ინკანდესენტური ნათურების ისტორია მეცხრამეტე საუკუნიდან იწყება. მოდით განვიხილოთ ძირითადი პუნქტები, რომლებიც დაკავშირებულია კაცობრიობის ამ უნიკალურ გამოგონებასთან.
თავისებურებები
ინკანდესენტური ნათურა არის ობიექტი, რომელიც ბევრისთვის ნაცნობია. ამჟამად ძნელი წარმოსადგენია კაცობრიობის ცხოვრება ხელოვნური და ელექტრო სინათლის გამოყენების გარეშე. ამასთან, იშვიათად თუ ფიქრობს ვინმე იმაზე, თუ როგორ გამოიყურებოდა პირველი ნათურა და რომელ ისტორიულ პერიოდში შეიქმნა.
პირველი, მოდით შევხედოთ ინკანდესენტური ნათურის დიზაინს. ეს ელექტრული სინათლის წყარო არის გამტარი მაღალი დნობის წერტილით, რომელიც მდებარეობს ნათურაში. მისგან ჰაერი ადრე იყო ამოტუმბული, სამაგიეროდ, კოლბა ივსება ინერტული გაზით. ნათურის გავლით, ელექტრული დენი ასხივებს სინათლის ნაკადს.
ოპერაციის არსი
რა არის ინკანდესენტური ნათურის მუშაობის პრინციპი? ეს მდგომარეობს იმაში, რომ როდესაც ელექტრული დენი მიედინება ძაფის სხეულში, ელემენტი თბება და თავად ვოლფრამის ძაფი თბება. სწორედ ის ასხივებს თერმულ და ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებას პლანკის კანონის მიხედვით. სრულფასოვანი ბზინვის შესაქმნელად, აუცილებელია ვოლფრამის ძაფის გაცხელება რამდენიმე ასეულ გრადუსამდე. ტემპერატურის კლებასთან ერთად, სპექტრი წითელი ხდება.
პირველ ინკანდესენტურ ნათურებს ბევრი უარყოფითი მხარე ჰქონდა. მაგალითად, გაუჭირდა ტემპერატურის რეგულირება, რის შედეგადაც ნათურები სწრაფად ჩაიშალა.
ტექნიკური მახასიათებლები
როგორია თანამედროვე ინკანდესენტური ნათურის დიზაინი? მას შემდეგ, რაც ის გახდა პირველი სინათლის წყარო, მას აქვს საკმაოდ მარტივი დიზაინი. ნათურის ძირითადი ელემენტებია:
- ძაფის სხეული;
- კოლბა;
- მიმდინარე შეყვანები.
ამჟამად შემუშავებულია სხვადასხვა მოდიფიკაცია; ნათურაში შეყვანილია დაუკრავენ, რომელიც წარმოადგენს რგოლს. ამ ნაწილის წარმოებისთვის გამოიყენება რკინა-ნიკელის შენადნობი. ბმული შედუღებულია მიმდინარე შეყვანის ფეხში, რათა არ მოხდეს შუშის ნათურის განადგურება ვოლფრამის ძაფის გაცხელებისას.
ინკანდესენტური ნათურების ძირითადი უპირატესობებისა და უარყოფითი მხარეების გათვალისწინებით, აღვნიშნავთ, რომ მათი დანერგვის დღიდან ნათურები მნიშვნელოვნად მოდერნიზებულია. მაგალითად, დაუკრავის გამოყენების წყალობით, შემცირდა ნათურის სწრაფი განადგურების ალბათობა.
ასეთი განათების ელემენტების მთავარი მინუსი არის ენერგიის მაღალი მოხმარება. სწორედ ამიტომ, ისინი ახლა უფრო იშვიათად გამოიყენება.
როგორ გაჩნდა ხელოვნური სინათლის წყაროები?
