Qui a inventé l'ampoule (lampe à incandescence) ?

Il y a beaucoup de discussions et de controverses infondées autour de cette question. Qui a inventé la lampe à incandescence ? Certains prétendent qu'il s'agit de Lodygin, d'autres qu'Edison. Mais tout est bien plus compliqué, regardons la chronologie des événements historiques.

Il existe de nombreuses méthodes pour transformer l’énergie électrique en lumière. Il s'agit notamment des lampes fonctionnant selon le principe de l'arc, à décharge gazeuse et celles dont la source de luminescence est un filament chauffant. En fait, une ampoule à incandescence peut également être considérée comme une source de lumière artificielle, puisque son fonctionnement utilise l'effet d'un conducteur chauffé à travers lequel passe le courant. L'élément chauffant est le plus souvent une spirale métallique ou un filament de carbone. En plus du conducteur, la conception de l'ampoule comprend une ampoule, un cordon de courant, un fusible et un culot. Cependant, nous savons déjà tout cela maintenant. Mais il n'y a pas si longtemps, il fut un temps où plusieurs scientifiques effectuaient des développements simultanés dans le domaine des sources de lumière artificielle et se disputaient le titre d'inventeur de l'ampoule.

Chronologie de l'invention

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Les premières conversions d'énergie en lumière

Au XVIIIe siècle, une découverte importante a eu lieu, qui a marqué le début d'une vaste série d'inventions. Un courant électrique a été détecté. Au tournant du siècle suivant, le scientifique italien Luigi Galvani a inventé une méthode pour produire du courant électrique à partir de produits chimiques : une colonne voltaïque ou une cellule galvanique. Déjà en 1802, le physicien Vasily Petrov découvrait l'arc électrique et proposait de l'utiliser comme dispositif d'éclairage. Quatre ans plus tard, la Royal Society a vu la lampe électrique d'Humphry Davy ; elle éclairait la pièce grâce aux étincelles entre les tiges de charbon. Les premières lampes à arc étaient trop lumineuses et trop chères, ce qui les rendait impropres à un usage quotidien.

Lampe à incandescence : prototypes

Le premier développement des lampes à incandescence a commencé au milieu du XIXe siècle. Alors, dans 1838 En 1999, l'inventeur belge Jobart présente un projet de lampe à incandescence avec un noyau en carbone. Bien que la durée de fonctionnement de cet appareil ne dépasse pas une demi-heure, elle témoigne du progrès technologique dans ce domaine. DANS 1840 La même année, Warren de la Rue, un astronome anglais, produit une ampoule à spirale en platine, la première lampe de l'histoire de l'électrotechnique avec un élément incandescent en forme de spirale. L'inventeur a fait passer un courant électrique dans un tube à vide contenant une bobine de fil de platine. En raison du chauffage, le platine émettait une lueur vive et l'absence presque totale d'air permettait d'utiliser l'appareil dans toutes les conditions de température. En raison du coût élevé du platine, il était illogique d'utiliser une telle lampe à des fins commerciales, même en tenant compte de son efficacité. Cependant, plus tard, c'est l'échantillon de cette ampoule qui a commencé à être considéré comme l'ancêtre des autres lampes à incandescence. Warren de la Rue plusieurs décennies plus tard (en 1860 -x) a commencé à étudier activement le phénomène de lueur par décharge gazeuse sous l'influence du courant.

DANS 1841 En 2010, l'Anglais Frederick de Moleyn a breveté des lampes, qui étaient des flacons dotés d'un filament de platine rempli de carbone. Cependant, ses tests sur les chefs d'orchestre en 1844 échouèrent. Cela était dû à la fusion rapide du filament de platine. En 1845, un autre scientifique, King, remplaça les éléments incandescents en platine par des bâtons de carbone et reçut un brevet pour son invention. Durant ces mêmes années, à l'étranger, aux États-Unis, John Starr fait breveter une ampoule dotée d'une sphère à vide et d'un brûleur à charbon.

