدا کرد و یک پدیده منحصر به فرد را دید - یک شعله منحنی روشن. این اولین قوس الکتریکی جهان بود. سپس رونق یافت و تعداد زیادی از دانشمندان شروع به تحقیق در این زمینه کردند. اینگونه بود که لامپ دانشمند روسی یابلوچکوف، لودیگین و در نهایت توماس ادیسون که به اشتباه او را اولین اختراع کننده لامپ در جهان می دانند، متولد شد. نور الکتریکی محصول کار پر زحمت بسیاری از دانشمندان است که در میان آنها خود ادیسون نیز جایگاه برجسته ای را اشغال می کند و مکانیسم عملکرد لامپ رشته ای را به طور قابل توجهی بهبود بخشیده و توانسته عمر مفید آن را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.

دنیای مدرن: دستاوردهای بزرگ در زمینه روشنایی

طیف وسیعی از وسایل روشنایی امروزه به سادگی شگفت انگیز است. اینها لامپ های فلورسنت و لامپ های مختلف کم مصرف و همچنین لامپ های LED، هالوژن، متال هالید، سدیم و انواع دیگر هستند. شما می توانید در مورد اختراع هر لامپ برای مدت طولانی صحبت کنید، اما این بی فایده است. یک کاربر مدرن به راحتی می تواند یک لامپ با نوری بخرد که تماشای آن راحت باشد. برای انجام این کار، نیازی به دانستن جزئیات فنی ندارید، فقط کافی است در مورد مزایای دستگاه های روشنایی خاص بدانید. طیف گسترده ای از وسایل روشنایی و لامپ امکانات زیادی را از نظر دکوراسیون و نورپردازی محل باز می کند. فقط باید بدانید کجا بروید. شما می توانید لوازم روشنایی با کیفیت بالا و سایر تجهیزات تخصصی و با مطلوب ترین شرایط را خریداری کنید. فروشگاه هوم لایت نماینده رسمی فیلیپس در اوکراین است، بنابراین می توانید محصولات اروپایی باکیفیت را با راحت ترین و مطلوب ترین شرایط خریداری کنید.

حدود 180 سال از اختراع اولین لامپ رشته ای کربنی می گذرد. انقلاب در دنیای روشنایی آن زمان مدتهاست که پشت سر گذاشته شده است و کمتر کسی به این فکر می کند که چگونه همه چیز شروع شد. با گذشت زمان، فناوری ها تغییر کردند: یک لامپ با یک مارپیچ کربنی با یک لامپ رشته ای با یک مارپیچ پلاتین جایگزین شد، سپس یک لامپ با یک رشته بامبو سوخته در یک ظرف تخلیه شده و بسیاری از تغییرات دیگر لامپ ها. بسیاری از مواد برای ایجاد یک لامپ رشته ای کارآمدتر تلاش نشده است، اما این نتایج قابل توجهی به همراه نداشته است. لامپ‌های رشته‌ای مدرن از یک سیم پیچ تنگستن استفاده می‌کنند، اما این ماده کمیاب همچنین این امکان را فراهم می‌کند که تنها 5 درصد انرژی به نور تبدیل شود. انقلاب جهانی فقط در عصر صرفه جویی در انرژی و لامپ های LED رخ داد. این لامپ ها بر اساس یک اصل کاملاً متفاوت از لومینسانس، به بشریت اجازه داده اند تا کیفیت روشنایی را به میزان قابل توجهی بهبود بخشند و هزینه های آن را کاهش دهند.

بیایید سعی کنیم کل تاریخچه منابع نور و انواع لامپ هایی که در زمان ما وجود دارد را دنبال کنیم.

امروزه همه لامپ ها را می توان به سه گروه اصلی تقسیم کرد: رشته ای، تخلیه و LED. افراد «مکتب قدیمی» دو نوع آخر را به شدت رد می کنند که بیهوده است. اما به ترتیب برویم.

لامپ های رشته ای

لامپ رشته ای یک منبع نور الکتریکی است که بدنه نورانی آن رسانایی است که توسط جریان الکتریکی تا دمای بالا گرم می شود. تمام لامپ های رشته ای را می توان به پنج نوع تقسیم کرد:

از مزایای لامپ های رشته ای می توان به هزینه کم، اندازه کوچک، روشن شدن فوری، عدم وجود اجزای سمی، کارکرد در دمای پایین محیط اشاره کرد. اما با این وجود، معایب آنها با نیازهای مدرن برای منابع نور قابل مقایسه نیست. این موارد عبارتند از: راندمان پایین (بازده بیش از 5٪)، عمر مفید کوتاه، وابستگی شدید بازده نور و عمر مفید به ولتاژ، دمای رنگ در محدوده 2300 تا 2900 K، خطر آتش سوزی بالا.

لامپ های رشته ای به تدریج در حال تبدیل شدن به چیزی از گذشته هستند، اما بیایید به تاریخی که مسیر را از آغاز به منابع روشنایی مدرن هموار کرد، ادای احترام کنیم:

1838-1854- اولین لامپ هایی که با جریان الکتریکی کار می کنند. مخترعان: جوبار بلژیکی، دلارو انگلیسی، هاینریش گوبل آلمانی.

11 ژوئیه 1874سالها مهندس روسی الکساندر نیکولاویچ لودیگین حق اختراع یک لامپ رشته ای را دریافت کرد. او به عنوان یک رشته، از یک میله کربنی که در یک کشتی تخلیه شده قرار داده شده استفاده کرد.

در سال 1876ممخترع و کارآفرین روسی پاول نیکولاویچ یابلوچکوف یک شمع الکتریکی ساخت و یک حق اختراع فرانسوی برای آن دریافت کرد. استفاده از شمع Yablochkov ساده تر، راحت تر و ارزان تر از لامپ کربن Lodygin است. اختراع Yablochkov را می توان به لامپ های تخلیه نیز نسبت داد.

در سال 1879ممخترع آمریکایی توماس ادیسون حق اختراع لامپی با رشته پلاتین را به ثبت رساند. در سال 1880، او به فیبر کربن بازگشت و لامپی با عمر 40 ساعت ساخت. ادیسون به طور همزمان کارتریج، پایه و سوئیچ را اختراع کرد. با وجود چنین عمر کوتاهی، لامپ های آن جایگزین روشنایی گازی می شوند که تا آن زمان استفاده می شد.

