Kommerzielle elektrische Glühbirne erfunden - Geschichte

Kommerzielle elektrische Glühbirne erfunden - Geschichte

Die Entwicklung einer kommerziellen Glühbirne war während eines Großteils des 19. Jahrhunderts der heilige Gral für Erfinder. Humphry Davy erfand 1802 das erste elektrische Licht. Er stellte eine Batterie her und verband dann Kohle mit der Batterie, die zum Leuchten brachte und so Licht erzeugte. Seine Erfindung wurde Bogenlicht genannt, hatte aber keinen kommerziellen Nutzen. 1840 steckte der britische Wissenschaftler Warren de la Rue einen gewendelten Platinfaden in eine Vakuumröhre und leitete einen elektrischen Strom durch. Das Design funktionierte, aber die hohen Kosten von Platin machten es zu einer unpraktischen Erfindung. Die kanadischen Erfinder Henry Woodward und Mathew Evans patentierten eine Leuchte mit Kohlenstofffilamenten, die zwischen Elektroden in mit Stickstoff gefülltem Glas gehalten wurden. Sie waren bei der Kommerzialisierung des Produkts nicht erfolgreich.

Im Jahr 1878 begann Thomas Edison mit dem Versuch, eine handelsübliche Glühbirne zu erfinden. Im Oktober 1878 meldete er sein erstes Patent zur „Verbesserung einer Glühbirne“ an. Ein Jahr später meldete er ein zusätzliches Patent an, um ein Carbonfilament aus "Baumwoll- und Leinenfäden, Holzschienen, auf verschiedene Weise aufgewickelten Papieren" herzustellen. Bald nachdem Edison und seine Hilfe entdeckten, dass ein carbonisiertes Bambusfilament 1200 Stunden halten würde kommerzielle Glühbirne machbar und begann die Ära des elektrischen Lichts.


Geschichte der elektrischen Lampen und Beleuchtung

Die Geschichte der elektrischen Lampen beginnt ungefähr zur gleichen Zeit, als wir Gas und Kerosin zur Beleuchtung von Häusern und Straßen verwendeten. Es begann bescheiden, aber es veränderte die Menschheit von den Grundlagen, von der Art und Weise, wie wir Dinge beleuchten, bis hin zu vielen komplexen Erfindungen.

Erste Experimente zur elektrischen Beleuchtung wurden im 19. Jahrhundert von Sir Humphry Davy, Chemiker und Erfinder, durchgeführt. Er nahm einen Glühfaden aus Platinstreifen und verband ihn mit einer Batterie, der damals größten der Welt, und fertigte 1802 den ersten Prototyp einer Glühlampe. Elektrischer Strom floss durch den Platinfaden, erhitzte ihn und der Faden begann, Licht zu emittieren. Platin wurde wegen seines hohen Schmelzpunktes als Material verwendet. Lampe hielt nicht lange, da Hitze den Glühfaden sehr schnell verbrannte, aber es war ein Ausgangspunkt, auf dem sich die Erfinder auf ihre Ideen verlassen haben, bis wir die erste elektrische Lampe hatten, die länger und mit ausreichender Lichtstärke verwendet werden konnte. Der Prototyp einer ersten elektrischen Bogenlampe wurde 1809 wiederum von Sir Humphry Davy hergestellt und wurde zur Grundlage für einen anderen Typ von elektrischer Lampe. In den kommenden Jahren experimentierten viele Erfinder mit dem Design von elektrischem Licht. Sie wechselten die Materialien des Filaments und probierten verschiedene Atmosphären in einer Glühbirne aus - von besserem Vakuum bis hin zu Edelgas. Sir Joseph Swann und Thomas Edison stellten in den 1870er Jahren unabhängig voneinander das erste kommerziell nutzbare elektrische Licht her. Hauptentwurfsidee, dass längeres Arbeiten der elektrischen Lampe, war die Verwendung eines Kohlefadens in einem besseren Vakuum. Diese Art von elektrischer Lampe funktionierte länger, bis zu 1200 Stunden, und gab besseres, stärkeres Licht ab. Danach wurde der Glühfaden aus Wolfram hergestellt und in der Edelgasatmosphäre verwendet, was die Verdampfung des Glühfadens verringert und ein länger anhaltendes und noch helleres Licht liefert. Aufgrund ihres hohen Preises wurden zunächst nur wenige elektrische Lampen verwendet, aber im Laufe der Zeit verbreitete sich ihre Verwendung und es wird geschätzt, dass bis 1885 allein in den Vereinigten Staaten etwa 300.000 elektrische Lampen verkauft wurden. Elektrisches Licht verbreitete sich auf der ganzen Welt und ist heute noch als Notwendigkeit da. Es hat ein breites Anwendungsspektrum in vielen Bereichen unseres Lebens, von zu Hause bis zur Straßenbeleuchtung.

Es gibt viele Variationen von elektrischen Lampen, aber es gibt drei allgemeine Typen:

- Glühlampen. Ihr Hauptteil ist ein Filament, das elektrischen Strom leitet, der den Filament aufgrund seines Widerstands erwärmt. Beheizter Glühfaden brennt mit hellem Licht in einer Edelgasatmosphäre, eingeschlossen in einem Glaskolben.

- Kohlebogenlampen. Diese Lampen sind wie zwei Elektroden aufgebaut, die an elektrischen Strom angeschlossen sind und einen geringen Abstand zwischen sich haben. Wenn die Spannung hoch genug ist, kommt es zu einem dielektrischen Durchschlag, Gas in der Glühbirne zwischen den Elektroden ionisiert und ein heller Funke erscheint.

- Gasentladungslampen. Lampen in Röhrenform mit Elektroden an beiden Enden und gefüllt mit Gas, das bei Ionisierung Strom leiten kann und Licht durch sein gesamtes Volumen emittiert. Gasentladungslampen am weitesten verbreitet sind Leuchtstoff- und Neonlampen.


