Лампочки можуть виробляти світло зовсім різними способами: нагрівати металеву нитку, створювати електричний розряд або використовувати світлодіод. Звична нам лампа з’явилася завдяки багатьом дослідам і вдосконаленням, що тривали десятиліттями.
Цікаві факти про лампочку
1. У лампі розжарювання світиться тонка металева нитка. Електричний струм нагріває її так сильно, що вона починає випромінювати видиме світло. У багатьох таких лампах нитку виготовляли з вольфраму – металу, здатного витримувати високу температуру.
2. Скляна колба захищає розжарену нитку від кисню. Якби всередині було звичайне повітря, гаряча нитка швидко зруйнувалася б. Тому з колби відкачують повітря або наповнюють її газом, який майже не реагує з ниткою.
3. Лампа розжарювання більше гріє, ніж освітлює. Близько 90% спожитої нею електроенергії перетворюється на тепло. Саме тому до лампи, яка щойно довго світила, краще не торкатися.
4. Галогенна лампа теж має розжарену нитку. Речовини, що містять галогени, допомагають частині випаруваного вольфраму знову осідати на нитці. Це дає лампі змогу працювати за вищої температури, ніж звичайна лампа розжарювання.
5. Компактна люмінесцентна лампа світить без розжареної нитки. Електричний розряд усередині трубки створює ультрафіолетове випромінювання, невидиме для ока. Спеціальне покриття на склі перетворює його на видиме світло.
6. Вати показують електричну потужність лампи, а люмени – її світловий потік, тобто кількість випромінюваного видимого світла. Лампа розжарювання потужністю 60 Вт і деякі LED-лампи потужністю приблизно 6–11 Вт дають близько 800 люменів. Отже, LED-лампа може забезпечити подібне освітлення за меншої витрати електроенергії.
7. Позначка «2700 К» на упаковці LED-лампи не означає, що її корпус нагріється до такої температури. Вона описує відтінок світла: приблизно 2700–3000 К – тепле жовтувате світло, а 5000–6500 К – холодніший відтінок, ближчий до денного.
Цікаві факти з історії лампочки
8. Ще 1802 року британський учений Гамфрі Деві пропустив електричний струм крізь платинову смужку й змусив її світитися від нагрівання. Так він показав принцип електричного світла розжарювання. Це був науковий дослід, а не лампочка для щоденного користування.
9. У 1838 році бельгієць Марселен Жобар запропонував використовувати вугільний елемент у просторі без повітря як джерело світла. Він висловив ідею, але немає підстав називати її готовою побутовою лампою, яку Жобар виготовив і поширив.
10. Близько 1840 року британець Воррен де ла Рю помістив платинову спіраль у скляну колбу, з якої відкачали повітря. Струм розжарював платину, і вона світилася. Такий спосіб показав можливість створити лампу, але платина була надто дорогою для масового освітлення.
11. Генріху Гебелю іноді приписують створення лампи з обвугленим бамбуковим волокном у 1854 році. Однак цю історію не вдалося надійно підтвердити, тому подавати 1854 рік як доведений етап винайдення лампочки не варто.
12. У 1874 році інженер Олександр Лодигін отримав патент у Російській імперії на електричну лампу з вугільним стрижнем. Стрижень розміщували під скляним ковпаком і захищали від кисню, щоб він довше світився.
13. Наприкінці 1878 року британський винахідник Джозеф Свон повідомив про успішні досліди з лампою, а в лютому 1879 року продемонстрував працюючий зразок. Його лампа мала вугільний світний елемент у скляній колбі без повітря. Вона працювала, проте ще не підходила для широкої системи освітлення будинків.
14. У 1879 році команда Томаса Едісона створила лампу з обвугленою бавовняною ниткою. За даними Міністерства енергетики США, вона працювала 14,5 години. Пізніше нитка з обвугленого бамбукового волокна дала змогу виготовляти лампи зі строком роботи до 1200 годин. Більше про винахідника є в нашій статті «Цікаві факти про Томаса Едісона».
