В мире освещения прошлое и будущее переплетаются в удивительной симфонии, и одним из главных аккордов этой мелодии являются люминесцентные лампы. Эти источники света, которые сегодня нам кажутся привычными и неотъемлемой частью нашей повседневной жизни, имеют за собой более чем вековую историю эволюции и совершенствования.
Люминесцентное освещение, которое сопровождало человека на протяжении многих десятилетий, переживает изменения и уходит в прошлое. Эта технология, характеризующаяся использованием люминесцентных ламп, играла значительную роль в освещении домов, офисов и других помещений, но сегодня мы наблюдаем постепенный переход к более современным и эффективным методам освещения.
Давайте погрузимся в мир люминесцентного освещения, от его первых шагов до современных достижений, и узнаем, как это важное изобретение преобразило наше восприятие света и окружающего мира.
Путь от первой газоразрядной трубки до современных люминесцентных ламп
Люминесцентному освещению в том виде, в каком мы имеем его сегодня, около 80 лет, хотя история становления технологии длилась приблизительно столько же, то есть в целом на путь технологии люминесцентных ламп приходится около 160 лет.
До того как в каждом доме появилась люминесцентная лампа, до появления люминесцентных ламп в уличном освещении, до появления ламп дневного света в офисах, инженерами и учеными был пройден длинный путь от изобретения вакуумной трубки, через эксперименты со свечением инертных газов под высоким напряжением, до разработки цельной технологии с надежным и качественным флуоресцентным покрытием светящихся трубок и подходящей схемой питания люминесцентных ламп.
Справедливости ради стоит начать с Михаила Васильевича Ломоносова, который еще в 18 веке наблюдал свечение заполненного водородом стеклянного шара под действием электрического тока. Ломоносов не ставил перед собой задачу создать источник электрического света, поэтому до изобретения люминесцентной лампы как таковой было еще далеко.
Первая газоразрядная лампа (в виде экспериментальной установки) увидит свет в 1856 году, и это будет трубка Гейслера. Немецкий стеклодув Генрих Гейслер отличался изобретательским талантом, и благодаря вакуумному насосу собственной разработки, Гейслер откачал воздух из стеклянной колбы.
При помощи высоковольтной катушки Гейслеру удалось возбудить в вакуумированной колбе зеленоватое свечение. Заполненная газом, колба меняла оттенок свечения под действием высоковольтных токов. Это изобретение получило название в честь ученого — трубка Гейслера.
Явление электролюминесценции разных веществ чуть позже отметит Александр Эдмон Беккерель. Экспериментируя в 1859 году с трубками Гейслера, он первым предложит покрыть внутреннюю поверхность трубок люминесцирующими веществами.
Благодаря обширному предварительному опыту исследований в области солнечного и искусственного света, именно Беккерель задаст направление по которому дальше пойдет развиваться технология люминесцентного освещения.
Интерес Беккереля был чисто научным, и создавать источники света он не собирался, поэтому на этапе экспериментов было получено не очень яркое свечение, и эксперименты не были продолжены ученым. Хотя идея применения люминофора стала важным технологическим шагом.
В мае 1891 года американский ученый, серб по происхождению, Никола Тесла, проведет в Колумбийском университете яркую демонстрацию с трубками Гейслера, где покажет свечение вакуумированных трубок в электрическом поле высокочастотной катушки.
Тесла отметит зависимость характера свечения от внутреннего покрытия трубок, например иттрий в качестве внутреннего фосфоресцирующего покрытия трубок давал яркий белый свет, интенсивности которого было достаточно для чтения. Тесла использовал электростатическое поле высокой напряженности, и мог разместить трубку без электродов в любом месте комнаты, и она светилась только благодаря индукции.
Позже, а именно 23 июня 1891 года, Тесла получит патент на систему искусственного освещения газоразрядными аргоновыми лампами, питаемыми токами высокого напряжения и высокой частоты (патент №454622). Аргон, кстати, по сей день используется в люминесцентных лампах.
В 1894 году американский инженер электрик и изобретатель Даниель МакФарлан Мур изобрел лампу дневного света, в которой использовались инертные газы диоксид углерода — для белого света, и азот для светло-розового света. Лампа отличалась сложной конструкцией, и лишь начиная с 1904 года, после усовершенствований, именно лампа Мура стала применяться в офисных помещениях и магазинах для искусственного освещения.