Blitzlampen

Die traditionelle Blitzbirne ist eine andere Art von Glühbirne. Frühe Blitzlampen verwendeten einen Aluminium-, Zirkonium- oder Magnesiumfaden oder eine Aluminiumfolie. Strom wurde durch das Material geleitet und es glühte. Der Schmelz- und Siedepunkt von Aluminium, Magnesium oder Zirkonium ist so niedrig, dass die Lampe das Metall verdampfen würde, was die Helligkeit weiter verstärkt. Frühe Lampen hielten einen Blitz und mussten ersetzt werden. Frühe Blitzlampen hatten oft ein Edison-Einschraubgewinde wie eine normale Glühbirne. Spätere Lampen könnten ein paar Blitze dauern. Später wurden Einweg-Blitzbirnen-Arrays entwickelt, um viele Blitze zu ermöglichen, ohne die Glühbirnen zu wechseln.

Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung einer Blitzbirne ist nicht die Glühbirne selbst, sondern die zeitliche Abstimmung der Glühbirne auf den Kameraverschluss. Dies verbesserte sich mit der Entwicklung der Festkörperelektronik in den 1950er Jahren.

Moderne Blitzlampen Auf den meisten Kameras finden sich keine Glühbirnen mehr. Sie sind winzige Xenon-Lichtbogenröhren. Durch Xenongas entsteht ein Lichtbogen. Diese haben den großen Vorteil, dass sie wiederverwendbar sind. Sie haben den Nachteil, dass sie eine kürzere Lebensdauer als Glühbirnen haben. Das bedeutet, dass sie die Zeit genauer sein müssen

1927 ?? bei General Electric und Johannes Ostermeier beide entwickeln unabhängig voneinander die erste elektrische Blitzlampe ohne Magnesium. Es ist viel sicherer als ältere Glühbirnen. Das Produkt von General Electric heißt Sashalit. Dieses Licht ersetzte gefährliche Magnesiumpulverlichter. Die neuen Lampen verbrannten Aluminiumfolie in einer mit Sauerstoff gefüllten Glühbirne. Ostermeier stellte ein Produkt namens Vacublitz her.
Schenectady, New York

1934 Philips Corp. Unbekannter Erfinder die erste moderne Blitzlampe entwickelt: Sie hat einen Draht in einer evakuierten Glühbirne. Der Draht verbrennt effektiver als Aluminiumfolien. An diesem Design hat sich nicht viel geändert.
Niederlande

1960er Jahre ?? bei Kodak entwickelt den Flashcube mit vier kleinen Einweg-Blitzbirnen. Der Würfel kann gedreht werden, um die neue Glühbirne zu verwenden.

Rochester, New York

1968 John D. Harnden jr. entwickelt zusammen mit Bill Kornrumpf sowohl eine statische elektronische Blitzlichtanordnung (1968) als auch eine Einweg-Blitzlampe (1971). Die Anordnung von Blitzlampen macht den Austausch der Lampe überflüssig. Diese lange Glühbirnenstange aus Kunststoff war in den 1970er und 80er Jahren beliebt. Harnden entwickelte auch präzise Zeitmessgeräte für die Glühbirnen mit damals neuen Halbleitern.
Schenectady, New York

1968 William P. Kornrumpf entwickelte zusammen mit John D. Harnden die Blitzlampenbaugruppe und das Einweg-Blitzlampen-Array für kostengünstige Kameras.
Schenectady, New York


Die erste Glühbirnenfabrik der Welt

Moment, wir springen jetzt direkt zu Edison? Gar nicht. Auch hier wurde entgegen der landläufigen Meinung das weltweit erste Unternehmen zur Herstellung von Glühbirnen nicht von Edison hergestellt und nicht in den USA gebaut.

Joseph Wilson Schwan, ein anderer Engländer, vollendete De la Rues Entwurf im Jahr 1850 fast perfekt. Er verwendete Kohlepapierfilamente anstelle von Platin und umschloss es in einem evakuierten Glasvakuum. Bis 1860 hatte er einen funktionierenden Prototyp.

Die damals unzureichende Stromversorgung und die schlechte Qualität der Vakuumfertigung verursachten jedoch die kurze Lebensdauer der Glühbirne. Sein Streben nach elektrischem Licht gab er jedoch zunächst nicht auf.

1978, ein Jahr früher als Edisons Patent, perfektionierte er schließlich sein Design mit einer langlebigeren Glühbirne und beseitigte das Problem der Schwärzung mit seiner Baumwollfadenmethode.

Er begann, Glühbirnen in Häusern und öffentlichen Einrichtungen zu installieren, darunter auch in der Privatwohnung seines guten Freundes Sir William Armstrong. Sein großer Durchbruch gelang ihm jedoch, als er Londons berühmtes Theater beleuchtete Der Wirsing im Jahr 1881.

Im selben Jahr gründete er The Swan Electric Light Company Ltd in Benwell, Newcastle. Bis 1881 ist Swan sowohl für den weltweit ersten kommerziellen Hersteller von Glühbirnen als auch für das weltweit erste elektrisch beleuchtete öffentliche Gebäude verantwortlich.


Wer hat die erste Vakuum-Glühbirne entwickelt?

1865 erfand der deutsche Chemiker Herman Sprengel die Sprengel-Pumpe. Es war Vakuumtechnologie, auf die sie alle gewartet hatten. Dieser technologische Fortschritt ermöglichte es Wissenschaftlern endlich, ihre Glühbirnen in Vakuumkammern zu platzieren.

Sprengel Quecksilber-Vakuumpumpe. Ein Quecksilberbehälter (A), der durch ein Ventil (C) Tropfen für Tropfen in ein langes Glasröhrchen (XD) fallen lässt, das in einen Behälter (H) mündet. Luft wird zwischen den Tropfen in der Röhre eingeschlossen und durch das Gewicht des Quecksilbers aus dem Boden der Röhre getragen. Dadurch wird der oben angebrachte Behälter (R) langsam evakuiert.


Kommerzielle elektrische Glühbirne erfunden - Geschichte

13. Februar 2007 | Autor: Administrator

1752 Ben Franklin bewies, dass statische Elektrizität und Blitze dasselbe sind, indem er während eines Sturms einen Schlüssel an eine Drachenschnur bindet. Sein richtiges Verständnis der Natur der Elektrizität ebnete den Weg für die Zukunft.

