Размещено на сайте 08.11.2007.

ПРЕДИСЛОВИЕ КАФЕДРЫ ПРОГНОЗОВ

Добрый день уважаемые читатели!

Программа «патентного пейнтбола», с которой вы познакомились в предшествующих трёх выпусках, будет, разумеется, продолжена. Ещё несколько человек изъявили желание вступить «в войну» и готовят свои материалы. Любой создатель новой теории в ТРИЗ может принять участие в этом эксперименте на «верификацию».

Однако, КП не «журнал про пылесосы», поэтому мы решили поставить сегодня работу «про лампочки». Тема пылесосов, как впрочем, и любых других машин, которые отвечают за ЗДОРОВЬЕ человека - неисчерпаема, хотя бы потому, что в мире Науки постоянно появляются какие-то новые результаты.

Можно с уверенностью сказать, что каждые полгода вполне реально формировать новое прогнозное решение именно на материале научных новинок, рассматривая их с позиции возможности конкретного использования.

Информационную среду постоянно «тралят» как «специалисты по пылесосам», так и профессиональные «поисковики», к числу которых принадлежит и представляемый сегодня автор.. Поэтому будет правильно настроить свои ожидания на то, что «пылесосная тема» будет «всплывать» постоянно, но, конечно, не будет доминирующей.

С удовольствием представляю работу моего коллеги и друга д.т.н., профессора, Мастера ТРИЗ Александра Кынина, который сейчас работает ТРИЗ экспертом в южнокорейской компании Самсунг Электромекеникс. Пять лет оторванности от Родины не сделали этого человека «усталым» или пассивным в совершенствовании исследовательских навыков, что не может не вызывать восхищения.

Можно смело назвать эту статью «краткой энциклопедией истории светильников». Кроме того, это «тренинг распознавания закономерностей», без которых невозможен профессиональный рост прогнозиста. Причём, тренинг очень высокого уровня.

Объём информации в работе велик, поэтому материал будет предъявлен в двух выпусках.

При обсуждении рукописи и подготовке её к публикации возник ряд полемических вопросов и уточнений, которые мы решили вынести в

ПОСЛЕСЛОВИЕ КАФЕДРЫ ПРОГНОЗОВ.

Эти вопросы требуют некоторого осмысления. Кроме того, на них может дать ответ не только автор, но и любой читатель, для которого тема прогнозирования развития технологий важна. Эти вопросы – «заделы» для будущих исследований по теме прогнозирование развития техники.

Приятного чтения,

С уважением, Ведущий рубрики КП,

РАЗВИТИЕ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА

А. Кынин

1. ИСТОРИЯ

Светить всегда, светить везде...
В. Маяковский

Человек всегда стремился предугадать будущее. Одной из целей таких попыток является прогнозирование процесса развития Технических Систем (ТС). До сих пор в Теории Решения Изобретательских Задач (ТРИЗ) при описании процессов развития систем преобладают не количественные, а качественные оценки, что затрудняет позиционирование ТРИЗ как научного направления. Целью представленной работы является показать пример реализации Законов Развития Технических Систем (ЗРТС), сформулированных в рамках ТРИЗ для описания развития ТС на примере реальных систем - искусственных Источников Света (ИС). Кроме того, показана возможность их описания кривыми развития и прогнозирования изменения параметров на основе математических моделей.

Классификация источников света

К сожалению, эти ТС, сыгравшие такую важную роль в развитии цивилизации, до сих пор практически не попадали в сферу интересов ТРИЗ - специалистов. Можно привести в пример только раздел в книге Ю.П. Саломатова и книгу Э.А. Соснина в которой рассмотрены только эксилампы.

В данной работе будут подробно рассмотрены только источники, применяемые для освещения помещений, то есть такие источники, которые дают белый свет, либо свет максимально к нему приближенный по спектру.

Как ни странно, но дата появления первого источника света зафиксирована довольно точно. Это, по Византийскому варианту 1 сентября 5509 г. до н. э., когда Бог произнес: «Да будет свет!...». Правда, является ли этот источник света искусственным – вопрос спорный.

Дата появления первых ИС теряется во мраке веков, однако они явно появились не ранее, чем древние люди стали применять огонь, то есть около 500000 г. до Р.Х. (См. Табл. 1). Несомненно, что первоначально огонь использовался для приготовления пищи, пока какому-то древнему изобретателю не понадобилось заглянуть в темную пещеру.

Таблица 1. История развития источников света.

Тип источника излучения
Начало использования огня	500000 г. до н.э.
Масляные лампы и факелы.	10000 г. до н.э.
Горящие камни в Малой Азии.	4000 г. до н.э.
Серийное производство глиняных ламп с маслом.	2500 г. до н.э.
Первые свечи в Греции и Риме.	500 г. до н.э.
Водородные лампы с электрическим зажиганием.
Лампа с сурепным маслом и плоским фитилем.
Лампы на угольном газе В. Мурдоха
Итальянский физик Алессандро Вольта создал первый химический источник тока
Дуга Х. Дэви
Свечение накаленной проволоки из платины или золота.
Дуга В.В. Петрова между угольными стержнями.
Свечение тлеющего разряда в опытах В.В. Петрова.
Первые газовые лампы.
Первые парафиновые свечи.
Дуговая лампа Фуко с ручным регулированием длины дуги
Керосиновая лампа Лукашевича
Немецкий изобретатель Генрих Гебель разработал первую лампочку: обугленную бамбуковую нить в вакуумированном сосуде.
Дуговые лампы с автоматическим регулированием расстояний между углями Александра Шпаковского
Лодыгин получил патент за номером 1619 на нитевую лампу. В качестве нити накала он использовал угольный стержень, помещённый в вакуумированный сосуд.
“свеча” Яблочкова
Джозеф Сван получил в патент на лампу с угольным филаментом. В его лампах филамент находился в разреженной кислородной атмосфере.
Эдисон получает патент на лампу с угольной нитью.
Накаливающийся колпачок Ауэра
Газовые лампы “Газовый Рожок”
Ацетиленовая лампа
Лампа с целлюлозной нитью
Ауэр предлагает лампу с осмиевой спиралью.
Лодыгин продаёт патент на вольфрамовую нить компании General Electric
Купер-Хьюит изобретает ртутную лампу низкого давления.
Кулиджу удалось получить ковкий вольфрам
Лэнгмюр предложил наполнять лампы инертным газом
Газонаполненная лампа Лангье с вольфрамовой спиралью.
Пирани изобретает натриевую лампу низкого давления.
Кух изобретает ртутную дуговую лампу высокого давления.
Ртутная лампа высокого давления с люминофором.
Шульц предлагает ксеноновую лампу.
Первые галогенные лампы накаливания.
Первые ртутные лампы высокого давления с йодистыми добавками.
Натриевые лампы высокого давления.
Безэлектродные серные лампы
Светодиоды белого свечения Nichia
Светодиод Luxeon K2

