Je fabrique une lampe à incandescence. Inventeur de l'ampoule : qui a inventé la lampe à incandescence le premier au monde. Luminaires Edison

13.10.2023 Bain

L'inventeur américain Thomas Edison est reconnu pour avoir développé la première ampoule pratique en 1879. Cependant, l'histoire de l'invention de l'ampoule n'est pas si simple, car elle a impliqué de nombreux scientifiques, dont chacun a apporté sa contribution qui a finalement conduit à cette réalisation : une ampoule à incandescence abordable, durable et sûre qui génère de la lumière au fil du temps.

Histoire de l'éclairage électrique

Pour savoir qui a inventé l’ampoule, il faut d’abord remonter plus de 200 ans en arrière dans le laboratoire d’Humphry Davy, un éminent chimiste et inventeur anglais. En 1800, Davy attacha deux fils de carbone à une batterie, lui permettant de démontrer un arc de lumière brillant entre les électrodes de carbone. Cela a conduit à l’introduction de la lampe à arc électrique, le premier type d’éclairage électrique largement utilisé et la première forme de lampe électrique à succès commercial. Bien entendu, divers inventeurs ont amélioré la conception de Davy en ajoutant des systèmes à ressorts ainsi que des sels de terres rares aux électrodes, ce qui a augmenté la luminosité de l'arc.

Les lampes à arc électrique sont populaires depuis des décennies en raison de leur haute luminosité, capables d'éclairer d'immenses intérieurs d'usines ou des rues entières. Pendant une grande partie du XIXe siècle, c'était le seul type d'éclairage électrique pour les grandes surfaces et l'option d'éclairage public la moins chère par rapport aux lampes à gaz ou à pétrole. Cependant, les tiges de carbone devaient être remplacées si souvent que cela devenait un travail à plein temps. De plus, les lampes émettaient des rayons ultraviolets dangereux, créaient du bruit et des scintillements lorsqu'elles étaient allumées et représentaient un grave risque d'incendie. De nombreux bâtiments, tels que des théâtres, ont brûlé à cause de la chaleur excessive et des étincelles créées par les lampes à arc électrique. Bien que ces lampes fussent adaptées aux rues et aux immenses halls, elles étaient totalement peu pratiques pour éclairer les maisons et les petits espaces.

Le monde avait besoin d’une meilleure technologie d’éclairage et de nombreux inventeurs ont travaillé dur pour trouver la solution parfaite. La renommée et la fortune étaient certainement promises à ceux qui réussissaient. Mais le chemin s’est avéré semé d’embûches.

Vide

En 1840, le physicien britannique Warren de la Rue proposa une nouvelle conception d'ampoule qui consistait à allumer une bobine de platine à l'intérieur d'un tube à vide pour minimiser l'exposition à l'oxygène. Cependant, le coût élevé du platine a empêché cette conception de devenir un succès commercial. En 1841, Frédéric de Moleyens présente le premier brevet pour un tube à vide à incandescence.

Puis, en 1850, Sir Joseph Wilson Swan commença à travailler sur une ampoule utilisant des filaments de papier carbonisé au lieu du platine dans une ampoule en verre sous vide. En 1860, un inventeur britannique avait obtenu un brevet pour une lampe à incandescence à vide partiel avec un filament de carbone. Le problème de cet appareil était qu’il lui manquait un vide et une source électrique adéquate, ce qui le rendait inefficace, la lampe s’éteignant trop rapidement.

Joseph Swan a ensuite apporté quelques améliorations. Au début, il a travaillé avec des fils de papier carbone, mais a constaté qu'ils brûlaient rapidement. Enfin, en 1878, Swan fit la démonstration d'une nouvelle lampe électrique à Newcastle, en Angleterre, qui utilisait un filament de carbone dérivé du coton. L'ampoule de Swan pouvait durer 13,5 heures, faisant de sa maison la première maison au monde à être éclairée par la lumière électrique. En novembre 1880, Swan reçut un brevet britannique pour son invention.

L'inventeur et homme d'affaires américain Thomas Edison a suivi de près l'évolution de la situation. Il s'est rendu compte que le principal problème de la conception originale de Swan était l'utilisation d'un filament de carbone épais. Edison pensait qu'il devait être mince et avoir une résistance électrique élevée. Il a adapté les conceptions d'un brevet de 1875 qu'il avait acquis auprès des inventeurs Henry Woodward et Matthew Evans, démontrant en décembre 1879 sa lampe à incandescence qui pouvait durer 40 heures. L'utilisation par Edison de filaments plus fins et d'un meilleur vide lui a donné un avantage dans la course. Il a ensuite poursuivi Swan pour contrefaçon de brevet.

En 1880, les ampoules d’Edison duraient 1 200 heures et étaient assez fiables. Cependant, cette avancée a nécessité des tests approfondis, utilisant plus de 3 000 échantillons de lampes à incandescence entre 1878 et 1880. De plus, les ingénieurs d'Edison à Menlo Park ont testé plus de 6 000 plantes pour déterminer quel type de carbone brûlerait le plus longtemps, pour finalement s'arrêter sur un filament de bambou carbonisé. La plupart des lampes à incandescence modernes utilisent des filaments de tungstène.

Plus tard, les chercheurs d'Edison ont progressivement amélioré la conception et la production des fils. Au début du 20ème siècle, l'équipe d'Edison a introduit des améliorations de filaments qui ont stoppé l'assombrissement des surfaces intérieures des ampoules en verre.

Malheureusement pour Edison, le brevet de Swan s'est avéré être une revendication solide – du moins au Royaume-Uni. Finalement, ils unirent leurs forces et créèrent Edison-Swan United, qui devint plus tard le plus grand fabricant d'ampoules au monde.

En 1880, Edison fonde également la Edison Electric Illuminating Company à New York, financée par JP Morgan. Cette entreprise a construit les premières centrales électriques qui alimentaient les nouvelles ampoules brevetées. Edison Electric fusionnera plus tard avec les sociétés de deux autres inventeurs, William Sawyer et Albon Maine, et plus tard encore avec la société Thomson-Houston, pour finalement devenir la General Electric Company, qui est à ce jour l'une des plus grandes sociétés au monde.