1800 Erste elektrische Batterie von Alessandro Volta erfunden. Die “volt” ist ihm zu Ehren benannt.

1808 Humphry Davy erfand die erste effektive “-Bogenlampe.” Die Bogenlampe war ein Stück Kohlenstoff, das glühte, wenn es mit Drähten an einer Batterie befestigt wurde.

1820 Separate Versuche von Hans Christian Oersted, A.M. Ampere und D.F.G. Arago bestätigte die Beziehung zwischen Elektrizität und Magnetismus.

1821 Der erste Elektromotor wurde von Michael Faraday erfunden.

1826 Georg Ohm definierte die Beziehung zwischen Leistung, Spannung, Strom und Widerstand im “Ohmschen Gesetz.”

1831 Mit seiner Erfindung des Induktionsrings bewies Michael Faraday, dass Elektrizität durch Veränderungen in einem elektromagnetischen Feld induziert (erzeugt) werden kann. Faradays Experimente zur Funktionsweise von elektrischem Strom führten zum Verständnis elektrischer Transformatoren und Motoren.
Joseph Henry entdeckte separat das Prinzip der elektromagnetischen Induktion, veröffentlichte seine Arbeit jedoch nicht. Er beschrieb auch einen Elektromotor.

1832 Hippolyte Pixii baute nach Faradays Prinzipien den ersten "Dynamo", einen elektrischen Generator, der Strom für die Industrie liefern kann. Der Dynamo von Pixxi benutzte eine Kurbel, um einen Magneten um ein mit Draht umwickeltes Stück Eisen zu drehen. Da dieses Gerät eine Drahtspule verwendete, erzeugte es elektrische Stromspitzen, gefolgt von keinem Strom.

1835 Joseph Henry erfindet das elektrische Relais, mit dem elektrische Ströme über große Entfernungen übertragen werden können.

1837 Thomas Davenport erfindet den Elektromotor, eine Erfindung, die heute in den meisten Elektrogeräten zum Einsatz kommt.

1839 Sir William Robert Grove entwickelt die erste Brennstoffzelle, ein Gerät, das durch die Kombination von Wasserstoff und Sauerstoff elektrische Energie erzeugt.

1841 James Prescott Joule zeigte, dass Energie in elektrischen Schaltkreisen gespeichert wird, die Stromfluss, thermische Erwärmung und chemische Umwandlungen beinhalten. Eine Einheit der thermischen Energie, die Joule, wurde nach ihm benannt.

1844 Samuel Morse erfand den elektrischen Telegrafen, eine Maschine, die Nachrichten über große Entfernungen über Kabel senden konnte.
1860er Jahre Mathematische Theorie elektromagnetischer Felder veröffentlicht. J.C. Maxwell schuf eine neue Ära der Physik, als er Magnetismus, Elektrizität und Licht vereinte. Maxwells vier Gesetze der Elektrodynamik (“Maxwell’s Equations”) führten schließlich zu elektrischer Energie, Radios und Fernsehen.

1876 ​​Charles Brush erfand den “open-coil” Dynamo (oder Generator), der einen Studienstrom von Elektrizität erzeugen konnte.

1878 Joseph Swan und Engländer erfanden die erste Glühbirne (auch als “elektrische Lampe” bezeichnet). Seine Glühbirne war schnell durchgebrannt.
Charles Brush entwickelte eine Bogenlampe, die von einem Generator angetrieben werden konnte.
Thomas Edison gründete in New York City die Edison Electric Light Co. (US). Er kaufte eine Reihe von Patenten im Zusammenhang mit elektrischer Beleuchtung und begann mit Experimenten, um eine praktische, langlebige Glühbirne zu entwickeln.

1879 Thomas Edison erfindet nach vielen Experimenten eine Glühbirne, die etwa 40 Stunden lang verwendet werden kann, ohne durchzubrennen. Bis 1880 konnten seine Glühbirnen 1200 Stunden lang verwendet werden.

1879 Elektrisches Licht (Brush-Bogenlampen) wurde erstmals in Cleveland, Ohio, für die öffentliche Straßenbeleuchtung verwendet.
Die California Electric Light Company, Inc. in San Francisco war das erste Elektrizitätsunternehmen, das Strom an Kunden verkaufte. Das Unternehmen verwendete zwei kleine Brush-Generatoren, um 21 Brush-Bogenlichtlampen zu betreiben.

1881 Die elektrische Straßenbahn wurde von E.W. v. Siemens erfunden

1882 Thomas Edison eröffnete das Pearl Street Kraftwerk in New York City. Die Pearl Street Station war eines der ersten zentralen Elektrizitätskraftwerke der Welt und konnte 5.000 Lichter versorgen. Die Pearl Street Station war ein Gleichstrom-(DC)-Stromversorgungssystem, im Gegensatz zu den Stromsystemen, die wir heute verwenden, die Wechselstrom (AC) verwenden.
In Wisconsin wurde das erste Wasserkraftwerk eröffnet.
Edward Johnson hat zum ersten Mal elektrische Lichter an einem Weihnachtsbaum angebracht.

1883 Nikola Tesla erfindet die “Tesla-Spule”, einen Transformator, der den Strom von Niederspannung auf Hochspannung umwandelt, um den Transport über lange Distanzen zu erleichtern. Der Transformator war ein wichtiger Teil des Wechselstromsystems (AC) von Tesla, das auch heute noch zur Stromversorgung verwendet wird.

1884 Nikola Tesla erfand den elektrischen Generator, einen elektrischen Generator, der Wechselstrom (AC) erzeugt. Bisher wurde Strom mit Gleichstrom (DC) aus Batterien erzeugt. Wechselstrom-Bordnetze eignen sich besser, um Strom über große Entfernungen zu senden.
Der Dampfturbinengenerator, der riesige Mengen Strom erzeugen kann, wurde von Sir Charles Algernon Parsons erfunden.