15. Для поширення лампочки знадобилося більше, ніж удосконалити її колбу. Едісон і його співробітники працювали також над генераторами, дротами, вимикачами й запобіжниками. У 1882 році в Нью-Йорку запрацювала електростанція на Перл-стріт, що постачала електроенергію навколишнім будівлям.
16. У пожежній частині міста Лівермор у США зберігається лампочка, встановлена ще 1901 року. Вона світила більшу частину часу, хоча в її роботі були перерви, зокрема під час перенесення до іншої будівлі. Guinness World Records визнає її лампою, що світить найдовше.
17. Перші практичні лампи Едісона мали вугільні нитки, а у XX столітті поширилися вольфрамові. Ранні вольфрамові нитки були крихкими. У 1909 році Вільям Кулідж розробив спосіб виготовляти з вольфраму тонкий гнучкий дріт, придатніший для масового виробництва ламп.
Цікаві факти про сучасні лампочки
18. Світлодіодна лампочка не має нитки розжарювання. Світло виникає в маленькому напівпровідниковому кристалі: коли через нього проходить струм, заряджені частинки взаємодіють і частина енергії випромінюється як світло.
19. Створити яскравий синій світлодіод виявилося складніше, ніж червоний чи зелений. Цей прорив допоміг зробити ефективні білі LED-лампи для освітлення. За винайдення синіх світлодіодів Ісаму Акасакі, Хіросі Амано та Сюдзі Накамура отримали Нобелівську премію з фізики 2014 року.
20. Біле світло LED-лампи часто починається із синього. Спеціальне покриття перетворює частину синього світла на світло інших кольорів, і разом вони здаються оку білими. Інший спосіб – поєднати світло червоних, зелених і синіх світлодіодів.
21. Для якісних білих LED-ламп очікуваний корисний строк роботи становить приблизно 30–50 тисяч годин або більше. Для типової лампи розжарювання орієнтир – близько 1000 годин. Це не гарантія для кожного виробу: фактичний результат залежить від конструкції лампи та умов роботи.
22. Світлодіод не завжди «перегорає» в одну мить. Корисний строк роботи LED-лампи часто визначають за моментом, коли вона дає 70% початкового світлового потоку. Водночас її електронні компоненти можуть вийти з ладу ще до того, як світлодіоди настільки потьмяніють.
23. LED-лампа теж виділяє тепло. Хоча вона зазвичай не випромінює його вперед так, як розжарена нитка, світлодіоди та електроніка нагріваються. Тому лампі потрібне відведення тепла: перегрів може скоротити строк її роботи та зменшити яскравість.
24. Не всі енергоощадні лампочки однакові за складом. Компактні люмінесцентні лампи містять невелику кількість ртуті, потрібної для їхньої роботи; світлодіодні лампи ртуті не містять. Саме тому люмінесцентні лампи потребують окремого поводження після використання.
Поширені запитання про лампочку
Назвати одного винахідника не можна: над електричними лампами працювали різні дослідники. Джозеф Свон продемонстрував працюючу лампу до відомої розробки Едісона, а Едісон із командою створив практичну лампу та систему електропостачання для її широкого використання.
Перші досліди показали, що електричний струм може розжарити матеріал до світіння. Протягом XIX століття винахідники шукали придатну нитку та спосіб захистити її від кисню. Пізніше вугільні нитки змінили вольфрамові, а згодом з’явилися люмінесцентні й світлодіодні лампи.
Серед побутових ламп є лампи розжарювання, галогенні, компактні люмінесцентні та світлодіодні (LED). Перші два типи нагрівають нитку, люмінесцентні використовують електричний розряд, а LED-лампи світяться завдяки напівпровіднику.
Під час роботи розжарена нитка поступово тоншає. Зрештою вона розривається, і струм уже не може проходити через лампу.