ინკანდესენტური ნათურების ისტორია ბევრ გამომგონებელს უკავშირდება. სანამ რუსი ფიზიკოსი ალექსანდრე ლოდიგინი იწყებდა მის შექმნაზე მუშაობას, ინკანდესენტური ნათურების პირველი მოდელები უკვე შემუშავებული იყო. 1809 წელს ინგლისელმა გამომგონებელმა დელარუმ შეიმუშავა მოდელი, რომელიც აღჭურვილი იყო პლატინის სპირალით. ინკანდესენტური ნათურების ისტორია ასევე დაკავშირებულია გამომგონებელ ჰაინრიხ ჰებელთან. გერმანელის მიერ შექმნილ მაგალითში, ნახშირბადის ბამბუკის ძაფი მოათავსეს ჭურჭელში, საიდანაც ჰაერი პირველად გამოდიოდა. გობელი უკვე თხუთმეტი წელია ახორციელებს ინკანდესენტური ნათურის მოდელის მოდერნიზებას. მან მოახერხა ინკანდესენტური ნათურის სამუშაო ვერსიის მიღება. Lodygin-მა მიაღწია მაღალი ხარისხის ბზინვარებას მინის ჭურჭელში მოთავსებული ნახშირბადის ღეროდან, საიდანაც ჰაერი იყო ამოღებული.
პრაქტიკული მოდელის ვარიანტი
პირველი ინკანდესენტური ნათურები, რომელთა წარმოებაც შესაძლებელი იყო დიდი რაოდენობით, გამოჩნდა ინგლისში მეცხრამეტე საუკუნის ბოლოს. ჯოზეფ უილსონ სვანმა საკუთარი განვითარებისთვის პატენტის მოპოვებაც კი მოახერხა.
საუბრისას მათზე, ვინც გამოიგონა ინკანდესენტური ნათურა, ასევე აუცილებელია შეჩერება თომას ედისონის მიერ ჩატარებულ ექსპერიმენტებზე.
ის ცდილობდა სხვადასხვა მასალის გამოყენებას ძაფებად. სწორედ ამ მეცნიერმა შესთავაზა პლატინის ძაფი ძაფად.
ინკანდესენტური ნათურის ამ გამოგონებამ ახალი ეტაპი აღნიშნა ელექტროენერგიის სფეროში. თავდაპირველად, ედისონის ნათურები მუშაობდა მხოლოდ ორმოცი საათის განმავლობაში, მაგრამ ამის მიუხედავად, მათ სწრაფად შეცვალეს გაზის განათება.
იმ პერიოდში, როდესაც ედისონი თავის კვლევებით იყო დაკავებული, რუსეთში ალექსანდრე ლოდიგინმა მოახერხა რამდენიმე სხვადასხვა ტიპის ნათურის შექმნა, რომლებშიც ცეცხლგამძლე ლითონები ასრულებდნენ ძაფების როლს.
ინკანდესენტური ნათურების ისტორია მიუთითებს იმაზე, რომ ეს იყო რუსი გამომგონებელი, რომელმაც პირველად დაიწყო ცეცხლგამძლე ლითონების გამოყენება ინკანდესენტური სხეულის სახით.
ვოლფრამის გარდა, ლოდიგინმა ასევე ჩაატარა ექსპერიმენტები მოლიბდენთან, ახვევდა მას სპირალის სახით.
Lodygin ნათურის მუშაობის სპეციფიკა
თანამედროვე ანალოგები ხასიათდება შესანიშნავი მანათობელი ნაკადით, ასევე მაღალი ხარისხის ფერის გადაცემით. მათი ეფექტურობა არის 15% უმაღლესი ნათების ტემპერატურაზე. ასეთი სინათლის წყაროები მოიხმარენ ელექტროენერგიის მნიშვნელოვან რაოდენობას მათი მუშაობისთვის, ამიტომ მათი მუშაობა გრძელდება არაუმეტეს 1000 საათისა. ეს უფრო მეტია, ვიდრე კომპენსირებულია ნათურების დაბალი ღირებულება, ამიტომ, მიუხედავად თანამედროვე ბაზარზე წარმოდგენილი ხელოვნური განათების წყაროების მრავალფეროვნებისა, ისინი კვლავ პოპულარულად და მოთხოვნად ითვლება მყიდველებს შორის.
