125 let Edisonovy žárovky: vynález, který změnil svět | ForPost-Technologies

Před více než stoletím a půl začali vynálezci pracovat na skvělém nápadu, který by měl obrovský dopad na způsob, jakým využíváme energii v moderním světě – ale skutečný průlom přišel 27. ledna 1897. Tento vynález změnil způsob, jakým navrhujeme budovy, prodloužil průměrný pracovní den a podnítil nové podniky. To také vedlo k novým průlomům v energetice, od elektráren a přenosových vedení po domácí spotřebiče a elektromotory.

Stejně jako všechny velké vynálezy, ani žárovku nelze připsat jedinému vynálezci. Byla to série drobných vylepšení nápadů předchozích vynálezců, která nakonec vedla k žárovkám, které používáme dnes.

Žárovky rozzáří svět

Dlouho předtím, než si Thomas Edison nechal patentovat a komercializovat svou žárovku, nejprve v roce 1879 a poté o rok později v roce 1880, britští vynálezci již prokázali, že elektrické světlo lze vyrobit pomocí obloukové lampy.

V roce 1835 byl demonstrován první nepřetržitý zdroj elektrického světla a po dalších 40 let vědci po celém světě pracovali na žárovce.

Jejich práce se soustředila na vylepšení vlákna (části lampy, která produkuje světlo při zahřátí elektrickým proudem) a atmosféry uvnitř baňky (ať už byla odsávána vzduchem, nebo naplněna inertním plynem, aby se zabránilo oxidaci a spálení vlákna).

Rané žárovky měly extrémně krátkou životnost, jejich výroba byla příliš drahá nebo spotřebovávaly příliš mnoho energie.

Když se na scéně objevili Edison a jeho výzkumníci z Menlo Parku, zaměřili se na vylepšení vlákna – nejprve testovali uhlík, poté platinu a nakonec se vrátili k uhlíkovému vláknu.

Do října 1879 Edisonův tým vyrobil žárovku s karbonizovaným vláknem vyrobeným z nepotažené bavlněné nitě, která mohla hořet 14,5 hodiny.

Pokračovali v experimentování, dokud se neustálili na vlákně vyrobeném z bambusu, které prodloužilo životnost lampy na 1200 hodin – toto vlákno se stalo standardem pro Edisonovy lampy na dalších 10 let.

Edison také provedl další vylepšení žárovky, například vytvořil lepší vakuové čerpadlo pro úplné odstranění vzduchu z žárovky a vyvinul Edisonův šroub (který je nyní standardní objímkou žárovky).

O historii elektrické žárovky nelze hovořit bez zmínky o Williamu Sawyerovi a Albonu Manovi, kteří získali patent na žárovku ve Spojených státech, a Josephu Swanovi, který si nechal patentovat svou žárovku v Anglii.

Věčná otázka, která se dodnes řeší, zní: porušovaly Edisonovy patenty na žárovky patenty těchto ostatních vynálezců?

Nakonec se Edisonova společnost American Lighting Company sloučila se společností Thomson-Houston Electric Company – společností, která vyráběla žárovky na základě patentu Sawyer-Maine – a vznikla tak společnost General Electric, a Edisonova společnost English Lighting Company se sloučila se společností Josepha Swana a vznikla tak anglická společnost Ediswan.

Edisonův přínos k elektrickému osvětlení je tak pozoruhodný tím, že se nezastavil pouze u vylepšování žárovky – vyvinul celou řadu vynálezů, díky nimž bylo používání žárovek praktické.

Edison modeloval svou osvětlovací technologii podle stávajícího systému plynového osvětlení. V roce 1882 na Holbornském viaduktu v Londýně demonstroval, že elektřinu lze distribuovat z centrálního generátoru pomocí řady drátů a trubek.

Zároveň se zaměřil na zlepšení výroby elektřiny a vyvinul první komerční elektrárnu s názvem Pearl Street Station v dolním Manhattanu. A aby Edison sledoval, kolik elektřiny každý zákazník spotřebovává, vyvinul první elektroměr.

Nová éra elektrického světla

Zatímco Edison pracoval na celém osvětlovacím systému, ostatní vynálezci pokračovali v drobných vylepšeních, zdokonalovali proces výroby vláken a zvyšovali účinnost lampy.

Další velká změna v žárovkách přišla s vynálezem wolframového vlákna evropskými vynálezci v roce 1904. Nové žárovky s wolframovým vláknem vydržely déle a produkovaly jasnější světlo než žárovky s uhlíkovým vláknem.

V roce 1913 Irving Langmuir zjistil, že přidání inertního plynu, například dusíku, do žárovky zdvojnásobí její účinnost. Během následujících 40 let vědci pokračovali ve vylepšování, které snížilo cenu a zvýšilo účinnost žárovky.

Ale v 1950. letech 10. století vědci stále přišli na to, jak přeměnit asi XNUMX % energie spotřebované žárovkou na světlo, a začali svou energii zaměřovat na jiná řešení osvětlení.

V 19. století dva Němci, sklář Heinrich Geissler a lékař Julius Plucker, objevili, že mohou produkovat světlo odstraněním téměř veškerého vzduchu z dlouhé skleněné trubice a průchodem elektrického proudu.

