Душевые кабины
Кто изобрел неоновые лампы. Неоновое освещение. Что такое дроссель и стартер

Кто изобрел неоновые лампы. Неоновое освещение. Что такое дроссель и стартер

Неоновую лампу, всем хорошо известную по светосигнальной аппаратуре и светящейся уличной рекламе, изобрёл в 1910 году инженер Парижской школы физики и химии Жорж Клод. Причём, случайно.

Однако, сначала вспомним об одном из проявлений флуоресценции, которое было обнаружено ещё случайнее, причём задолго до практического открытия и электричества, и неона. В 1675 году французский астроном Жан Пикар обнаружил некое слабое свечение в трубке ртутного барометра — в торричеллиевой пустоте, образующейся при переворачивании запаянной с одного конца трубки с ртутью. Тогда — в XVII веке, Пикар всё равно это не просто увидел: он трубку тряс, переносил со света в тёмную комнату, но причину возникновения этого барометрического света объяснить не смог. А это было статическое электричество, то есть образованое полюсами, между которыми возникал поток заряженных частиц, возбуждавших свечение чего-то. В начале XVIII столетия Френсис Хоксби, исследователь, опять же, капиллярного эффекта в жидкостях, совместно с физиком Йоханом Г. Финклером, тоже проводили подобные опыты с использованием статического электричества.

Но первые светящиеся приборы на основе электрического разряда в газе создали в 1858 г. немецкий стеклодув Генрих Гайслер и физик Юлиус Пулкер. В качестве источника электроэнергии они использовали индуктивную катушку Румкорфа, действие которой основано на принципе ЭДС самоиндукции — будучи подключённой к низковольтному источнику постоянного тока, она вырабатывает импульсы высокого напряжения (как трамблёр в вашем автомобиле).

Светильники Гайслера и сам эффект свечения газа в стеклянном сосуде рассматривались исключительно как забавные опыты или игрушки — но всё же электрические. Практическое применение было невозможно из-за низкой надёжности электродов и источника питания, а все используемые газы в процессе свечения лампы неизбежно вступали в реакции с материалом электродов, расходовались, образуя новые химические соединения, что приводило к быстрому выходу ламп из строя.

К концу XIX столетия электрический свет вошёл в жизнь городов США, Европы, России в виде ламп накаливания и дуговых. Сотрудник американской компании General Electric Даниэль МакФарлан Мур изготовил газосветную лампу, наполненную углекислым газом, дающую равномерное свечение. Но углекислый газ тоже не инертен, со временем внутри лампы его количество постоянно сокращалось, его надо было дозаправлять (и дозаправляли!) — система освещения на трубках Мура, была громоздкой и дорогой, что помешало её внедрению.

В это самое время шотландский химик Уильям Рэмзи совместно с Моррисом Уильямом Трейвером открыл и инертный газ, содержащийся в воздухе в микроскопических количествах. Это был уже третий инертный газ, открытый учёными после аргона и гелия, 12 летний сын Рэмзи предложил назвать его неон — новый. Позже Рэмзи открыл ещё два инертных газа — криптон и ксенон, и в 1904 г. ему была присуждена Нобелевская премия по химии. Идей газосветного дела и вообще коммерческого использования инертных газов он не вынашивал — тем более, что его способ был довольно дорогим.

И в это же время Жорж Клод искал просто дешёвый метод получения высококачественного кислорода, который собирался продавать больницам и газосварщикам. Ради этого в 1899 г. он вместе основал фирму с капиталом 7500 франков, и предприятие, в случае успеха, сулило куда большие барыши.

Однако кислород никак не хотел выделяться в чистом виде, появляясь с попутными инертными газами. Клод понимал, что эти примеси никак не вредят его целям. Но его, как инженера-практика, занимал вопрос их применения, тем более выделить неон и аргон по той же технологии ему было вполне по силам.

Ради эксперимента он стал под низким давлением заполнять инертными газами запаянные стеклянные сосуды — как в Америке пытались углекислым газом. И наполненные неоном трубки под действием электрических разрядов засветились у него ярким красным светом, а аргон давал голубое свечение.

Предприимчивый 40 летний француз тут же оценил потенциал полученного результата, кислородный бизнес был заброшен. И в 1910 г. в Grand Palais он выставил художественную композицию с использованием неоновых трубок. Увидев «неземной свет», его накомый Жак Фонсекью в 1912 г. предложил использовать благородные газы для нужд наружной рекламы, год спустя появился патент на неоновую рекламу, а вместе с ним и фирма Claude Neon Lights, Inc. В 1912 г. была продана первая рекламная вывеска парикмахерской на бульваре Монмартр, ещё через год неоновую вывеску Chinzano высотой около метра установили на крыше парижского дома. Клод тем временем усовершенствовал неоновые трубки, — и в 1915 г. запатентовал своё самое удачное изобретение — электроды с высокой степенью сопротивления коррозии.