DANS 1854 En 2010, l'horloger allemand Heinrich Goebel a mis au point un appareil considéré comme le prototype des ampoules modernes. Il en a fait la démonstration lors d'une exposition électrique aux États-Unis. Il s’agissait d’une lampe à incandescence à vide véritablement adaptée à une utilisation dans une grande variété de conditions. Comme source de lumière, Heinrich a suggéré d'utiliser un fil de bambou carbonisé. Au lieu du flacon, le scientifique a pris de simples bouteilles d'eau de toilette. Le vide à l'intérieur a été créé en ajoutant et en versant du mercure du ballon. L'inconvénient de l'invention était sa fragilité excessive et sa durée de fonctionnement de quelques heures seulement. Au cours des années de sa vie de chercheur actif, Goebel n'a pas réussi à obtenir la reconnaissance qui lui était due dans la société, mais à l'âge de 75 ans, il a été nommé inventeur de la première lampe à incandescence pratique à base d'un filament de carbone. D'ailleurs, c'est Goebel qui a été le premier à utiliser les séparations d'éclairage à des fins publicitaires : il parcourait New York dans une charrette décorée d'ampoules. Un télescope a été installé sur le fauteuil roulant, qui a attiré l'attention de loin, à travers lequel le scientifique lui a permis de regarder le ciel étoilé moyennant des frais.

Premiers résultats

Les résultats les plus efficaces dans la production d'une ampoule à vide ont été obtenus par le célèbre chimiste et physicien anglais Joseph Swan (Swan). DANS 1860 L'année suivante, il a reçu un brevet pour son invention, même si la lampe n'a pas fonctionné trop longtemps. Cela était dû à l'utilisation de papier carbone - il s'est rapidement transformé en miettes après avoir brûlé.

Au milieu des années 70. Au XIXe siècle, parallèlement à Swan, un scientifique russe a également breveté plusieurs inventions. L'éminent scientifique et ingénieur Alexander Lodygin a inventé en 1874 année, une lampe à incandescence dans laquelle une tige de carbone était utilisée pour le chauffage. Il a commencé ses expériences dans l'étude des appareils d'éclairage en 1872, alors qu'il était à Saint-Pétersbourg. En conséquence, grâce au banquier Kozlov, une société d'exploitation d'ampoules à charbon a été fondée. Pour son invention, le scientifique a reçu un prix de l'Académie des sciences. Ces lampes ont immédiatement commencé à être utilisées pour l'éclairage public et le bâtiment de l'Amirauté.

Alexandre Nikolaïevitch Lodyguine

Lodygin a également été le premier à avoir l'idée d'utiliser des fils de tungstène ou de molybdène torsadés en spirale. À 1890 -m. Lodygin possédait plusieurs types de lampes à filaments incandescents constitués de différents métaux. Il a suggéré de pomper l'air de l'ampoule afin que le processus d'oxydation se déroule plus lentement, ce qui signifie que la durée de vie de la lampe serait plus longue. La première lampe commerciale à filament de tungstène en spirale en Amérique a ensuite été produite précisément selon le brevet de Lodygin. Il a même inventé les ampoules à gaz remplies de filament de carbone et d'azote.

L'idée de Lodygin 1875 année a été améliorée par un autre mécanicien-inventeur russe Vasily Didrikhson. Il fabriquait du charbon de bois en carbonisant des cylindres de bois dans des creusets en graphite. C'est lui qui fut le premier à réussir à pomper l'air et à installer plus d'un filament dans une ampoule afin de pouvoir la remplacer lorsqu'elle grille. Une telle lampe a été produite sous la direction de Kohn et a été utilisée pour éclairer un grand magasin de lingerie et des caissons sous-marins lors de la construction d'un pont à Saint-Pétersbourg. En 1876, la lampe fut améliorée par Nikolai Pavlovich Bulygin. Le scientifique n’a chauffé qu’une seule extrémité du charbon, qui sortait constamment pendant le processus de combustion. Cependant, le dispositif était complexe et coûteux.

DANS 1875-76 gg. L'ingénieur électricien Pavel Yablochkov, en créant une bougie électrique, a découvert que le kaolin (un type d'argile blanche) conduit bien l'électricité lorsqu'il est exposé à des températures élevées. Il a inventé une ampoule au kaolin avec un filament fabriqué dans le matériau approprié. Une particularité de cette lampe est le fait que pour son fonctionnement, il n'était pas nécessaire de placer un filament de kaolin dans une fiole à vide - elle restait opérationnelle au contact de l'air. La création de l’ampoule a été précédée par les longs travaux du scientifique sur les ampoules à arc à Paris. Un jour, Yablochkov se rendit dans un café local et, regardant le serveur ranger les couverts, il eut une nouvelle idée. Il a décidé de placer les électrodes de carbone parallèlement les unes aux autres et non horizontalement. Il y avait cependant un risque que non seulement l'arc, mais aussi les pinces conductrices, s'éteignent. Le dilemme a été résolu en ajoutant un isolant, qui a progressivement brûlé après les électrodes. L'argile blanche est devenue cet isolant. Pour allumer l'ampoule, un cavalier en carbone a été placé entre les électrodes et une combustion inégale des électrodes elles-mêmes a été minimisée grâce à l'utilisation d'un générateur de courant alternatif.