Qui a inventé l'ampoule

Edison n'a pas été le premier inventeur à travailler sur les ampoules. En fait, au moment où il a commencé à travailler sur ses premiers projets, l’ampoule existait déjà et environ 20 inventeurs différents à travers le monde préparaient leurs brevets. Dans le même temps, de nombreux inventeurs russes travaillaient sur leurs appareils (Lodygin, Kon, Kozlov et Bulygin). Le design d'Edison était tout simplement le plus pratique, ce qui explique son succès mondial.

L’humanité s’efforce d’éclairer ses maisons en toute sécurité depuis qu’elle a mis la main sur le feu. Initialement, il s'agissait d'incendies dans la grotte, puis de torches et autres objets présentant un risque d'incendie. Avec le développement de l’humanité et de la technologie, les méthodes d’éclairage ont changé et améliorées.

Nous ne ferons pas d'excursions approfondies dans l'histoire et découvrirons toute l'évolution des appareils d'éclairage : plus d'un livre pourrait être écrit sur ce sujet. Nous prendrons en considération l'une des questions peut-être les plus intéressantes : qui et quand a inventé ou inventé l'ampoule électrique à incandescence moderne.

Un peu d'histoire

Cette question, posée dans différents pays, peut donner une réponse complètement différente. Les Américains, avec leur confiance en eux caractéristique, diront qu'il s'agit de l'inventeur de la première lampe à incandescence - leur compatriote Edison, qui a reçu un brevet pour son invention en 1880. Les Français nommeront le scientifique russe Yablochkov : grâce à son invention, ils commencèrent à éclairer les places et les théâtres de la capitale de ce pays. Peut-être que quelqu'un se souviendra de Lodygin, un inventeur de Saint-Pétersbourg, dont les lampes ont commencé à éclairer les rues de la ville en 1873. Très probablement, il y aura d’autres réponses : tout dépend de la conscience qu’a la personne de ce problème.

Ce qui est le plus surprenant, c’est que dans ce cas tout le monde aura raison. Comment est-ce possible?

Avec l’invention de l’électricité (découverte du courant électrique), les découvertes scientifiques se succèdent. De plus, ils ont été réalisés par des scientifiques et des inventeurs complètement différents, dans des pays complètement différents. Peu à peu, l'électrotechnique est devenue une science à part entière (initialement tout cela était lié aux phénomènes physiques).

Le début du développement et de la recherche de solutions pour l'invention de l'ampoule électrique fut la réception par l'académicien russe Petrov en 1802 d'un arc électrique provenant de la batterie électrique la plus puissante de l'époque. À son tour, la création de cette batterie est devenue possible grâce à l'invention d'une source d'énergie chimique par l'italien Volt - une cellule galvanique. Ainsi, une invention a donné lieu à d’autres découvertes, qui à leur tour ont donné naissance à de nouvelles idées et expériences.

Au milieu du XIXe siècle, de nombreux scientifiques et inventeurs menaient des expériences pour obtenir une lueur stable et durable. La diversité des idées a fait émerger trois axes de développement. Certains scientifiques ont essayé d'améliorer la lampe à arc électrique, d'autres ont travaillé sur une lampe à incandescence et d'autres encore ont travaillé avec des sources à décharge gazeuse.

Néanmoins, l'arc électrique était considéré comme le plus prometteur en termes d'éclairage : c'est dans ce sens que l'essentiel des recherches ont été menées et diverses expérimentations ont été réalisées. Cependant, tous les chercheurs ont été confrontés au même problème : il y a un arc brillant entre les électrodes et un arc stable se forme à une certaine distance entre elles. La plupart des expériences ont été réalisées à l'aide d'électrodes de carbone, qui brûlaient assez rapidement et la distance de l'arc changeait constamment.

Un régulateur automatique était nécessaire. Diverses options étaient proposées, mais toutes présentaient un inconvénient : chaque lampe électrique à incandescence nécessitait une source d'alimentation distincte. Une grande avancée dans cette direction a été réalisée par l'inventeur Shpakovsky en 1856 : il a réussi à assembler une installation de 11 lampes à arc fonctionnant dans un circuit à partir d'une seule source d'alimentation.

Treize ans plus tard, en 1869, Chikolev invente et teste avec succès un régulateur différentiel pour lampes à arc. Cette invention (sous sa forme améliorée) est aujourd'hui utilisée avec succès dans des installations puissantes. Un exemple est celui des projecteurs et des phares marins.

La percée de Yablochkov

Au milieu de la seconde moitié du XIXe siècle, l’avalanche de progrès techniques et de nouvelles inventions connaît un calme relatif. Les inventeurs et les ingénieurs électriciens ne parvenaient toujours pas à résoudre le problème principal : la combustion inégale des électrodes de carbone. De plus, aucun régulateur efficace et compact n’a été trouvé. Mais il convient de noter qu'il y a eu certaines réalisations : les électrodes ont été placées dans un flacon en verre, ce qui leur a conféré une certaine protection contre les influences mécaniques et atmosphériques.

Comme cela arrive souvent avec les grandes inventions, le hasard a aidé. Très soucieux de résoudre ce problème, Yablochkov a passé une commande au serveur et l'a regardé pensivement ranger les assiettes et les couverts. Imaginez la surprise du serveur lorsque le respectable monsieur s'est soudainement levé et, marmonnant quelque chose dans sa barbe, s'est enfui du café. Peut-être n’a-t-il jamais su qu’il était devenu involontairement co-auteur d’une solution révolutionnaire qui a permis de faire décoller l’invention de l’ampoule efficace.

Le fait est que jusque-là, tous les chercheurs plaçaient les électrodes horizontalement dans le flacon, ce qui entraînait une formation d'arc inégale entre elles. En regardant les couverts parallèles, Yablochkov s'est rendu compte : c'est exactement ainsi que les électrodes doivent être placées. Dans ce cas, la distance entre eux sera la même : le besoin de régulateurs disparaît tout simplement de lui-même.

Bien sûr, la solution définitive du problème était encore très loin, mais l'essentiel avait été atteint : un nouvel élan pour la pensée inventive avait été reçu et la barrière de nombreuses années de piétinement avait été brisée.