1886 entwickelte William Stanley den Induktionsspulentransformator und ein elektrisches Wechselstromsystem.

1888 Nikola Tesla demonstrierte das erste “polyphase” Wechselstrom (AC) elektrische System. Sein Wechselstromsystem mit allem, was für die Stromerzeugung und -nutzung benötigt wird: Generator, Transformatoren, Übertragungssystem, Motor (in Geräten verwendet) und Beleuchtung. George Westinghouse, der Chef der Westinghouse Electric Company, kaufte die Patentrechte für das AC-System.
Der erste Einsatz einer großen Windmühle zur Stromerzeugung wurde vom Erfinder Charles Brush gebaut. Er benutzte die Windmühle, um im Keller seines Hauses in Cleveland, Ohio, Batterien aufzuladen.

1893 Die Westinghouse Electric Company benutzte ein Wechselstromsystem (AC), um die Weltausstellung in Chicago zu beleuchten.

Eine 22 Meilen lange Wechselstromleitung wurde eröffnet, die Strom vom Folsom Powerhouse in Kalifornien nach Sacramento schickte.

1896 Eine Wechselstromleitung, die den Strom 20 Meilen von Niagra Falls nach Buffalo, New York, überträgt, wurde eröffnet.

1897 Elektron entdeckt von Joseph John Thomson.

1900 Höchstspannungsleitung 60 Kilovolt.

1901 Erste Stromleitung zwischen den USA und Kanada an den Niagra Falls.

1902 5-Megawatt-Turbine für die Station Fisk St. (Chicago).

1903 Erste erfolgreiche Gasturbine (Frankreich).
Weltweit erste reine Turbinenstation (Chicago).
Shawinigan Water & Power installiert den größten Generator der Welt (5.000 Watt) und die größte und höchste Spannungsleitung der Welt – 136 km und 50 Kilovolt (nach Montreal).

1908 Elektrischer Staubsauger – J. Spangler.
Elektrische Waschmaschine - A. Fisher.

1909 Erstes Pumpspeicherwerk (Schweiz).

1911 Elektrische Klimaanlage – W. Carrier.

1913 T. Murray entwickelt das erste Gerät zur Luftreinhaltung, den “Aschenfänger.”
Elektrischer Kühlschrank – A. Goss.

1920 Federal Power Commission (FPC).

1921 Das Lakeside Power Plant in Wisconsin wird das weltweit erste Kraftwerk, das ausschließlich Kohlenstaub verbrennt.

1922 Die Connecticut Valley Power Exchange (CONVEX) beginnt und bahnt den Weg zur Verbindung zwischen Versorgungsunternehmen.

1923 Photoelektrische Zellen wurden entdeckt.

1928 Baubeginn des Boulderdamms.
Federal Trade Commission leitet Ermittlungen gegen Holdinggesellschaften ein.

1933 Gründung der Tennessee Valley Authority (TVA).

1935 Gesetz über die Holdinggesellschaft für öffentliche Versorgungsunternehmen.
Bundeskraftgesetz.
Wertpapier- und Börsenkommission.
Bonneville Power Administration.
Am 24. Mai fand in Ohio das erste Nacht-Baseballspiel in den Major Leagues (Reds vs. Phillies) statt.

1936 Höchste Dampftemperatur erreicht 900 Grad Fahrenheit gegenüber 600 Grad Fahrenheit in den frühen 1920er Jahren.
Boulder (Hoover) Dam wurde fertiggestellt. Eine 287 Kilovolt Stromleitung erstreckte sich über 266 Meilen zum Boulder (Hoover) Dam.
Gesetz zur ländlichen Elektrifizierung.

1947 Transistor von Wissenschaftlern der Bell Telephone Laboratories erfunden.

1953 Erste 345-Kilovolt-Übertragungsleitung.
Erstes Atomkraftwerk in England bestellt.

1954 Das weltweit erste Atomkraftwerk (Russland) beginnt mit der Stromerzeugung.
Erste Hochspannungs-Gleichstrom-(HGÜ)-Leitung (20 Megawatt/1900 Kilovolt, 96 km).
Atomic Energy Act von 1954 erlaubt Privateigentum an Kernreaktoren.


Die Geschichte der Glühbirne

Die Erfindung der Glühbirne wird manchmal Thomas Alva Edison zugeschrieben, aber heute ist bekannt, dass Heinrich Goebel drei Jahrzehnte früher funktionale Glühbirnen gebaut hat. Auch viele andere trugen zur Entwicklung eines praxistauglichen Geräts zur Herstellung von elektrisch erzeugter Beleuchtung bei.

Im Jahr 1801 brachte Sir Humphry Davy, ein englischer Chemiker, Platinstreifen zum Leuchten, indem er einen elektrischen Strom durch sie leitete, aber die Streifen verdampften zu schnell, um eine brauchbare Lampe herzustellen. 1809 schuf er die erste Bogenlampe, die er 1810 der Royal Institution of Great Britain demonstrierte, indem er einen kleinen, aber blendenden Lichtbogen zwischen zwei Holzkohlestäben erzeugte, die mit einer Batterie verbunden waren.

Im Jahr 1840 schloss ein britischer Wissenschaftler Warren De la Rue eine Platinspule in eine evakuierte Röhre ein und leitete einen elektrischen Strom durch sie. Das Design basierte auf dem Konzept, dass der hohe Schmelzpunkt von Platin es ermöglicht, bei hohen Temperaturen zu arbeiten, und dass die evakuierte Kammer weniger Gaspartikel enthält, die mit dem Platin reagieren, was seine Langlebigkeit verbessert. Obwohl es sich um ein effizientes Design handelte, machten die Kosten des Platins es für den kommerziellen Einsatz unpraktisch.

1835 demonstrierte James Bowman Lindsay bei einer öffentlichen Versammlung in Dundee ein konstantes elektrisches Licht. Er gab an, dass er “ein Buch in einer Entfernung von anderthalb Fuß lesen konnte”. Nachdem er das Gerät jedoch zu seiner eigenen Zufriedenheit perfektioniert hatte, wandte er sich dem Problem der drahtlosen Telegraphie zu und entwickelte das elektrische Licht nicht weiter.