در سال 1904مجارستانی دکتر Sandor Yust و Franjo Hanaman یک حق امتیاز برای استفاده از رشته تنگستن در لامپ دریافت کردند. در مجارستان، اولین چنین لامپ هایی تولید شد که از طریق شرکت مجارستانی Tungsram در سال 1905 وارد بازار شد.

در سال 1906 Lodygin حق امتیاز یک رشته تنگستن را به جنرال الکتریک می فروشد. با توجه به هزینه بالای تنگستن، این پتنت فقط کاربرد محدودی پیدا می کند.

در سال 1910ویلیام دیوید کولیج یک روش بهبودیافته تولید رشته تنگستن را ابداع کرد. پس از آن، رشته تنگستن همه انواع دیگر رشته ها را جابجا می کند.

مشکل باقی مانده با تبخیر سریع رشته در خلاء توسط دانشمند آمریکایی ایروینگ لانگمویر، که از سال 1909 در جنرال الکتریک کار می کرد، با ایده پر کردن لامپ های لامپ با گاز بی اثر که به طور قابل توجهی افزایش یافت، حل شد. عمر لامپ

لامپ های تخلیه

آزمایش‌ها برای ایجاد درخشش در لوله‌های پر از گاز در سال 1856 آغاز شد. بیشتر درخشش در محدوده نامرئی طیف بود. تنها در سال 1926 بود که ادموند ژرمر پیشنهاد افزایش فشار عملیاتی درون فلاسک و پوشش دادن فلاسک ها با پودر فلورسنت را داد که نور فرابنفش ساطع شده از پلاسمای برانگیخته را به نور سفید یکنواخت تبدیل می کند. در نتیجه عصر لامپ های تخلیه گاز آغاز شد.

در حال حاضر E. Jermer به عنوان مخترع لامپ فلورسنت شناخته شده است. جنرال الکتریک بعداً حق ثبت اختراع Jermer را خریداری کرد و تا سال 1938 لامپ های فلورسنت را به استفاده تجاری گسترده آورد.

1927-1933- دنیس گابور، فیزیکدان مجارستانی، که برای زیمنس و هالسکه AG (زیمنس امروزی) کار می کند، یک لامپ جیوه ای با فشار بالا ایجاد کرد که امروزه معمولاً در روشنایی خیابان ها استفاده می شود.

سهم قابل توجهی در بهبود پودر فلورسنت، که بعداً فسفر نامیده شد، در دهه 30 قرن گذشته توسط فیزیکدان شوروی سرگئی ایوانوویچ واویلوف انجام شد.

سال 1961- ایجاد اولین لامپ سدیم فشار قوی. در اواخر دهه 70 قرن گذشته، جنرال الکتریک اولین کسی بود که لامپ های سدیم و کمی بعد لامپ های متال هالید را به بازار عرضه کرد.

در اوایل دهه 80اولین لامپ های فلورسنت فشرده (CFLs) ظاهر شدند.

در سال 1985 OSRAM اولین لامپ با بالاست الکترونیکی یکپارچه بود.

کل انواع لامپ های تخلیه گاز را می توان با نمودار زیر نشان داد:

محبوب ترین این گروه، شاید لامپ های فلورسنت فشرده باشند. آنها در مقایسه با لامپ های رشته ای تا 5 برابر در مصرف انرژی صرفه جویی می کنند، در حالی که عمر مفید آنها حدود 8 سال است. بدنه این لامپ خیلی داغ نیست و همین امر امکان استفاده از آن را در همه جا فراهم می کند. علاوه بر این، لامپ های فلورسنت می توانند دمای رنگ های مختلف و گزینه های ظاهری متفاوتی داشته باشند.

اما متأسفانه CFL ها دارای معایبی هستند که عبارتند از:

• کاهش قابل توجه عمر سرویس هنگام کار در شبکه هایی با نوسانات ولتاژ و همچنین با روشن و خاموش شدن مکرر.
• طیف چنین لامپی خطی است. این امر نه تنها منجر به ارائه نادرست رنگ، بلکه به افزایش خستگی چشم می شود.
• لامپ های فلورسنت فشرده حاوی 3-5 میلی گرم جیوه هستند.
• استفاده از سوئیچ های دارای نور پس زمینه منجر به احتراق دوره ای، هر چند ثانیه یک بار، اشتعال کوتاه مدت لامپ ها (در لامپ های با کیفیت بالا، نامرئی برای چشم) می شود که منجر به خرابی زودهنگام لامپ می شود.
• CFL های معمولی با دیمر سازگار نیستند. هزینه لامپ های قابل تنظیم حدود 2 برابر بیشتر است.

به این دلایل، مسئله فناوری‌های جدید در ساخت منابع نوری باز باقی ماند. لامپ های ال ای دی وارد نور شدند.

لامپ ال ای دی

منابع نور LED بر اساس اثر درخشش نیمه هادی ها (دیودها) در هنگام عبور جریان الکتریکی از آنها ساخته شده اند. اندازه کوچک، کارایی و دوام ساخت هر وسیله روشنایی بر اساس LED را ممکن می سازد. امروزه ال ای دی ها سهم قابل توجهی از بازار منابع نور را به خود اختصاص داده اند و در همه جا مورد استفاده قرار می گیرند.

اولین گزارش در مورد گسیل نور توسط یک دیود حالت جامد در سال 1907 توسط آزمایشگر انگلیسی هنری راند از شرکت مارکونی ارائه شد. قابل ذکر است که این شرکت بعداً بخشی از جنرال الکتریک شد و تا به امروز وجود دارد.

در سال 1923اولگ ولادیمیرویچ لوسف در آزمایشگاه رادیویی نیژنی نووگورود نشان داد که درخشش دیود در نزدیکی اتصال p-n رخ می دهد. دو گواهی حق چاپ که او برای رله نور دریافت کرد (اولین در فوریه 1927 اعلام شد) به طور رسمی به روسیه اولویت را در زمینه LED ها اختصاص داد که در دهه 1960 از بین رفته بودند. به نفع ایالات متحده پس از اختراع LED های مدرن مناسب برای استفاده عملی.

در سال 1961رابرت بایارد و گری پیتمن از تگزاس اینسترومنتز فناوری LED مادون قرمز را کشف و به ثبت رساندند.