Tout d'abord, les ingénieurs électriciens ont été confrontés à un nouveau problème : des tiges parallèles ont commencé à brûler sur toute leur longueur : l'arc continuait de rouler vers les bornes sous tension. Le problème n’a été résolu qu’après avoir placé un tampon isolant entre les électrodes. Après de nombreuses expérimentations, le kaolin a été reconnu comme le meilleur dans cette qualité : il fondait uniformément avec les électrodes ;
Le prochain problème auquel l'équipe de Yablochkov a été confrontée était la question de savoir comment allumer les électrodes ? La solution était un cavalier en carbone placé au-dessus de la lampe qui, lorsque le courant était appliqué, brûlait, créant un arc ;
Le problème de l’amincissement inégal des électrodes a été résolu en créant une tige positive plus épaisse que la tige négative. Seule l’utilisation du courant alternatif pourrait résoudre complètement ce problème.

En 1876, présentée lors d'une exposition organisée dans la capitale anglaise, la bougie de Yablochkov avait un design assez simple : deux électrodes situées verticalement donnaient une lumière vive et douce-mate. Un an après l’exposition, une société anonyme a été créée, chargée d’étudier l’éclairage électrique, sur la base des recherches et des réalisations de Yablochkov.

De plus, au cours de ces deux années, les brevets nécessaires ont été obtenus pour commencer la production en France des bougies Yablochkov, appelées en Europe « lumière russe ». La production de générateurs électriques a également été lancée, alimentant la première ampoule produite en série.

Lampes incandescentes

Presque parallèlement, les inventions et la recherche sur les lampes à incandescence progressaient. Edison a acquis une renommée mondiale : on pense que c'est lui qui a inventé la première lampe fonctionnant sur le principe d'un filament à incandescence. Tout cela est à la fois vrai et légèrement faux. Comme dans le cas précédent, les travaux ont été réalisés par différents scientifiques dans différentes parties du globe. Chaque nouvelle découverte et réalisation faisait avancer tous les inventeurs.

Les expériences avec le courant électrique ont commencé immédiatement après sa découverte. Déjà au début du XIXe siècle, des expériences étaient réalisées avec l'incandescence de divers conducteurs. L'objectif d'utiliser cette technique pour l'éclairage a été fixé en 1844 par l'inventeur de Moleyn. Pour l'incandescence, il utilisait du fil de platine qu'il plaçait dans un flacon en verre. Cependant, ce fil a rapidement fondu. En 1845, le scientifique anglais King proposa de remplacer le platine par des tiges de carbone.

La première ampoule capable d'éclairer et de fonctionner pendant environ 200 heures a été présentée au public par G. Gebel. Pour l'incandescence avec courant électrique, un fil de bambou a été installé dans une lampe à vide. Vous pourriez vous demander, comment était-il possible d’obtenir le vide à cette époque ? C'est en fait simple. Goebel a utilisé le principe utilisé pour les baromètres : il a versé du mercure dans un flacon, et après l'avoir vidé, un vide s'y est formé. Mais faute d’argent pour un brevet, cette expérience plutôt réussie fut vite oubliée.

Après cela, le grand scientifique A. Lodygin a commencé ses expériences dans le domaine de l'éclairage électrique à Saint-Pétersbourg. Les expériences ont commencé en 1872 et se sont terminées par un réel succès : les lampes conçues par Lodygin ont commencé à être utilisées dans de nombreux domaines et l'Académie des sciences de Saint-Pétersbourg a même décerné à l'auteur un prix de 1 000 roubles.

En 1875, V. Didrikhson améliore la lampe de Lodygin : il pompe l'air du ballon où se trouve le filament de carbone et met également au point un mécanisme permettant de remplacer automatiquement un filament grillé. La même année, Didrichson invente une méthode totalement nouvelle et unique à l'époque pour fabriquer des braises de lampe : la carbonisation sous vide à l'aide de graphite. Cependant, le président du partenariat qui finançait toutes les recherches mourut bientôt, de sorte que les expériences et l'amélioration de la lampe cessèrent.

En 1876, N. Bulygin reprend l'idée et commence à la développer. Il a inventé un mécanisme auto-rétractable qui, à mesure que les tiges de carbone brûlaient, les poussait progressivement dans une fiole à vide pour poursuivre le processus de lueur. La technologie était complexe et donc coûteuse à produire.

À la fin du XIXe siècle, la lampe Lodygin, prise comme base, était connue en Russie, en Grande-Bretagne, en France, en Belgique et dans d'autres pays. Au même moment, en Amérique, T. Edison travaillait à la création d'un éclairage durable à partir de l'électricité. En 1878, Khotinsky est venu en Amérique du Nord pour affaires officielles et il avait avec lui plusieurs lampes apportées de Russie. On ne sait pas avec certitude si la rencontre entre Khotinsky et Edison était accidentelle ou non, mais ils se sont rencontrés et Edison a eu l'occasion d'étudier le développement de Lodygin.

Après cela, Edison a amélioré la lampe : par essais et erreurs, il a sélectionné le matériau le plus approprié pour le filament. Ce matériau, selon cet inventeur, était du fil de bambou. En 1880, Edison reçut un brevet pour son invention et la produisit en série. En outre, c'est lui qui a proposé un analogue du culot à vis moderne et a également développé et introduit une douille de lampe. Ainsi, la première lampe électrique produite à l’échelle industrielle a bien été inventée par Thomas Edison.

À peu près à la même époque, J. Swan travaillait sur une invention similaire en Angleterre. Il utilisait comme filament un fil de coton qui brillait dans un flacon sous vide. Après avoir obtenu un brevet en 1878, les lampes Swan ont commencé à être installées dans les maisons londoniennes. Le développement de la production a incité l'inventeur anglais à créer une grande entreprise de production de lampes à incandescence. Plus tard, les deux fabricants d'origine ont uni leurs forces et ont créé une entreprise commune pour la production de lampes à incandescence.

La poursuite du développement

Bien entendu, le développement et l’amélioration des lampes à incandescence ne s’arrêtent pas là : elles sont encore assez inefficaces. C'est-à-dire qu'ils avaient une faible efficacité et n'ont pas duré longtemps. Tous les développeurs et inventeurs ont tenté d'améliorer leurs inventions.