1841 erhielt Frederick de Molyns aus England das erste Patent für eine Glühlampe mit einem Design, bei dem pulverisierte Holzkohle zwischen zwei Platindrähten erhitzt wurde.

1854 entwickelte der deutsche Erfinder Heinrich Goebel die erste "8216modern" Glühbirne: ein karbonisiertes Bambusfilament in einer Vakuumflasche, um Oxidation zu verhindern. In den folgenden fünf Jahren entwickelte er das, was viele die erste praktische Glühbirne nennen. Seine Lampen hielten bis zu 400 Stunden. Er meldete nicht sofort ein Patent an, aber seine Priorität wurde 1893 festgelegt.

Joseph Wilson Swan (1828-1914) war ein Physiker und Chemiker, der in Sunderland, England, geboren wurde. 1850 begann er mit karbonisierten Papierfäden in einem evakuierten Glaskolben zu arbeiten. Um 1860 konnte er ein funktionierendes Gerät demonstrieren, aber das Fehlen eines guten Vakuums und einer ausreichenden Stromversorgung führte zu einer kurzen Lebensdauer der Glühbirne und ineffizientem Licht. Mitte der 1870er Jahre wurden bessere Pumpen verfügbar und Swan kehrte zu seinen Experimenten zurück. Swan erhielt 1878 ein britisches Patent für sein Gerät. Swan berichtete der Newcastle Chemical Society über den Erfolg und demonstrierte bei einem Vortrag in Newcastle im Februar 1879 eine Arbeitslampe, die einen Kohlefaserfaden verwendet. Das wichtigste Merkmal von Swans Lampe war, dass in der Vakuumröhre nur wenig Restsauerstoff vorhanden war, um den Glühfaden zu entzünden, wodurch der Glühfaden fast weißglühend glühte, ohne Feuer zu fangen. Ab diesem Jahr begann er mit der Installation von Glühbirnen in Häusern und Sehenswürdigkeiten in England und gründete Anfang der 1880er Jahre sein eigenes Unternehmen.

Auch jenseits des Atlantiks fanden parallele Entwicklungen statt. Am 24. Juli 1874 wurde von einem medizinischen Elektriker aus Toronto namens Henry Woodward und einem Kollegen Mathew Evans, der im Patent als “Gentleman” beschrieben wurde, aber in Wirklichkeit ein Hotel, ein kanadisches Patent für das Woodward und Evan’s Light angemeldet Hüter. Sie bauten ihre Lampe aus einem geformten Kohlenstoffstab, der zwischen Elektroden in einem mit Stickstoff gefüllten Glaskolben gehalten wurde. Woodward und Evans fanden es unmöglich, finanzielle Unterstützung für die Entwicklung ihrer Erfindung zu bekommen, und 1875 verkaufte Woodward einen Anteil ihres kanadischen Patents an Thomas Edison.

Edison kaufte das Patent von Woodward und Evans und ließ ein Entwicklerteam nach einem alternativen Filamentmaterial suchen. Schließlich benutzte er einen Kohlefaden, der vierzig Stunden lang brannte (erster erfolgreicher Test war am 21. Oktober 1879, er dauerte 13 1/2 Stunden). Edison verbesserte ihr Design weiter. Um 1880 hatte er ein Gerät, das mit einem aus Bambus gewonnenen Filament über 1200 Stunden halten konnte, länger als die 400 Stunden von Heinrich Goebels früherer Glühbirne.

Im Januar 1882 erhielt Lewis Latimer ein Patent für den “Process of Manufacturing Carbons”, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Glühbirnenfilamenten, das langlebigere Glühbirnen als Edisons Technik lieferte.

In Großbritannien verklagte Swan Edison wegen Patentverletzung. Edison verlor und als Teil der Einigung war Edison gezwungen, Swan als Partner in seine britischen Elektrowerke aufzunehmen. Das Unternehmen hieß Edison and Swan United Electric Company. Schließlich erwarb Edison alle Anteile von Swan an dem Unternehmen. Im Juni 1882 verkaufte Swan seine US-Patentrechte an die Brush Electric Company.

Edison und sein Team fanden erst mehr als 6 Monate nachdem Edison die Patentanmeldung eingereicht hatte, ein kommerziell verarbeitbares Filament (Bambus). Der schwache und kurzlebige (40-150 Stunden) Kohlefaden wurde schließlich durch den Wolframfaden ersetzt. 1903 erfand Willis Whitnew einen Glühfaden, der das Innere einer Glühbirne nicht dunkel werden ließ. Es war ein metallbeschichteter Kohlefaden. Im Jahr 1906 war die General Electric Company die erste, die ein Verfahren zur Herstellung von Wolframfilamenten zur Verwendung in Glühbirnen patentieren ließ. Die Filamente waren teuer, aber 1910 hatte William David Coolidge (1873-1975) ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Wolframfilamenten erfunden. Das Wolfram-Filament überdauerte alle anderen Filament-Typen und Coolidge machte die Kosten praktikabel


Inhalt

Zu den Arten der elektrischen Beleuchtung gehören:

    , ein erhitzter Glühfaden in einer Glashülle
      sind Glühlampen, die eine mit Halogengas gefüllte Quarzglashülle verwenden
        , eine Leuchtstofflampe, die eine Glühlampe ersetzen soll

      Verschiedene Arten von Lichtern haben sehr unterschiedliche Wirkungsgrade und Lichtfarben. [6]