ИС, как техническая система, имеет ряд отличий от обычных ТС, которые обычно воспринимаются, как аналоги машин. Чтобы правильно найти все части системы сначала определим ее предназначение. Несомненно, предназначением ее является «создавать видимое излучение для освещения объекта». В этом случае продуктом такой системы будет являться свет - т.е. электромагнитное излучение. Излучает свет Рабочий Орган (РО). Снабжается РО от внешнего Источника Энергии (ИЭ) через Трансмиссию (Тр). Если считать функцией двигателя преобразование энергии из одного типа в другой, то в случае лампы накаливания им можно считать спираль (электрическая – тепловая энергия), а в случае люминисцентной лампы – люминофор, преобразующий УФ излучение в видимый свет. Управление человеком обычно ограничивается включением и выключением ТС.

В первую очередь, проанализируем все возможные варианты прямого получения света. Для этого используем таблицу Воздействие - Отклик из для случая электромагнитный отклик в форме электромагнитного излучения (см. Табл.2).

Как видно из приведенной таблицы только магнитное воздействие не приводит непосредственно к генерации света. Естественно, что рассматривать применение очень слабой по интенсивности триболюминесценции, а также гнилушек и светлячков (биолюминисценция) для освещения в данной работе не имеет смысла.

Таблица 2. Генерирование света при внешних воздействиях.

Теперь на основе полученных данных составим таблицу (см. Табл.3), в которой отразим природу и состояние элементов системы.

Таблица 3. Структура источников света.

Таким образом, по ИЭ лампы могут быть условно разделены на: Химические, Электрические и Электромагнитные.

Химические источники света

Первым источником тепла, а заодно и света, является костер, где в качестве топлива используется древесина, или уголь. В этом случае мы имеем ИЭ химической природы. Рабочим органом является раскаленный газ, который образуется в зоне горения при термическом разложении топлива в присутствии кислорода воздуха. Трансмиссией работает сам материал. Потом костер динамизировался и превратился в свой передвижной вариант - факел, а также минимизировался до лучины. Предназначением и костра и факела все-таки было не только освещение, но и генерация тепла. Поэтому первой «лампой» можно назвать именно лучину.

Долгие века такой источник света вполне устраивал людей. Но он был не только слишком громоздким, но и крайне неэффективным источником света. Это обусловлено тем, что значительную часть своей энергии он должен затрачивать на термическое разложение материала - горючего. Кроме того, пользоваться им было крайне неудобно.

Поэтому появились масляные лампы. В них ИЭ служило жидкое масло. Для транспортировки масла из резервуара к зоне горения потребовалось ввести трансмиссию - фитиль. Однако такое изменение конструкции привело к усложнению отношений между людьми, так как потребовалось где-то добывать масло и делать светильники. В дальнейшем, для ИС мы будем использовать термин «лампа».

Следующим этапом явилось изобретение восковой свечи. Как не странно, это устройство может быть помещено между костром и масляной лампой на общей линии развития. Дело в том, что топливо свечи находится в твердом состоянии, но при нагреве плавится и далее транспортируется фитилем к зоне горения.

Затем на долгое время прогресс для ламп сводился к вариациям в конструкции масляных ламп и свечей. Сам процесс развития конструкций тоже представляет значительный интерес, поскольку в ходе изменения в первую очередь росло количество свечей. Если условно считать огонь свечи точечным источником, то он превратился сначала в псевдолинейный (канделябр), круговой (традиционное колесо со свечами в качестве люстры) и объемный (многоярусные люстры дворцов).

Пример объемной геометрической эволюции: точка - линия - поверхность - объем.

В начале ХIХ века появились парафиновые свечей и керосиновые лампы. В действительности, керосиновые лампы появились еще в Средние века. Но новую жизнь в них вдохнул польский изобретатель И. Лукашевич .

Любопытно отметить, что и жидкостные лампы прошли развитие, сходное со свечами. Так обычный шнурок-фитиль (условно точечный ИС) превратился сначала в линейный, а потом в кольцевой (у последних керосиновых ламп).

Пример линейной геометрической эволюции: точка - линия - поверхностная кривая - объемная кривая.

Следующим шагом было изменение источника энергии на газ. В конце XVIII века появились первые водородные лампы с электрическим зажиганием. Однако широкого распространения они не получили по причине сложности и взрывоопасности.

Первая настоящая газовая лампа была создана В. Мурдохом (William Murdoch «Murdock»)). В 1798 году он стал использовать лампы на угольном газе для освещения производственных помещений, а в 1802 году бывший сотрудник этой компании С. Клегг организовал фирму и стал массово внедрять газовое освещение . Следует отметить, что газовые лампы по сути дела являются модернизацией костра. Только в этом случае твердое горючее превращается в газ где-то на коксовом заводе (в надсистеме), и только затем транспортируется потребителю.

Пример перехода в надсистему: уголь в костре – угольный газ на заводе.

Особенно интенсивное развитие газовые рожки получили после изобретения калильных сеток, резко увеличивающих световой поток. В 1885 году Ауэр фон Вельсбах предложил использовать калильную сетку, представляющую собой мешочек из ткани, пропитанный раствором неорганических веществ (различных солей). При прокаливании ткань сгорала, оставляя тонкий «скелет», ярко светящийся при нагревании под действием пламени. Эти устройства получили название колпачки Ауэра .