Par exemple, Lodygin a trouvé une solution et a commencé à utiliser des alliages de divers métaux réfractaires comme filament incandescent. Il a utilisé du tungstène, de l'iridium, du molybdène et d'autres métaux. En 1890, il breveta un tel filament incandescent et, à l'Exposition de Paris de 1900, il présenta au grand public des lampes améliorées.

Un fait intéressant dans toute l'histoire de la confrontation par correspondance et de la concurrence entre deux inventeurs - Lodygin et Edison, est l'achat d'un brevet de Lodygin pour son invention par la société américaine General Electric. Ce qui est intéressant n'est pas le fait de l'achat lui-même, mais le fait que le fondateur de cette entreprise est Thomas Edison. Ainsi, nous pouvons dire qu'Edison a monopolisé non seulement la production de lampes à incandescence, mais aussi toute la gloire de son invention.

Mais même les ampoules produites en série étaient constamment améliorées, rendues plus efficaces et plus durables. Ainsi, en 1909, la décision fut finalement prise d'utiliser un filament de tungstène. À partir de ce moment également, il a commencé à être placé en zigzag sur plusieurs tiges isolantes.

Avec le développement de la technologie et de nouvelles découvertes, d'abord de l'azote, puis du gaz inerte, ont commencé à être pompés dans les flacons de lampes déjà scellées. Cela a permis d'augmenter la luminosité et le temps de rayonnement, ce qui est également devenu une avancée technologique au début du siècle. Plus tard, vers les années 20 du 20e siècle, le filament de tungstène a été remplacé par une spirale réalisée dans le même matériau. Cela a réduit le nombre de grillages de filament et augmenté la durée de vie. Par la suite, avec le développement du potentiel technique, la spirale s'est améliorée : d'abord la bispirale est apparue, puis la trispirale.

Résumons-le

Comme vous pouvez le constater, de nombreux scientifiques et inventeurs exceptionnels des XIXe et XXe siècles ont participé à l'invention de l'ampoule électrique. Il n'est pas possible de répondre sans équivoque quand la première ampoule a été inventée : tous les travaux ont été réalisés en parallèle et presque indépendamment les uns des autres, car les moyens de communication de l'époque ne permettaient pas de partager rapidement leurs réalisations avec le grand public. publique. Parfois, il fallait des années pour que le monde entier soit informé d’une nouvelle invention ou découverte.

La réponse à cette question apparemment élémentaire et simple reste encore ambiguë. On pense que l’ampoule a été inventée en 1879, pas si lointaine, par l’Américain Thomas Edison. Eh bien, ou du moins, c'est ce qu'on enseigne à nos écoliers.

Mais cela vaut la peine d’examiner la question et de découvrir : est-ce vrai ? Après tout, en fait, l’histoire de la célèbre ampoule est une chaîne cohérente d’inventions et de découvertes faites à différentes époques par différentes personnes.

Il est certain que le « géniteur » de la lampe moderne est apparu il y a longtemps. Depuis l'Antiquité, des tentatives ont été faites pour créer des dispositifs capables d'éclairer l'obscurité la nuit. Et certaines tentatives ont été assez réussies et impressionnantes. Selon les données historiques :
Non loin de la Voie Appienne, une lampe lumineuse a été découverte dans l'une des tombes romaines. Il s’avère qu’elle a travaillé en moyenne 1 600 ans.
Au même moment, une lanterne Pollanta unique a été découverte dans une autre tombe à Rome. Il a brillé pendant 2 000 ans en moyenne.
Le « géniteur » de l’ampoule était connu des Égyptiens et des habitants de la Méditerranée. Ils furent les premiers à utiliser l’huile d’olive pour éclairer leurs maisons. Il était versé dans des récipients spéciaux en argile dans lesquels étaient insérées des mèches de coton. Une image d'un objet rappelant beaucoup dans sa structure une lampe à incandescence a été trouvée dans le temple d'Hathor, construit par les anciens Égyptiens.
Mais les habitants de la côte de la mer Caspienne ne versaient pas d'huile d'olive, mais de l'huile dans des récipients en argile.
Des données sur l'existence de lampes intenses et durables se trouvent chez des auteurs célèbres de différentes époques. En particulier, Aurèle Augustin, Plutarque, Lucien, Pausanias et bien d'autres ont écrit à leur sujet. Cyrano de Bergerac a également parlé de la « lampe éternelle » dans ses œuvres.

Au Moyen Âge, les récipients en argile ont été remplacés par les premières bougies, qui contenaient de la cire d'abeille naturelle et du saindoux. De plus, au fil des siècles, bon nombre des plus grands scientifiques, génies et inventeurs de notre Terre ont travaillé à l'invention d'un dispositif d'éclairage sûr. pour les humains.

Néanmoins, le premier modèle de sécurité adapté à la production de masse est apparu vers le milieu du XIXe siècle.

A cette époque, une vague de découvertes diverses étroitement liées à l'électricité déferle sur le monde. On peut dire qu'une sorte de réaction en chaîne a commencé : une découverte relativement petite a ouvert la voie à des projets encore plus vastes et à des idées grandioses.

«Auteurs» d'ampoules de différents pays

Vasily Petrov (Russie)

En 1803, il réalise un arc électrique à l’aide d’une batterie capacitive. Après avoir construit cette énorme et très puissante batterie, il fut le premier au monde à déclarer qu'un arc électrique voltaïque pouvait éclairer des objets et des pièces la nuit. Il était difficile pour le découvreur de mener des expériences, car le charbon de bois utilisé comme électrode brûlait en quelques minutes.

L'inventeur britannique Delarue

Les travaux de création et d'amélioration de l'ampoule se sont poursuivis. En 1809, un Britannique a conçu le premier modèle au monde de lampe à filament incandescent, en platine. Mais la spirale en platine était trop fragile et en même temps trop chère. Par conséquent, il n’a pas été reconnu ni diffusé activement.

Le scientifique belge Jobard

Compte tenu des défauts des conceptions d’ampoules précédentes, il entreprit de les optimiser et, en 1938, introduisit la lampe à incandescence au carbone dans le monde. Mais sa lampe avait aussi un défaut : elle contenait de l'oxygène, donc la tige de carbone brûlait assez rapidement.

Jean-Bernard Foucault (France)

Prenant le relais, un scientifique français a remplacé en 1844 les électrodes de charbon de bois d'une lampe à arc par des électrodes de charbon de cornue. Il a également équipé la lampe d'un contrôle manuel de la longueur de l'arc, tandis que la source d'électricité était une batterie assez puissante pour l'époque.