      Name Optisches Spektrum Nominale Wirksamkeit
      (lm/W)
      Lebensdauer (MTTF)
      (Std)
      Farbtemperatur
      (Kelvin)
      Farbe Farbe
      Wiedergabe
      Index
      Glühbirne Kontinuierlich 4–17 2–20,000 2,400–3,400 Warmweiß (gelblich) 100
      Halogenlampe Kontinuierlich 16–23 3,000–6,000 3,200 Warmweiß (gelblich) 100
      Leuchtstofflampe Quecksilberlinie + Phosphor 52–100 (weiß) 8,000–20,000 2,700–5,000 * Weiß (verschiedene Farbtemperaturen), sowie gesättigte Farben erhältlich 15–85
      Metallhalogenidlampe Quasi-kontinuierlich 50–115 6,000–20,000 3,000–4,500 Kaltes Weiß 65–93
      Schwefellampe Kontinuierlich 80–110 15,000–20,000 6,000 Blasses Grün 79
      Hochdrucknatrium Breitband 55–140 10,000–40,000 1,800–2,200 * Rosa-Orange 0–70
      Niederdruck-Natrium Schmaler Strich 100–200 18,000–20,000 1,800 * Gelb, keine Farbwiedergabe 0
      LED-Lampe Linie plus Phosphor 10–200 [7] (weiß) 50,000–100,000 Verschiedene Weiß von 2.700 bis 6.000 * Verschiedene Farbtemperaturen sowie gesättigte Farben 70–85 (weiß)
      Elektrodenlose Lampe Quecksilberlinie + Phosphor 70–90 (weiß) 80,000–100,000 Verschiedene Weiß von 2.700 bis 6.000 * Verschiedene Farbtemperaturen sowie gesättigte Farben 70–85 (weiß)

      * Die Farbtemperatur ist definiert als die Temperatur eines schwarzen Körpers, der ein ähnliches Spektrum emittiert. Diese Spektren unterscheiden sich stark von denen schwarzer Körper.

      Die effizienteste Quelle für elektrisches Licht ist die Natriumdampf-Niederdrucklampe. Es erzeugt für alle praktischen Zwecke ein monochromatisches orange-gelbes Licht, das eine ähnlich monochromatische Wahrnehmung jeder beleuchteten Szene ergibt. Aus diesem Grund ist es im Allgemeinen für öffentliche Beleuchtungsanwendungen im Freien reserviert. Niederdruck-Natriumdampflampen werden von Astronomen für die öffentliche Beleuchtung bevorzugt, da die von ihnen erzeugte Lichtverschmutzung im Gegensatz zu Breitband- oder kontinuierlichen Spektren leicht gefiltert werden kann.

      Glühbirne Bearbeiten

      Die moderne Glühbirne mit einem gewendelten Wolframfaden, die in den 1920er Jahren kommerzialisiert wurde, entwickelte sich aus der um 1880 eingeführten Kohlefadenlampe.

      Weniger als 3% der zugeführten Energie werden in nutzbares Licht umgewandelt. Nahezu die gesamte zugeführte Energie fällt als Wärme an, die dann in warmen Klimazonen durch Lüftung oder Klimatisierung aus dem Gebäude abgeführt werden muss, was oft zu einem höheren Energieverbrauch führt. In kälteren Klimazonen, in denen während der kalten und dunklen Wintermonate Heizung und Beleuchtung erforderlich sind, hat das Wärmenebenprodukt einen gewissen Wert. Glühbirnen werden in vielen Ländern wegen ihrer geringen Energieeffizienz abgeschafft.

      Neben Glühbirnen für die normale Beleuchtung gibt es ein sehr breites Sortiment, darunter auch Niedervolt-Typen mit geringer Leistung, die oft als Komponenten in Geräten verwendet werden, aber heute weitgehend durch LEDs ersetzt werden.

      Halogenlampe Bearbeiten

      Halogenlampen sind in der Regel deutlich kleiner als Standardglühlampen, da für einen erfolgreichen Betrieb in der Regel eine Kolbentemperatur von über 200 °C erforderlich ist. Aus diesem Grund haben die meisten eine Glühbirne aus Quarzglas (Quarz) oder Alumosilikatglas. Dieser wird oft in einer zusätzlichen Glasschicht versiegelt. Das Außenglas ist eine Sicherheitsvorkehrung, um ultraviolette Strahlung zu reduzieren und heiße Glassplitter einzudämmen, falls die Innenhülle während des Betriebs explodieren sollte. Ölige Rückstände von Fingerabdrücken können dazu führen, dass eine heiße Quarzhülle aufgrund übermäßiger Hitzeentwicklung an der Kontaminationsstelle zerspringt. Auch die Verbrennungs- oder Brandgefahr ist bei blanken Glühbirnen größer, was an manchen Stellen zu deren Verbot führt, es sei denn, die Leuchte ist von der Leuchte umschlossen.

      Diejenigen, die für den 12- oder 24-Volt-Betrieb ausgelegt sind, haben kompakte Filamente, die für eine gute optische Kontrolle nützlich sind. Außerdem haben sie eine höhere Effizienz (Lumen pro Watt) und eine bessere Lebensdauer als halogenfreie Typen. Die Lichtleistung bleibt während der gesamten Lebensdauer nahezu konstant.

      Leuchtstofflampe Bearbeiten

      Leuchtstofflampen bestehen aus einem Glasrohr, das unter niedrigem Druck Quecksilberdampf oder Argon enthält. Strom, der durch das Rohr fließt, bewirkt, dass die Gase ultraviolette Energie abgeben. Das Innere der Röhren ist mit Leuchtstoffen beschichtet, die sichtbares Licht abgeben, wenn sie von ultravioletten Photonen getroffen werden. [8] Sie haben einen viel höheren Wirkungsgrad als Glühlampen. Für die gleiche erzeugte Lichtmenge verbrauchen sie typischerweise etwa ein Viertel bis ein Drittel der Leistung einer Glühlampe. Die typische Lichtausbeute von Leuchtstoffröhren beträgt 50–100 Lumen pro Watt, ein Vielfaches der Lichtausbeute von Glühlampen mit vergleichbarer Lichtleistung. Leuchtstofflampenhalterungen sind teurer als Glühlampen, da sie ein Vorschaltgerät benötigen, um den Strom durch die Lampe zu regulieren, aber die niedrigeren Energiekosten gleichen in der Regel die höheren Anschaffungskosten aus. Kompaktleuchtstofflampen sind in den gleichen gängigen Größen wie Glühlampen erhältlich und werden als energiesparende Alternative im Haushalt eingesetzt. Viele Leuchtstofflampen gelten aufgrund ihres Quecksilbergehalts als Sondermüll. Die US-Umweltschutzbehörde empfiehlt, Leuchtstofflampen zum Recycling oder zur sicheren Entsorgung vom allgemeinen Abfall zu trennen, und einige Gerichtsbarkeiten verlangen das Recycling von ihnen. [9]

