§ 62. Лампы накаливания.

Самым важным применением нагревательного действия тока является электрическое освещение. Электрическое освещение было изобретено в 1872 г. русским электротехником и изобретателем Александром Николаевичем Лодыгиным (1847-1923). Он укрепил между толстыми медными проволоками угольный стерженек и заключил его вместе с концами проволок внутрь закрытого стеклянного баллона (рис. 97). При пропускании тока стерженек раскалялся и давал свет. Лодыгиным были сделаны также попытки откачивать воздух из баллона, хотя имевшиеся в его распоряжении насосы были весьма несовершенны.

Рис. 97. Лампа накаливания Лодыгина: 1 и 2 – вводы, 3 – угольный стерженек

В 1879 г. американский изобретатель Томас Эдисон (1847-1931) построил более совершенную лампу накаливания, заменив угольный стерженек обугленной бамбуковой нитью и улучшив технику откачки.

В 1890 г. Лодыгиным была изобретена лампа накаливания с металлической (вольфрамовой) нитью.

Чем выше температура нити, тем большая часть излучаемой ею энергии отдается в виде света. Однако в первых лампах накаливания температура нити не могла быть выше 1500-1600° С, и поэтому лампы накаливания хотя и представляли огромный шаг вперед по сравнению с прежними керосиновыми и другими лампами, но были мало экономичны: они потребляли около 6 Вт на каждую канделу силы света. Для повышения экономичности требовалось изыскать новые материалы для нити, которые позволили бы повысить ее температуру. В настоящее время техника изготовления тонких однородных нитей из вольфрама (температура плавления 3370° С) очень высока, и современные лампы накаливания имеют вольфрамовые нити.

В 1913 г. американский физик и химик Ирвин Ленгмюр (1881-1957) предложил наполнять баллоны ламп инертным газом (аргоном), присутствие которого замедляет испарение нити. Кроме того, Ленгмюр предложил свертывать нить в виде спирали, благодаря чему значительно уменьшается отдача теплоты при соприкосновении с газом, наполняющим баллон, и, следовательно, повышается температура нити. Применение вольфрамовых спиралей и инертных газов позволило повысить температуру накала до 2400° С и этим снизить расход энергии в мощных лампах до 0,6 Вт на канделу.

На рис. 98 показано устройство современной лампы накаливания. Она содержит спиральную вольфрамовую нить 1, приклепанную к концам металлических вводов 2. Вводы впаяны в стеклянную ножку лампы  3, внутри которой проходят проволоки, подводящие ток к спирали. Для того чтобы при нагревании проволок стекло не растрескалось, проволоки, идущие внутри стекла, делают из металлов с таким же температурным коэффициентом расширения, как и у стекла. Для откачки воздуха служит небольшая трубка 4, которая после удаления воздуха запаивается.

Рис. 98. Современная лампа накаливания: 1 – вольфрамовая нить, 2 – металлические вводы, 3 – стеклянная ножка, 4 –трубка для откачки воздуха из баллона лампы, 5 – гильза цоколя лампы, 6 – контакт

Для включения лампы ее снабжают металлическим цоколем, укрепленным на баллоне. Цоколь состоит из металлической гильзы 5, имеющей винтовой желоб, и изолированного от нее контакта 6, к которым припаиваются провода от нити накала. Включение в цепь осуществляется ввертыванием цоколя лампы в специальный патрон. При ввертывании цоколя до соприкосновения его вывода со штифтом патрона концы спирали накала оказываются соединенными с проводами осветительной сети.