Heinrich Goebel (Allemagne)

L'ampoule a continué à changer. L'« auteur » de la première lampe moderne était un scientifique allemand qui, en 1855, plaça un fil de bambou carbonisé dans un récipient sous vide. La lampe était encore loin d’être parfaite, mais elle était devenue plus pratique.

Alexandre Lodygin (Russie)

En 1874, il fait breveter une lampe à incandescence unique. Le scientifique a placé un bâton de charbon dans une fiole sous vide. Le tungstène servait de matériau pour les filaments. Grâce à cela, il a été possible de prolonger considérablement la durée de vie de ces lampes.

Vasily Didrikhson (Russie)

Après avoir amélioré la conception de son compatriote, il pompa en 1875 l'air de la lampe. De plus, cette fois, le scientifique a utilisé plusieurs cheveux, de sorte que si l'un d'entre eux brûle, le cheveu suivant commence à fonctionner automatiquement.

Pavel Yablochkov (Russie)

Grâce à ses efforts, de longues et fructueuses expériences ont donné naissance à un éclairage électrique de masse. En 1875, il eut l'idée de créer une lampe à arc à la fois simple et très fiable. En 1876 et 1877, il obtient plusieurs brevets : pour la conception des lampes à arc elles-mêmes, ainsi que pour leurs systèmes d'alimentation électrique.

La production fut bientôt industrialisée, mais peu à peu la bougie Yablochkov fut remplacée par une lampe à incandescence plus durable, moderne et économique.

Joseph Wilson Swan (Angleterre)

Dans le contexte de ces découvertes, un Anglais breveta en 1878 une lampe légèrement différente. Dans son invention, il a placé la fibre de carbone dans une atmosphère d'oxygène plutôt raréfiée. Grâce à cela, la lumière de la lampe est devenue sensiblement plus brillante.

Thomas Edison (États-Unis)

Il peaufine et optimise les technologies qui existaient déjà à cette époque. En 1880, il a breveté une lampe à charbon capable de briller pendant environ 40 heures. Il a également réussi à réduire considérablement le coût de la lampe. Bientôt, ses lampes remplaçèrent l'éclairage au gaz.

Ainsi, une contribution significative au développement de la technologie a été apportée par plusieurs scientifiques et inventeurs assidus d'Allemagne, de Russie, de Belgique, des États-Unis, de France, d'Angleterre et d'autres pays. C'est pourquoi certains attribuent directement la paternité à Thomas Edison, tandis que d'autres sont fermement convaincus qu'Alexandre Lodygin a raison.

Sans aucun doute, la lampe a été inventée bien avant que les Américains ne la brevetent. Cependant, son mérite énorme et indéniable est qu'en combinant tout le meilleur, il a ouvert au monde la lampe pratique ainsi que le système électrique. C’est pour cette réalisation qu’on lui attribue généralement le titre de premier auteur de l’ampoule.

Et enfin, une vidéo intéressante où une fille « enquête » sur l'invention des lampes.

Il est difficile de rencontrer une personne qui n'est pas familière avec les lampes à incandescence - les appareils éclairent les locaux des maisons et les rues de la ville depuis 100 ans. Le développement de la technologie remplace progressivement les « ampoules Ilitch », mais on les retrouve toujours dans la vie.

Les ampoules sont destinées à :

Usage général. Utilisé pour la décoration et l'éclairage.
Décoratif dont l'ampoule est réalisée en forme de figurines.
Lampes basse tension - de 2,5 à 42 V. Elles sont utilisées dans des endroits à danger accru - dans les zones ouvertes, les sous-sols.
Les sources lumineuses colorées sont produites dans des flacons en verre coloré. Avant l’invention des LED, elles étaient utilisées pour l’éclairage décoratif des scènes et des plateaux de tournage, ainsi que pour l’organisation de présentations.
Signal. Utilisé pour afficher des données dans des panneaux d'information.
Lampes pour véhicules. Ils se distinguent par leur solidité et leur résistance aux charges vibratoires.
Projecteurs d'éclairage. En raison de leur grande puissance, ils étaient utilisés pour éclairer des espaces ouverts - dans les stades, les gares et les projecteurs utilisés par le personnel de sécurité.
Lampes spéciales pour optique - projecteurs de films, instruments de mesure et médicaux.

La lampe à incandescence a été inventée à l'origine ; elle semble être un appareil simple, mais en réalité ce n'est pas le cas.

Comment s’est déroulée l’ouverture ?

L'histoire de la lampe à incandescence commence au début du XIXe siècle. Dans les cours de physique à l'école, Thomas Edison (1847-1931) est considéré comme l'inventeur de la lampe à incandescence, mais ce produit avait des ancêtres.

En 1803, l'inventeur russe Vassili Vladimirovitch Petrov (1761-1834), en étudiant la conductivité des matériaux, obtint un arc électrique entre des conducteurs de carbone. Il a proposé d'utiliser le phénomène pour éclairer l'espace. Cependant, en raison de la combustion rapide du charbon, la découverte n'a pas reçu d'application pratique au cours de ces années.

Opinion d'expert

Alexeï Bartosh

Poser une question à un expert

En savoir plus sur V.P. Petrov est informé dans la vidéo :

La décharge en arc entre des tiges de carbone a été décrite scientifiquement en 1809 par Sir Humphry Davy (1778-1829), fondateur de l’école anglaise d’électrochimie. Les travaux sont devenus la base de découvertes ultérieures. Ce n'est qu'en 1838 que le Belge Jobard créa un prototype fonctionnel et stable d'une lampe à noyau de carbone : la combustion s'effectuait dans l'air, la destruction de l'électrode s'effectuait donc très rapidement.

Bientôt, en 1840, un membre correspondant de l'Académie des sciences de Saint-Pétersbourg, Anglais de naissance, Warren Delarue (1815-1989), utilisa le platine comme matériau filamentaire. L'appareil a réussi à éclairer la pièce, mais en raison du coût élevé du métal précieux et de ses faibles propriétés de résistance, il n'a pas été utilisé industriellement.

Les appareils de Jobard et Delarue sont devenus une avancée scientifique, mais n'ont pas été brevetés.

