تاريخ الإضاءة الكهربائية
يعود تاريخ الإضاءة الكهربائية إلى القرن قبل الماضي. اكتشف العلماء في أوائل القرن الثامن عشر أنه من خلال تسخين مواد مختلفة بالكهرباء ، يمكن الحصول على ضوء ساطع. لكن تطور التكنولوجيا كان عند مستوى منخفض ، لذلك استغرق تطوير مصباح كهربائي دائم وآمن ما يقرب من قرن. خلال هذا الوقت ، تم إجراء العديد من التجارب. في الوقت الحاضر ، يجري العمل أيضًا لتحسين المصابيح ، منذ وقت ليس ببعيد ، ظهرت خيارات جديدة أصبحت أكثر شيوعًا.
مصادر الضوء قبل الكهرباء
حاول الإنسان منذ القدم توفير الإضاءة في الظلام. علاوة على ذلك ، في البداية كانت أيضًا بمثابة حماية ضد الحيوانات المفترسة. أما بالنسبة لتطوير مصادر الضوء ، فيمكن تمييز عدة مراحل رئيسية:
- مشعل. الخيار الأول والأبسط ، الذي تم إشعاله في كهف أو ملجأ مؤقت وصيانته باستمرار ، لأنهم ما زالوا لا يعرفون كيفية إشعال النار بأنفسهم في ذلك الوقت.
- لوشينى. بمرور الوقت ، لاحظ الناس أن بعض الأخشاب الراتينجية تحترق أكثر إشراقًا وأطول من غيرها.بدأ استخدامها للإضاءة ، وتقسيمها إلى مشاعل صغيرة وإضرام النار فيها أثناء احتراقها ، مما جعل من الممكن توفير المواد وتوفير الضوء لفترة طويلة.
- كانت المصابيح الأولى بدائية في تصميمها. سقط فتيل صغير في وعاء به زيت أو راتنج طبيعي أو دهون حيوانية ، مما أدى إلى احتراقه لفترة طويلة. مع مرور الوقت ، بدأ استخدام المنتجات البترولية المكررة ، مما زاد من الكفاءة. كانت هناك مشاعل ومتغيرات أخرى مشربة بمواد قابلة للاحتراق.
- أتاح الشمع والبارافين صنع الشموع التي ساعدت في إضاءة الغرفة لفترة طويلة. في أغلب الأحيان ، كان يتم جمع الشمع واستخدامه في إعادة صنع الشموع.
- كانت المرحلة التالية من التطور هي النفط ، ثم المصابيح الزيتية. كان التصميم عبارة عن فتيل ، تم تشريبه في حاوية ، وبسبب نظام خاص ، تمت إزالته تدريجياً من أجل الاحتراق المنتظم. لحماية اللهب وجعل الضوء أكثر تساويًا ، تم استخدام زجاج واقي في الأعلى.
![]()
كانت مصابيح الكيروسين من بين أكثر المصابيح كفاءة وأمانًا. - تم استخدام مصابيح الغاز على نطاق واسع لإضاءة الشوارع في المملكة المتحدة وبعض البلدان الأخرى. نظرًا لسهولة توصيل الغاز وسهولة التوصيل ، كان من الممكن الحصول على مصدر ضوء قوي بدرجة كافية يسهل إشعاله وإخماده.
على فكرة! الجميع مصادر الضوءالتي سبقت الكهرباء كانت غير آمنة. لذلك ، غالبًا ما تسببوا في نشوب حرائق ، وأحيانًا احترق جزء كبير من المدن.
مراحل تطوير الإضاءة
بعد اختراع الكهرباء ، أدرك العديد من العلماء أنه من أجل زيادة كفاءة الإضاءة ، من الضروري زيادة درجة حرارة العنصر المسخن.أسهل طريقة للقيام بذلك هي الكهرباء. يسمح التيار بتسخين بعض المواد إلى درجة حرارة بحيث تبدأ في التوهج ، وجميع هذه الخيارات لها سمات مشتركة:
- سطوع التوهج يتناسب طرديا مع درجة التسخين.
- للإشعاع طيف مستمر.
- يعتمد أقصى تشبع للإضاءة فقط على درجة حرارة الجسم المسخن.
