Elektryczne źródła światła - historia

Elektryczne źródła światłaW roku 1801 Humphry Davy zaobserwował, że rozgrzany materiał emituje światło o określonej barwie, która zależy od typu materiału i temperatury. W pierwszych doświadczeniach Davy użył platynowych pasków, które podgrzewały się pod wpływem prądu elektrycznego. Z kolei w 1841 roku Fryderyk Moleyns opatentował źródło światła będące prekursorem żarówki.

Źródłem tym było włókno węglowe rozpięte pomiędzy dwoma platynowymi drutami. Żarówki tego typu nie były jednak trwałe. Przełom nastąpił dopiero po opracowaniu pierwszych lamp próżniowych w 1875 roku. Prototyp współczesnej żarówki skonstruował Anglik J. W. Swan umieszczając włókno węglowe w szklanej bańce próżniowej. Podobną konstrukcję w rok później wykonał Thomas A. Edison. Włókno węglowe umożliwiało kilkaset godzin ciągłej pracy żarówki. W maju 1881 roku żarówki użyto do oświetlenia parowca "Columbia", a w 1881 do oświetlenia pierwszej fabryki w Nowym Jorku. Wykorzystanie wolframu jako trudno topliwego materiału posunęło prace nad żarówką do przodu. Fakt ten oznaczał ogromny wzrost wydajności świecenia w zakresie światła widzialnego.

Wraz z pierwszymi próbami w dziedzinie elektryczności pojawiły się lampy łukowe. Około roku 1870 dostępne stały się generatory prądu, co umożliwiło oświetlenie miast. Pierwsze użyte w tym celu lampy łukowe wprowadził pracujący we Francji inżynier rosyjski Paweł Jabłoczkow. Od jego nazwiska nazywano je w Europie lampami Jabłoczkowa. Siedem lat później w Stanach Zjednoczonych opracowano nowego typu samoregulujące się lampy łukowe. Pierwszym miastem na świecie, które w pełni zostało oświetlone lampami łukowymi było Wabash w stanie Indiana. Miało to miejsce w roku 1880. Pod koniec XIX wieku istniejąca do dziś firma General Electric Company produkowała już setki tysięcy lamp łukowych rocznie. Łukowe lampy z elektrodami węglowymi zastąpiono następnie lampami łukowymi rtęciowymi. Świecenie takiej lampy powstaje w wyniku przyłożenia wysokiego napięcia do zapłonnika lampy. Emitują one głównie światło w zakresie nadfioletu i konieczna jest zmiana nadfioletu na zakres widzialny. Rtęciowe lampy łukowe ze względu na barwę emitowanego światła nie są praktyczne w mieszkaniach. Używa się uch głównie do oświetlania ulic i dużych pomieszczeń.

Postępem w dziedzinie oświetlenia było wprowadzenie żarówek halogenowych, czyli żarówek z cyklem wolframowo-jodowym. W żarówkach tego typu parujący z włókna wolfram łączy się z jodem, tworząc jodek wolframu. Później przyszła moda na lampy fluorescencyjne, tzw. świetlówki. Pierwsze świetlówki opracowano w roku 1938. Są to szklane rurki z elektrodami wypełnione rtęcią. Lampy fluorescencyjne są kilkakrotnie bardziej wydajne od żarówki. Dają one zimne światło, które źle wpływa na psychikę i powoduje szybszą męczliwość. Od początku XX wieku w Rosji i USA trwały prace nad zjawiskiem elektroluminescencji ze złącza p-n węglika krzemu. Na początku lat sześćdziesiątych ubiegłego wieku technologia wytwarzania materiałów półprzewodnikowych była już tak opanowana, że umożliwiła praktyczne zastosowanie diód. Do połowy lat osiemdziesiątych diody miały jeszcze wydajność emisji światła poniżej wydajności żarówek, lamp łukowych i świetlówek. Obecnie, wraz z rozwojem technologii wytwarzania bardzo cienkich materiałów półprzewodnikowych pojawiły się żarówki LED (light emitting diode) w kolorach zielonym, pomarańczowo-żółtym, czerwonym, niebieskim i białym, o bardzo długim okresie pracy, niskim poborze energii i jednocześnie niskiej cenie. Produkuje się je w ilościach ponad dwudziestu milionów sztuk rocznie.

Źródła:

  • 1. Godlewski M., Od łuczywa i kaganka do diody półprzewodnikowej. "Fizyka w Szkole" 2000 nr 4, s. 166-172.
Ocena: 5.0

Komentarze