Yablochkov a présenté son invention lors d'une exposition technologique à Londres en 1876 année. Un an plus tard, l’un des Français, Deneyrouz, créait une société par actions pour étudier les technologies d’éclairage de Yablochkov. Le scientifique lui-même avait peu confiance dans l’avenir des lampes à incandescence, mais les bougies électriques de Yablochkov étaient extrêmement populaires. Le succès était assuré non seulement par le prix bas, mais aussi par la durée de combustion d'une heure et demie. Grâce à cette invention, les lanternes ont remplacé les bougies et les rues ont commencé à être beaucoup mieux éclairées. Certes, l’inconvénient de ces bougies était la présence uniquement d’un flux de lumière variable. Un peu plus tard, un physicien allemand, Walter Nernst, a mis au point une ampoule selon le même principe, mais en fabriquant le filament à partir de magnésie. La lampe n'était allumée qu'après avoir chauffé le filament, pour lequel ils utilisaient d'abord des allumettes puis des radiateurs électriques.

La lutte pour les brevets

Vers la fin des années 1870. L'éminent ingénieur et inventeur Thomas Edison, qui vivait aux États-Unis, a commencé ses activités de recherche. Lors de la création de la lampe, il a essayé différents métaux pour les filaments. Initialement, le scientifique pensait que le problème des ampoules pouvait être résolu en les éteignant automatiquement à haute température. Mais cette idée n’a pas fonctionné, car éteindre constamment la lampe froide n’entraînait qu’un rayonnement vacillant intermittent. Il existe une version à la fin des années 70. Le lieutenant de la marine russe Khotinsky a apporté plusieurs ampoules à incandescence de Lodygin et les a montrées à Edison, ce qui a influencé ses développements ultérieurs.

Ne s'arrêtant pas à ses réalisations en Angleterre, Joseph Swan, déjà connu à l'époque dans les milieux scientifiques, fait breveter une lampe en fibre de carbone en 1878. Il a été placé dans une atmosphère raréfiée avec de l’oxygène, la lumière est donc très brillante. En un an, l’éclairage électrique est apparu dans la plupart des foyers en Angleterre.

Thomas Alva Edison

Pendant ce temps, Thomas Edison engage Francis Upton pour travailler dans son laboratoire. Avec lui, les matériaux ont commencé à être testés avec plus de précision et l'attention s'est concentrée sur les défauts des brevets précédents. En 1879, Edison a breveté une ampoule à base de platine et, un an plus tard, le scientifique a créé une lampe en fibre de carbone fonctionnant sans interruption pendant 40 heures. Au cours de son travail, l'Américain a effectué 1,5 mille tests et a également pu créer un commutateur rotatif de type domestique. Thomas Edison, en principe, n’a apporté aucune nouvelle modification à l’ampoule de Lodygin. Une grande partie de l'air était simplement pompée hors de sa sphère de verre à l'aide d'un fil de carbone. Plus important encore, le scientifique américain a développé un supersystème pour une ampoule, a inventé un culot à vis, une douille et des fusibles, puis a organisé la production de masse.

De nouvelles sources lumineuses ont pu remplacer celles à gaz, et l'invention elle-même a été appelée pendant un certain temps la lampe Edison-Swan. En 1880, Thomas a établi la valeur de vide la plus précise, permettant de créer l’espace sans air le plus stable. L'air était pompé hors de l'ampoule à l'aide d'une pompe à mercure.

À la fin des années 1880, les fibres de bambou contenues dans les ampoules pouvaient brûler pendant environ 600 heures. Ce matériau provenant du Japon a été reconnu comme le meilleur composant de carbone organique. Comme les fils de bambou étaient assez chers, Edison a proposé de les fabriquer à partir de fibres de coton traitées de manière spéciale. Les premières entreprises à construire de grands systèmes électriques furent créées à New York en 1882. Durant cette période, Edison a même poursuivi Swan pour violation du droit d'auteur. Mais finalement, les scientifiques ont créé la société commune Edison-Swan United, qui est rapidement devenue un leader mondial dans la production d'ampoules.