В принципе, на этом история развития ламп, использующих химическую энергию в качестве ИЭ практически прекратилась, хотя газовое освещение еще долго составляло конкуренцию электрическому (См. Фильм «Газовый свет»). Появление ацетиленовой (карбидной) лампы не повлияло на этот процесс, тем более что она, будучи мобильной системой, использовалась для других целей (в шахтах, в фарах и т.д.). Однако сам переход в такой лампе Твердое - Газ дополняет общую картину.

Пример сегментации: полено (монолит) - разделенный монолит (лучина) - жидкость (масло, керосин) - газ (коксовый газ, ацетилен, пропан).

Необходимо отметить, что вопреки некритичному пониманию ТРИЗ, газовые лампы вовсе не исчезли. Они вернулись к нам сегодня в виде источников света для туристов, причем их характеристики немного выросли.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА

Практически параллельно с развитием химических источников света развивались электрические, причем они появились даже немного раньше газовых рожков.

В 1799 году итальянский физик Алессандро Вольта создал первый химический источник тока, который получил название "вольтов столб".

Итак, следующим классом ИС являются электрические, то есть такие устройства, которые используют в качестве ИЭ электричество, причем ИЭ не входит в ТС. Однако из Табл. 3 видно, что они отличаются между собой по виду РО. Основными классами будут являться:

Дуговые лампы, где под действием электрического разряда светится газ между электродами;

Лампы накаливания, у которых свет излучает нагретая нить;

Газосветные лампы, где используется тлеющий разряд, который формируется при низком давлении газа и малом токе;

Безэлектродные лампы (СВЧ);

Светодиоды.

Пример замены принципа действия ИЭ: Химический - Электрический - Электромагнитный.

Дуговые лампы

Сначала начали развиваться системы, которые использовали электрическую дугу. Наблюдали это явление одновременно Х. Дэви в Англии и В. Петров в России, что в очередной раз подтверждает неизбежность изобретений . Интересно отметить, что и горение электрической дуги и свечение раскаленной проволоки под действием тока наблюдались в один и тот же год.

Рис. 1. Ртутные лампы высокого давления с люминофором.

Однако только через 42 года французский физик Фуко создал первую дуговую лампу с ручным регулированием длины дуги, которая нашла достаточно широкое применение. Однако ручное регулирование было крайне неудобным и в дни коронационных торжеств в Москве на башнях Кремля зажглись дуговые лампы с автоматическим регулированием расстояний между углями - детище изобретателя Александра Шпаковского (Не путать с Николаем!) .

Вскоре Павел Яблочков усовершенствовал конструкцию, поставив электроды вертикально и разделив их слоем изолятора. Такая конструкция получила название «свеча Яблочкова» и использовалась во всем мире: например, с помощью таких «свечей» освещался Парижский оперный театр .

Пример повышения управляемости: Дуга Петрова (неуправляемая) - Фонарь Фуко (ручное управление) - Дуговая лампа Шпаковского (автоматическое регулирование) – «Свеча Яблочкова» (саморегулирование).

Дуговые лампы были, хотя и яркими, но не очень экономичными, поэтому вскоре свое триумфальное шествие начали лампы накаливания. Однако, дуговые лампы вовсе не исчезли, а заняли свою, вполне определенную нишу, что еще раз заставляет усомниться в выводах о «смерти ТС».

Основной проблемой оставалось быстрое сгорание электродов. Не раз у изобретателей являлась мысль заключить вольтову дугу в лишенную кислорода атмосферу. Ведь благодаря этому лампа могла бы гореть значительно дольше. Американец Джандус первый придумал помещать под купол не всю лампу, а только ее электроды. При возникновении вольтовой дуги кислород, заключенный в сосуде, быстро вступал в реакцию с раскаленным углеродом, так что вскоре внутри сосуда образовывалась нейтральная атмосфера. Хотя кислород и продолжал поступать через зазоры, влияние его сильно ослаблялось, и такая лампа могла непрерывно гореть около 200 часов .

От использования вакуума вскоре перешли к использованию инертных газов. Сейчас в качестве источников особо яркого света используются ртутные (См. Рис.1) и ксеноновые дуговые газоразрядные лампы.

Пример использования принципа инертной среды.

В большинстве газоразрядных ламп используется излучение положительного столба дугового разряда, в импульсных лампах искровой разряд, переходящий в дуговой. Существуют лампы дугового разряда с низким [от 0,133 н/м 2 (10-3 мм рт. ст.)], например натриевая лампа низкого давления, высоким (от 0,2 до 15 ат,1 ат= 98066,5 н/м 2) и сверхвысоким (от 20 до 100 ат и более, например ксеноновые газоразрядные лампы) давлением .

Цвет получаемого света зависит от вещества, пары которого находятся в лампе. Сравнительные характеристики газоразрядных ламп представлены в Табл. 4.

Таблица 4. Сравнительные характеристики дуговых ламп.

Натриевая лампа низкого давления характеризуется максимальной эффективностью среди всех источников света - около 200 лм/Вт.

Лампы накаливания (См. Рис. 2)

Рис. 2. Лампы накаливания.

Обычно историю лампочек накаливания связывается с именем Эдисона. Однако, первым, кто разработал первую лампочку, использовав обугленную бамбуковую нить в вакуумированном сосуде был немецкий изобретатель Генрих Гебель. Его соотечественник химик Герман Спренгел повторил это в 1865 году. А потом последовал целый водопад исследований. В Великобритании это были, Cruto, Gobel, Farmer, Maxim, Lane-Fox, Sawyer и Mann. Первый канадский патент был представлен Генри Вудварду и Мэтью 24 июля 1874. Наиболее известными оказались лампочки Лодыгина и Свана .

Хотя Эдисон не изобрел электрическую лампу накаливания, он, тем не менее, перенес теорию в практику и был первым, кто успешно освоил рынок освещения лампами накаливания. Самая главная заслуга Эдисона заключается в том, что он создал всю инфраструктуру для их использования, что и принесло, в конечном итоге, коммерческий успех.

Серьезным недостатком ламп накаливания был слишком короткий срок их работы. Это было вызвано быстрым разрушением нити в атмосфере кислорода. Поэтому, развитие ламп накаливания шло по двум направлениям:

Улучшение характеристик нити

Изменение атмосферы в лампе.