Le premier brevet a été obtenu par l'Irlandais Frederick de Mollane en 1841. L'appareil était une spirale en platine placée sous vide, ce qui augmentait la durée de vie.

L'Américain John W. Starr a reçu un brevet américain en 1844 et un brevet britannique l'année suivante pour les ampoules à filament de carbone. Les travaux se sont arrêtés, la série de lampes n'a pas été mise en production en raison du décès de l'inventeur.

Le grand scientifique français Jean Bernard Foucault n'a pas non plus ignoré l'étude de l'arc électrique. En remplaçant le charbon de bois par des électrodes de charbon de cornue en 1844, il obtint une augmentation de la durée de vie de l'appareil, tout en inventant le « premier gradateur » : l'intensité lumineuse était régulée en modifiant la longueur de l'arc électrique.

L'étape suivante a été franchie par Heinrich G e Belém d'Allemagne. Il a mené des expériences en utilisant des bâtons de bambou carbonisés dans le vide d'un flacon comme électrodes. L'appareil de Goebel est considéré comme le prototype de la première ampoule.

De 1860 à 1878, l'Anglais Joseph Wilson Swan (Swan) a travaillé sur l'utilisation de la fibre de carbone et a finalement obtenu un brevet pour l'invention de la lampe. Une particularité de l'appareil était une atmosphère d'oxygène raréfié dans laquelle la fibre de carbone était chauffée et émettait de la lumière visible. La technologie a permis d’augmenter la lueur visible.

Gros plan sur les filaments

Parallèlement à Swan, le scientifique russe A.N. Lodygin a mené des expériences et a obtenu un brevet pour une lampe à incandescence en 1874. Vasily Fedorovich Didrikhson, un scientifique russe, a amélioré la conception de son compatriote. L'air a été évacué du ballon et plusieurs électrodes ont été installées. Après qu'une électrode ait grillé, l'électrode suivante a commencé à briller - le temps de service a augmenté.

En 1976, le physicien russe Pavel Nikolaevich Yablochkov, alors qu'il étudiait les matériaux isolants, a utilisé de l'argile blanche (kaolin) pour enduire les fils. La lampe brillait dans l’air sans nécessiter la création de vide. Pour le démarrer, il fallait chauffer les fils avec des allumettes. L'inventeur lui-même était sceptique quant à l'éclairage électrique et a arrêté de travailler dans ce sens. Cependant, pendant un certain temps, les lampes Yablochkov ont été produites à l'échelle industrielle, mais ont finalement été remplacées par des lampes à incandescence. Paris, Londres et Saint-Pétersbourg étaient éclairés par de tels appareils et des lampes étaient installées sur les locomotives et les navires.

Thomas Edison (USA) a réussi à améliorer les inventions de Lodygin et Yablochkov. En 1880, un brevet fut déposé pour une lampe à électrodes de carbone.

L'invention faite par A.N. Lodygine

Le scientifique a commencé ses travaux en développant une lampe à électrodes de carbone. Pour les résultats obtenus, il reçoit un prix de l'Académie des sciences, mais poursuit ses expériences. En 1874, Alexander Nikolaevich Lodygin a breveté une lampe à corps incandescent à filament. L'essence de l'invention était le chauffage d'un filament de platine (tungstène) dans une fiole à vide.

La combustion est une réaction chimique oxydative impliquant l'oxygène. Un vide implique l’absence d’oxygène, donc le taux d’oxydation diminue fortement. Grâce à cette propriété, les lampes Lodygin ont bénéficié d’une durée de vie accrue. En 1890, des lampes similaires à celles d'aujourd'hui furent développées avec des filaments torsadés en spirale, fabriqués à partir de tungstène ou de molybdène, ce qui réduisit leur coût par rapport à ceux en platine.

Les contributions de Thomas Edison

À la fin des années 1870, le scientifique américain de renommée mondiale Thomas Edison s'est chargé d'améliorer les lampes électriques.

Afin de prolonger la durée de vie du filetage, des tentatives ont été faites pour couper la tension après avoir chauffé la spirale aux températures maximales admissibles. A cet effet, un interrupteur automatique a été intégré au flacon. Cependant, cette voie n'a pas conduit à un résultat acceptable - des clignements des yeux étaient visibles.

L'accent de la recherche s'est déplacé vers des expériences avec des matériaux pour fabriquer des filaments. Environ 2 000 expériences ont été réalisées.

Edison avec son invention

En conséquence, en 1879, Edison a obtenu un brevet pour une ampoule avec une spirale en platine et une durée de combustion allant jusqu'à 40 heures.

Opinion d'expert

Alexeï Bartosh

Spécialiste en réparation et maintenance d'équipements électriques et électroniques industrielles.

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Important! Il convient de noter que Lodygin n'avait tout simplement pas assez d'argent pour obtenir un brevet en Amérique. L’invention est donc attribuée à Edison.

La principale différence avec les appareils Lodygin est la création d’un vide avec moins d’air restant dans le flacon. En 1880, les lampes Edison à électrodes de bambou brûlaient pendant environ 600 heures. La conception à culot à vis qu'il a inventée, qui a permis de remplacer rapidement et en toute sécurité les appareils défaillants, a été d'une importance non négligeable dans la diffusion des lampes d'Edison.

Les guerres de brevets ont conduit à la création d’une coentreprise entre Swans et Edison, qui est finalement devenue le leader mondial de la vente de lampes électriques. L'augmentation de la production a entraîné une réduction du coût du produit et une distribution encore plus grande.

Ainsi, le développement de la technologie de fabrication des lampes à incandescence a été réalisé par des scientifiques de Russie, d'Allemagne, des États-Unis, de Belgique et de Grande-Bretagne. En combinant le meilleur, Thomas Edison a organisé la production de masse d'appareils en pratique. C'est pourquoi on lui attribue la paternité.

Qu'est-ce que cela représente?

Une lampe à incandescence est un appareil électrique dans lequel la lumière est émise par un corps à incandescence, chauffé par un courant électrique qui le traverse. L'oxydation (combustion) du filament est évitée en le plaçant sous vide créé dans un flacon en verre scellé. La tension est fournie au filament via des contacts situés dans la base.