در سال 1962نیک هولونیاک در جنرال الکتریک اولین LED عملی جهان را توسعه داد که در محدوده نور (قرمز) کار می کند.

در سال 1972جورج کرافورد (شاگرد نیک هولونیاک)، اولین LED زرد جهان را اختراع کرد و روشنایی LED های قرمز و قرمز نارنجی را 10 برابر افزایش داد.

در سال 1976 T. Pearsall با اختراع مواد نیمه هادی که مخصوص انتقال از طریق فیبرهای نوری هستند، اولین LED با کارایی بالا و روشنایی بالا را برای کاربردهای مخابراتی ایجاد کرد.

LED ها تا سال 1968 بسیار گران بودند (حدود 200 دلار در هر واحد). مونسانتو اولین کسی بود که دیودهای مرئی ساطع کننده نور را برای استفاده در نشانگرها به صورت انبوه تولید کرد.

هیولت پاکارد توانست از ال ای دی ها در ماشین حساب های جیبی اولیه خود استفاده کند.

مزایای لامپ های LED عبارتند از:

معایب اصلی LED ها در درجه اول به قیمت بالای آنها مربوط می شود. بنابراین، به عنوان مثال، نسبت قیمت / لومن LED های فوق روشن 50-100 برابر بیشتر از یک لامپ رشته ای معمولی است. علاوه بر این، دو نکته دیگر قابل تشخیص است:

• LED نیاز به جریان عملیاتی نامی ثابت دارد. به همین دلیل، قطعات الکترونیکی اضافی ظاهر می شود که هزینه سیستم روشنایی را به طور کلی افزایش می دهد.
• محدودیت دمای نسبتاً پایین: ال‌ای‌دی‌های روشنایی پرقدرت به یک هیت سینک خارجی برای خنک‌سازی نیاز دارند، زیرا نسبت ساختاری نامطلوب اندازه خود به گرمای خروجی دارند (خیلی کوچک هستند) و نمی‌توانند به اندازه‌ای که گرما آزاد می‌کنند (با وجود حتی بیشتر از آن) گرما را دفع کنند. کارایی نسبت به لامپ های دیگر).

امروزه، کارشناسان توافق دارند که آینده نزدیک در روشنایی LED ها است. در حال حاضر هیچ فناوری کارآمدتر و کاربردی تر وجود ندارد.

با توجه به نیاز روزافزون بشر به روشنایی مصنوعی، می توان فرض کرد که فناوری های جدید و کارآمدتری پدیدار خواهد شد. اما آنها می آیند تا جایگزین LED ها شوند، که در سال های آینده مانند لامپ های رشته ای رایج خواهند شد.

لامپ های مدرن تاریخچه ای غنی و زیبا دارند که به قرن ها قبل برمی گردد. از آغاز، مردم سعی کرده اند نور را به خانه های خود بیاورند.

آتش در غار در ابتدا مترادف با آسایش و ایمنی بود، زیرا با گرمای خود گرم می شد و شکارچیان را می راند. بسیاری از مردم در فضای شب با هیولاها، ارواح شیطانی، جادوگران زندگی می کردند، آنها می گفتند که در شب است که طلسم های شیطانی از خواب بیدار می شوند، مردگان از گورها برمی خیزند ... و مطمئن ترین وسیله نجات از وحشت شبانه در نظر گرفته شده است. نور، که می تواند تمام ترس های جهان را از بین ببرد. نور به معنای خلوص، آسایش، حفاظت بود.

کمی بعد، مردم آنقدر یاد گرفتند که با آتش دوست شوند، به طوری که شروع به ساختن مشعل های قوی کردند و از آنها نه تنها برای روشنایی، بلکه به عنوان تجهیزات سیگنال و سلاح استفاده کردند. بنابراین آتش به نماد قدرت تبدیل شد و قدرت آن بر مردم تقریباً بی پایان شد. وسایلی که به مردم کمک می‌کردند فضا را روشن کنند دائماً در حال تغییر و بهبود بودند. آتش اجاق یا اجاق برای پراکنده کردن تاریکی در خانه ها کافی نبود. مصریان، رومی ها و یونانیان از محلول روغن قابل اشتعال و ظروف مخصوص ساخته شده از خاک برای روشنایی استفاده می کردند؛ فتیله ای پنبه ای که به عنوان فیوز استفاده می شد. ساکنان سواحل دریای خزر نفت را به عنوان سوخت در چنین لامپ های اولیه قرار می دادند. کمی بعد، اولین شمع ها در اروپا ظاهر شدند - کاسه هایی پر از چربی غلیظ، با یک فتیله ساخته شده از پارچه یا فقط تراشه. چربی طولانی تر از روغن سوزانده می شود، اما بوی آن هنگام سوزاندن چنین شمعی چیزهای زیادی را باقی می گذارد. شمع های آغشته به طور گسترده استفاده می شد - فتیله های ساده ای که در چربی فرو می رفتند و در یک بشقاب یا فانوس مخصوص روشن می شدند. در قرن پانزدهم، اولین شمع های موم ریخته گری شده ظاهر شد. آنها گران بودند زیرا موم به سختی بدست می آمد.

پیشرفت بشر در صنعت صید نهنگ و توسعه شیمی در قرن 17 و 18 مواد جدیدی را برای شمع به ارمغان آورد: روغن نهنگ و اسید استئاریک. این مواد و مشتقات آنها تمیز می سوختند، دود نمی کردند و تقریباً هیچ بویی نمی دادند. صنعت شمع به یکی از مشاغل پردرآمد تبدیل شد و رقابت در این زمینه بسیار شدید بود.

استفاده از نفت سفید به عنوان سوخت برای لامپ ها نیز شتاب بیشتری گرفت و در قرن 18-19 بسیار محبوب بود. نفت سفید ارزان بود که به توزیع آن کمک کرد. با این حال، تعدادی از اشکالات جدی داشت، به ویژه، لامپ های نفت سفید دود می شدند و بوی سوخت سوخته به لباس ها، مبلمان جذب می شد و به خوبی از اتاق ساییده می شد.