اقترح عالم روسي أول قوس كهربائي للإضاءة بيتروف في عام 1802. في نفس العام ، المستكشف البريطاني جي ديفي اقترح نسخته الخاصة من مصدر الضوء ، والتي عملت من خلال توفير الكهرباء لشرائح من البلاتين.
استمر العمل لعقود ، ولكن لم يتم استخدام جميع الخيارات على نطاق واسع بسبب تعقيد التصميم وارتفاع سعر البلاتين.
خيط الكربون
كان أول عالم حصل على براءة اختراع لمصباح به سلك كربون رخيص الثمن أمريكيًا د. ستار عام 1844. اقترح تصميمًا يسمح باستبدال عنصر الكربون ، لأنه يعمل فقط لبضع ساعات. لعقود من الزمان ، قام العديد من الباحثين بتحسين التصميم أثناء وجودهم في في عام 1879 حصل توماس إديسون على براءة اختراع للمصباحوهو مألوف للجميع. في الوقت نفسه ، يعتقد الكثيرون أنه طبق في بحثه إنجازات العالم الروسي لودين.
عملت الخيارات الأولى لعدة ساعات. ثم جاءت عارضات الأزياء بعمر 40 ساعة ، وهو ما كان رائعًا في ذلك الوقت.واصل إديسون وفريق من الباحثين تحسين المصباح الكهربائي ، مما أتاح توفير مورد يبلغ 1200 ساعة.
كان العالم الفرنسي أكثر نجاحًا شاي، الذي طور في نهاية القرن التاسع عشر مصباحًا من خيوط الكربون أكثر متانة وسطوعًا. ازدهرت الشركة ، التي افتتحت في الولايات المتحدة ، لعشرات السنين ونصف. لكن Chaie لم يكن لديه الوقت لإعادة البناء في الوقت المناسب ، وأجبر جيل جديد من مصابيح التنجستن على إخراج مجموعة الكربون من السوق.
على فكرة! مصباح كهربائي "أبدي" يبلغ من العمر 113 عامًا يحترق في قسم الإطفاء في ليفرمور في كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية.
مصباح وهاج
في نهاية القرن التاسع عشر ، بدأ الباحث الروسي Lodygin في إجراء تجارب باستخدام معادن مقاومة للصهر - الموليبدينوم والتنغستن. كان هو الذي قرر لف الخيط إلى دوامة ، حيث أدى ذلك إلى زيادة مقاومة المادة وزيادة سطوع التوهج وإطالة العمر الافتراضي. ونتيجة لذلك ، قام ببيع براءة اختراع لشعيرة تنجستن لشركة جنرال إلكتريك التابعة لتوماس إديسون ، والتي جلبت التكنولوجيا إلى الكمال.
موظف شركة أمريكية ايرفينغ لانجموير لإطالة عمر خيوط التنجستن وتحسين أداء التلألؤ ، اقترح ملء القارورة بغاز خامل. لقد وفر هذا موردًا رائعًا ومكّن من إنتاج منتجات غير مكلفة وعالية الجودة ، والتي لم تتغير تقريبًا في عصرنا.
مصابيح الهالوجين - نسخة محسنة تستخدم أزواج من المعادن النبيلة. بفضلهم ، يزداد سطوع التوهج ، كما تم تمديد عمر الخدمة بشكل كبير.
مصابيح فلورسنت
أدى تطوير الإضاءة الكهربائية الباحثين إلى البحث عن خيارات أخرى من شأنها أن توفر سطوعًا جيدًا مع زيادة الكفاءة. بعد كل شيء ، في المصابيح المتوهجة يتم إنفاق الجزء الأكبر من الطاقة على تسخين الملف ويتم إطلاقه في شكل حرارة.
كان أول من اقترح استخدام التصميم في شكله الحديث عالمًا أمريكيًا جيرمر في عام 1926. في وقت لاحق ، حصلت شركة جنرال إلكتريك على براءة الاختراع ، التي أنهت بعض عناصر الجهاز وفي عام 1938 أطلقت هذا النوع من المصابيح في الإنتاج الصناعي.