Au cours de sa vie, Thomas Edison a pu obtenir 1093 brevets. Parmi ses inventions célèbres : le phonographe, le kinétoscope et l'émetteur téléphonique. On lui a demandé un jour s'il était dommage de faire 2 000 erreurs avant de créer une ampoule. Le scientifique a répondu : « Je ne me suis pas trompé, mais j’ai découvert 1 999 façons de ne pas fabriquer d’ampoule. »

Filaments métalliques

A la fin des années 1890. De nouvelles ampoules ont commencé à apparaître. Ainsi, Walter Nernst a proposé de fabriquer des filaments à partir d'un alliage spécial comprenant des oxydes de magnésium, d'yttrium, de thorium et de zirconium. Dans la lampe Auer (Karl Auer von Welsbach, République d'Autriche), l'émetteur de lumière était un filament d'osmium, et dans la lampe de Bolton et Feuerlein, c'était un filament de tantale. En 1890, Alexander Lodygin a breveté une lampe à incandescence utilisant un filament de tungstène chauffé rapidement (plusieurs métaux réfractaires ont été utilisés, mais selon les résultats de la recherche, le tungstène avait les meilleures performances). Il est à noter que 16 ans plus tard, il vendit tous les droits de son invention révolutionnaire au géant industriel General Electric, la société fondée par le grand Thomas Edison.

Cependant, dans l’histoire de l’électrotechnique, il existe deux brevets connus pour une lampe au tungstène : en 1904, le duo de scientifiques Sandor Just et Franjo Hanaman a enregistré une invention similaire à celle de Lodygin. Un an plus tard, l'Autriche-Hongrie a commencé la production en série de ces lampes. Plus tard, General Electric a commencé à produire des ampoules à gaz inerte. Un scientifique de cette organisation, Irving Langmuir, réussit en 1909 à moderniser l’invention de Lodygin en y ajoutant de l’argon afin de prolonger sa durée de vie et d’augmenter le rendement lumineux.

En 1910, William Coolidge a amélioré les procédés de production industrielle de filaments de tungstène, après quoi la production de lampes a commencé non seulement avec un élément à incandescence en forme de spirale, mais également en forme de zigzag, double et triple spirale.

Autres inventions

• Depuis la création des premiers appareils d'éclairage électrique, les propriétés des lampes à décharge ont été constamment étudiées, mais jusqu'au début du XXe siècle, les scientifiques ne s'y intéressaient guère. Un exemple est le fait que les premiers prototypes primitifs de lampes au mercure ont été construits en Grande-Bretagne dans les années 1860, mais ce n'est qu'en 1901 que Peter Hewitt a inventé la lampe au mercure à basse pression. Cinq ans plus tard, des analogues haute pression sont entrés en production. Et en 1911, Georges Claudi, un ingénieur chimiste français, montra au monde une ampoule au néon, qui devint immédiatement le centre d'attention de tous les annonceurs.
• Dans les années 1920-40. Les lampes au sodium, les lampes fluorescentes et les lampes au xénon ont été inventées. Certains d’entre eux ont commencé à être produits en série, même pour un usage quotidien. Aujourd'hui, environ 2 000 variétés de sources lumineuses sont connues.
• En URSS, le nom familier d’une lampe à incandescence est devenu l’expression « ampoule d’Ilitch ». C’est cet idiome qui est devenu natif chez les paysans et les kolkhoziens à l’époque de l’électrification universelle. En 1920, Vladimir Lénine visita l’un des villages pour y lancer une centrale électrique, et c’est à ce moment-là qu’apparut l’expression populaire. Cependant, cette expression était initialement utilisée pour désigner un plan d’électrification de l’agriculture, des villes et des villages. L'ampoule d'Ilitch était une douille, librement suspendue au plafond par un fil et qui pendait sans abat-jour. La conception de la cartouche comprenait également un interrupteur et le câblage était posé ouvertement le long des murs.
• Les lampes LED ont été développées dans les années 60. à des fins industrielles. Ils avaient peu de puissance et ne pouvaient pas éclairer correctement la zone. Cependant, cette direction est aujourd’hui considérée comme la plus prometteuse.
• En 1983, les ampoules fluocompactes font leur apparition. Leur invention était particulièrement importante dans le contexte de la nécessité d’économiser l’énergie. De plus, ils ne nécessitent pas d'équipement de démarrage supplémentaire et s'adaptent aux douilles de lampes à incandescence standard.
• Il n'y a pas si longtemps, deux sociétés américaines ont créé pour les consommateurs des lampes fluorescentes capables de purifier l'air et d'éliminer les odeurs désagréables. Leur surface est recouverte de dioxyde de titane qui, lorsqu'il est irradié, déclenche une réaction photocatalytique.

Vidéo montrant comment les lampes à incandescence sont fabriquées dans d'anciennes usines.