در تعدادی از کشورهای اروپایی از روشنایی گاز استفاده شد. به اصطلاح "گاز درخشان" حاوی بنزن بود که مقدار نسبتاً زیادی نور می داد. این گاز به راحتی از طریق لوله های مخصوص به چراغ ها می رسید، استفاده از آن آسان بود و در مقایسه با شمع ها و لامپ های نفت سفید از ایمنی بالایی در برابر آتش برخوردار بود.

اما در سال 1879 رویدادی رخ داد که جهان را برای همیشه تغییر داد - توماس ال. ادیسون طراحی لامپ Lodygin را بهبود بخشید و یک لامپ رشته ای بادوام را پیشنهاد کرد. شمع‌ها که قرن‌هاست مسیر انسان در جهان را روشن کرده‌اند، هدف خود را از دست داده‌اند، اما به عنوان یک جزء زیبایی‌شناختی زندگی باقی مانده‌اند.

فکر نکنید که اختراع لامپ یک اتفاق آنی بوده است. تاریخچه لامپ یک زنجیره کامل از اکتشافات است که توسط دانشمندان مختلف در زمان های مختلف انجام شده است. از آغاز قرن نوزدهم، آزمایش‌هایی با الکتریسیته به طور فعال انجام شد که طنین عمومی قابل توجهی داشت. در سال 1802، فیزیکدان برجسته روسی V.V. پتروف که خواص تأثیرات الکتریکی بر روی اجسام مختلف را مطالعه کرد، پدیده قوس الکتریکی را کشف کرد - تخلیه روشنی که بین میله‌های زغال سنگ که در فاصله معینی به هم نزدیک شده‌اند رخ می‌دهد و به امکان استفاده از آن در صنعت روشنایی اشاره کرد. پدیده قوس الکتریکی پایه و اساس ایجاد لامپ های قوس را گذاشت. در سال 1809، دلارو فرانسوی اولین آزمایشات را در زمینه ایجاد لامپ با رشته ای که نور می دهد آغاز کرد.

به این ترتیب دو جهت در ایجاد روشنایی الکتریکی ظاهر شد. تحقیقات علمی تقریباً 80 سال ادامه یافت و در پایان قرن نوزدهم، لامپ رشته ای که ما می دانیم تولید شد. در قرن بیستم، یک لامپ رشته ای در هر خانه ظاهر شد. شکل ها، اندازه ها، رنگ ها را تغییر داد، اما در یک چیز بدون تغییر بود - در اصل کار. لامپ رشته ای مقدار زیادی انرژی مصرف می کرد، اما برای استفاده ایمن بود و عملکرد اصلی خود را به خوبی انجام می داد.

اما جهت سومی نیز در مطالعه نور الکتریکی وجود داشت - درخشش گازها تحت تأثیر تخلیه الکتریکی. برای اولین بار، درخشش گازها تحت تأثیر جریان الکتریکی توسط میخائیل لومونوسوف مشاهده شد و جریانی را از یک کره شیشه ای پر از هیدروژن عبور داد. و در سال 1886، نیکولا تسلا لامپ تخلیه گاز آرگون، پیشرو لامپ فلورسنت فشرده را به ثبت رساند. لامپ های تخلیه دستخوش تغییرات زیادی شده اند، اما بازنگری این امکان را فراهم کرده است که از آنها به عنوان لامپ های فلورسنت در فضاهای عمومی، کارخانه ها، ادارات و غیره استفاده شود.

در آغاز قرن بیستم، آزمایشات متنوعی با الکتریسیته انجام شد. در نتیجه یکی از این آزمایشات در سال 1907، مخترع بریتانیایی هنری راند، اثر جالب خروجی نور را هنگام استفاده از دیود حالت جامد ثبت کرد. بعدها، فیزیکدان شوروی، O. Losev در سال 1923، درخشش مشابهی را مشاهده کرد و آزمایشاتی را با دیودهای کاربید سیلیکون انجام داد. این تجربیات را می توان تولد لامپ ال ای دی دانست.

ما در زمان شگفت انگیزی زندگی می کنیم که در آن می توان همه منابع نور را در عمل مشاهده کرد. ما از آنها به روش های مختلف استفاده می کنیم، آنها را به سلیقه خود تغییر می دهیم، به دنبال مناسب ترین ها می گردیم، با کمک آنها فضا و دنج ایجاد می کنیم. صنعت روشنایی در حال توسعه است و شاید شاهد اکتشافات جدیدی در زمینه اپتیک و فیزیک نور باشیم.

همه ما هر روز، بدون تردید، از یک چیز شگفت انگیز مانند روشنایی الکتریکی استفاده می کنیم. لامپ ها برای ما به همان بخش جدایی ناپذیر زندگی روزمره مانند مسواک تبدیل شده اند، اما تعداد کمی از مردم به یاد دارند و می دانند که چگونه توسعه دستگاه های روشنایی در واقع رخ داده است، سهم آنها در شکل گیری صنعت برق الکتریکی مهم ترین است، و چگونه آمریکایی‌ها بار دیگر «دست‌هایشان را روی تحقیقات همه بشریت گرم کردند».

بنابراین، موضوع داستان امروز، داستان روشنایی آنچنان که هست، با بیان حقایق و تاریخ هایی است که در پس آن اکتشافات بزرگ و کار خستگی ناپذیر مخترعان بزرگ نهفته است.

مانند هر موضوع تاریخی، توسعه برق غیرممکن خواهد بود که به طور کامل در یک مقاله معمولی گنجانده شود. اما ما سعی خواهیم کرد مهم ترین نقاط عطف این فرآیند را به یاد بیاوریم و دانشمندانی را به یاد بیاوریم که روزها و شب ها را صرف انجام کار خود کردند تا امروز با شما باشیم: ما با ماشین می رویم، تلویزیون تماشا می کنیم، از گوشی های هوشمند استفاده می کنیم و خانه خود را روشن می کنیم. شب

بازی با آتش

اعتقاد بر این است که اولین منبع آتش برای انسان باستانی (بیایید او را رام کننده بنامیم) صاعقه بود که به درختان برخورد کرده و آنها را مشتعل می کرد. تامر کنجکاو و شجاع به آتش نزدیک شد و گرمای آن را احساس کرد.

سپس تامر فکری کرد (به یاد بیاورید که امروزه دانشمندان تمایل دارند بر این باورند که مغز یک انسان باستانی بسیار بهتر از هم عصرانش کار می کرد ، زیرا او دائماً مجبور بود مشکل بقا را حل کند ، که ذهن او را تیز و سریع می کرد) چرا شبها در پناه تو احساس سرما می کنم، زیرا تو می توانی آن را گرم کنی. شاخه سوخته را گرفت و با خوشحالی به خانه دوید.