საინტერესო ფაქტები ინკანდესენტური ნათურის ისტორიიდან
მეცხრამეტე საუკუნის ბოლოს დიდრიხსონმა მოახერხა მნიშვნელოვანი ცვლილებები შეეტანა რუსი გამომგონებლის ლოდიგინის მიერ შემოთავაზებულ მოდელში. მან მთლიანად ამოტუმბო მისგან ჰაერი და ნათურაში ერთდროულად რამდენიმე თმა გამოიყენა.
ამ გაუმჯობესებამ შესაძლებელი გახადა ნათურის გამოყენება მაშინაც კი, თუ რომელიმე თმა დაიწვა.
ინგლისელი ინჟინერი ჯოზეფ ვილსონ სვანი ფლობს პატენტს, რომელიც ადასტურებს მის მიერ ნახშირბადის ბოჭკოვანი ნათურის შექმნას.
ბოჭკო მდებარეობდა იშვიათი ჟანგბადის ატმოსფეროში, რის შედეგადაც უფრო კაშკაშა და ერთგვაროვანი შუქი იყო.
მეცხრამეტე საუკუნის მეორე ნახევარში ედისონმა, ნათურის გარდა, გამოიგონა მბრუნავი საყოფაცხოვრებო ჩამრთველი.
ნათურების ფართომასშტაბიანი გამოჩენა ბაზარზე
მეცხრამეტე საუკუნის ბოლოდან გამოჩნდა ნათურები, რომლებშიც ძაფებად იტრიუმის, ცირკონიუმის, თორიუმის და მაგნიუმის ოქსიდები გამოიყენებოდა.
გასული საუკუნის დასაწყისში უნგრელმა მკვლევარებმა შანდორ იუსტიმ და ფრანიო ჰანამანმა მიიღეს პატენტი ვოლფრამის ძაფის გამოყენებისთვის ინკანდესენტურ ნათურებში. სწორედ ამ ქვეყანაში დამზადდა ასეთი ნათურების პირველი ასლები და გავიდა ფართომასშტაბიან ბაზარზე.
შეერთებულ შტატებში, იმავე პერიოდში, აშენდა და დაიწყო ქარხნები ელექტროქიმიური შემცირების გზით ტიტანის, ვოლფრამის და ქრომის წარმოებისთვის.
ვოლფრამის მაღალმა ფასმა შეცვალა ინკანდესენტური ნათურების ყოველდღიურ ცხოვრებაში დანერგვის სიჩქარე.
1910 წელს კულიჯმა შეიმუშავა ახალი ტექნოლოგია წვრილი ვოლფრამის ძაფების დასამზადებლად, რამაც ხელი შეუწყო ხელოვნური ინკანდესენტური ნათურების წარმოების ხარჯების შემცირებას.
მისი სწრაფი აორთქლების პრობლემა ამერიკელმა მეცნიერმა ირვინგ ლანგმუირმა გადაჭრა. სწორედ მან შემოიტანა სამრეწველო წარმოებაში შუშის კოლბების ინერტული აირით შევსება, რამაც გაზარდა ნათურის სიცოცხლე და გააძვირა ისინი.
ეფექტურობა
თითქმის მთელი ენერგია, რომელსაც ნათურა იღებს, თანდათან გადაიქცევა თერმულ გამოსხივებად. ეფექტურობა 15 პროცენტიან ტემპერატურაზე აღწევს 15 პროცენტს.
ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება ეფექტურობა, მაგრამ ეს იწვევს ნათურის მუშაობის ხანგრძლივობის მნიშვნელოვან შემცირებას.