На период Первой мировой войны его дело затормозилось, но в начале 1920 х гг. мир настиг неоновый рекламный бум, засветилась красно-голубым светом Парижская опера, в США в 1923 г. — зажглась первая реклама авто Packard, а к 1927 г. — пишущих машинок Remington, сигарет Lucky Strike, батареек Eveready. Каждый потребитель такой рекламы платил Клоду бешеные деньги — по 100 тысяч долларов, в 1929 доходы Claude Inc. составили $9 млн. Словосочетание «Неон Клода» было настолько устойчиво, что многие были уверены, что Неон — это имя изобретателя. Однако, срок действия патентов Жоржа Клода истек к началу 1930 х годов, ему уже было за 60, и последние 30 лет из своих 90 участия в процессе развития этой промышленности он уже не принимал.

Сегодня неоновые трубки светятся более, чем 560 цветовыми оттенками — благодаря разработке различных люминофорных порошков, которые наносятся на их внутренние стенки и светятся под действием ультрафиолета, особенно интенсивно излучаемого парами ртути в смеси с аргоном. Эту технологию в 1934 г. впервые применили советские инженеры. А в «белом» варианте она привела к созданию не только индустрии рекламного неона, но и к созданию люминесцентных осветительных ламп, которые были разработаны в 1938 году группой учёных и инженеров под руководством академика Сергея Ивановича Вавилова.

Но об этом мы расскажем в другой раз.

9 ноября 1911 года была запатентована неоновая реклама. сайт рассказывает о том, благодаря кому появились красные огни ночного Парижа, загоревшиеся затем по всему миру, об истории самого изобретения и о получении денег из воздуха.

Отец неоновой рекламы и «французский Эдисон», Жорж Клод родился в 1870 году и поначалу даже не помышлял ни о неоне, ни о сияющих вывесках. Он окончил Высшую школу промышленной физики и химии в Париже, после чего поменял много постов: инспектора по электричеству на кабельной фабрике, лабораторного менеджера по электрическим работам, издателя и автора журнала «Электрическая искра».

Еще в 1896 году ученый понял, что использование бутилированного ацетилена для освещения опасно, так как он может взорваться под давлением, и придумал способ хранения его в ацетоне, но дальше этого его изобретения пока не пошли.

Другой идеей Клода был поиск дешевого способа сжижение воздуха. Изобретатель буквально собирался получать из него деньги, продавая баллоны сжиженного кислорода больницам и сварщикам. Для этого он со своим университетским товарищем Полем Делормом открыл фирму «Жидкий воздух» со стартовым капиталом в 7500 франков. К 1902 году их метод позволил получать кислород и азот в промышленных количествах. Только Клода раздражали инертные газы (аргон, неон, криптон, ксенон и др.), которые образовывались как побочные продукты этой реакции.

И тут Жорж Клод вспомнил об опытах ученых, которые создавали светильники, принцип работы которых был основан на прохождении электрического заряда через газ. Такие светильники были изобретены еще Генрихом Гайслером в середине XIX века, но из-за низкой надежности и склонности газов вступать в реакции с материалом электродов рассматривались скорее как диковины, чем как полезное изобретение. В 1898 году (как раз в год открытия неона) газосветные лампы, сконструированные Даниэлем МакФарланом Муром, служащим фирмы General Electric, были установлены на часовню на Медисон-сквер-гарден в Нью-Йорке. «Трубки Мура» были самым удачным из экспериментов с наполнением газосветных ламп: СО₂ внутри давал равномерное свечение, а длина такой лампы могла достигать шести метров. Однако вся конструкция имела существенный недостаток: углекислый газ также вступал в реакцию с веществами электродов, и лампу требовалось часто заправлять.

Инертные же газы, которые были отходами производства Жоржа Клода, на то и инертны, чтобы неохотно вступать в химические реакции. Парижский изобретатель ради интереса попробовал наполнять лампы инертными газами под низким давлением. Результат впечатлил его и его друзей: лампы начинали светиться яркими цветами в зависимости от газа. Так, аргон горел голубым, а неон - красно-оранжевым. Как выяснилось позднее, все благородные газы имели свой цвет.