از آن زمان تامر و همه اقوام و نوادگان متعدد او آموخته اند که نه تنها خود را در کنار آتش گرم کنند، بلکه بر روی آن غذای گرم و لذیذ بپزند، فضای اطراف خود را روشن کنند، از آن استفاده مذهبی بیابند و مهمتر از همه. به خودی خود شعله را افروختند، زیرا رعد و برق جدید ممکن است برای سال ها یا حتی دهه ها به نزدیکی برخورد نکند.

پیوست های آتش نیز در طول زمان تغییر کرده اند:

• در ابتدا آتش در وسط یک غار سنگی شعله ور شد و به طور یکنواخت فضای اطراف آن را گرم و روشن کرد.
• سپس آتش را در محل مخصوصی به نام آتشدان قرار دادند تا از خود و کودکان خردسال در برابر سوختگی و جراحت محافظت شود.

• در روسیه، آنها ایده استفاده از تراشه چوب روشن به نام مشعل را به عنوان منبع نور مطرح کردند. اصل بسیار ساده است - با یک نوک فلزی (نور) به صورت زاویه ای روی پایه ثابت شد و انتهای پایین آن آتش گرفت. یک ورقه یا ظرف فلزی با آب در زیر آتش قرار می دادند تا خانه را از آتش محافظت کند.
• با گذشت زمان، مردم شروع به کشف مواد جدیدی کردند که می تواند از احتراق پشتیبانی کند. روغن ها و رزین های مختلفی مورد استفاده قرار گرفت که به لطف آنها منابع جدید روشنایی ظاهر شد - مشعل ها و مشعل های روغن.

• اکنون نورپردازی فضاهای بزرگ بسیار ساده تر است. لامپ ها برای مدت طولانی می سوختند و حتی روشنایی کم، اما یکنواخت می دادند. سال ها بعد، استفاده از چنین مشعل هایی برای روشنایی خیابان ها آغاز شد.

• در قلعه های سلطنتی و تالارهای شهر، کارمندان ویژه ای ظاهر شدند که مسئول سوزاندن چنین لامپ هایی بودند.

• اما تاریخچه توسعه روشنایی با آتش به همین جا ختم نشد. پس از هزاران سال، شیاف های چربی ظاهر شدند. خواص چربی سوزی مدت ها قبل از آن برای انسان شناخته شده بود، به سادگی امکان یافتن یک کاربرد عملی از این اطلاعات وجود نداشت. نویسنده مقاله حتی نمی تواند تصور کند که چقدر زمان و تلاش لازم است تا بفهمد یک چوب نازک باید در چربی ذوب شده فرو شود و سفت شود. به راستی هوش و کوشش انسان بی حد و حصر است!

• استفاده از آتش به عنوان منبع نور به همین جا ختم نمی شود. در سال 1790، مهندس فرانسوی فیلیپ لو بون کار بر روی فرآیندهای تقطیر چوب خشک را آغاز کرد و به زودی توانست گازی تولید کند که بسیار روشن تر از سایر وسایل روشنایی آن روز می سوزد. او برای مدتی به آزمایشات خود ادامه داد و روند را بهبود بخشید و به زودی نور اولین مشعل گاز را دید که فیلیپ برای آن حق امتیاز دریافت کرد.

• مرکز خرید پال لندن اولین خیابان در جهان است که با مشعل های گاز روشن می شود - در سال 1807، پادشاه جورج چهارم این کار را دستور داد، زیرا این خیابان شلوغ ترین و مورد نیاز مقررات ترافیکی در نظر گرفته می شد.

• روشنایی گاز خیابان ها و میادین پس از بیش از 50 سال به روسیه آمد - چنین لامپ هایی در دهه 60 قرن نوزدهم در خیابان های سن پترزبورگ و مسکو ظاهر شدند.

روشنایی گاز در آن زمان یک انقلاب واقعی در علم و فناوری بود. اولین مشعل ها از کامل بودن دور بودند و اغلب باعث آتش سوزی می شدند، اما با گذشت زمان، طراحی آنها اصلاح شد و به خدمات رسانی به مردم ادامه دادند. چنین لامپ هایی برای مدت بسیار طولانی حتی پس از ظهور نور الکتریکی مورد استفاده قرار می گرفتند.

برق و روشنایی روی آن

خوب، ما به بخش سرگرم کننده رسیدیم - و این تاریخچه روشنایی الکتریکی است. دشوار است که نقش نور الکتریکی را در زندگی یک فرد مدرن بیش از حد ارزیابی کنیم، زیرا کاملاً همه چیز به آن گره خورده است! امروزه نبود لامپ در ورودی یک فاجعه واقعی برای ساکنان آن است.

بنابراین، خود تاریخ به عنوان یک علم سؤالات بسیاری را مطرح می کند. بسیاری از دانشمندان معتبر مدرن مایلند باور کنند که واقعیت تاریخی با واقعیتی که امروزه در مدرسه به ما آموزش داده می شود، فاصله زیادی دارد.

ما بحث در مورد این موضوع را برای حرفه ای ها واگذار خواهیم کرد، اما ما به تاریخچه ایجاد روشنایی الکتریکی علاقه مندیم، که می توان با خیال راحت آن را قابل اعتماد نامید، زیرا در اکثر موارد، در 250 سال گذشته توسعه یافته است و اینطور نیست. دور از ما در غبار زمان

نقاط عطف در عصر برق و یک پایان

اول از همه، ما با جزئیات بیشتری در مورد نفوذ نور الکتریکی به زندگی خود توضیح خواهیم داد و تمام وقایع و اکتشافات اصلی را که به ورود و توسعه چنین روشنایی کمک کرده است را یادآوری می کنیم. در ادامه از دانشمندان برجسته ای می گوییم که امروز نامشان به ناحق فراموش شده است.

• سال 1780- لامپ های هیدروژنی ساخته شده اند که برای اولین بار در تاریخ از جرقه الکتریکی استفاده می شود.
• سال 1802- سیم درخشان درخشان ساخته شده از پلاتین و طلا باز است.

