головна сторінка головна сторінка головна сторінка головна сторінка

Висвітлення

Наука и техника
 
ru - ua - en - fr - by - de - es

Люди навчилися використовувати вогонь для висвітлення близько 500 000 років тому. Стіканням століть конструкція світильників усе більш ускладнювалася, і сьогодні одним клацанням рубильника можна залити світлом цілі вулиці й будинку

Видовбані із крейди й піщанику примітивні лампи датуються вченими приблизно 80 000 г. до н.е., а в Іраку були знайдені керамічні світильники віком близько 10 000 років. Біблія свідчить, що виготовлені з того ж тваринного жиру свічі горіли в храмі Соломона ще в X столітті до н.е. З тих пор без них не обходилося жодне богослужіння, але широке застосування в побуті вони знайшли тільки в епоху середньовіччя


Лампи Аргана

Століття сучасного висвітлення почалося з винаходу масляних ламп, які в 1784 г. придбали свою найбільш зроблену форму стараннями швейцарця Ами Аргана. Його лампа була постачена трубчастим ґнотом; повітря всмоктувалося з боків крізь середину трубки, забезпечуючи яскраве й майже бездимне полум'я. Пізніше в лампі Аргана почали використовувати гас, що ще більш підвищила якість полум'я. На гасі донині працюють лампи типу " кажан".


Успіх газу

В 1798 г. шотландець Вільям Мердок почав використовувати кам'яновугільний газ для висвітлення печери неподалік від його будинку в Корнуэлле. Через 12 років він улаштував газове висвітлення свого будинку в Редруте, а потім спробував створити газову освітлювальну систему на заводі під Бирмингемом. В 1807 г. лондонська Пэлл-Мэлл стала першої у світі вулицею з газовим висвітленням. Незважаючи на труднощі з видаленням сажі, до 1830 г. вулиці великих міст Європи й Північної Америки вже висвітлювалися газовими ліхтарями

Перші газові світильники давали досить слабке полум'я, і тільки після появи в 1885 році сітчастої лампи Вельсбаха газ почали широко застосовувати для внутрішнього висвітлення. Над форсункою, у якій вугільний газ змішувався з повітрям, Вельсбах закріпив калильную сітку. Коли газ запалювали, сітка яскраво розжарювалася, випромінюючи тепле біле світло. Конструкція виявилася настільки вдалої, що до кінця 19309х років газ залишався серйозним конкурентом електрики


Століття електрики

Найперші електролампи - вугільні дугові - були створені Хэмфри Дэви в 1809 році. Два вугільні стрижні підключалися до клем величезної батареї. У точці дотику ці стрижні розжарювалися добела. Коли їх розлучали на відстань близько 10 див, між ними спалахувала сліпуче біла світлова дуга

Однак практичне застосування ці лампи знайшли тільки в 1831 році, з появою генераторів. В 18508е роки дугові лампи почали використовувати для тимчасового висвітлення вулиць у Лондоні, Парижу, Берліні й Нью-Йорку, а в 1862 році перша стаціонарна дугова лампа була встановлена на маяку Дандженесс.


Перші електролампи

В 1878 році Джозеф Суон помістив у герметичну скляну колбу тонку нитку обвугленої целюлози, нагрів її, щоб вилучити гази з вугілля, а потім відкачав з колби повітря для створення вакууму

Через рік після Суона американець Томас Атва Эдисон виготовив лампу з тонкою ниткою з карбонизированного бамбука, а в 1882 році побудував у Нью-Йорку першу електростанцію, яка постачала енергією 10 000 ламп. Так почалося бурхливий розвиток століття електрики


Електролампи наших днів

У колбах сучасних електроламп світиться вольфрамова спіраль. Електричний струм, проходячи через спіраль, нагріває її приблизно до 2700°С, змушуючи випромінювати яскраве біле світло

Випромінюваний лампою світло виміряється в люменах. Співвідношення між кількістю світла й споживаного електрики називається світловою ефективністю. Світлова ефективність лампи з вольфрамовою спіраллю рівна приблизно 12 люмен/ватів. Іншими словами, це низкоэффективный джерело світла. Більша частина випромінювання спирали перебуває в невидимому інфрачервоному, або тепловому, спектрі. Інша проблема полягає в тому, що атоми вольфраму випаровуються з поверхні спирали, осаджуючись на внутрішній поверхні колби. Колба поступово чорніє, і кількість випромінюваного світла зменшується. Зрештою, вольфрам випаровується настільки, що спіраль перегоряє, і лампа гасне

Щоб сповільнити випар спіралі, колби ламп заповнюють аргоном і азотом, але запобігти цьому процесу повністю неможливо. Чим вище температура спіралі, тем швидше випар, але й тем яскравіше випромінюваний світло. Виробникам удалося добитися деякого компромісу, і сучасні лампи випускаються з ресурсом приблизно 1000 годин, але й у випромінюваному ними спектрі більше жовтого кольору, чому всолнечном.