2700 K-ზე ხელოვნური სინათლის წყაროს სრული გამოყენების პერიოდი შეადგენს 1000 საათს, ხოლო 3400 K-ზე - რამდენიმე საათს.
ინკანდესენტური ნათურის გამძლეობის გაზრდის მიზნით, დეველოპერები გვთავაზობენ მიწოდების ძაბვის შემცირებას. რა თქმა უნდა, ამ შემთხვევაში ეფექტურობაც დაახლოებით 4-5-ჯერ შემცირდება. ინჟინრები იყენებენ ამ ეფექტს იმ შემთხვევებში, როდესაც საჭიროა მინიმალური სიკაშკაშის საიმედო განათება. მაგალითად, ეს ეხება სამშენებლო მოედნების და კიბეების საღამოს და ღამის განათებას.
ამისათვის ნათურის ალტერნატიული დენი შეაერთეთ სერიული დიოდით, რომელიც უზრუნველყოფს ნათურის დენის მიწოდებას დენის მიწოდების მთელი პერიოდის ნახევარზე.
იმის გათვალისწინებით, რომ ჩვეულებრივი ინკანდესენტური ნათურის ფასი მნიშვნელოვნად ნაკლებია, ვიდრე მისი საშუალო მომსახურების ვადა, ასეთი განათების წყაროების შეძენა შეიძლება ჩაითვალოს საკმაოდ მომგებიან წამოწყებად.
დასკვნა
ელექტრო ნათურის მოდელის გარეგნობის ისტორია, რომელსაც ჩვენ მიჩვეული ვართ, დაკავშირებულია მრავალი რუსი და უცხოელი მეცნიერისა და გამომგონებლის სახელთან. ორი საუკუნის განმავლობაში ეს ხელოვნური განათების წყარო ექვემდებარებოდა ტრანსფორმაციას და მოდერნიზაციას, რომლის მიზანი იყო მოწყობილობის მუშაობის ვადის გაზრდა და მისი ღირებულების შემცირება.
ძაფის ყველაზე დიდი ცვეთა შეინიშნება ნათურის უეცარი ძაბვის მიწოდების შემთხვევაში. ამ პრობლემის გადასაჭრელად, გამომგონებლებმა დაიწყეს ნათურების აღჭურვა სხვადასხვა მოწყობილობებით, რომლებიც უზრუნველყოფენ მათ გლუვ დაწყებას.
როდესაც ცივი, ვოლფრამის ძაფს აქვს რეზისტენტობა, რომელიც მხოლოდ ორჯერ აღემატება ალუმინის. სიმძლავრის მწვერვალების თავიდან ასაცილებლად, დიზაინერები იყენებენ თერმისტორებს, რომელთა წინააღმდეგობა ეცემა ტემპერატურის მატებასთან ერთად.
თანაბარი სიმძლავრის მქონე დაბალი ძაბვის ნათურებს აქვთ ბევრად უფრო მაღალი მომსახურების ვადა და სინათლის გამომუშავება, რადგან მათ აქვთ ინკანდესენტური სხეულის უფრო დიდი განივი. მრავალჯერადი ნათურებისთვის გათვლილ სანათებში ეფექტურია ქვედა ძაბვის რამდენიმე ნათურის სერიული კავშირი. მაგალითად, პარალელურად დაკავშირებული ექვსი 60 ვტ ნათურის ნაცვლად, შეგიძლიათ გამოიყენოთ მხოლოდ სამი.
რა თქმა უნდა, დღესდღეობით გამოჩნდა ელექტრო ნათურების სხვადასხვა მოდელები, რომლებსაც აქვთ ბევრად უფრო ეფექტური მახასიათებლები, ვიდრე ჩვეულებრივი ნათურები, რომლებიც გამოიგონეს ლოდიგინისა და ედისონის დროს.