• سال 1802- دانشمند روسی، فیزیکدان تجربی واسیلی ولادیمیرویچ پتروف، که به طور مستقل مهندسی برق را مطالعه کرده است، پدیده قوس الکتریکی بین دو میله کربن را کشف می کند. او علاوه بر تابش نور، کاربرد عملی این اثر را برای جوشکاری و ذوب فلزات و همچنین بازیابی آنها از سنگ معدن کشف و اثبات می کند. پتروف چندین اکتشاف مهم انجام می دهد، بنابراین او را به حق پدر مهندسی برق داخلی می نامند.
• سال 1802- V.V. پتروف تأثیر درخشش ترشحات درخشنده را کشف می کند.
• سال 1820- ستاره شناس انگلیسی وارن د لا رو اولین لامپ رشته ای شناخته شده را نشان می دهد.

• سال 1840- فیزیکدان آلمانی ویلیام روبرت گروو برای اولین بار از جریان الکتریکی برای گرم کردن رشته استفاده کرد.

• سال 1841- مخترع انگلیسی F. Moleins لامپ خود را که در آن زغال چوب پودری می درخشید و بین دو میله پلاتین قرار داده شده است، ثبت اختراع می کند.
• سال 1844- دانشمند آمریکایی استار در تلاش برای ایجاد لامپ هایی با رشته کربن است، اما نتایج آزمایش های او مبهم است.
• سال 1845- کینگ در لندن حق اختراعی برای استفاده از رشته های ساخته شده از زغال سنگ و فلز برای روشنایی دریافت می کند.

• سال 1854- هاینریش گوبل در حالی که در آمریکا بود برای اولین بار لامپی با رشته نازک کربن ایجاد کرد. برای او، ویترین مغازه اش را که در آن ساعت های ساخته شده توسط خودش را می فروخت، روشن می کند.
• سال 1860- اولین لوله های جیوه تخلیه گاز در انگلستان ظاهر شد.

• سال 1872- مهندس برق روسی Lodygin لامپ های رشته ای خود را نشان می دهد و سالن های نمایش دانشگاه فنی در سنت پترزبورگ در خیابان اودسا را ​​روشن می کند. دو سال بعد، او حق اختراع خود را به طور همزمان در چندین کشور دریافت کرد.
• سال 1874- پاول نیکولایویچ یابلوچکوف، مهندس نظامی، مهندس برق و کارآفرین روسی، اولین تاسیسات را در جهان برای روشن کردن راه‌آهن با نورافکن الکتریکی نصب شده بر روی کمان یک لوکوموتیو ایجاد می‌کند.

• سال 1876- پ.ن. یابلوچکوف شمعی را اختراع کرد که از دو میله زغال سنگ جدا شده توسط یک دی الکتریک (کائولن) ساخته شده است. این اختراع انقلابی در مهندسی برق بود و به طور گسترده برای روشنایی شهر مورد استفاده قرار گرفت. در فصل بعدی بیشتر در این مورد صحبت خواهیم کرد.
• سال 1877- ماکسیم، مخترع آمریکایی، یک لامپ از نوار پلاتین بدون لامپ شفاف می سازد.
• سال 1878- سوان، دانشمند انگلیسی، لامپ میله کربنی خود را نشان می دهد.

اجازه دهید یک انحراف غزلی کوچک به خودمان بدهیم. مخترع معروف توماس ادیسون در کجای این سری اکتشافات پنهان شده است؟

علیرغم این واقعیت که خود ادیسون حدود 1200 آزمایش با لامپ ها با دستان خود انجام داد، می توان او را یک کارآفرین با استعداد نامید که توانست طراحی لامپ ها را اصلاح کند. واقعیت این است که جلوه ها و انواع اصلی لامپ ها قبلاً در آن زمان اختراع شده بود.

ادیسون تمام پتنت های لازم را خریداری می کند، فناوری را ادغام می کند و نگهدارنده لامپ رشته ای را اختراع می کند که تا به امروز با آن آشنا هستیم. ما شایستگی های مخترع مشهور آمریکایی را کوچک نمی دانیم، به سادگی ناعادلانه است که باور کنیم یک لامپ رشته ای فقط کار دست اوست.

لامپ های ادیسون از همان اصل شمع های Yablochkov استفاده می کنند، با این تفاوت که کل ساختار در یک فلاسک خلاء قرار می گیرد که به لطف آن لامپ بسیار طولانی تر شروع به کار کرد.

در سال 1880، توماس ادیسون برای اختراع خود حق ثبت اختراع دریافت کرد و تولید انبوه را آغاز کرد که سال به سال شتاب بیشتری می گیرد. ادیسون مردی ثروتمند شد، در حالی که یابلوچکوف در سال 1894 در ساراتوف در فقر درگذشت.

• 1897 - دانشمند آلمانی والتر نرنست لامپ های رشته ای رشته ای فلزی ایجاد کرد. این بر اساس لامپ ادیسون است.
• 1901 - اوایل قرن بیستم. کوپر هیویت لامپ جیوه ای کم فشار را اختراع کرد.

• 1902 - دانشمند روسی آلمانی الاصل بولتون از تانتالیوم برای رشته استفاده کرد.

• 1905 اور از تنگستن و اسمیم برای رشته استفاده می کند.
• 1906 کوه لامپ جیوه فشار بالا را اختراع کرد.
• 1920 - چرخه هالوژن باز شد.
• 1913 Langier لامپ پر از گاز سیم پیچ تنگستن را اختراع کرد.

در عکس - یک لامپ سدیم کم فشار

• 1931 پیرانی لامپ سدیم کم فشار خود را معرفی کرد.
• 1946 شولتز یک لامپ زنون ایجاد کرد. در همان سال، یک لامپ جیوه با فشار بالا با فسفر ظاهر می شود.
• 1958 - اولین لامپ های هالوژن رشته ای ساخته شد.
• 1960 - لامپ های جیوه ای فشار قوی با افزودنی های ید.
• 1961 - اولین لامپ سدیم فشار قوی اختراع شد.

• 1962 نیک هولونیاک اولین LED قابل مشاهده را برای جنرال الکتریک ایجاد کرد. به هر حال، این شرکت توسط توماس ادیسون تاسیس شد.
• 1982 - لامپ هالوژن اکنون می تواند در ولتاژ پایین کار کند.
• 1983 - لامپ های فلورسنت فشرده شدند.
• 2006 - حضور در بازار لامپ های LED برای مصارف خانگی.