Томас Эдисон также предпринял попытку практически развить применяемость трубки Гейслера, и в 1896 году он разработал покрытие из вольфрамата кальция для рентгеновских трубок, позже, в 1907 году, изобретение будет запатентовано как люминесцентная лампа.
Однако для освещения такая лампа не годилась, в итоге Эдисон остановился на продвижении своих ламп накаливания, с которыми он уже тогда добился определенного коммерческого успеха. Хотя, еще в 1893 году сам Эдисон выступил на выставке в Чикаго, где показал люминесцентное свечение (вероятно, желая не отставать от Тесла и Мура).
Уже в 1901 году американский инженер электрик и изобретатель Питер Купер Хьюитт продемонстрировал первую ртутную лампу. Пары ртути давали мягкий сине-зеленый свет, а эффективность превосходила лампочку Эдисона. Тем не менее, сине-зеленый свет не подошел для повсеместного внедрения ламп Хьюитта для искусственного освещения. Хотя, позже именно лампы системы Хьюитта будут всюду на фонарных столбах (с 1930 года).
В 1926 году немецкий изобретатель Эдмунд Гермер вместе с коллегами, занимаясь поисками эффективного искусственного источника ультрафиолетового излучения, обнаружили, что увеличив давление внутри колбы покрытой флуоресцентным порошком, можно получить ровный белый свет, гораздо более яркий, и потому более пригодный для искусственного освещения, чем давали лампы накаливания.
Эдмунд Гермер позже будет по праву назван отцом современных флюоресцентных ламп, ведь именно лампы Гермера более близки к сегодняшним люминесцентным лампам по своему устройству.
В 1934 году компания General Electric выкупит патент Гермера, и исследовательская группа под руководством Джорджа Инмана и Ричарда Тайера начнет усердно доводить до совершенства изобретение Гермера.
Эффективность люминесцентных ламп по сравнению с лампами накаливания поразит всех. Сообщения о 35 люменах на ватт, достигнутых лабораторией General Electric к августу 1934 года, перевернут мир искусственного освещения, и уже в декабре 1934 начнется производство ламп в США. К 1938 году 48 дюймовые трубчатые лампы дневного света на 40 ватт можно будет увидеть в каждом офисе.
На сегодняшний день люминесцентное освещение не спешит сдавать своих позиций, хотя наличие ртути в колбах играет отнюдь не в пользу люминесцентных ламп.
Современные люминесцентные лампы
Современные люминесцентные лампы представляют собой значительное усовершенствование по сравнению с их первыми моделями, которые появились более века назад. Они являются результатом интенсивных исследований и разработок в области осветительных технологий и эффективного использования энергии.
Одной из главных характеристик, которая отличает современные люминесцентные лампы, является их высокая эффективность. Они способны создавать яркий свет при сравнительно низком энергопотреблении. Это означает, что они могут существенно снизить электроэнергопотребление и сократить счета за электроэнергию.
В сравнении с первыми моделями люминесцентных ламп, современные лампы потребляют намного меньше энергии для создания аналогичного уровня освещенности.
Еще одним важным отличием является долговечность современных люминесцентных ламп. Средний срок службы современных ламп составляет от 10000 до 20000 часов, что гораздо дольше, чем у первых моделей.
Еще одним важным аспектом является равномерность светораспределения. Современные люминесцентные лампы спроектированы так, чтобы создавать равномерный и комфортный свет без мерцания, что делает их более пригодными для использования в офисах, школах и других местах, где важно сохранить комфортное освещение на протяжении длительного времени.
Также современные люминесцентные лампы более экологически безопасны. Они содержат меньше ртути по сравнению с ранними моделями и могут быть утилизированы с соблюдением специальных мер безопасности, чтобы избежать негативного воздействия на окружающую среду.
Но, не смотря на все их достоинства, на пятки люминсцентным лампам уже наступают сверхэффективные светодиоды, которые не содержат ртуть, при этом световая отдача достигает 150 люмен на ватт, что в 1,5 раза превосходит средние показатели для ламп люминесцентных.
В долгосрочной перспективе замена люминесцентных ламп на светодиодные обычно окупается за счет экономии энергии и уменьшения расходов на обслуживание.
Так что закат люминесцентного освещения, пожалуй, близок.
Андрей Повный
