velcom +375 (44) 578-99-15
MTS +375 (29) 588-18-84
Факс +375 (17) 213-02-88
email

Лампы. Эволюция дизайна

Для начала следует определиться с понятием «дизайн», которое чаще всего используется для акцентирования художественных аспектов объекта. Надо понимать, что под этим термином подразумевается и конструктивно-техническая составляющая рассматриваемого предмета. Так что далее мы будем обсуждать все аспекты развития источников света, включая и изменения в конструкции, и изменения форм за всю историю существования электрических систем освещения.


Девятнадцатый век был богат на ключевые изобретения (см. рис.1),плодами которых мы сегодня пользуемся и которые принимаем как данность. Решением проблемы бытового и промышленного освещения стало серийное производство электрических ламп на смену фитильным масляным (см. рис. 2).Начало электрическому освещению было положено в 1802 г. в Санкт-Петербурге, когда впервые было задокументировано явление электрической дуги между двумя угольными стержнями, подключенными к гальванической батарее. Этот эффект был обнаружен исследователем Василием Владимировичем Петровым, а через десять лет описан англичанином Сэром Хэмфри Дэви (Sir Humphry Davy). К сожалению, важность этого эффекта и перспективы его применения не были в то время верно оценены, и активное развитие дугового источника света продолжилось только через 70 лет, за исключением одного «показательного выступления» дуговой лампы Морица Германа фон Якоби (Moritz Hermann von Jacobi) в 1949 г. в Санкт-Петербурге (см. рис. 3).


Источник света, использовавший тело накала был впервые представлен публике в 1820 г. Уорреном де ла Рю (Warren De la Rue), пропустившим ток через платиновую спираль в вакуумной колбе.Первая серийная лампа накаливания появилась благодаря Александру Николаевичу Лодыгину в результате решения задачи по ночному освещению перспективного летательного аппарата. Достаточно быстро эта задача из побочно прикладной стала самостоятельной и наиболее важной в жизни изобретателя. Отчасти — из-за сворачивания работ по летательному аппарату, отчасти — из-за возросшего интереса учёного к перспективному развитию электроосвещения. Лодыгин предложил получать свет электрическим нагревом угольного стержня и смог добиться устойчивой работы лампы в течение двух часов и более, после чего угольный стержень заменялся. Для увеличения времени горения стержень помещался в стеклянную колбу простой формы, откуда откачивался воздух (см. рис. 4).

В 1876 г. Павел Николаевич Яблочков получил патент на дуговой источник света, в котором электрическая дуга формируется между двумя параллельно установленными угольными стержнями. Конструкция также устанавливалась в стеклянную колбу, откуда откачивался воздух. Для зажигания лампы использовалось простое устройство: стержни сверху соединялись тонкой угольной нитью. Когда на лампу подавался ток, нить раскалялась, быстро сгорала и между стержнями формировалась электрическая дуга. Лампа работала около 10 ч, но имела и недостатки: в отличие от свечи Лодыгина она генерировала очень яркий свет и сильно нагревала окружающее пространство, из-за чего могла применяться только для освещения больших пространств и улиц. Свеча Яблочкова использовалась по всей Европе: парижские улицы и магазины, лондонские набережные и доки освещались новыми лампами, названными в народе «русским светом» (см. рис. 5).1880 год был отмечен патентом на усовершенствование лампы Лодыгина. Усовершенствование состояло в использовании бамбуковой нити накала и в немного более эффективной технологии откачивания воздуха из колбы. Автором значился Томас Эдисон,впоследствии удешевивший конструкцию лампы настолько, что это привело к коммерческому успеху изобретения.В 1881 г. Эдисон запатентовал очередную конструкцию лампы, которая имела резьбовой цоколь, до сих пор маркирующийся буквой «Е», по первой букве фамилии изобретателя. Простота замены ламп с таким цоколем стала причиной ее повсеместного распространения в самое короткое время. Нить накала в лампе всё ещё была изготовлена из бамбука, но скручена в спираль, что повышало соотношение размеров тела накала и мощности светового потока (см. рис. 6а, б).Свой вклад в усовершенствование лампы внес и Хайэрэм Максим, запатентовавший свою версию лампы в 1882 г. (см. рис. 7). Кстати, это был тот же Максим, который несколько позже создал пулемёт, до сих пор носящий его имя.В 1904 г. появился и первый патент на использование вольфрамовой нити для освещения. Приоритет значился за Ханаманом и Джастом (Hanaman&Just). В 1913 г. была запатентована газополная лампа накаливания, более безопасная при разрушении колбы. Этот патент, описывающий также и спиральную форму вольфрамовой нити накала, был выдан Ирвингу Лангмуиру (Irving Langmuir).Первая матовая колба, обеспечивающая более комфортное для глаз равномерное свечение, была предложена Китсузо Фуфа, инженером компании Toshiba, в 1925 г. Лампа накаливания стала очень эффективным, надёжным и дешёвым источником света. Но прогресс не стоял на месте, и в 1959 г. мир получил последнее глобальное усовершенствование — галогенную лампу накаливания. Закачанный в колбу пар галогена (брома или йода) позволил усилить накал нити, существенно сократив её размеры, увеличив срок службы и упростив использование в отражателях. В настоящее время галогенные лампы, помещённые в классические колбы, успешно заменяют лампы накаливания в бытовом освещении (см. рис. 8).