Знакомый Клода Жан Фонсекью, увидев неоновые огни, предложил использовать подобные светильники в качестве наружной рекламы. Первой публичной демонстрацией светящихся трубок стало освещение на парижском автомобильном шоу в декабре 1910 года, в 1911 году технология была запатентована, а в 1912 году первой светящейся рекламой обзавелась небольшая парикмахерская на бульваре Монмартр.

Еще несколько лет спустя, в 1915 году, Клод запатентовал новые электроды с увеличенной сопротивляемостью коррозии, которые дольше служили на улице. В 1919 году сине-красными огнями светилась Парижская Опера. Технология возникла в самый удачный для нее момент. Новые светильники, произведенные Клодом, использовались для рекламы пишущих машинок Remington, сигарет Lucky Strike, батареек Eveready, автомобилей Packard и других крупных клиентов. Поскольку поставлять стеклянные трубки с газом за океан было сложно, Жорж Клод начал продавать лицензии на производство неоновой рекламы.

В 1930-х годах патенты начали истекать, что породило волну конкуренции. Стали появляться все новые и новые цвета вывесок (помимо разноцветных газов, этого эффекта позволяло достичь нанесение люминофора на внутренние стенки трубок). Сам же изобретатель занялся другими проектами, в частности поиском способа использования термальной энергии океанов - выработки электричества за счет разницы температур между глубинными и поверхностными слоями вод (именно этот принцип использовался на подлодке «Пионер» в советском научно-фантастическом романе «Тайна двух океанов»). Первые установки Клода и его друга и наставника Жака Арсена д’Арсонваля были сконструированы и размещены на Кубе и на побережье Бразилии.

Неоновая лампа - наиболее привлекательный и яркий представитель семейства ламп во всех смыслах. И по сегодняшний день словом «неон» называются все лампы, заправленные инертными газами - аргоном, неоном и другими.

Что такое лампа газоразрядная?

Газоразрядные лампы - «родственники» современной неоновой. И сейчас термином «неоновая лампа» могут называть газоразрядную, если в ней находится газ неон. Но это не совсем так, хотя эти наименования очень близки. Термином «газоразрядная лампа» именуют Внутри трубки протекают электрические разряды между спиралевидными анодом и катодом, которые расположены с обеих сторон. Под воздействием разряда пары ртути излучают ультрафиолетовые волны, невидимые для человеческих глаз. При помощи нанесенного на внутреннюю поверхность люминофора, который состоит из смеси разных элементов и фосфора, ультрафиолетовое излучение трансформируется в видимый свет. Неоновая лампа также является газоразрядной, но с некоторыми особенностями.

Что такое дроссель и стартер?

Неоновая лампа 220 В газоразрядная работает благодаря ЭмПРА и стартеру. ЭмПРА - это пускорегулирующий электромагнитный аппарат, который «в народе» именуют дросселем. Мощность этого аппарата должна соответствовать мощности ламп, которые к нему подключены. Стартер - маленькое устройство, наполненное инертным газом, с парой биметаллических нормально разомкнутых электродов внутри.

Отличие в принципе работы

Газоразрядная лампа обладает довольно простым принципом работы. Во время включения электропитания в таком устройстве как стартер возникает разряд, замыкаются электроды биметаллические. После этого ток в цепи стартера и электродов ограничен сопротивлением пускорегулирующего электромагнитного аппарата (дросселя). В результате этого рабочий ток возрастает моментально в несколько раз, электроды разогреваются. В этот момент биметаллические контакты остывают и размыкают цепь. Дроссель при помощи явления самоиндукции формирует высоковольтный запускающий импульс. Он приводит к разряду в среде инертного газа, что зажигает лампу. После этого процесса напряжение на лампе будет равно половине от напряжения в сети. Если лампа светит нормально, контакты стартера будут нормально разомкнуты и он сам не будет принимать участие в работе устройства.
Неоновая лампа является газосветным прибором тлеющего разряда. Состоит она из баллона, изготовленного из стекла, который наполнен неоном под давлением. Внутри него находятся два электрода из неактивированного металла разных форм. Как видно, современная неоновая лампа является более универсальной и надежной.

Особенности неона

В отличие от других ламп, неоновые значительно более долговечны, так как в них внутри нет нитей накаливания, которые создавали бы электронную эмиссию. Неоновая лампа требует большего напряжения, но при этом обладает значительно меньшим значением тока (до 75 миллиампер). Электроды, которые создают эмиссию, остаются довольно холодными. Именно поэтому неоновая лампа еще носит название «холодный катод». Физика процесса основана на законах бомбардировки нейтральных газовых атомов носителями заряда. Сталкиваясь, заряженные электроны выталкивают нейтральные атомы (инертные частицы) с их орбитали. Это приводит к возбуждению атомарной структуры. Данный процесс именуется ионизацией. Во время каждого столкновения выделяются несколько световых квантов. Так как такие столкновения очень частые (много раз за секунду), то получается устойчивое (для человеческого взгляда) свечение. Инертные газы обладают разными цветовыми качествами. Это позволяет создавать фотодинамические необычные эффекты.