Улучшение характеристик нити шло по направлению повышения термостойкости материала. Первоначально использовались различные угли на основе бамбука, хлопка и т.д. К концу XIX века светоотдача таких лампочек составляла 3 люмен/ватт. Затем стали использовать различные тугоплавкие материалы. Так Ауэр предлагает лампу с осмиевой спиралью (Т пл = 2700 o С), пытались использовать тантал с температурой плавления 2996 o С эффективность которого в лампах составляла 7 люмен/ватт, а ряд изобретателей, в том числе Лодыгин, пытались применять для этих целей вольфрам. Однако только после того, как Кулиджу удалось получить ковкий вольфрам лампочки накаливания уверенно обошли газовые рожки и дуговые лампы.

И до сих пор, несмотря ни на что, лампы накаливания пока еще составляют большую часть используемых в мире ИС.

Галогенные лампы накаливания (См. Рис.3)

Рис. 3. Линейные 2-цокольные галогенные лампы накаливания.

Серьезным шагом в развитии ламп накаливания явилось открытие галогенного цикла. Еще в 1949 году фирма OSRAM подала заявку на выдачу патента на галогенные лампы накаливания. Однако настоящий технический прорыв произошел только в 1959 году на фирме General Electric. Название этих ламп объясняется использованием в них галогенов (солей), йода или брома в качестве газов-наполнителей. Галогенный цикл в лампе предотвращает осаждение испарившегося со спирали накаливания вольфрама на внутренние стенки колбы, что обычно происходит у обычной лампы накаливания в течение ее срока службы. Во время работы лампы вольфрам и галоген соединяются, и испарившийся вольфрам осаждается на спираль. Галоген внутри лампы действует как чистильщик окон, поэтому колба лампы остается прозрачной.

Галогенные лампы накаливания, как и обычные лампы накаливания, излучают тепло, однако их рабочая температура составляет около 2800 o С. В результате этого они излучают более белый свет, имеют более высокую световую отдачу - до 25 люменов/Ватт и более длительный срок службы, составляющий от 2000 до 4000 часов .

Газоразрядные лампы

Газоразрядные лампы являются родственниками дуговых. Это большое семейство ламп, в которых разряд происходит между электродами в атмосфере какого-либо газа, или пара. Разряд вызывает ионизацию газа, то есть возникает плазма, которая и является РО системы. Однако, в отличии от дуговых, в газоразрядной лампе используется «тлеющий» разряд. В результате, температура и энергопотребление таких ламп существенно ниже.

Газовый разряд в газах вызывают излучение видимого света, спектр которого зависит от использованного газа.

Таблица 5. Цвета тлеющих разрядов в различных газах .

Рис. 4. Линейные люминесцентные лампы.

Самым распространенным примером таких ламп является люминисцентные лампы «дневного света» (См. Рис. 4), где излучателем света являются пары ртути. При этом генерируется УФ излучение, которое преобразовывается люминофором в видимый свет.

Пример использования принципа посредника.

Люминесцентные лампы накаливания обеспечивают световую отдачу от 30-50 лм/Вт. Они имеют довольно большой срок службы, до 20000 часов .

Компактные люминесцентные лампы (См. Рис. 5)

Рис. 5. Компактные люминесцентные лампы.

Основная особенность устройства компактных люминесцентных ламп (КЛЛ) состоит в придании различными способами разрядной трубке таких форм, которые бы обеспечили резкое снижение длины лампы. Кроме того, большинство маломощных ламп, предназначенных для замены ламп накаливания, устроены таким образом, что могут непосредственно или через адаптер ввёртываться в резьбовой патрон.

Пример использования надсистемных ресурсов.

ГООУ «Таловская школа-интернат для детей - сирот и

детей, оставшихся без попечения родителей»

ТВОРЧЕСКИЙ ПРОЕКТ

«ЭВОЛЮЦИЯ ОГНЯ КАК ИСТОЧНИКА СВЕТА»

Чесноков Николай.

Руководитель:

учитель технологии

2. Древнее время. От лучины до свечи

3. Появление электрических источников света

4. Типы источников света

5. Обоснование выбора темы проекта

6. Технология изготовления

7. Применение изделия

8. Экономический расчет

9. Технологическая карта

10. Приложения

1. История развития источника света. 1 сентября" href="/text/category/1_sentyabrya/" rel="bookmark">1 сентября 5509 г. до н. э., когда Бог произнес: «Да будет свет!...». Правда, является ли этот источник света искусственным – вопрос спорный.

Дата появления первых источников света теряется во мраке веков, однако они явно появились не ранее, чем древние люди стали применять огонь, то есть около 500000 г. до Р. Х. (См. Табл. 1). Несомненно, что первоначально огонь использовался для приготовления пищи, пока какому-то древнему изобретателю не понадобилось заглянуть в темную пещеру.

Таблица 1. История развития источников света.

Тип источника излучения
Начало использования огня	500000 г. до н. э.
Масляные лампы и факелы.	10000 г. до н. э.
Горящие камни в Малой Азии.	4000 г. до н. э.
Серийное производство глиняных ламп с маслом.	2500 г. до н. э.
Первые свечи в Греции и Риме.	500 г. до н. э.
Водородные лампы с электрическим зажиганием.
Лампа с сурепным маслом и плоским фитилем.
Лампы на угольном газе В. Мурдоха
Итал. физик Алессандро Вольта создал первый химический источник тока
Дуга Х. Дэви
Свечение накаленной проволоки из платины или золота.
Дуга между угольными стержнями.
Свечение тлеющего разряда в опытах.
Первые газовые лампы.
Первые парафиновые свечи.
Дуговая лампа Фуко с ручным регулированием длины дуги
Керосиновая лампа Лукашевича
Немецкий изобретатель Генрих Гебель разработал первую лампочку: обугленную бамбуковую нить в вакуумированном сосуде.
Дуговые лампы с автоматическим регулированием расстояний между углями Александра Шпаковского
Лодыгин получил патент за номером 1619 на нитевую лампу. В качестве нити накала он использовал угольный стержень в вакуумированном сосуд.
“свеча” Яблочкова
Джозеф Сван получил в патент на лампу с угольным филаментом. В его лампах филамент находился в разреженной кислородной атмосфере.
Эдисон получает патент на лампу с угольной нитью.
Накаливающийся колпачок Ауэра
Газовые лампы “Газовый Рожок”
Ацетиленовая лампа
Лампа с целлюлозной нитью
Ауэр предлагает лампу с осмиевой спиралью.
Лодыгин продаёт патент на вольфрамовую нить компании General Electric
Купер-Хьюит изобретает ртутную лампу низкого давления.
Кулиджу удалось получить ковкий вольфрам
Лэнгмюр предложил наполнять лампы инертным газом
Газонаполненная лампа Лангье с вольфрамовой спиралью.
Пирани изобретает натриевую лампу низкого давления.
Кух изобретает ртутную дуговую лампу высокого давления.
Ртутная лампа высокого давления с люминофором.
Шульц предлагает ксеноновую лампу.

