Продолжение. Начало статьи доступно по этой ссылке.
Главной сложностью при внедрении дуговых источников освещения стало создание мощной системы питания, способной не только инициировать электрическую дугу, но и стабильно поддерживать её горение.
Кроме того, остро стоял вопрос недолговечности электродов: срок службы таких ламп ограничивался считанными часами, по истечении которых стержни полностью сгорали. К тому же, экстремальная яркость, идеальная для заливающего освещения городских площадей, совершенно не подходила для жилых помещений, где требовался мягкий, комфортный свет.
Развитие технологий привело к появлению ламп накаливания, в которых нить из тугоплавкого материала (преимущественно вольфрама) нагревается до температур порядка 2000—2800°C. Чтобы минимизировать испарение вольфрама и продлить жизнь нити, колбу заполняют инертными газами — азотом, аргоном или криптоном — под повышенным давлением.
Дальнейшая эволюция привела к созданию галогеновых ламп: добавление паров брома или йода позволило поднять рабочую температуру спирали до 3000°C, существенно повысив светоотдачу при одновременном увеличении эксплуатационного ресурса.
Справедливости ради стоит отметить, что дуговые лампы не ушли в небытие. Мы до сих пор регулярно встречаем их в повседневности, например, в качестве источников света в уличных фонарях.
Процесс их розжига довольно сложен: после подачи питания ионизируется инертная среда (обычно ксенон или аргон), образуя дугу. Её тепло постепенно нагревает керамическую горелку, внутри которой находится амальгама натрия и ртути. Спустя 3–5 минут испарение этой смеси приводит лампу в штатный режим, сопровождающийся интенсивным оранжевым свечением. После отключения пары конденсируются на внутренних элементах конструкции.
*Личный опыт: когда-то я собирал самодельный видеопроектор, используя дуговую натриевую лампу (ДНаТ). Скажу откровенно — это было сродни запуску маленького солнца в квартире. Свет был настолько яростным, что казалось, вот-вот начнут дымиться обои. Тогда я окончательно понял, почему от этого типа освещения в домах отказались в пользу менее агрессивных технологий.
Изображение ниже лишь частично передает мощь такого света:
Раз уж речь зашла о паровых лампах, нельзя обойти вниманием газоразрядные источники. Интересный эффект был впервые замечен еще в 1675 году астрономом Жаном Пикаром: пространство над ртутью в его барометре начинало светиться при встряхивании. Дальнейшие исследования подтвердили: в частично вакуумированной емкости с парами ртути статическое электричество провоцирует разряд, создающий яркое свечение.
*Позже стало ясно: свечение возникало из-за трибоэлектричества — при трении ртути о стекло возникали заряды противоположных знаков, между которыми проскакивал разряд, возбуждающий пары ртути.
Это явление легло в основу современных люминесцентных ламп. В них электрический разряд в среде инертного газа и паров ртути генерирует ультрафиолетовое излучение, которое преобразуется в видимый свет благодаря слою люминофора на стенках колбы:
Забавно, что плазменный шнур внутри таких ламп способен выступать в роли антенны. У плазменных антенн есть весомые преимущества: они практически невидимы для радаров (так как почти не содержат металла) и устойчивы к электромагнитным импульсам (ионизированный газ уже находится в состоянии проводимости, поэтому внешние наводки не способны вызвать пробой или критический перегрев).
XX век ознаменовался фундаментальным открытием: британский ученый Генри Раунд заметил свечение при протекании тока через полупроводниковый контакт металла и карбида кремния. Позже эти опыты развил советский исследователь О.В. Лосев. Так зародилась эра полупроводниковых источников — от первых тусклых индикаторов до мощных светодиодов всех диапазонов, включая ультрафиолет и ИК:
Вершиной этой технологии стали полупроводниковые лазеры на гетероструктурах, за разработку которых Жорес Алферов был удостоен Нобелевской премии.
Сегодня светодиоды повсеместны. Но технологическая мысль не стоит на месте, и прямо сейчас разворачивается очередной виток «световой революции», скрытый от глаз широкой публики.
Речь идет о технологии LEP (Laser-Excited Phosphor). Суть проста: мощный синий лазер «накачивает» желтый люминофор (YAG:Ce). В результате получается сверхъяркий точечный источник белого света. Поскольку лазерное пятно ничтожно мало (доли миллиметра), свет от такого излучателя идеально собирается линзами в узкий, почти параллельный пучок с минимальной расходимостью.
Эта инновация нашла применение в двух, казалось бы, разных нишах:
- Видеопроекторы: требовался компактный и долговечный источник света с высокой яркостью.
- Автомобилестроение: лазерные фары позволили освещать дорожное полотно на огромные расстояния с невероятной концентрацией луча.
Сегодня LEP-технология становится доступнее и переходит в сегмент потребительской электроники, например, в профессиональные ручные фонари. Интенсивность их луча настолько высока, что его видно даже в воздухе под прямым углом, а дальнобойность достигает нескольких километров при скромных габаритах устройства.
История освещения — это бесконечный путь от искры до лазера, и удивительно осознавать, что даже сегодня мы продолжаем находить новые способы управления светом.
Размещайте облачную инфраструктуру и масштабируйте сервисы с надежным облачным провайдером Beget.
Эксклюзивно для читателей SE7ENа мы дарим бонус 10% при первом пополнении.