در واقع، لیست فوق هنوز کامل نیست. می شد اکتشافات بسیاری را در آن گنجاند، اما متأسفانه فضای محدودی داریم و از نظر خود مهمترین آنها را انتخاب کردیم.

اگر علاقه مند به غواصی عمیق تر در این موضوع هستید، در اینترنت یا کتاب های مرجع علمی به دنبال اطلاعات باشید.

نقش Yablochkov در توسعه صنعت برق

چگونه در مورد خود برق و اکتشافات مرتبط با آن صحبت نکنیم. اولین آزمایشات دانشمندان در سال 1650 آغاز شد. از آن زمان بود که بسیاری از دانشمندان با این موضوع "بیمار" شدند و نتیجه زحمات آنها ایجاد ماشین های مکانیکی الکتریکی بود.

از اواسط قرن نوزدهم، استفاده از موتورهای الکتریکی افزایش یافته است. تکنیک با چنین درایو شروع به جابجایی تدریجی موتورهای بخار کرد.

این امر با معرفی به اصطلاح "شمع یابلوچکوف" به تولید بسیار تسهیل شد. هیچ اختراع دیگری تا به حال چنین سریع و گسترده مورد استقبال قرار نگرفته بود.

این یک پیروزی واقعی برای مخترع روسی بود که اکتشافات دیگر را نیز در اختیار دارد:

• Yablochkov راهی برای اتصال تعداد دلخواه لامپ به منبع برق ارائه کرد. هیچ کس قبلاً به این فکر نکرده بود و هر لامپ با یک دینام جداگانه کار می کرد.
• پتر نیکولاویچ اولین ترانسفورماتور جریان الکتریکی را اختراع و مونتاژ کرد.
• یابلوچکوف یاد گرفت که از جریان متناوب استفاده کند که قبل از او خطرناک تلقی می شد و کاربرد عملی پیدا نمی کرد.
• اولین دینام را ایجاد کرد.
• او با چندین منبع نوری دیگر هم آمد.
• ماشین های برقی زیادی ایجاد کرد.
• اولین باتری ماشین گالوانیکی را اختراع کرد.

امروزه، بسیاری از ایده های مطرح شده توسط یک دانشمند با استعداد روسی کاربردهای جدیدی در مهندسی برق پیدا می کند، اما او کار خود را با تلاش برای بهبود تنظیم کننده فوکو که در آن زمان گسترده بود آغاز کرد.

در سال 1974، یک قطار دولتی قرار بود مسکو را به مقصد کریمه ترک کند و اداره راه آهن مسکو-کورسک تصمیم گرفت به منظور افزایش ایمنی، گذرگاه را روشن کند. آنها به یابلوچکوف مراجعه کردند که شایعه شده بود به انرژی الکتریکی علاقه دارد.

یابلوچکوف نورافکن خود را روی لوکوموتیو قرار می دهد که بر اساس اصل تشکیل قوس الکتریکی کار می کند. لامپ قوس باید دائماً تنظیم شود زیرا قوس الکتریکی فقط زمانی رخ می دهد که فاصله مشخصی بین میله های کربن مشاهده شود. خود میله ها در حین کار سوختند، بنابراین مکانیزم تنظیمی مورد نیاز بود که میله ها را با سرعت مورد نیاز به سمت یکدیگر حرکت دهد.

نتیجه آزمایش نشان داد که طراحی تنظیم کننده نیاز به ساده سازی دارد، زیرا نیاز به توجه مداوم دارد و یابلوچکوف شروع به فکر کردن در مورد این مشکل کرد. در طول راه، او آزمایشاتی را روی الکترولیز محلول کلرید سدیم انجام داد.

در جریان یکی از این آزمایش‌ها، زغال‌های موازی در محلول نمکی یکدیگر را لمس کردند و یک قوس الکتریکی درخشان فوراً چشمک زد. پس از آن بود که اصل عملکرد یک لامپ بدون تنظیم کننده به سر دانشمند آمد.

در سال 1975 یابلوچکوف دینامی را که ساخته بود به پاریس برد و برای ثبت اختراع درخواست داد. او در یک سخنرانی در جلسه انجمن فیزیکدانان فرانسه، اصول اختراع خود را اعلام کرد و آنها را در عمل نشان داد.

در 15 آوریل 1876، در حالی که یابلوچکوف در لندن بود، کار شمع خود را به طور علنی در نمایشگاهی از وسایل فیزیکی به نمایش گذاشت. تماشاگران زیادی خوشحال شدند. این تاریخ است که در زندگی نامه این دانشمند پیروز شمرده می شود.

این امر با گسترش سریع این تازگی همراه شد، اما در سال 1881 یک لامپ رشته ای به جهان معرفی شد که می توانست تا 1000 ساعت کار کند. این تازگی بسیار مقرون به صرفه تر بود، بنابراین هزینه استفاده از برق به میزان قابل توجهی کمتر شد.

لامپ های روشنایی مدرن

به اندازه کافی عجیب، اما امروزه ما هنوز از لامپ های ادیسون و "شمع های Yablochkov" استفاده می کنیم. و اگر اولی روزهای خود را سپری کند، که جایگزین همتایان نورانی و ال ای دی خود شده است، دومی تولدی مجدد کامل دریافت کرده است.

چراغ قوس الکتریکی به شکل لامپ های هالوژن خودرو برگشته است. استفاده از هالوژن باعث افزایش طول عمر فیلامنت شده است. این همچنین امکان ایجاد لامپ های با قدرت بالاتر را فراهم کرد.

البته این لامپ ها با استفاده از فناوری های جدید ساخته شده اند و در آنها از مواد کاملاً متفاوتی نسبت به 140 سال پیش استفاده شده است، اما اصل اولیه عملکرد مانند قبل باقی مانده است.

امروز برای روشنایی از چه چیزی استفاده می کنیم؟ لامپ های فلورسنت بسیار گسترده هستند. از آنها برای روشنایی خیابان ها، روشنایی صنعتی، مدارس، مهدکودک ها و خانه ها استفاده می شود. در دهه 80 قرن گذشته، آنها یاد گرفتند که چنین لامپ هایی را فشرده کنند، که امکان نصب آنها را در لوسترها و چراغ های رومیزی فراهم کرد.