		T8 линейная, с электронным балластом
		T5 линейная
Светодиод		белый светодиод

		Прототип светодиода
Дуговая лампа		Ксеноновые газоразрядные лампы
		Дуговые ртутные металлогалогенные лампы
Газоразрядная лампа		Натриевая лампа высокого давления
		Натриевая лампа низкого давления
		Лампа на галогенидах металлов
		1400Вт Серная лампа
Теоретически возможно

Первые в истории свечи - это чаши, наполненные жиром, с фитилём или щепочкой. Первые восковые свечи появились в Средневековье. Свечи долгое время были очень дороги. Чтобы осветить большое помещение, требовались сотни свечей, они чадили, черня потолки и стены.

Масляная лампа - светильник, работающий на основе сгорания масла. Принцип действия схож с принципом действия керосиновой лампы: в некую ёмкость заливается масло, туда опускается фитиль - верёвка, состоящая из растительных или искусственных волокон, по которым, согласно свойству капиллярного эффекта масло поднимается наверх. Второй конец фитиля, закреплённый над маслом, поджигается, и масло, поднимаясь по фитилю, горит. Масляная лампа применялась издревле. В древние времена масляные лампы вылепляли из глины, или изготовляли из меди. В арабской сказке «Аладдин» из сборника «Тысяча и одна ночь» в медной лампе живёт Джинн.

Керосиновая лампа - светильник на основе сгорания керосина - продукта перегонки нефти. Принцип действия лампы примерно такой же, что и у масляной лампы: в ёмкость заливается керосин, опускается фитиль. Другой конец фитиля зажат поднимающим механизмом в горелке, сконструированной таким образом, чтобы воздух подтекал снизу. В отличие от масляной лампы, у керосиновой фитиль плетёный. Сверху горелки устанавливается ламповое стекло - для обеспечения тяги, а так же для защиты пламени от ветра. Первая керосиновая лампа была описана Ар-Рази в Багдаде IX века. Современная керосиновая лампа была изобретена аптекарями Игнатием Лукасевичем и Яном Зехом в 1853 году во Львове.

Лампа накаливания общего назначения (230 В, 60 Вт, 720 лм, цоколь E27, габаритная высота ок. 110 мм Лампа накаливания (ЛН) - электрический источник света, светящимся телом которого служит так называемое тело накала (ТН, проводник, нагреваемый протеканием электрического тока до высокой температуры). В качестве материала для изготовления ТН в настоящее время применяется практически исключительно вольфрам и сплавы на его основе. В конце XIX - первой половине XX в. ТН изготавливалось из более доступного и простого в обработке материала - углеродного волокна.

Токарные станки" href="/text/category/tokarnie_stanki/" rel="bookmark">токарном станке . В дополнение к токарным изделиям я решил продублировать каждый источник света сюжетами быта, выполненными в технике выжигания по дереву. Все изделия были объединены на одной подставке, позволяющей каждый экспонат рассматривать в отдельности.

Использование изделия.

Мое изделие можно использовать в качестве наглядного пособия на урока истории, физики, природоведения , а также на внеклассных мероприятиях и различных выставках.

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ПРИМЕНЯЕМЫЕ МАТАРИАЛЫ.

Подставка для макета изготовлена из ламинированного ДСП, применяющегося при производстве мебели, с последующей оклейкой торцов ламинированной кромкой.

Точение макетов источников света выполнено на токарном станке по дереву СТД-120 из березовых заготовок, стандартным набором резцов.

Выжигание бытовых сюжетов я сделал на фанере толщиной 3 мм, при помощи электровыжигателя.

Для электрического светильника использованы готовые электрические детали: патрон, плафон, кабель, штепсельная вилка, электрокабель.

Сборка всех деталей макета выполнена при помощи клея, гвоздей, саморезов.

Отделка деталей произведена мебельным лаком в два слоя, с промежуточной шлифовкой.

Перед работой мною была разработана инструкционная карта, определяющая порядок работы над изделием.

ИНСТРУКЦИОННАЯ КАРТА

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ

На изготовление макета источников света было израсходовано:

Материалы:

Брус березовый-0.019 м3 по цене 4270 рублей за м3;

Ламинированного ДСП-1 м2 по цене 270 рублей м2:

Фанеры-0.86 м2 по цене 248 рублей м2 на общую сумму 565 рублей.

Отделочные материалы:

Лак 120грамм на сумму 96 рублей;

Кромка ламинированная на 65 рублей/метр;

Шлифовальная бумага на сумму 113 руб.. Итого: 274 рубля.

Электродетали мы в расчет не включаем, так как они были взяты от старого светильника.

Общее количество электроэнергии , затраченной при изготовлении макета, составило 47.6 Квт/час на сумму 176 рублей. Из них на точение 3.9 Квт/ч, выжигание 0,5 Квт/ч, освещение 43,2 Квт/ч.

Общая стоимость изделия составила 1015 рублей.

Литература

1. СЕТЬ ИНТЕРНЕТ

2. «Как солнце в дом вошло»

3. Журналы «Школа и производство»

4. «Токарные работы с древесиной»

Приложения

Без светотени классическая живопись немыслима. С её помощью художники, начиная с эпохи Возрождения, превращали свои картины не просто в красивые изображения - они создавали настоящие тексты, философские трактаты.

Мастерство развивалось годами. Живопись обрела голос, заговорила со зрителями. И как наигранно стали смотреться все картины величайших мастеров на тему кающейся Магдалины, когда своё полотно на этот сюжет создал .

