Юный техник, 2003 № 04

Из их колб выкачан воздух, а угольные нити припаяны к кусочкам платиновой проволоки, впаянным в стекло. Этот драгоценный металл применили потому, что при нагревании он расширяется точно так же, как стекло, и в нем не образуется трещин. (Впоследствии платину заменили дешевым сплавом.) Такие лампы, несмотря на дороговизну, покупали охотно. В домах, где раньше господствовали свечи, керосиновые лампы и газовые фонари, стало гораздо светлее, сделался чище воздух. Но к хорошему быстро привыкают.

Вскоре появились нарекания: лампы расходуют много электричества, да и свет у них желтоват…

В 1890 году А.Н.Лодыгин предложил лампу накаливания с нитью из вольфрама — самого тугоплавкого металла. Опыты показали: она вдвое экономичнее и дает ярко-белый свет. Однако денег у Лодыгина по-прежнему нет, и за реализацию идеи вновь берутся западные фирмы.

С появлением вольфрамовой нити развитие лампы накаливания становится уделом все более и более узких специалистов. Это связано с тем, что малейшее улучшение в конструкции как бы умножается на его громадный тираж, и все развитие его складывается из множества крохотных шагов.

Преимущество вольфрама объяснялось прежде всего его способностью длительно выдерживать более высокую температуру, чем углерод. Благодаря этому доля светового излучения в его спектре выше. И потому у ламп с вольфрамовой нитью более высокая отдача света на единицу мощности. Эта величина, напомним, измеряется в люменах на ватт (лм/Вт). А люмен — это единица светового потока, приблизительно равная световому потоку свечи. (В старину, до изобретения электрического счетчика, мощность ламп измеряли в свечах, и «по свечам» платили за их использование. Иногда и сегодня в магазине можно услышать: «Дайте мне стосвечовую лампу». Продавец выдает лампу мощностью в 100 Вт, и ни он, ни покупатель не задумывается, что лампа мощностью в 100 Вт имеет световую отдачу около 16 лм/Вт и дает поток света в 1600 свечей.)

Между прочим, не так уж давно по историческим меркам, всего лишь лет двести назад, освещались только свечами.

Попробуйте себе представить, что какой-нибудь король решил поужинать при свете 1600 свечей. Каким трудным, быть может, невозможным делом это для него было. А нам с вами достаточно щелкнуть выключателем. Так что мы в чем-то богаче королей!

Но вернемся к лампе.

Поначалу вольфрамовая нить имела вид отрезка проволоки, помещенной в вакууме. Но вакуум способствовал быстрому испарению металла и тем ограничивал его температуру. В атмосфере инертного газа температуру вольфрамовой нити можно было значительно увеличить, не опасаясь, что она быстро перегорит. Но газ передает тепло к стенкам лампы. На это уходит дополнительная энергия, а световая отдача уменьшается.

Выход из положения оказался удивительно прост — свернуть нить в спираль. Спираль короче нити, вокруг нее образуется малоподвижный газовый слой, который укутывает ее, словно шуба. Испарение вольфрама на спирали тоже замедляется, испарившиеся частицы вольфрама на ее же витках и оседают. Так что температуру спиральной нити удается увеличить без уменьшения срока ее службы, а с температурой возрастает и световая отдача.

Правда, световая отдача зависит еще и от мощности. У лампы мощностью 25 Вт она равна 7 лм/Вт, а при мощности 100 Вт — достигает 12 лм/Вт у ламп обычных и доходит до 16 лм/Вт у ламп с криптоновым наполнением. Затратив мощность 100 Вт, можно от четырех ламп по 25 Вт получить световой поток 700 люмен или 1600 люмен от одной криптоновой лампы. Чтобы снизить расходы на освещение, достаточно правильно выбрать лампы для люстры…

Резервы эволюционного развития лампы были исчерпаны к началу 60-х годов прошлого века. И тогда появилось революционное решение — в газ, содержащийся в колбе лампы, стали добавлять пары йода. Зачем?

В лампах с йодным циклом, как их назвали, образуются газообразные соединения вольфрама, которые переносят содержащийся в них металл на наиболее нагретые участки нити. В результате она залечивается, как нити в опытах X. Максима, и служит гораздо дольше.

Таким способом удалось получить лампы со световой отдачей 18–20 лм/Вт. Если у обычных ламп колба к концу срока службы заметно темнеет от оседающего на ее стенках вольфрама, то у ламп с йодным циклом она всегда прозрачна. И потому такие лампы оказываются почти вдвое выгоднее обычных. Однако перед глазами у светотехников всегда маячит цифра 425 лм/Вт. Это световая отдача идеальной лампы, которая всю электроэнергию превратила бы в белый свет наилучшего для нашего глаза оттенка. Этот идеал пока не достигнут. Но светотехника идет к нему разными путями.

Например, сегодня вперед вырвались люминесцентные лампы, дающие уже до 100 лм/Вт. Такие же результаты можно получить и от ламп накаливания, устранив их основной недостаток — они более 90 % энергии излучают в форме невидимого теплового излучения. Ученые считают, что это возможно.

А. ИЛЬИН