Remplissage de l'espace intérieur du ballon avec du gaz halogène. L'iode et le brome sont ajoutés à l'oxygène restant. Dans des conditions naturelles, le brome est un liquide et l'iode est un cristal. Cela réduit l'usure du filament, lui permettant d'être chauffé à une température plus élevée. Tout cela vous permet d'augmenter la durée de vie du produit. Le matériau en spirale des sources lumineuses modernes est le tungstène, le rhénium et rarement l’osmium.

Tous les éléments de lampes à incandescence

Caractéristiques de conception

Les conceptions des lampes modernes diffèrent à plusieurs égards :

Forme de flacon.
La structure du socle.
Gaz de remplissage.
La présence d'un fusible à l'intérieur de la structure.
Le matériau du corps du filament.
Caractéristiques en fonction du but.

Les fabricants proposent une variété de modèles d’ampoules parmi lesquels choisir. Certaines variétés sont représentées sur la figure. Le consommateur sélectionne la forme appropriée en fonction de la puissance autorisée et de la taille des luminaires. Pour créer une directivité du flux lumineux, l’intérieur de l’ampoule est recouvert d’une couche d’aluminium.

Options pour les formes de lampes à incandescence

Il existe des lampes avec et sans socle.

La connexion filetée classique a été proposée pour la première fois par Soun, et Edison a développé l'idée de manière créative - d'où la lettre marquant la base de la vis E, après la première lettre du nom de famille de l'inventeur.

Quelques modèles de socles sont représentés sur la figure :

Principaux types de culots de lampes à incandescence

Dans les pays où les réseaux électriques ont des niveaux de tension différents, les lampes sont vendues avec des douilles qui empêchent le vissage dans des douilles conçues pour d'autres tensions. Par exemple, aux États-Unis, où le niveau de tension est de 110 à 127 V, il ne sera pas possible de visser une ampoule pour l'Europe (220 à 240 V).

La luminosité et la durabilité de la lampe dépendent de la composition du gaz avec lequel le flacon est rempli. Par exemple, le gaz halogène aide à chauffer le filament à des températures élevées, tout en préservant sa durée de vie. Grâce à cet effet, des lampes halogènes sont apparues ; avec la même luminosité, elles sont plus petites en taille et en consommation d'énergie par rapport aux modèles à vide.

Aujourd'hui, les lampes à remplissage d'ampoule sont courantes :

Vide.
Argon ou azote-argon.
Xénon.
Kryptonien.

Le fusible protège le flacon de l'explosion lorsque la spirale brûle. Lorsque le filament se brise, des gouttes chaudes de tungstène tombent sur les parois du flacon, celui-ci brûle et une explosion se produit avec dispersion de fragments. Le fusible est une partie du conducteur d'alimentation situé dans l'air atmosphérique à l'intérieur de la base. Une étincelle qui se produit dans le vide s’éteint rapidement. De la « fumée » noire peut apparaître dans la lampe, mais l’ampoule reste intacte.

Apparition à grande échelle des lampes sur le marché

L'apparition des lampes sur le marché est associée à un faible coût et à une facilité d'utilisation par rapport aux lampes à gaz, à essence et à huile. L'humanité continue d'améliorer les appareils tout au long de l'histoire après leur apparition. Les évolutions ont conduit à l'émergence de produits qui remplissent diverses fonctions :

Lampes de projection à haute luminosité. La conception de l'appareil élimine l'apparition de zones d'ombre sur les bords de la zone pour éviter un affichage d'image de mauvaise qualité sur l'écran.
Ampoules pour éclairer les boutons et les interrupteurs des équipements radio.
Lampes photo - les flashs et les lampes témoins (lumière constante à faible puissance) sont conçus pour un éclairage instantané ou à long terme du lieu photographique.
La lampe de phare est constituée d'un seul boîtier avec un réflecteur et un verre de focalisation.
Les modèles à deux filetages sont destinés à être utilisés dans les phares de voiture (feux de croisement et feux de route), les feux arrière de voiture (dimensions et feux stop). Ils sont installés dans de telles sources lumineuses dans des endroits où une redondance peut être nécessaire. Si l'une des spirales brûlait, celle de secours s'enflammait.
Les lampes chauffantes sont utilisées dans les imprimantes laser.
Lampes à spectre d'émission spécial pour instruments scientifiques.

Les lampes à incandescence ont traversé un long processus d'évolution. Dans le domaine de l'éclairage, elles sont remplacées par des LED, mais dans de nombreux domaines technologiques, on ne peut se passer de tels dispositifs.

Il est difficile pour une personne moderne d’imaginer qu’il y a un peu plus de cent ans, les ampoules électriques faisaient leurs premiers pas dans notre vie quotidienne.

La liste des inventeurs de la plupart des appareils modernes est généralement limitée à une ou deux personnes (il arrive souvent que deux inventeurs talentueux parviennent à réaliser la même idée avec un court intervalle de temps l'un par rapport à l'autre). Mais il existe des exceptions très intéressantes à cette règle. Par exemple, une lampe à incandescence. Il est assez difficile de croire qu’une simple ampoule ait été inventée non pas par un, ni deux, ni même trois, mais par treize scientifiques. Mais c’est effectivement vrai. Et la raison en est simple : le fait est que la première lampe à incandescence brevetée et la lampe que nous utilisons aujourd'hui sont séparées par exactement 100 ans d'améliorations constantes, réalisées par divers inventeurs du monde entier.

Et chacun d’eux a apporté sa propre contribution à l’histoire de l’invention d’une simple ampoule domestique. Cela signifie que, hélas, il ne sera pas possible de répondre sans équivoque à la question : qui a inventé l'ampoule.

La transformation de l'énergie électrique en lumière a commencé avec les expériences du scientifique Vasily Petrov, qui a observé le phénomène d'un arc voltaïque en 1803. En 1810, la même découverte fut faite par le physicien anglais Devi. Tous deux produisaient un arc voltaïque en utilisant une grande batterie de cellules placées entre les extrémités de tiges de charbon de bois.

Tous deux ont écrit que l’arc voltaïque peut être utilisé à des fins d’éclairage. Mais il fallait d'abord trouver un matériau plus approprié pour les électrodes, car les tiges de charbon de bois brûlaient en quelques minutes et étaient de peu d'utilité pour une utilisation pratique.