      LED-Lampe Bearbeiten

      Die Solid-State-Leuchtdiode (LED) ist seit den 1970er Jahren als Kontrollleuchte in der Unterhaltungselektronik und professionellen Audiogeräten beliebt. In den 2000er Jahren sind Effizienz und Leistung so weit gestiegen, dass LEDs heute in Beleuchtungsanwendungen wie Autoscheinwerfern und Bremslichtern, in Taschenlampen und Fahrradlichtern sowie in dekorativen Anwendungen wie der Urlaubsbeleuchtung eingesetzt werden. Anzeige-LEDs sind für ihre extrem lange Lebensdauer von bis zu 100.000 Stunden bekannt, aber Beleuchtungs-LEDs werden viel weniger konservativ betrieben und haben folglich eine kürzere Lebensdauer. Die LED-Technologie ist für Lichtdesigner aufgrund ihres geringen Stromverbrauchs, der geringen Wärmeentwicklung, der sofortigen Ein/Aus-Steuerung und im Fall von einfarbigen LEDs der Farbkontinuität während der gesamten Lebensdauer der Diode und der relativ geringen Herstellungskosten nützlich. Die LED-Lebensdauer hängt stark von der Temperatur der Diode ab. Der Betrieb einer LED-Lampe unter Bedingungen, die die Innentemperatur erhöhen, kann die Lebensdauer der Lampe erheblich verkürzen.

      Kohlebogenlampe Bearbeiten

      Kohlebogenlampen bestehen aus zwei Kohlestabelektroden im Freien, die von einem strombegrenzenden Vorschaltgerät versorgt werden. Der Lichtbogen wird gezündet, indem die Stabspitzen berührt und dann getrennt werden. Der dabei entstehende Lichtbogen erzeugt zwischen den Stabspitzen ein weißglühendes Plasma. Diese Lampen haben einen höheren Wirkungsgrad als Glühlampen, aber die Kohlestäbe sind kurzlebig und müssen im Betrieb ständig angepasst werden, da sie durch die starke Hitze des Lichtbogens erodiert werden. Die Lampen erzeugen eine beachtliche UV-Leistung, benötigen bei der Verwendung in Innenräumen eine Belüftung und müssen aufgrund ihrer Intensität vor direkter Sicht geschützt werden.

      Um 1805 von Humphry Davy erfunden, war der Kohlebogen das erste praktische elektrische Licht. Es wurde ab den 1870er Jahren kommerziell für große Gebäude- und Straßenbeleuchtung verwendet, bis es Anfang des 20. Jahrhunderts von der Glühlampe abgelöst wurde. Kohlebogenlampen arbeiten mit hoher Leistung und erzeugen hochintensives weißes Licht. Sie sind auch eine punktförmige Lichtquelle. Sie blieben in begrenzten Anwendungen, die diese Eigenschaften erforderten, wie Filmprojektoren, Bühnenbeleuchtung und Scheinwerfer, bis nach dem Zweiten Weltkrieg im Einsatz.

      Entladungslampe Bearbeiten

      Eine Entladungslampe hat eine Hülle aus Glas oder Siliziumdioxid, die zwei Metallelektroden enthält, die durch ein Gas getrennt sind. Zu den verwendeten Gasen gehören Neon, Argon, Xenon, Natrium, Metallhalogenid und Quecksilber. Das Kernbetriebsprinzip ist ähnlich wie bei der Kohlebogenlampe, aber der Begriff "Bogenlampe" bezieht sich normalerweise auf Kohlebogenlampen, wobei modernere Arten von Gasentladungslampen normalerweise Entladungslampen genannt werden. Bei einigen Entladungslampen wird sehr hohe Spannung verwendet, um den Lichtbogen zu zünden. Dies erfordert eine elektrische Schaltung, die als Zünder bezeichnet wird und Teil der elektrischen Ballastschaltung ist. Nach dem Zünden des Lichtbogens sinkt der Innenwiderstand der Lampe auf ein niedriges Niveau und das Vorschaltgerät begrenzt den Strom auf den Betriebsstrom. Ohne Vorschaltgerät würde ein Überstrom fließen und die Lampe schnell zerstören.

      Einige Lampentypen enthalten ein wenig Neon, das ein Zünden bei normaler Betriebsspannung ohne externe Zündschaltung ermöglicht. Niederdruck-Natriumdampflampen funktionieren auf diese Weise. Die einfachsten Vorschaltgeräte sind nur eine Induktivität und werden dort gewählt, wo die Kosten entscheidend sind, wie zum Beispiel bei der Straßenbeleuchtung. Fortschrittlichere elektronische Vorschaltgeräte können entworfen werden, um eine konstante Lichtleistung über die Lebensdauer der Lampe aufrechtzuerhalten, können die Lampe mit einer Rechteckwelle antreiben, um eine vollständig flimmerfreie Leistung aufrechtzuerhalten, und im Falle bestimmter Fehler abgeschaltet werden.

      Formfaktoren Bearbeiten

      Viele Lampeneinheiten oder Glühbirnen sind in standardisierten Formcodes und Sockelbezeichnungen spezifiziert. Incandescent bulbs and their retrofit replacements are often specified as "A19/A60 E26/E27", a common size for these kind of light bulbs. In this example, the "A" parameters describe the bulb size and shape while the "E" parameters describe the Edison screw base size and thread characteristics.

      Life expectancy for many types of lamp is defined as the number of hours of operation at which 50% of them fail, that is the median life of the lamps. Production tolerances as low as 1% can create a variance of 25% in lamp life, so in general some lamps will fail well before the rated life expectancy, and some will last much longer. For LEDs, lamp life is defined as the operation time at which 50% of lamps have experienced a 70% decrease in light output.