Проживший немало лет в трущобах, художник отлично знал, как выглядит страдающая проститутка, решившая обратится к вере. Его Магдалина действительно такова.

Её глаза опущены, на лице задумчивая скорбь, ведь, решив поменять свою жизнь, человек обращается не к небу, он задает вопрос самому себе. Это уже финал преображения, последствие бури эмоций, о которой свидетельствуют разбросанные по полу дорогие украшения. В этой блуднице нет и тени кокетства. Она полностью одета, в её платье нет ничего вызывающего.

Нет здесь и ни единого классического упоминания о святости. Нет толпы голых младенцев-херувимов, нет креста, нет неба. Перед нами мрачная комната. В мучительном исступлении, похожем на горячку, провела Магдалина всю ночь. И настало утро. Солнечный свет пока еще совсем слаб, его мягкие лучи видны только в правом верхнем углу полотна. Героиня еще не видит их. Это тот переломный момент ее жизни, когда возврат к старому невозможен, а будущее еще совсем не ясно. То самое предчувствие катарсиса, который вот-вот должен случится, когда на блудницу упадет солнечный свет. Она застыла между двумя реальностями. Её прошлое изорванными украшениями валяется на полу, а будущее только приходит к ней. А руки Магдалины? Так мать держит своего ребенка. Перед нами рождение, только не ребенка, а рождение веры.

Но настоящим мастером игры стал Рембрандт ван Рейн. Именно с его картины «Снятие с креста» мы и решили начать свой сериал.

В сериале будет 10 серий. Три из них мы посвятили .

Свет в живописи - это удивительное явление. Оно меняется, развивается, живёт своей жизнью. Свет - это то единственное, что остаётся от художника после его смерти. Свет бессмертен. Ведь тьма - это всего лишь отсутствие света. И даже, если в один момент его нет, он всегда готов пробиться в самые тёмные пространства. Вырвать из мрака то единственное, ради чего стоит жить.

В будущих выпусках мы поговорим об Иване Крамском, Михаиле Врубеле, Николае Ге, Пабло Пикассо, Винсенте ван Гоге. Это только начало пути.

Хотим сказать огромное спасибо сотрудникам Государственного Эрмитажа, без которых этот проект не увидел бы свет. Отдельное спасибо работнику пресс-службы музея Ольге Эбертс, не пожалевшей для нашего фильма ни времени, ни сил.

Что может быть проще лампочки?

Сегодня вряд ли кто-то задумывается о том, какой сложный путь прошла обычная лампа накаливания за все время своего существования. Вкрутил - горит. Прошло время, перегорела - выкрутил. Вкрутил новую - горит... Этот несложный алгоритм каждый знает наизусть, при этом не представляя, какое множество изменений претерпело это устройство благодаря нескончаемым попыткам человечества сделать его вечным. Что же, давайте приоткроем завесу истории и обратим свои взоры в тридцатые годы XIX столетия: именно тогда миру был явлен первый образец, с которого и началась эпоха ламп, продолжающаяся и по сей день.

В начале был уголь

Датой рождения первой лампы накаливания можно считать 1838 год, когда бельгиец Жобар ставит опыты с лампой с угольными электродами. Это и положило начало бесконечным экспериментам по совершенствованию самой технологии, в основе которой лежит принцип нагревания проводника (нити накаливания) при протекании через нее электрического тока.

Уже в 1878 году английский изобретатель Джозеф Вильсон Сван получает британский патент на лампу с угольным волокном. В его лампах волокно находилось в разреженной кислородной атмосфере, что позволяло получать очень яркий свет.

В это же время не остаются в тени и наши соотечественники. 11 июля 1874 года российский инженер Александр Николаевич Лодыгин получил патент за номером 1619 на нитевую лампу. В качестве нити накала он использовал угольный стержень, помещенный в вакуумированный сосуд.

Тем временем, во второй половине 1870-х годов незабвенный Томас Эдисон проводит исследовательскую работу, в которой он пробует в качестве нити различные металлы. И уже в 1879 году он патентует лампу с платиновой нитью. Но технология далеко не совершенна... и в 1880 году он возвращается к угольному волокну и создает лампу с временем жизни 40 часов. Это было буквально прорывом в те времена. Одновременно Эдисон изобрел патрон, цоколь и выключатель. Несмотря на столь непродолжительное время жизни, его лампы постепенно вытесняют использовавшееся до тех пор газовое освещение.

Прогресс берет верх! Наступает эра электрического освещения.

1890 год. Снова Россия, и снова Лодыгин. Александр Николаевич изобретает несколько типов ламп с нитями накала из тугоплавких металлов. Лодыгин первым предложил применять в лампах вольфрамовые нити (в современных электрических лампочках нити накала именно из вольфрама) и закручивать нить накаливания в форме спирали. К сожалению, в родном отечестве он не находит поддержки и в 1906 году продает патент на вольфрамовую нить компании General Electric. В том же 1906 г. в США он строит и запускает завод по электрохимическому получению вольфрама, хрома, титана. Из-за высокой стоимости вольфрама патент находит только ограниченное применение. Но, уже через четыре года Вильям Дэвид Кулидж изобретает улучшенный метод производства вольфрамовой нити. Впоследствии вольфрамовая нить вытесняет все другие виды нитей, но это уже более поздняя история.

Немногим ранее Лодыгина, в 1904 году венгры Д-р Шандор Юст и Франьо Ханаман получают патент за № 34541 на использование в лампах вольфрамовой нити. В Венгрии же были произведены первые такие лампы, вышедшие на рынок через венгерскую фирму Tungsram в 1905 году.

С тех пор лишь небольшие доработки и изменения коснулись лампы накаливания, той лампы, к которой мы так привыкли, что даже фактически не замечаем ее.

Вкрутил. Выкрутил. Вкрутил... Этот процесс был бы бесконечным, если бы на заре XX-го столетия инженерная мысль застыла на месте. Но, конечно, это было далеко не так.