Au XIXe siècle, deux types de lampes électriques se généralisent : les lampes à incandescence et les lampes à arc. Les lumières à arc sont apparues un peu plus tôt. Leur lueur est basée sur un phénomène aussi intéressant qu'un arc voltaïque. Si vous prenez deux fils, connectez-les à une source de courant suffisamment forte, connectez-les, puis écartez-les de quelques millimètres, puis entre les extrémités des conducteurs se formera quelque chose comme une flamme avec une lumière vive. Le phénomène sera plus beau et plus lumineux si, au lieu de fils métalliques, vous prenez deux tiges de carbone affûtées.

L'Anglais Delarue a créé la première ampoule à incandescence à filament de platine en 1809. La première lampe à arc avec réglage manuel de la longueur de l'arc a été conçue en 1844 par le physicien français Foucault. Il a remplacé le charbon de bois par des bâtons de coke fort. En 1848, il utilise pour la première fois une lampe à arc pour éclairer l'une des places parisiennes.

En 1875, Pavel Nikolaevich Yablochkov proposa une solution fiable et simple pour les lampes à arc. Il a placé des électrodes de carbone en parallèle, les séparant par une couche isolante. L'invention a été un énorme succès. En 1877, grâce à leur aide, l'électricité publique est installée pour la première fois sur l'avenue de l'Opéra à Paris. L'Exposition universelle, qui s'est ouverte l'année suivante, a donné à de nombreux ingénieurs électriciens l'occasion de se familiariser avec cette merveilleuse invention. Sous le nom de « Lumière russe », les bougies de Yablochkov furent ensuite utilisées pour l’éclairage public de nombreuses villes du monde.

En 1874, l'ingénieur Alexander Lodygin a breveté une « lampe à filament ». Une tige de carbone, également placée dans une cuve sous vide, a été utilisée comme filament. En 1890, Lodygin a eu l'idée de remplacer le filament de carbone par un fil en tungstène réfractaire, dont la température du filament était de 3385 degrés. En 1906, Lodygin vendit un brevet pour un filament de tungstène à General Electric. En raison du coût élevé du tungstène, l'invention est d'une utilité limitée.

Les premiers cas d'utilisation de l'électricité en Ukraine pour les besoins d'éclairage sont connus depuis les années 70 du siècle dernier.

En 1878, l'ingénieur A.P. Borodine a équipé l'atelier de tournage des ateliers ferroviaires de Kiev de quatre lampes à arc électrique. Chaque lanterne possédait sa propre machine Gram électromagnétique. Les lanternes étaient disposées sur deux rangées en damier. Les charbons sont conçus pour 3 heures de fonctionnement.

En 1886, l'éclairage électrique est installé dans le parc du Château de Fleurs à Kiev. En 1996, la première centrale électrique publique a été mise en service dans la même ville.

Une véritable révolution dans la création de l'ampoule a été réalisée par les expériences de l'inventeur américain Edison. Avant de commencer les expérimentations, il a étudié toute l'expérience des sociétés de distribution de gaz dans l'éclairage des villes et des locaux. Il a dessiné sur papier des schémas détaillés de la centrale électrique et des lignes de communication vers les habitations et les usines. Il a calculé le coût de tous les matériaux et a calculé que le prix d'une ampoule pour le consommateur ne devrait pas dépasser 40 cents.

Depuis 1878, il a réalisé plus de 12 000 expériences dans son laboratoire. On estime que ses assistants ont testé au moins 6 000 substances et composés différents et que plus de 100 000 dollars ont été dépensés en expériences.

Tout d'abord, Edison a remplacé le charbon cassant par un charbon plus résistant, puis il a commencé à expérimenter divers métaux et a finalement opté pour un fil fabriqué à partir de fibres de bambou carbonisées. En 1879, devant trois mille personnes, Edison fit une démonstration publique de ses ampoules électriques, éclairant ainsi sa maison, son laboratoire et plusieurs rues environnantes.

Il s'agissait de la première ampoule longue durée adaptée à la production de masse.

Le mérite d’Edison n’est pas d’avoir « inventé » l’ampoule, mais d’avoir donné naissance à la production industrielle de lampes et de leurs composants : câbles, générateurs biphasés (inventés par Edison) et compteurs électriques. La prise et la base, ainsi que de nombreux autres éléments d'éclairage électrique qui sont restés inchangés jusqu'à ce jour - interrupteurs, fusibles, compteurs électriques et bien plus encore - ont également été inventés par Edison.
En affaires, après avoir terminé ses travaux sur les inventions, il reste sur le principe : il promet de porter le prix de vente à 40 centimes. Il vend son entreprise à la Edison General Electric Company lorsque le prix d'une lampe atteint 22 cents.

Des frais d'électricité étaient facturés pour 1 heure de combustion d'une lampe lanterne. Le prix n'a posé aucun problème augmentant le nombre de consommateurs. Les propriétaires de la ville étaient prêts à installer un éclairage électrique.

La durée de vie moyenne d’une ampoule Edison était de 800 à 1 000 heures de combustion continue. Pendant près de trente ans, les ampoules étaient fabriquées selon la méthode développée par Edison, mais l’avenir résidait dans les ampoules à filament métallique.

Le début du XXe siècle voit les premières tentatives visant à lancer la production d'ampoules à filaments de tungstène et à organiser leur production en série. Hélas, cela n'est devenu possible qu'en 1906 grâce aux efforts d'Alexander Lodygin et de William Coolidge, qui ont travaillé dur sur des méthodes accessibles de production de filament de tungstène. En 1910, William Coolidge a inventé une méthode améliorée pour produire un filament de tungstène. Par la suite, le filament de tungstène supplante tous les autres types de filaments.

La dernière étape de l'amélioration de l'ampoule fut l'utilisation de gaz inertes rares (notamment l'argon) pour remplir la cavité de la lampe. Grâce à cette innovation, lancée par Irving Langmuir, les ampoules modernes sont non seulement lumineuses, mais aussi durables.

Aujourd'hui, la science moderne rend une invention aussi simple et irremplaçable qu'une ampoule électrique encore plus simple et plus efficace, mais les noms de ceux qui ont travaillé à sa création dans le passé sont déjà écrits en lettres d'or dans l'histoire de la science mondiale.