Применение

Неоновые лампы, цена на которые в зависимости от размера, производителя и формы, варьируется от нескольких десятков долларов до нескольких сотен, нашли свое применение во многих сферах. Без них сложно представить освещение автомагистралей и городских улиц ночью, наружную световую рекламу, подсветку зданий и конструкций. Освещение складов, цехов, офисов, предприятий, оформление торговых комплексов осуществляются с помощью неона. Часто его используют не только в виде дополнительного/аварийного освещения, но и для основного.

Преимущества

Неоновая лампа 220В имеет множество преимуществ:

Световой короб можно сделать любого размера, формы;

Подключение и монтаж требует мало фурнитуры и времени;

Простая и надежная электрическая схема, в сравнении с газоразрядными;

Возможность управлять яркостью и потреблением;

Можно получить разный цвет благодаря разным газам и люминофору (гелий дает желтый цвет, неон- красный, аргон - голубой);

Высокий срок службы - до двадцати лет.

Монтаж

Подключение неоновой лампы очень простое. На поверхности необходимо закрепить ламподержатели. В них вставляется сама лампа. Электронный конвертор или электромагнитный трансформатор подключаются в середину нагрузки, согласно схеме подключения. Нельзя включать их на металлическую поверхность. Между конвертором и поверхностью должен быть диэлектрик (не менее чем 1 см).

Вы знаете, что неоновая лампа изобретена в результате экспериментов, целью которых была поставка в больницы сжиженного кислорода? Предлагаем вашему вниманию небольшую историю про изобретение неоновой лампы и принцип ее работы.

Жан Клод – изобретатель неоновой лампы

Фактически к изобретению неоновой лампы учёные приближались несколько раз до XX века. Астроном из Франции, Жан Пикар, в 1675 году обнаружил загадочный слабый свет в трубке ртутного барометра, причину которого не смог объяснить. Спустя много лет, в 1855 году, немецким физиком Генрихом Гейслером был изобретен прообраз газоразрядной трубки. Сам неон был открыт в 1898 году – английскими учеными Уильямом Рэмзи и Моррисом Трейвером.

Эти открытия стали словно отдельными деталями, которыми предстояло соединиться в одно изобретение. Изобретателем неоновой лампы стал француз Жан Клод, инженер, обладавший талантом предпринимателя. Он рассчитывал поставлять в больницы сжиженный кислород, и на этом неплохо зарабатывать.

Проблема была только одна – инертные газы мешали получить качественный кислород. Удаляя примеси из кислорода, практичный Клод пытался найти им применение. Однажды он услышал про «светящиеся трубки». Он закачал газы в трубки и пропустил через них электрический заряд. Трубки начали светиться – красным цветом от неона и голубым от аргона. Инженер сразу понял, что это открытие принесет ему коммерческий успех.

В 1910 году Жан Клод представляет свое неоновое освещение на выставке достижений в Париже, и вскоре патентует его. В 1915 году он открывает компанию Claude Neon Lights, и продает лицензию на свою технологию всем, кто желает повесить неоновую вывеску. Это сделало Клода состоятельным очень быстро – уже к концу 20-х годов ежегодный доход его компании достигал почти 10 миллионов долларов.

Характеристика и принцип работы неоновых ламп

Расскажем немого о принципе работы неоновых ламп. Их конструкция состоит из стеклянных трубок (цветных или прозрачных), которые заполняются инертным газом. Чаще всего это неон в чистом виде или в виде смеси с аргоном. Трубка подключается к источнику питания, а когда через нее проходит электрический заряд, газы внутри трубки начинают светиться.

Что касается характеристик неоновых ламп, то здесь можно отметить очень высокую яркость, долговечность и огромный выбор оттенков свечения. Недостатки – неоновые лампы хрупкие, стоят дорого и пожароопасны. Эти минусы и стали причиной того, что, некогда невероятно популярный, неон утратил свои позиции. Всё чаще неоновое освещение на улицах стали заменять светодиодным. LED-подсветка более экономична, потребляет меньше электроэнергии, пожаробезопасна, устойчива к атмосферным и механическим воздействиям.