На сегодняшний день электрическая лампа остается одним из самых популярных электротехнических устройств.
В течение первой половины XIX века господствующее положение занимало газовое освещение, имевшее несущественные преимущества перед лампами с жидким топливом: централизация поставок установок светильным газом, сравнительная дешевизна топлива, простота газовых горелок и простота обслуживания.
Но в меру развития производства, роста городов, строительства большого количества заводов, гостиниц, магазинов, разного рода помещений оно все менее удовлетворяло практическим требованиям, поскольку было опасным в пожарном отношении, вредным для здоровья, а сила света отдельной горелки была небольшой. Особенно недостатки газового освещения стали проявляться на крупных предприятиях с большим числом рабочих, занятых на производстве по 12-14 часов в сутки, вызывая резкое снижение производительности труда. Поэтому вполне своевременными, отвечающими социальному «заказу» общества, были попытки создать электрические источники света, которые вскоре решительно вытеснили другие источники.
Развитие электрического освещения происходило по двум направлениям: конструирование дуговых ламп и ламп накаливания.
Вполне естественно начать историю электрического освещения с упоминания об опытах Василия Владимировича Петрова в 1802 году, которыми было установлено, что с помощью электрической дуги «темный покой может быть достаточно ясно освещенным». В том же 1802 году Гемфри Дэви в Англии демонстрировал напряжение проводника током.
Электрическая или «вольтовая» дуга была в буквальном смысле ярким проявлением электрического тока, и в первой половине XIX века она часто демонстрировалась в лабораториях и на лекциях об электричестве. Принципиальными недостатками дугового источника являются: открытое пламя (и отсюда — пожарная опасность), огромная сила света и необходимость регулирования дугового промежутка по мере сгорания угля.
В 1844 году Французский физик Жан Бернар Фуко, именем которого назван открытый им вихревой ток, заменил электроды из деревянного угля электродами из угля реторты, что увеличило продолжительность горения лампы. Регулирование оставалось еще ручным. Такие лампы могли получить употребления только в тех случаях, когда требовалось непродолжительное по времени, но интенсивное освещение, например, при подсветке стекла микроскопа, при устройствах сигнализации в маяках или театральных эффектах.
Легко себе представить восторг (а возможно — и испуг) зрительного зала, когда в Парижском оперном театре в 1847 году в ходе спектакля -давали оперу Мейербера «Пророк», восход солнца имитировался с помощью дуговой лампы!
Дальнейшая история дугового электрического освещения связана с изобретениями различных механических и электромагнитных регуляторов. Идея дифференциального регулятора Чиколева, получившей широкое применение в строении прожекторов, была использована другими конструкторами, в частности немецким фабрикантом Шуккертом. Крупносерийный выпуск дуговых ламп с дифференциальным регулятором начали производить в конце 70-х годов XIX века заводы Сименса (с которыми объединились заводы Шуккерта), и такая лампа стала продаваться под наименованием «дуговая лампа Сименса».
С 80-х годов XIX века дифференциальные дуговые лампы стали единственным типом дуговых источников света, которые применялись для освещения улиц, площадей, гаваней, а также для освещения больших помещений производственного или общественного назначения. Они также стали обычными источниками света в прожекторной и свето-проекционной технике.
Особое место среди дуговых источников света занимала «электрическая свеча» Павла Николаевича Яблочкова. Изобретение, о котором пойдет речь, не привел к массовому и устойчивого употребления именно этого источника света, но оно заслуживает особой оценки, поскольку именно «электрическая свеча» явилась тем детонатором, который вызвал бурный рост электротехнической промышленности.
Осенью 1875 года Павел Николаевич проводил опыт электролиза поваренной соли. Два угольные электроды были расположены параллельно, и однажды, когда электроды на мгновение коснулись друг друга в нижних своих частях, между ними возникла электрическая дуга. Яблочков вместе со своим помощником как завороженные наблюдали сквозь толстое стекло стеклянного сосуда яркое в буквальном смысле слова явление и «дали углю гореть до конца, а сосуду треснуть». Увидев длительное горение дуги между параллельными стержнями, изобретатель воскликнул, обращаясь к своему коллеге: «Смотри, и регулировщика ни одного не нужно!». Изобретение было важным, но гениально простым: чтобы избавиться от дорогих регуляторов нужно просто обернуть уголь с встречного положение в параллельное. Необходимо было несколько дней, чтобы технически доработать изобретение. Но Яблочков всю жизнь был плохим предпринимателем. Его московская мастерская потерпела финансовый крах и ему грозила долговая тюрьма. Спасая свое изобретение, он срочно переехал в Париж.
В Париже Яблочков познакомил со своей идеей известного ученого и владельца завода по производству точных приборов Бреге, и уже 23 марта 1876 он получил патент на то, что стало знаменитой «электрической свечой». Одна электрическая свеча могла гореть около 2-х часов. При установке нескольких свечей в специальном фонари, оборудованном переключателем для включения очередной свечи можно было обеспечить бесперебойное освещение в течение длительного времени. Изобретение электрической свечи способствовало внедрению в практику переменного тока.
В 1876 году он организовал компанию по производству систем освещения, в которой был техническим руководителем. Первой операцией компании было освещения универсального магазина «Лувр» в Париже, затем ипподрома и, пожалуй, самое эффектное — освещение улицы Оперы. Изобретатель стал богатым человеком. Его изобретение осуществлял триумфальное шествие по всему миру.