Тусклый, желтый свет ламп накаливания не давал покоя самым светлым умам той поры. Истории известно множество, как успешных, так и не очень, опытов по заполнению ламп накаливания различными смесями газов. Но лишь в 1926 году Эдмунд Джермер и его сотрудники предложили увеличить операционное давление в пределах колбы и покрывать ее флуоресцентным порошком, который преобразовывает ультрафиолетовый свет, испускаемый возбужденной плазмой, в более однородный белый свет. Э. Джермер в настоящее время признан изобретателем лампы дневного света. General Electric позже купила патент Джермера и под руководством Джорджа Э. Инмана к 1938 году довела лампы дневного света до широкого коммерческого использования. Принцип работы этой лампы в корне отличался от предшественницы. При работе лампы между двумя электродами, находящимися в противоположных концах лампы, возникает низкотемпературный дуговой электрический разряд. Лампа заполнена инертным газом и парами ртути, проходящий ток приводит к появлению УФ излучения невидимого для человеческого глаза. По этой причине его преобразуют в видимый свет с помощью явления люминесценции. Внутренние стенки лампы покрыты специальным веществом - люминофором, поглощающем УФ излучение, и излучающем видимый свет. Изменяя состав люминофора, можно менять оттенок свечения лампы.

Знакомьтесь! Ее Величество - Люминесцентная Лампа!

Перечислять области применения стандартной линейной люминесцентной (трубчатой) лампы нет смысла. Скорее проще перчислить где она не используется.

Отдельной истории заслуживает, так называемая, «Энергосберегающая», а по своей сути - Компактная Люминесцентная Лампа.

Первые образцы появляются на мировом рынке в 1980 году. Патентная заявка подается в 1984 году.
Так что же это за «зверь»?

Компактная люминесцентная лампа (КЛЛ) - разновидность люминесцентной лампы - ртутная газоразрядная лампа низкого давления, имеющая меньшие размеры, по сравнению линейной, и менее подверженная механическим повреждениям. Зачастую, они предназначены для установки в стандартный патрон ламп накаливания.

Также Компактные люминесцентные лампы различаются:
по типу разъема (цоколя) на: 2D; G23; 2G7; G24Q1; G24Q2; G24Q3; G53
по типу цоколя: E14 («миньон»), E27 (привычный всем патрон) и E40 (для очень мощных ламп), что позволяет использовать их в обычных светильниках вместо ламп накаливания.
Цокольные гнезда для таких ламп очень просты при монтаже в обычные светильники, с заявленным сроком службы от 6000 до 15 000 часов.

Достоинства КЛЛ:

Высокая светоотдача (световой КПД): при равной мощности световой поток КЛЛ в 4-6 раз выше, чем у лампы накаливания, что дает экономию электроэнергии 75-85%;
Длительный срок службы в непрерывном цикле эксплуатации (без частого включения/выключения);
Возможность создания ламп с различными значениями цветовой температуры;
Нагрев корпуса и колбы значительно ниже, чем у лампы накаливания.

Но у люминесцентных ламп есть свой недостаток. Это ртуть, хоть и в небольших количествах, но все же содержащаяся в лампах, что, в свою очередь, требует специальной утилизации, создавая некоторые сложности для потребителя. Юридические лица и частные предприниматели при утилизации обязаны пользоваться услугами фирм, имеющими разрешение на данный вид деятельности. Кроме того, в ряде городов существуют полигоны по утилизации токсичных отходов, принимающие отходы от частных лиц бесплатно. В Москве перегоревшие люминесцентные лампы бесплатно принимаются для дальнейшей переработки в районных ДЕЗ или РЭУ, где установлены специальные контейнеры.

Внимание!!!

Если вам не безразлично здоровье будущих поколений, не выкидывайте люминесцентные лампы просто в мусорные баки, и тем более не разбивайте их на улице. Предельно допустимые концентрации ртути в жилых районах очень и очень малы, превысить их - запросто, а это медленно, но обязательно отразится на здоровье, ибо ртуть будет попадать в воду, в воздух, в почвы.

И как не парадоксально, но, по мнению аналитиков, КЛЛ является тупиковой ветвью развития источников света. Сегодня бо′льшая часть научно исследовательских работ проводится в области развития светодиодных источников света.

Мал золотник, да ярок!

Ни один из источников освещения не может «похвастаться» такой колоритной историей, широким спектром применения и стремительным развитием технологии, как светодиоды.

Первые светодиоды появились в 1962 году, а в 1968 - первая светодиодная лампочка. Световой поток ее был слабым, всего 0,001 лм и цвет - только красный.

В дальнейшем были получены светодиоды желтых, синих и зеленых цветов спектра, со световым потоком достаточно мощным, чтобы различать их при дневном свете.

С 1985 года их световой поток увеличился до 1-100 лм, и они уже стали применяться в качестве отдельных световых элементов, таких, например, как лампы в автомобилях.

В 1990 году светоотдача полупроводников достигла уже 10 лм/Вт, что позволило им стать адекватной заменой лампам накаливания.

Уже к 2006 году использование светодиодных ламп в освещении уже занимает 6% рынка. Каков процент на сегодняшний день - сказать сложно. Неоспоримо лишь одно: светодиодные (LED), технологии - это технологии будущего. Развитие светодиодного освещения непосредственно связано с технологической эволюцией светодиода.

На сегодняшний день разработаны, так называемые, сверхяркие светодиоды, специально предназначенные для искусственного освещения.

В сравнении с обычными лампами накаливания и люминесцентными лампами, светодиоды обладают многими преимуществами:

Экономично используют электроэнергию по сравнению с традиционными лампами накаливания. Так, световая отдача светодиодных систем уличного освещения с резонансным источником питания достигает 132 люменов на ватт и сравнима с отдачей (150 люменов на ватт) натриевых газоразрядных ламп. Обычные лампы накаливания имеют световую отдачу 15 люменов на ватт, люминесцентные лампы - 80–100 люменов на ватт.
Срок службы в 30 раз больше по сравнению с лампами накаливания.
Возможность получать различные спектральные характеристики без применения светофильтров (как в случае ламп накаливания).
Безопасность использования.
Малые размеры.
Отсутствие ртутных паров (в сравнении с люминесцентными лампами).
Малое ультрафиолетовое излучение и малое инфракрасное излучение.
Незначительное относительное тепловыделение (для маломощных устройств).
Более высокая прочность.
Среди производителей именно светодиодные источники света считаются наиболее функционально-перспективным направлением как с точки зрения энергоэффективности, так и затратности и практического применения.