Квинтээсенцией дизайна в области ламп накаливания, на мой взгляд, является лампа серии Rustika от компании Paulmann (на данный момент снята с производства). Аналоги этой лампы производят небольшие европейские компании и несколько китайских заводов. Она в какой-то мере повторяет лампу Больтона 1902 г., в которой использовались длинные танталовые нити (см. рис. 9).
С начала 20 в. электролампы стали облачать в различные декоративные формы, наподобие люстр, использовавшихся ранее для свечей. Появились прожекторы, успешно фокусирующие свет ламп и направляющие их в нужную сторону. Так или иначе лампа быстро вышла из ряда самостоятельных устройств, став функциональной частью светильников. Недолговечный источник света стало принято скрывать за декоративной оболочкой, которая способна служить годы и десятилетия. К середине прошлого века лампы перестали быть чем-то удивительным, став утилитарной составляющей жизни городского человека. И вот тут проявились и художественные изыски в формах источников света, а технология изготовления стала медленно адаптироваться к серийному выпуску различных декоративных форм, чаще всего на базе ламп с несколько иным принципом действия. Неоновые лампы холодного катода появились во время расцвета электроосвещения. В 1895 г. публике были продемонстрированы трубки со светящимися газами — двуокисью углерода и азотом, дающими белый и розовый свет. Автором был Даниэль МакФарлан Мур (Daniel MacFarlan Moore). Но несмотря на первоначальный успех (Мур получил не один крупный заказ в Америке), дальнейшего развития трубки не получили из-за малого срока службы.В 1910 г. Джордж Клод (George Claude) представил публике первую лампу, в которой светился под напряжением закачанный инертный газ. После усовершенствования катодов в 1915 г. Клод организовал собственную фирму Claude Neon Lights, Inc. и стал изготавливать светящиеся рекламные вывески на заказ. Он использовал два газа — светящий красным неон и имеющий голубоватое свечение аргон.В 30-е гг. на внутренние стенки трубок начали наносить люминофоры (патент Жака Рислера (Jacques Risler) за применение люминесцентного покрытия в трубках неонового света от 1926 г.), что позволило расширить спектр возможных цветов свечения. В таком же виде эти лампы дошли до наших дней, и используются для неоновых вы- весок, лайтбоксов, в закарнизной подсветке сложных форм и даже для подсветки мониторов (см. рис. 10а, б).На протяжении всего века конструкторы пытались использовать разряд в неоне для бытового и декоративного применения в стандартных цоколях (см.рис. 11а, б, в) и в качестве источника света индикаторных ламп (см. рис. 11г), но широкого бытового применения подобные лампы не нашли.


Отдельная ветвь развития неоновых разрядных ламп — декоративные плазменные лампы на основе трансформатора Тесла, ставшие популярными в 90-е гг. прошлого века. К сожалению, из-за однообразия возможных форм дальнейшего продолжения эти лампы не получили (см. рис. 12). Неоновые лампы открывают очень широкий простор для фантазий и деятельности, но по причине того, что мало кто из современных дизайнеров умеет их использовать, широкого дизайнерского применения эти лампы не имеют. Линейные люминесцентные лампы стали продолжением неоновых трубок с люминофором, только разряд в них происходил в парах ртути. Патент на ртутную лампу низкого давления был получен Питером Купером Хьюиттом (Peter Cooper Hewitt) ещё в 1901 г., но до появления люминофорных покрытий спектр излучения ртути не имел бытового применения. Так получилось, что первые серийные люминесцентные лампы, выпущенные в 1938 г. компанией General Electric (GE), ничем не отличались от современных аналогов. Со временем изменились лишь цоколи и состав люминофоров.
Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) предоставили достаточно много свободы в плане форм источника света. Идеясвёртывания люминесцентной трубки в компактный источник света со встроенным балластом получила реальное воплощение в изобретении Эдварда Хаммера (Edward Hammer), сотрудника GE, в 1976 г. Люминесцентная трубка в этой лампе была свёрнута в трёхмерную спираль, как в некоторых современных образцах (см. рис. 13). Парадокс в том, что тогда в GE сочли запуск этих ламп в производство нерентабельным, а в 1980 г. Philips вывела на рынок модель SL с патроном Эдисона и встроенным электромагнитным балластом.КЛЛ со встроенными ПРА быстро обрели популярность ввиду экономичности и яркого мягкого свечения, комфортного для глаз. Кроме того, люминесцентные трубки для серийных КЛЛ можно, как и неоновые, скручивать в любые формы, чем и воспользовались дизайнеры.



В широкую серию пошли лампы с отражателями, лампы с одной-тремя простыми U-образными трубками, со спиральной трубкой и с трубками, свёрнутыми в причудливые формы. КЛЛ унаследовали и возможность использования различных люминофоров, так что эти лампы могут иметь любой цвет свечения или любую цветовую температуру в белых спектрах (см. рис. 14).












В настоящий момент производятся КЛЛ различных форм, со встроенным балластом и без, кольцевые, лотосообразные, КЛЛ с отражателями (см. рис. 15а, б, в). Мощности ламп могут быть почти любыми, от 2–3 Вт для ночников, до 80 Вт для систем освещения складских помещений.Яркими представителями широты дизайнерского воображения стали лампы от Халгера и Самуэля Уилкинсонов (Hulger & Samuel Wilkinson), выпущенные под маркой Plumen (см. рис. 16а, б)). Российские дизайнеры также не отстают, и ярким примером тому может послужить КