История создания первой «матовой» лампочки накаливания и почему ее так сложно было создать
Матовое напыление для различных поверхностей активно используется и в наше время. И это могут быть не только лампы накаливания. С помощью матового покрытия на стеклянной поверхности создаётся рассеянное освещение и минимизируются блики от нити накала. 29 июня 1925 года исследователь Марвин Пипкин запатентовал возможность создания специального не прозрачного покрытия внутри стекла лампочки накаливания. Даже спустя почти 100 лет после создания матового напыления, оно всё так же активно используется в быту, но теперь изменились типы источников света.
Исследователь и изобретатель Марвин Пипкин стал известным благодаря своим изобретениям, появившимся на свет в годы Первой мировой войны, когда активно использовались боевые газы. Благодаря Пипкину, получилось модернизировать созданные противогазы для защиты от новых типов отравляющих газов. После войны изобретатель работал в компании General Electric, где смог получить ряд инновационных разработок в мире источников освещения.
Ещё до прихода Пипкина в GE, было создано специальное покрытие на лампу накаливания, но создавалось оно механическим путем, что значительно снижало срок службы лампы и стеклянной колбы. После обработки стекло лампы становилось хрупким, а пропускание света снижалось на 15-25%. На обработанной лампе скапливалось большое количество пыли и грязи, она хуже светила и быстро перегорала. После обработки до матового покрытия, колба становилась хрупкой и почти не подходила для транспортировки. Множественные эксперименты с различными покрытиями в виде краски не давали лучших вариантов для лампы и лучшего свечения.
Обычные лампы отталкивали своим резким светом, а матовые концентрировали внимание и позволяли получить мягкий свет без лишних бликов от нити накала.
После трудоустройства Марвина в GE ему дали попробовать создать специальное устойчивое матовое покрытие колбы лампы. Компания уже имела неплохие наработки в этом направлении, но особых успехов не добилась. Новичку не было известно о собственных наработках, поэтому Марвин Пипкин пошёл своим собственным путём. Разработчик решил поставленную перед ним задачу обрабатывая не внешнюю, а внутреннюю часть стекла. Вначале создавался первый слой, на котором присутствовало большое количество мелких трещин, в дальнейшем он покрывался вторым более тонким слоем, сглаживая все появившиеся неровности.
Согласно легенде, изобретатель пришёл к конечному результату в результате форс-мажорного случая. Во время тестирования различных покрытий на стеклянную колбу, Пипкина отвлекли на телефонный разговор. Нанесённый химический раствор сделал своё дело и, чтобы не упасть в грязь лицом перед всей командой, изобретатель очистил используемый слой, но не заменил стеклянную колбу на новую, используя ее еще раз. В какой-то момент лампочка случайно упала на пол и не разбилась, как обычно, это происходило с другими лампочками компании. Именно в этот момент изобретатель решил производить травление в несколько этапов слабым раствором, а не как раньше в один проход.
Матовое покрытие, это не все разработки изобретателя Марвина Пипкина. В 1925 году разработчик показал инновационный способ окрашивания внутри стеклянной колбы, что позволило облегчить выпуск электрических новогодних украшений. А в 1947 году Пипкин предложил более щадящий способ матирования стеклянной колбы электрической лампочки. В данном случае не использовалась кислота, покрытие создавалось диоксидом кремния.
Вот такое стечение обстоятельств позволил создать новый способ матирования электрических ламп, окрашивание их различным цветом при сохранении всех физических свойств стекла.
Инженер не знал, что матовую лампочку создать невозможно, и создал её
На заводе General Electric в годах была традиция: каждому пришедшему на должность инженера новичку опытные коллеги поручали разработать… матовую лампочку. Дело в том, что на тот момент это считалось невозможным: подобного эффекта пытались добиться, воздействуя на стекло пескоструйной машиной, но от этого оно становилось слишком хрупким, чтобы выдержать нагрев лампочки.
В году нанятый инженер Марвин Пипкин тоже получил это задание (не зная, что это розыгрыш). Он поломал голову и нашёл способ сделать матовую лампочку! Этот случай вошёл в историю как один из примеров того, что если человек не знает, сделать невозможно, нередко ему удаётся найти способ сделать это, так как большинство ограничений существует только в голове.