И немного о будущем

Уже смело можно говорить о разработках в светотехнике на основах органических светодиодов (OLED).

В недалеком будущем появится возможность использовать OLED, в качестве масштабируемых, прозрачных и гибких источники света. Прозрачный OLED-светильник позволит солнечному свету проникать в помещение днем и освещать помещение в ночное время суток.

Представили себе эту картину?

Компания «ЛайтЭлектроСнаб» постоянно увеличивает ассортимент светодиодных светильников и ламп. Одна из последних новинок - светодиодные и энергосберегающие лампы Gauss.

Лампы компании Gauss дают приятный немерцающий свет, обладают всеми техническими характеристиками европейского уровня, поражают разнообразием видов, форм, цветов, размеров и мощностей. Мы делаем возможными все ваши самые светлые мечты и желания, даже самые сложные в исполнении. Начав пользоваться продукцией gauss, вы поймете - нет такого светильника, с которым не дружат энергосберегающие и светодиодные лампы.

Всегда рады Вам предложить светодиодные аналоги всех типов ламп под любой тип цоколя, - адекватную замену обычным лампам мощностью до 100 Вт и больше.

Материал подготовлен
специалистами компании
«ЛайтЭлектроСнаб»

Зачастую, мы так привыкаем к удобствам нашего века, что даже не задумываемся, откуда берутся самые привычные для нас вещи. Взять к примеру электрический «свет» — главный источник работоспособности всей мировой индустрии. Каждый день мы нажимаем на выключатель, чтобы сделать свое жилище светлее, включаем компьютеры, телевизоры, электрические чайники, и много других электроприборов, не говоря уже о деятельности мировых электрических сетей в целом. Как же это все развивалось? Автор сайт Анна Баклага, предлагает вспомнить этот путь — от огня до электричества.

Первые свечи появились в третьем тысячелетии до нашей эры

Искусственный свет был в обиходе человечества на протяжении многих веков. Вначале — факелы, лучины и масляные лампады, потом — восковые и сальные свечи, а затем — керосиновые лампы и электрические светильники. В качестве стационарного источника света служил костер, в качестве переносных — факелы, конструкция которых со временем менялась: от простой головешки, вынутой из костра, до рукоятки, обмотанной паклей и пропитанной нефтью, жиром или маслом.

Позже человечество изобрело лампу — кувшин, наполненный маслом, с погруженным в него фитилем (веревочным или тканевым). В третьем тысячелетии до нашей эры появились первые свечи — бруски, из перетопленного твердого животного жира, с фитилем внутри. Они породили серьезный прорыв в области светильников. Отличаясь большим удобством и будучи несложной и экономичной в производстве, свеча способствовала созданию целого семейства самых различных светильников. В средние века в качестве материала для свечей применяли пчелиный воск. В настоящее время для этих целей используется парафин.

Во второй половине XIX века в обиход вошли керосиновые лампы

В конце XVII века была сформирована люстра из свечей. Это был массивный металлический каркас, на который крепилось множество подвесок из стекла или из природного камня. Вес такой люстры мог достигать порядка тонны. Чтобы зажечь в этой конструкции свечи, необходимо было прежде опустить люстру, а затем, уже с зажженными свечами — поднять. Гасились свечи специальными металлическими колпачками, которые крепились на длинную рукоять.

Уже во второй половине XIX века в обиход вошли керосиновые лампы, а немного позже их стремительно вытеснили газовые фонари, которые стали поистине революционным решением вопросов уличного освещения. Между тем, несмотря на то, что газовые фонари исправно несли свою службу по освещению улиц, они безудержно коптили. Решением проблемы стало использование калильной сетки, представляющей собой мешочек из ткани, пропитанный раствором различных солей. При прокаливании ткань сгорала, оставляя тонкий след, ярко светящийся при нагревании под действием пламени.

В 1800 году Алессандро Вольта изобрел первую батарею

Между тем, человечество стало ощущать недостатки в предыдущих видах освещения. И в 1800 году Алессандро Вольта изобрел батарею, которая стала первым электрическим источником света. Это изобретение дало людям первый постоянный и надежный источник энергии и повлекло за собой все важные открытия в этой области. Вслед за этим, первая электрическая лампочка, или лампа накаливания, была изобретена в 1809 году англичанином Деларю. Появился фонарик на батарейках. Правда, свет излучала не лампа накаливания, а электрическая дуга между угольными электродами, а батареи занимали целый стол. В 1809 году Хэмфри Дэви продемонстрировал дуговой свет в Королевской академии наук в Лондоне. Генераторов в то время не было, и батареи были единственным источником электропитания.

В 1854 году Генрих Гёбель создал лампу, на основе обугленной бамбуковой нити, помещенной в вакуум. В 1872 году русский инженер Александр Лодыгин подал заявку на изобретение лампы накаливания и в 1874 году получил российский патент. В дальнейшем, он запатентовал свое изобретение во многих странах.

В 1878 году, Павел Яблочков усовершенствовал конструкцию, поставив электроды вертикально и разделив их слоем изолятора. Такая конструкция получила название «свеча Яблочкова» и использовалась во всем мире. Например, Парижский оперный театр освещался с помощью таких «свечей». Электрическая дуга давала яркий и достаточно сбалансированный по спектру свет, что позволяло использовать его очень широко.

Современные лампочки начали производиться с 1909 года

В 1879 году Томас Эдисон закончил работу над лампочкой накаливания с угольной нитью, ставшей одним из крупнейших изобретений XIX века. Его заслуга была не в разработке идеи лампы накаливания, а в создании практически осуществимой, широко распространившейся системы электрического освещения с прочной нитью накала, с высоким и устойчивым вакуумом и с возможностью одновременного использования множества ламп. К 1884 году крупные американские города освещали более 90 тыс. дуговых ламп.

Современные же лампочки с вольфрамовой спиралью и заполненные инертным газом начали производиться через сто лет, с 1909 года. Разработаны они были Ирвингом Ленгмюром. В СССР же, существовало понятие «лампочка Ильича», которое было связано с началом масштабной электрификации страны, начиная с 1920 года.