Галогени

Іншим способом сповільнити випар спіралі став використання вольфрамовоогалогенних ламп. У колбу лампи вводиться галоген - йод або бром. Вони утворюють із вольфрамом нестійка хімічна сполука, яка осаджується на спіралі, а не на стінках колби

Однак йод і бром теж впливають на скло, тому колбу доводиться робити з дорогого кварцу. ВольфрамовооГалогенні лампи допускають високі температури розжарення й без шкоди для довговічності випромінюють більш яскраве біле світло, близький до природнього спектра

Газорозрядні лампи застосовуються з початку 19309х років. Перші лампи замість откачанного повітря заповнювалися невеликою кількістю неону. Висока напруга подавалася на електроди, розміщені в обох кінцях трубки

Між електродами виникав електричний розряд, і лампа починала випромінювати червонувате світіння. Ці трубки можна було згинати, утворюючи різні форми або букви, і вони незабаром стали застосовуватися в рекламі. Так почалася ера неонових вогнів, що блискають майже у всіх міські центрах

Експерименти з іншими газами відкрили широкий спектр різних квітів. Натрієві лампи низького тиску випромінюють жовте світло й використовуються для висвітлення вулиць. Спочатку їх ефективність не перевищувала 70, але зараз вона виросла до 200 люмен/ватів


Зелене світло

Найшлося застосування й ртутним лампам з ефективністю близько 45 люмен/ватів. Правда, у їхньому зеленуватому, хоча й не монохромному, світлі предмети й люди видадуться небагато примарними-плоскими

До кінця 19309х років лампи стали покривати фосфорним люмінофором, який доповнив ртутний спектр відсутнім червоним відтінком. Це були перші кроки люмінесцентного висвітлення. Більшість офісних приміщень висвітлюються ртутними газорозрядними лампами з невеликою домішкою аргону. Тиск пар зберігається низьким, щоб випромінювалося більше ультрафіолетового, ніж видимого світла. Внутрішня поверхня трубки покрита фосфором. Ультрафіолетове випромінювання збуджує люмінофор, і той починає флуоресцировать, тобто поглинати ультрафіолетові промені, видаючи замість них видиме світло. За допомогою різних фосфорних сумішей можна добитися майже будь-якого кольору світіння


Небагато червоного

У середині 19б 0-х років у покриття ртутних ламп високого тиску стали додавати рідкісноземельне з'єднання ванадат иттрия. Видаване ним червоне світіння дозволило заповнити недолік червоного кольору в спектрі ртутних ламп. Вони були набагато компактніше люмінесцентних ламп і при відповіднім компонуванні легко підключалися до звичайної електроарматури. Вони споживають учетверо менше енергії, чому лампи розжарювання, випромінюючи набагато менше тепла, а домішки певних металів - таллия, диспрозію, індію й натрію - у ртутних парах високого тиску поліпшують передачу кольору. Металлогалоидные лампи ефективністю 80-85 люмен/ватів випромінюють біле світло, близький до природнього спектра. 1000тватні металлогалоидные лампи в герметичних рефлекторах із пресованого скла застосовуються для висвітлення стадіонів і прийшли на зміну застарілим дуговим лампам при висвітленні зйомок на відкритім повітрі

Одним зі способів поліпшення передачі кольору є підвищення тиску пар у натрієвих лампах. Однак при високому тиску скляний балон лампи може не витримати хімічної атаки іонізованого натрію, що утворюється при температурах вище 700°С..Було знайдено кілька варіантів рішення цієї проблеми. Можна застосовувати алюмінієво-керамічні або кварцові лампи, або покривати їхню внутрішню поверхню порошковим напилюванням

Виробники розробляють ксенонові газорозрядні лампи, що дають поліхромне світло, майже ідентичний природньому сонячному спектру. Однак майбутнє, очевидно, належить електролюмінесценції - явищу, що змушує світитися поверхні стін і стель


Волоконна оптика

Ведуться розробки й в інших напрямках світлотехніки. У промисловості застосовуються лампи з особливим спектром світіння, що викликають певні хімічні реакції. Під променями інфрачервоних ламп прискорюється висихання пофарбованих поверхонь, а в медицині знайшли застосування й ультрафіолетові, і інфрачервоні лампи. В організм хворого вводяться эндоскопы з підсвічуванням, що зводять до мінімуму хірургічне втручання, що й дозволяють бачити операційне поле без великих розрізів. ВолоконнооОптичні световоды висвітлюють місця, у яких звичайною лампою користуватися не можна. Більше того, эндоскоп з волоконним провідником, на кінчику якого блискає найтонший лазерний промінь, здатний лікувати внутрішні органі. За допомогою лазерів лікують багато недуг - зупиняють кровотеча шлункових виразок, видаляють ушкоджені ділянки головного мозку, відключають болючі центри й випалюють ракові клітки на шейку матки


Смертоносні лазери

Конструктори намагаються перетворити лазери в ефективну руйнівну зброю, не задовольняючи тим, що вони вже використовуються в системах наведення й інформаційних мережах. Скажемо, бомби з лазерним наведенням набагато точніше попадають у мету, чому при візуальнім наведенні, та й ракети, що наводяться неуважним лазерним променем, здатні вразити мета з найвищою точністю. Значення цих видів озброєнь добре показала війна в Перській затоці. Однак для лазерів, здатних безпосередньо знищувати військові цілі, потрібно незмірно більше енергії, чим може собі дозволити будь-яка держава.

Rambler's Top100