Для внедрения своей системы в Петербурге Яблочков уехал из Парижа, заплатив компании все сбережения за право эксплуатации своих изобретений в России. Но время триумфа электрической свечи быстро кончился, появились удобные лампы накаливания, и это повлекло большие потери у компании, сопровождавшиеся у изобретателя моральными переживаниями. Умер Павел Николаевич Яблочков у себя на родине, в Саратове, в возрасте всего 47 лет, оставив семью без средств к существованию.
Дальнейший прогресс электрического освещения был связан с изобретением лампы накаливания, которая оказалась удобным источником освещения, имея лучшие и световые показатели.
Первую лампу накаливания — еще с платиновой спиралью — создал в 1809 году англичанин Деларю. Нить из драгоценного металла стоила очень дорого, и бельгиец Жобар сделал в 1838 году гораздо более дешевую угольную лампу накаливания. Но такая лампа светила недолго: угольный стержень быстро разрушался от атмосферного воздуха в колбе.
Развивая идею о светимости раскаленного проводника, немец Генрих Гебель создал в 1854 году первую вакуумную лампу. Обугленную бамбуковую нить он поместил в сосуд, из которого было заранее выкачан воздух. Это в разы увеличило время свечения. Но угольный проводник не был идеальным источником света, и его нельзя было бы использовать в настольных лампах.
Создатель популярного в мире осветительного устройства — российский инженер, изобретатель Александр Николаевич Лодыгин. Он в качестве волосков накаливания использовал вольфрамовые нити, хотя тоже начинал с опытов с угольным стержнем. Вольфрамовая нить при отсутствии воздуха резко увеличила срок службы лампочек. А вскоре изобретатель предложил заполнять баллон инертным газом — это еще больше продлило лампам жизни.
За свое изобретение Лодыгин получил от Петербургской академии наук почетную Ломоносовскую премию. Вскоре он запатентовал свое изобретение не только в России, но и почти во всех странах Европы: Австро-Венгрии, Испании, Португалии, Италии, Бельгии, Франции, Великобритании, Швеции, Саксонии. И даже в Индии и Австралии! А за участие в Венской электротехнической выставке изобретатель получил орден Станислава III степени — редкий случай для российского инженера!
Поняв, что производство ламп сулит большую выгоду, Лодыгин основывает компанию «Русское общество электрического освещения Лодыгин и К °» и в 1906 году продает патент на вольфрамовую нить американской компании General Electric. Однако вольфрам в те времена стоил дорого, и этот патент нашел весьма ограниченное применение.
Очередной прорыв наступил в 1910 году, когда Уильям Дэвид Кулидж изобрел дешевый метод производства вольфрамовой нити. Этот металл легко вытеснил все другие виды нитей накаливания. Лодыгин, побывав на Западе, вернулся в Россию, начал преподавать в Электротехническом институте и работать в строительном управлении Петербургской железной дороги. Он задумал беспрецедентный в России проект электрификации страны. Первая мировая война и революция 1917 года помешали его начинаниям. Лодыгин эмигрирует в США. В марте 1923 года он умер в Нью-Йорке.
Мировая известность тем временем достается американцу Томасу Эдисону, хотя, по сути, он не изобрел лампочку, а лишь усовершенствовал чужие разработки. Вопреки распространенному мнению, даже патрон для лампочек придумал не Эдисон, а его сотрудник Стерижер, а розетка и вилка — это опять же заслуга Лодыгина.
Однако у Эдисона был потрясающий талант применять и комбинировать изобретения. Электрическую лампочку сначала встретили нехорошо. На специально построенном полигоне, в центре которого располагалась лаборатория Эдисона, он продемонстрировал сотни горящих электрических лампочек, энергия в которых вставала от центральной динамо-машины подземными кабелями. После этого показа лампочка, созданная гением инженера Лодыгина и его предшественников, завоевала мир. С тех пор она обросла множеством легенд и интересных фактов. Например, согласно статистике, электролампа сократила сон человека на 2-3 часа: до ее изобретения люди спали по 10 часов в сутки. День рождения лампы накаливания приходится на 24 июля 1874. Прибор быстро покорил весь мир, и сегодняшнюю жизнь невозможно представить без обычной лампочки.
Если речь заходит о продолжительности служения ламп современного типа, конечно, вспоминают «Столетнюю лампу» — она горит в США, в одном из пожарных отделений калифорнийского города Ливермор с 1901 года и представляет собой 4-ваттный светильник ручной работы.
Кроме ламп, наша промышленность выпускает другие. Таковы лампы-гиганты, применяемые для морских маяков. Некоторые высотой более метра, массой более 7 кг, а мощностью 50000 Вт. Есть и лампы-малютки массой 0,02 кг и мощностью 0,4 Вт. Такие лампы используют в медицине.
Современная лампа накаливания — очень удобный, безопасный и дешевый источник света. Однако в ней лишь 7% энергии преобразуется в энергию видимого света. Будущее принадлежит совсем другим лампам — лампам дневного света, которые более экономично дают свет, похожий на дневной.
Таким образом, у «электрической лампочки» нет одного-единственного создателя. История появления светящейся «груши» представляет собой целую цепь открытий и изобретений, сделанных разными людьми в разное время.