Tento vynález se stal známým jako Geisslerova trubice. Tyto výbojky, typ plynové výbojky, se staly populárními až na začátku 20. století, kdy vědci začali hledat způsob, jak zlepšit účinnost osvětlení.

Plynové výbojky se staly základem mnoha osvětlovacích technologií, včetně neonových lamp, nízkotlakých sodíkových výbojek (typ používaný ve venkovním osvětlení, jako jsou pouliční lampy) a zářivek.

Thomas Edison i Nikola Tesla experimentovali v 1890. letech 1900. století se zářivkami, ale ani jeden z nich je nikdy komerčně nevyráběl. Větší úspěch v této oblasti zaznamenal Peter Cooper Hewitt: jeho průlomový vynález z počátku XNUMX. století byl jedním z předchůdců zářivek.

Hewitt vytvořil modrozelené světlo průchodem elektrického proudu rtuťovými parami a zapnutím předřadníku (zařízení připojeného k žárovce, které reguluje tok proudu trubicí). Ačkoli žárovky Cooper Hewitt byly účinnější než žárovky, měly kvůli barvě světla jen málo vhodných aplikací.

Koncem 1920. a začátkem 1930. let XNUMX. století evropští vědci experimentovali s neonovými trubicemi potaženými fosfory (materiál, který absorbuje ultrafialové světlo a přeměňuje neviditelné světlo na užitečné bílé světlo).

Tyto objevy podnítily výzkumné programy v oblasti zářivek ve Spojených státech a v polovině až koncem 1930. let 1939. století americké osvětlovací společnosti předváděly zářivky americkému námořnictvu a na světové výstavě v New Yorku v roce XNUMX.

Tyto žárovky vydržely déle a byly asi třikrát účinnější než žárovky. Potřeba energeticky úsporného osvětlení v amerických vojenských továrnách vedla k rychlému přijetí zářivek a do roku 1951 lineární zářivky produkovaly ve Spojených státech více světla.

Luminiscenční zázrak

Další nedostatek energie, ropná krize v roce 1973, donutil osvětlovací inženýry vyvinout zářivku, kterou by bylo možné použít v obytných prostorách.

V roce 1974 začali vědci ze společnosti Sylvania zkoumat, jak zmenšit velikost předřadníku a integrovat ho do žárovky. Přestože si na svou žárovku nechali patentovat, nedokázali najít způsob, jak ji vyrobit.

O dva roky později, v roce 1976, Edward Hammer ze společnosti General Electric přišel na to, jak ohnout zářivku do spirály, a vytvořil tak první kompaktní zářivku. Stejně jako Sylvania, i General Electric projekt odložila, protože nové zařízení potřebné k hromadné výrobě žárovek bylo příliš drahé.

První kompaktní zářivky (CFL) se na trhu objevily v polovině 1980. let s maloobchodní cenou 25–35 dolarů, ale ceny se mohly v jednotlivých regionech značně lišit kvůli různým propagačním akcím dodavatelů energií.

Spotřebitelé uváděli jako hlavní překážku nákupu kompaktních zářivek vysokou cenu. Existovaly i další problémy – mnoho kompaktních zářivek z 1990. let bylo velkých a objemných, špatně se hodily do svítidel, měly nízký světelný výkon a nekonzistentní výkon.

Od 1990. let 75. století se díky zlepšení výkonu, ceny, účinnosti (spotřebovávají asi o 10 % méně energie než žárovky) a životnosti (vydrží asi XNUMXkrát déle) staly životaschopnou volbou jak pro nájemníky, tak pro majitele domů.

Téměř 30 let po uvedení kompaktních zářivek na trh jejich cena klesla a například model ENERGY STAR stojí při nákupu v balení po čtyřech kusech pouhých 1,74 dolaru za žárovku.

LED jsou budoucnost

Jednou z nejrychleji rostoucích osvětlovacích technologií současnosti jsou LED diody. Používají polovodič k přeměně elektřiny na světlo, často zabírají malou plochu (méně než 1 milimetr čtvereční) a vyzařují světlo v určitém směru, čímž snižují potřebu reflektorů a difuzorů.

Jsou to také nejúčinnější žárovky na trhu. Účinnost žárovky, nazývaná také světelná účinnost, je mírou vyzařovaného světla (lumeny) dělenou spotřebovanou energií (watty).

Žárovka se 100% účinností při přeměně energie na světlo by měla účinnost 683 lm/W. Pro srovnání, žárovka s výkonem 60 až 100 wattů má účinnost 15 lm/W, ekvivalentní kompaktní zářivka má účinnost 73 lm/W a moderní LED náhradní žárovky na trhu se pohybují od 70 do 100 wattů. To je 120 lm/W s průměrnou účinností 85 lm/W.

V roce 1962, když pracoval pro General Electric, Nick Holonyak Jr. vynalezl první diodu emitující viditelné světlo v podobě červených diod. Poté byly vynalezeny světle žluté a zelené diody.

Jak firmy neustále zdokonalovaly červené LED diody a jejich výrobu, začaly se na trhu objevovat ve stále větší rozmanitosti – a v průběhu let jich bylo více. A všechno to začalo jedinou žárovkou.