      Some types of lamp are also sensitive to switching cycles. Rooms with frequent switching, such as bathrooms, can expect much shorter lamp life than what is printed on the box. Compact fluorescent lamps are particularly sensitive to switching cycles.

      The total amount of artificial light (especially from street light) is sufficient for cities to be easily visible at night from the air, and from space. This light is the source of light pollution that burdens astronomers and others.


      The History of the Light Bulb

      Ask the question: &lsquoWho invented the light bulb?&rsquo and chances are people will say Thomas Edison. Yet whilst it&rsquos certainly true that the American inventor created a commercially viable incandescent bulb, many others had put a lot of, er, &lsquoenergy&rsquo into the invention of electric light before him. To tell you more, Socket Store has compiled this not-so-brief history of the light bulb!

      1802: For some time, inventors had been trying to convert electricity into light and finally a British chemist called Thomas Davy succeeded after creating an electric version of the recently invented battery. By attaching wires and a piece of carbon to his battery, he was able to generate a small but very bright light. His &lsquoelectric arc lamp&rsquo was much too bright and the light didn&rsquot last for long &ndash but he had invented electric incandescent lighting and paved the way for Edison.

      1815: Davy studied gases, and a group of miners from Newcastle wrote to tell him of the dangers they faced of underground explosions, caused when their candles sparked methane gas. Davy invented a safety light called the Davy lamp later that year engineer George Stephenson also produced a safety lamp.

      1840: Another British scientist, Warren de la Rue, invented a glass bulb with a platinum coil inside, which lit up when an electric current was passed through it. De la Rue&rsquos light was efficient and lasted longer than Davy&rsquos, but platinum was too expensive to be used commercially.

      1850: Joseph Swan was another English scientist keen to find a long-lasting light source. He started to develop a glass bulb using carbonised paper filaments but it was to be another decade before he had a working prototype.

      1860: Swan obtained a British patent for a partial vacuum, carbon filament incandescent lamp. But the lack of a good vacuum and an adequate supply of electricity meant his device had too short a span to be truly effective.

      1874: A patent was filed in Canada by Henry Woodward, a Toronto medical electrician, and Mathew Evans. Their lamps, made in different sizes and containing carbon rods held between electrodes in nitrogen-filled bulbs, worked well, but they couldn&rsquot convert their idea into a successful business.

      1878: The development throughout the 1870s of better vacuums had allowed Swan to improve his light and, in 1878, he gave the first public demonstration of his incandescent carbon lamp in Newcastle. But, after burning brightly for a few moments, the lamp broke down due to excessive current!

      1879: On January 17, Swan successfully repeated the demonstration after refining his invention. His bulbs began to appear in homes throughout England, including Cragside in Northumberland, the first house in the world to be lit by hydroelectricity!

      Meanwhile, on the other side of the Atlantic, Woodward and Evans had sold their patent to a certain Thomas Edison, an American inventor researching the development of a practical incandescent lamp. He experimented with thousands of filaments and discovered a carbon variety that could glow for up to 40 hours in an oxygen-free bulb without burning out. Edison continued to improve his bulb until he produced a bamboo filament version capable of emitting light for more than 1,200 hours. This became the standard for the next decade &ndash during which time he also invented the Edison screw, which today remains the standard socket fitting for light bulbs!

      1880: The Edison Electric Light Company began to market the incandescent light bulb.

      1901: An American inventor called Peter Cooper-Hewitt created a mercury vapour lamp that was to become the direct forerunner of the fluorescent bulb. Despite radiating lots of blue and green light and hardly any red, Cooper-Hewitt&rsquos arc lamp was extremely popular due to its efficiency he claimed it was eight times as efficient as an incandescent bulb. However, within a few years his mercury bulb was falling behind the huge advances in incandescent lighting&hellip

      1906: Edison had long ago realised that tungsten would make the best filament but didn&rsquot have the technology to develop his idea. The General Electric Company eventually patented a method of making tungsten filaments and refined their invention over the next few years.

      1919: General Electric bought out the Cooper-Hewitt Company.

      1927: A Russian radio technician called Oleg Losev published details of the first light emitting diode (LED) in a Russian journal after noticing that diodes used in radio receivers gave out light when a current ran through them.

      In the same year, Berlin-born Edmund Germer patented a fluorescent lamp and in the 1930s developed a high-pressure variant of Cooper-Hewitt&rsquos vapour arc lamp. His original low-pressure lamps had emitted large amount of ultra-violet light but Germer and his colleagues worked out that by coating the inside of the light bulb with a fluorescent chemical, the UV light would be absorbed and the energy re-radiated as visible light. The lamp therefore provided a more economical light with less heat.

      1938: By now, GE had bought Germer&rsquos patent and a group of scientists had improved his fluorescent light, leading to the first lamps being sold.

      1962: The first red luminescence diode, developed by American Nick Holonyak, went on sale.

      1971: Green, orange and yellow LEDs were produced &ndash although the blue LED was to elude scientists for a further two decades.

      1993: Shuji Nakamura from Japan developed the first blue LED, essential for producing white LEDs - which he later designed too.

      1995: The first white LEDs went on sale.

      2006: LEDs with more than 100 lumens per watt were produced.

      2014: Professor Nakamura, along with Professors Isamu Akasaki and Hiroshi Amano won the Nobel prize for physics in recognition of their breakthrough work on the blue LED. Professor Holonyak, now in his 80s, questioned why the work of his team had been overlooked.


      The Final Product

      Edison was able to produce over 13 continuous hours of light with the cotton thread filament, and filed his first light bulb patent on January 27, 1880. Later, he and his researchers found that the ideal filament substance was carbonized bamboo, which produced over 1,200 hours of continuous light. The first large-scale test of Edison's lights occurred September 4, 1882 when 25 buildings in New York City's financial district were illuminated.

      "The electric light has caused me the greatest amount of study and has required the most elaborate experiments," Edison later wrote. "I was never myself discouraged, or inclined to be hopeless of success. I cannot say the same for all my associates."


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