مبدأ التشغيل يختلف عن الخيارات القياسية ، هنا يحدث التوهج بسبب تفريغ قوس يتكون بين قطبين موجودين في نهايات مختلفة من المصباح. تمتلئ المساحة الداخلية بمزيج من الغاز الخامل وبخار الزئبق ، والذي ينتج بسببه الأشعة فوق البنفسجية. لتحويله إلى ضوء مرئي للعين ، يتم طلاء جدران القارورة بالفوسفور من الداخل. من خلال تغيير تركيبة الطلاء ، يمكنك تحقيق خصائص مختلفة للضوء.
وفقًا لمبدأ التشغيل هذا ، يتم توفير نفس شدة الإضاءة كما هو الحال في المصباح المتوهج ، ولكن يتم تقليل تكلفة الكهرباء بمقدار 5 مرات. في الوقت نفسه ، يتم توزيع الإضاءة ، مما يوفر مزيدًا من الراحة البصرية وتوزيعًا أفضل للضوء في الغرفة. مع التركيب والتشغيل المناسبين ، تكون مدة الخدمة أطول بعدة مرات من عمر المنتجات التقليدية.
لكن هذا الخيار له أيضًا عيوب. الأهم هو وجود بخار الزئبق في الداخلمما يخلق خطرًا في حالة حدوث ضرر ويتطلب منفصلًا إعادة التدوير مصابيح.لا يتسامحون مع التشغيل والإيقاف المستمر ، فمن الأفضل استخدامها في الأماكن التي تعمل فيها الإضاءة في وضع ثابت.
تتمتع مصابيح الفلورسنت المدمجة للمقبس القياسي بجميع مزايا نماذج الأنبوب القياسي. يمكن استخدامها كبديل للمصابيح المتوهجة دون أي تعديل في النظام.
مصادر LED
ظهر هذا الخيار مؤخرًا نسبيًا ، لكنه يتفوق على الأصناف الأخرى من حيث السرعة وينتشر أكثر فأكثر كل عام. مصدر الضوء المصابيح اللون الأبيض ، عندما تم تطوير خيارات فائقة السطوع ، أصبح هذا الاتجاه واعدًا لكل من الداخل والخارج إنارة الشوارع.
الحل له العديد من المزايا التي تجعله رائجًا:
- أقل استهلاك للطاقة. مقارنة بالمصباح المتوهج ، يكون الفرق 90٪ تقريبًا. عن طريق تثبيت إضاءة LED ، يمكنك توفير الكهرباء.
- الكفاءة أعلى بكثير ، حيث لا يتم إهدار الطاقة عند تسخين الملف أو تفريغ القوس.
- يمكن أن تتجاوز مدة الخدمة في ظل ظروف التشغيل العادية 50000 ساعة. هذا أكثر بكثير من أي نوع آخر.
- يمكن أن تنتج مصابيح LED ضوءًا بدرجات حرارة ألوان مختلفة ، مما يسمح لك باختيار الحل المناسب لأي غرض. في الوقت نفسه ، لا يوجد وميض تقريبًا ، مما يقلل من إجهاد العين.
- يمكنك شراء كل من التركيبات والمصابيح الكهربائية وفقًا للمعايير خرطوشة.
LEDs لها أيضًا عيوب معينة. بادئ ذي بدء ، هذا هو الدقة في جودة المشتت الحراري. إذا لم تتمكن من التعامل مع إزالة الحرارة الزائدة ، فإن تشغيل مصابيح LED يتم تعطيله ، ويتم تقليل المورد بشكل كبير.هناك العديد من المنتجات منخفضة الجودة مع الثنائيات التي لا توفر جودة الضوء العادية للبيع.
يعرض الفيديو تفاصيل تاريخ الإضاءة وتطورها.
مرت الإضاءة الكهربائية بعدة مراحل في تطورها. وتجدر الإشارة إلى أن كل شيء خيارات المصباح باستثناء مجموعة خيوط الكربون ، لا تزال تستخدم حتى اليوم. وعلى الرغم من تطور التكنولوجيا وظهور مصادر إضاءة LED ، لا تزال المصابيح المتوهجة تلعب دورًا رائدًا ، ويتجاوز حجم إنتاجها السنوي جميع المنتجات الأخرى مجتمعة.