- Розовый цвет жвачки получился случайно
- Стетоскоп был изобретён из стеснительности
- Удивительные шины Роллигон
- 7 фактов об изобретениях, которые русские забыли запатентовать
- Как была изобретена английская булавка
95 лет назад запатентована электрическая лампа с матовым покрытием
29.06.2020
29 июня 1925 года американский химик Марвин Пипкин (Marvin Pipkin) запатентовал метод создания матового покрытия для внутренней поверхности стекла ламп накаливания. Такие источники света создают рассеянное освещение и минимизируют блики. Спустя 95 лет матовые лампы всё также популярны как в быту, так и в промышленном применении. Сегодня с матовыми колбами выпускаются разные типы светодиодных источников света.
Марвин Пипкин родился во Флориде в 1889 году и был известен своими многочисленными изобретениями. В годы Первой мировой войны, когда был актуален поиск эффективной защиты от немецких газовых атак, химик занимался модернизацией противогазов. А после, уже в мирное время, трудился в компании General Electric и стал автором ряда инноваций в мире источников света.
Первую матовую лампочку в General Elecrtic создали за 5 лет до прихода Пипкина в компанию. Однако всё это время разработку не выпускали в производство, так как покрытие умели делать только снаружи лампы, оно ослабляло структуру стекла, делало колбу хрупкой и сокращало яркость света на 15-25%. Такие лампы светили тускло, собирали на внешней поверхности пыль, быстро перегорали. К тому же из-за своей хрупкости были абсолютно неудачным продуктом в плане транспортировки. Многочисленные эксперименты с покрытиями не давали положительных результатов.
В то же время общество нуждалось в матовых лампах. Расширение ассортимента такими источниками света обещало большой успех. Свет классической лампы накаливания был довольно резок, затруднялось видение предметов в непосредственной близости от источника освещения. Людям нужен был более мягкий свет без бликов.
Когда Марвин Пипкин пришёл в компанию, задача создать нужное по своим свойствам матовое покрытие на внутренней стороне лампы, считалась невозможной. Новичку поставили её в шутку, чтобы понаблюдать, как он будет себя вести. О предыдущих наработках в этом вопросе химик не знал, поэтому посмотрел на неё под другим углом. Он решил покрывать не внешнюю, а внутреннюю часть стекла. И не в один, а в два этапа. Первый слой с мелкими трещинами, после нанесён второй — более мягкий. Он сгладил неровности, при этом укрепив первое покрытие.
В профессиональных кругах есть легенда, что к своему инновационному подходу Пипкин пришёл в результате ошибки и форсмажорного случая. В своём первом тесте он по незнанию покрыл лампочку слишком слабым раствором. Чтобы не опозориться с неудачным опытом, химик решил счистить нанесённый слой и использовать ту же лампу снова. В процессе травления, он отлучился на телефонный звонок, а вернувшись, сслучайно сбил стеклянную колбу с верстака на пол. И . она не разбилась! Так исследователь обратил внимание на более слабый раствор и решил вместо одного полного слоя, делать поочерёдно несколько менее плотных.
В 1925 году, 95 лет назад, первые матовые лампочки были выпущены в производство и стали доступны покупателям.
На этом успешные разработки Марвина Пипкина не закончились. В 1925 году он предложил способ внутреннего цветного окрашивания колб, что легло в основу выпускка электрических новогодних и праздничных гирлянд. В 1945 году создал лампочку с белым мягким светом. А в 1947 предложил новый, более совершенный вариант матирования — вместо внутреннего травления кислоты использовалось покрытие с диоксидом кремния. Это был был более простой и быстрый процесс.
Многочисленные научные разработки химика печатались в журналах Time, Newsweek, Saturday Evening Post. Благодаря научным открытиям, изменившим в лучшую сторону быт людей, Marvin Pipkin был известным человеком своего времени.
В ассортименте ЭРА вы найдёте разные типы ламп с матовым покрытием — от классических груш до филаментных лампочек с креативной колбой «свеча на ветру».
Раздел «Лампы» электронного каталога ЭРА:
Непостижимая история столетней лампочки накаливания.
Была почти год назад эта тема, которая состояла всего из 5 строк и мне показалось это малоинформативным. Решил раскрыть вопрос более развернуто.
Среднестатистическая лампа накаливания работает в течении 1000 – 2000 часов, по истечении которых перегорает. Длительность работы светодиодных (LED) ламп колеблется в пределах 25000 – 50000 часов.
Но есть в калифорнийской пожарной части одна лампа, время работы которой насчитали 989 000 часов – почти 113 лет (по состоянию на 2014 год).