به عبارت دیگر، لامپ های فلورسنت مدرن را لامپ های کم مصرف می نامند و این تنها مزیت آنها نیست:

1. استفاده از چنین لامپ هایی باعث می شود که مصرف برق برای روشنایی 6-7 برابر کاهش یابد.
2. آنها نسوز هستند، زیرا در حین کار زیاد گرم نمی شوند.

همچنین معایب کافی برای چنین لامپ هایی وجود دارد:

1. قیمت مهمترین مورد است هزینه متوسط ​​چنین لامپ 200-300 روبل است و این به بخش با کیفیت پایین اشاره دارد.
2. لامپ ها شکل مارپیچی دارند که به دلایل زیبایی شناسی مناسب هر چراغی نیست. درست است، با گذشت زمان آنها یاد گرفتند که آنها را در فلاسک های اضافی با اشکال مختلف قرار دهند.

1. دور انداختن لامپ های کم مصرف یک مشکل کامل است، زیرا آنها حاوی جیوه هستند که بخارات آن بسیار سمی در نظر گرفته می شود.

همانطور که می توانید تصور کنید، معایب کاملا جدی هستند. این فناوری را به سمت یک جهش جدید سوق داد - LED ها شروع به استفاده به عنوان منبع اصلی نور کردند.

اگرچه ال ای دی ها در اواسط قرن بیستم کشف شدند، اما تنها در آغاز قرن بیست و یکم به عنوان لامپ مورد استفاده قرار گرفتند. دلیل آن در این واقعیت نهفته است که LED ها در محدوده بسیار باریکی ساطع می کنند که ایجاد منبع نور قابل قبول برای چشم انسان را دشوار می کند. علاوه بر این، این تابش نور با دید انسان ناسازگار است و می تواند به آن آسیب برساند.

همه این دلایل منجر به یک مرحله توسعه طولانی شد که در طی آن اکثر آنها حل شدند و از سال 2006 LED ها به یک منبع نور کامل تبدیل شدند.

ورود آنها مزایای زیر را برای خریدارها به همراه داشت:

• مصرف برق حتی در مقایسه با مخالفان صرفه جویی در مصرف انرژی کاهش یافته است.
• اتلاف گرما در چنین لامپ هایی در سطح بسیار پایینی است و نه به سمت تشعشع، بلکه به سمت پایه لامپ هدایت می شود که هنوز سردتر از رقبا است.
• عمر طولانی، محاسبه شده برای چرخه های متعدد روشن و خاموش کردن. با توجه به این پارامتر، هیچ لامپ دیگری به سطح LED نمی رسد.
• طیف رنگ - یک نقطه ضعف به مزیت تبدیل شده است، زیرا تنوع تابش رنگ بسیار زیاد شده است.
• دفع ساده - برای دور انداختن لامپ نیازی نیست نگران عواقب آن باشید یا به محل جمع آوری بدوید.
• لامپ های LED سازگار با محیط زیست هستند - هیچ ماده مضری در طول کار آنها منتشر نمی شود.
• بسیاری از محفظه‌های لامپ ال‌ای‌دی از پلاستیک بادوام ساخته شده‌اند که به راحتی می‌توانند در برابر قطرات از ارتفاع چند متری مقاومت کنند.

اما طبق معمول اشکالاتی وجود داشت که ما نیز موظف به بیان آنها هستیم:

• برخی از لامپ ها دارای سوسو زدن هستند که با چشم قابل مشاهده نیست. این امر در مورد محصولات ارزان قیمت چین و سایر کشورهای آسیایی صدق می کند. چنین لامپ هایی می توانند برای سلامت انسان مضر باشند.
• همین محصولات ارزان قیمت می توانند در طیفی مضر برای چشم انسان منتشر کنند.
• انتشار نور از LED به شدت در یک جهت اتفاق می افتد، که باعث می شود زاویه نور در مقایسه با مخالفان بسیار کوچک باشد. برای حل مشکل، مانند یکی از عکس های بالا، لامپ هایی از نوع "ذرت" طراحی شد. در آنها، LED ها در اطراف یک میله مرکزی قرار گرفته اند، که شبیه گوش فرهنگ است که پس از آن نامگذاری شده اند.
• با گذشت زمان، LED های جداگانه در لامپ می توانند بسوزند و باعث کاهش روشنایی شوند. از یک طرف، لامپ به کار خود ادامه می دهد، اما از طرف دیگر، ممکن است قدرت آن دیگر برای استفاده راحت کافی نباشد و تعویض آن اجتناب ناپذیر است.

پیش از این، قیمت لامپ های LED را می توان به معایب نسبت داد، اما اخیراً آنها مقرون به صرفه تر شده اند. بنابراین، به عنوان مثال، یک لامپ خوب را می توان با 150 روبل خریداری کرد. محصولات مارک های معروف مانند فیلیپس هنوز بسیار گران هستند (از 500 تا 2000 روبل).

نصیحت! پاسخ به این سوال که امروز کدام لامپ را انتخاب کنید چندان آسان نیست! برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد دستگاه های روشنایی مدرن، ویدئویی که به مقاله پیوست می کنیم کمک خواهد کرد.

از اینجا نتیجه می گیریم که تکامل دستگاه های روشنایی هنوز تا کامل شدن فاصله دارد. اما آنچه امروز استفاده می کنیم به این نزدیک است. چه کسی می داند، اما شاید فردا، آنها چیز جدیدی از نظر مفهومی کشف کنند، و LED ها نیز بخشی از تاریخ خواهند شد، اما در حال حاضر، می توان آنها را با خیال راحت اوج توسعه دستگاه های روشنایی نامید.

تاریخچه توسعه روشنایی الکتریکی، که به طور خلاصه در مقاله ما توضیح داده شده است، کاملاً بیان نشده است. این توسط بیش از هزار ذهن روشن ساخته شده است که هر کدام در این تجارت جالب مشارکت داشته اند. و مهم نیست که چقدر این مشارکت ناچیز به نظر می رسد، بدون این مرحله ممکن است مرحله بعدی وجود نداشته باشد. خوب، ما سعی می کنیم داستان خود را فراموش نکنیم و در مورد آن به خوانندگان خود بگوییم. همین! بهترین ها!