Установлена эта лампа была в 1901 году. С тех пор многое изменилось, поменялось много сотрудников противопожарной службы, но неизменной осталась одна “вечная лампа накаливания”. Долговечность ее работы до сих пор остается загадкой.
Краткая история лампочки накаливания
Карбоновая лампа Томаса Эдисона.
Считается, что Томас Эдисон изобрел первую лампочку в 1879 году. Хотя и ранее изобретатели экспериментировали в этом направлении.
В 1802 году британский химик Гэмфри Дэви придумал лампу накаливания, подавая ток на платиновые полоски. В последующие 75 лет изобретатели повторяли и усовершенствовали нить накала.
Известен шотландский изобретатель Джеймс Боуман Линдсей, который в 1835 году хвастался своей новой лампочкой, позволяющей ему «читать книгу на расстоянии полутора метров», но позже он переключился на беспроволочную телеграфию.
Пять лет спустя за эксперименты с платиновыми нитями накаливания взялась уже целая группа ученных. И хотя высокая цена платины не позволила создать устройство для массового производства, но разработанная ими конструкция легла в основу первого патента лампы накаливания, полученного в 1841 году.
Американский изобретатель Джон У. Старр заменил дорогие платиновые нити накаливания на более дешевые угольные, но вскоре умер от туберкулеза, не успев довести до ума свою разработку.
Несколько лет позже британский физик Джозеф Сван, используя идеи Старра, создал рабочий экземпляр лампы, и в 1878 году стал первым человеком в мире, который украсил свой дом лампочками накаливания.
Томас Эдисон в Америке работал над усовершенствованием угольных нитей накала. Увеличив степень вакуума в колбе лампы, совместно с усовершенствованной угольной нитью накала, в 1880 году удалось добиться 1200 часов работы лампы и запустить ее в массовое производство в количестве 130000 лампочек в год.
В это же время родился человек, которому суждено было создать самую долговечную лампочку в мире.
The Shelby Electric Company.
Адольф Шайе.
Родившийся в 1867 году Шайе проживал в Париже и имел возможность наблюдать, как растет популярность электрических лампочек. В 11 лет он решил зарабатывать собственные деньги и стал сопровождать своего отца, шведского иммигранта и владельца небольшой компании, производящей лампы накаливания. Шайе увлекся физикой и закончил обучение сразу в двух академиях наук – немецкой и французской. После обучения Шайе занимался проектированием нитей накаливания в крупной немецкой энергетической компании, а в 1896 году переехал в США, где некоторое время работал в General Electric, но затем ему удалось получить 100000$ инвестиций (что в 2014 году эквивалентно сумме $2750000) и открыть фабрику по производству ламп Shelby Electric Company.
Чтобы показать превосходящее качество своей продукции Шайе решил провести публичное испытание. Лампочки разных производителей были размещены рядом и все были подключены к одному источнику питания, напряжение в котором постепенно повышалось. Western Electrician в 1897 году рассказывает, что произошло дальше:
«Лампы различных марок стали сгорать и взрываться, пока лаборатория не осталась освещаться только лампами Шелби, ни одна из которых не пострадала даже при достаточно высоком напряжения во время столь наглядного испытания».
Патент А.Шайе 1902 года.
Компания Шелби заявляла, что ее лампочки работают на 30% больше и горят на 20% ярче, чем любые другие лампы в мире. Это способствовало взрывному успеху компании. В 1897 г. журнал Western Electrician сообщил, что компания «получила столько заказов на первое марта [1897], что пришлось работать ночами напролет и резко увеличить размеры завода». К концу года производительность компании выросла в два раза – с 2000 до 4000 ламп в день, а «преимущества использования ламп Шелби были настолько очевидными, что без сомнения не остались незамеченными даже среди наиболее скептически настроенных потребителей».
Выпуск продукции продолжался все следующее десятилетие. За это время появились новые технологии с вольфрамовыми нитями накала и новые производители. Компания Шелби не смогла вовремя модернизировать свое производство и оказалась не в состоянии конкурировать с новыми производителями. В 1914 году они были выкуплены General Electric, а выпуск лампочек Шелби был прекращен.
The Centennial Light. (Столетний свет)
В 1972 году начальник пожарной инспекции в городе Ливермор в Калифорнии сообщил местной газете об одной странности. Лампочка Шелби, находящаяся на потолке его станции непрерывно горит вот уже в течение десятилетий. Эта лампочка уже давно стала легендой в пожарной части и никто не знает наверняка, как долго он горит и откуда взялась.
Майк Данстан, молодой репортер с Tri-Valley Herald, занялся расследованием данного вопроса и то, что он нашел, было действительно впечатляющим.
Собрав десятки устных рассказов и письменных историй, Данстан определил, что эта лампочка была приобретена Деннисом Берналем в компании Livermore Power and Water Co. (первая энергетическая компания города) примерно в конце 1890-х годов, а затем передана в пожарную часть города в 1901 году, после того, как Берналь продал компанию.
В первые годы использования лампочка, известная как Centennial Light или «Столетний свет» была перемещена всего несколько раз: несколько месяцев она висела в помещении пожарного отдела, а затем, после краткого пребывания в гараже и мэрии, была перенесена в пожарное депо Ливермора. «Она оставалась включенной по 24 часа в день, чтобы осветить темный путь для сотрудников компании, – рассказал Данстану тогдашний начальник пожарной станции Джек Бэрд».
Хотя Бэрд признал, что ее все-таки однажды выключали «примерно на неделю, когда сотрудники управления общественных работ, созданного Рузвельтом, провели реконструкцию пожарной части еще в 30-е годы», представители Книги Рекордов Гиннесса все-таки установили, что выдутая вручную лампа на 30-ватт достигла 71-летнего строка эксплуатации и была «старейшей лампой накаливания в мире».
«Разрушители мифов» посещают пожарную часть в 2006 году.
Лампочке 105 лет.
Помимо реконструкции пожарной части в 1930-м году, лампочка выключалась еще пару раз – в 1976 году, когда ее привезли в новую пожарную часть Ливермора № 6. В сопровождении «эскорта, состоящего из множества полицейских и пожарных машин» лампочка прибыла на встречу к большой толпе жаждущих увидеть, как она вновь зажжется.
После установки лампы на новом месте за ней стали вести видеонаблюдение, чтобы убедиться, что последняя действительно горит без перерыва. В последующие годы, в интернете появилась онлайн камера под названием «BulbCam», демонстрирующая работу лампы в реальном времени. В прошлом году (напомню, повествование идет от 2014 года), поклонники лампочки (из которых на Facebook присутствует почти 9000 человек) страшно напугались, когда она перестала светиться.
Привет друзья. Прошлой ночью, 20 мая 2013 г. столетняя лампочка кажется перегорела.
До официального объявления об этом всему миру будем убеждать себя в первую очередь об отсутствии проблем в электропитании. Давайте надеяться.
Сначала показалось, что она, наконец, закончила свою работу, но после девяти с половиной часов, было обнаружено, что вышли из строя источники бесперебойного питания лампочки. Как только их работа была восстановлена лампочка вновь начала освещать собой помещение. Таким образом, 113-летняя лампа накаливания пережила свой блок питания (впрочем, она также пережила три камеры видеонаблюдения).
Сейчас лампа-долгожительница имеет свой собственный сайт www.centennialbulb.org, на котором, в числе прочего, можно следить за ее работой через веб-камеру (снимки делаются с интервалом 10 секунд).
Решил проверить. И действительно.
По состоянию на 4 мая 2018 года она до сих пор светится)). Лампе 117 годиков.
«Большой брат» подглядывающий за лампочкой.
Сегодня лампа все еще сияет, хотя один отставной пожарник-волонтер как-то сказал, что «она уже не дает много света» (всего около 4 Вт). Но владельцы хрупкого кусочка истории относятся к нему с большой ответственностью: пожарные Ливермора ухаживают за маленькой лампочкой, как за фарфоровой куклой. «Никто не хочет, чтобы эта лампочка вышла из строя на их глазах, – как-то сказал бывший начальник пожарной охраны Стюарт Гари. – Если бы она сломалась, в то время как я все еще был главным, это не очень хорошо отразилось бы на моей карьере».
Они ведут себя не так как обычно.
Каждый, начиная от «Разрушителей мифов» и заканчивая Национальным Общественным Радио, выдвинул свои объяснения причин долголетия лампочки Шелби. Но, в общем, тут есть только один ответ – полнейшая загадка, ведь патент Шайе большую часть процесса оставил необъясненным.
Некоторые, как например, профессор по электротехнике из Калифорнийского университета в Беркли, Дэвид Це, откровенно сомневается в подлинности лампочки. Другие же, как студент инженерного факультета Генри Слонски, утверждают, что это, скорее всего, связано с тем, что когда-то все вещи делали с огромным запасом прочности, нежели сегодня. «В то время, – говорит он, – люди делали все куда более прочным, чем требовалось».
Джастин Фелгар, один из студентов доктора Кац, дополнительно изучил лампочку и опубликовал в 2010 году свой труд под названием «Нить накала лампы Centennial». В нем Фелгар пишет, что ему удалось выяснить одну любопытную закономерность: чем сильнее нагревается лампа Шелби, тем большее количество электроэнергии проходит через нить накаливания Centennial Light (а это полная противоположность того, что происходит с современными вольфрамовыми нитями). Фелгар утверждает, что для того, чтобы определить точную причину несгораемости нитей накаливания лампы Шелби, было бы необходимо «оторвать один кусочек» и пропустить его через ускоритель частиц в Военно-морской академии, однако это очень дорогостоящий процесс, а потому он до сих пор остается не проверенным.
В конечном счете, Кац и ее коллеги так и не имеют точного объяснения этой загадке. «Я думала, что наверняка все физические процессы должны, в конце концов, заканчиваться, – говорит она. – Но, возможно, с этой конкретной лампочкой произошло нечто случайное». Экс-заместитель начальника пожарной охраны Ливермора согласен с ней. «Реальность такова, что вероятно перед нами просто очередная ошибка природы, – сказал он журналистам NPR в 2003 году, – лишь одна из миллиона лампочек может вот так продолжать светится год за годом».
Ламповый картель.
Сегодня средняя лампа накаливания работает около 1500 часов, тогда как первоклассные светодиодные лампочки (ценой по 25 $ каждая) излучают свет около 30 000 часов. Независимо от того, имела ли столетняя лампочка секретную формулу работы или нет, она горела в течение 113 лет – то есть около 1 миллиона часов. Так почему же мы не можем создать точно такую же долговечную лампочку?
Такие ламповые компании, как The Shelby Electric Company гордились длительным сроком работы своих изделий, причем настолько, что долговечность их продукции постоянно была в центре внимания их маркетинговых кампаний. Но к середине 1920-х годов способы ведения бизнеса несколько изменились и в них начало преобладать новое правило:
«Продукты, которые не изнашиваются – трагедия для бизнеса». Это направление мысли называется «запланированное устаревание», в рамках которого производители намеренно сокращают период эксплуатации своих товаров, что приводит к их более быстрой замене.
В 1921 году многонациональный производитель лампочек Osram сформировал «Internationale Glühlampen Preisvereinigung” (Международная ассоциацию по формированию цен на лампочки), чтобы регулировать цены и ограничить конкуренцию. General Electric вскоре отреагировал на это, основав в Париже «Международную компанию General Electric». Вместе эти организации торговали патентами и информациях о продажах, чтобы укреплять свои позиции на рынке освещения.
В 1924 году Osram, Philips, General Electric и другие крупные электроэнергетические компании встретились и образовали картель «Феб» под видом общего сотрудничества, якобы направленного на стандартизацию лампочек. Вместо этого они начали заниматься запланированным устареванием. Для достижения последнего компании согласились ограничить продолжительность жизни лампочек на 1000 часов – а это меньше, чем даже длительность работы ламп Эдисона (1200 часов). Любая компания, которая производит лампочку, работающую более 1000 часов, будет оштрафована.
До своего роспуска во время Второй мировой войны, картель якобы в течение двадцати лет останавливал все исследования, направленные на создания лампочек с более длительным сроком использования.
Независимо от того, стоит ли до сих пор запланированное устаревание на повестке дня у производителей лампочек, этот вопрос является весьма спорным и о том, что все это происходило (или происходит) на самом деле не существует никаких точных доказательств. В любом случае, производство ламп накаливания постепенно сокращается по всему миру: эта тенденция начала просматриваться в Бразилии и Венесуэле в 2005 году, а многие страны последовали их примеру (Европейский союз, Швейцария и Австралия резко сократили выпуск таких ламп в 2009 году, Аргентина и Россия – в 2012 году, а Соединенные Штаты, Канада, Мексика, Малайзия и Южная Корея – в 2014 году).
Как только появились более эффективные технологии (галогенные, светодиодные, компактные люминесцентные лампы, магнитные индукционные светильники), старые лампы с нитями накаливания постепенно превращаются в пережиток прошлого.
Но свисающая с белого потолка пожарной станции Ливермора № 6 невероятно старая лампочка как никогда актуальна и по-прежнему отказывается выходить из строя!!
– По материалам из priceonomics.com –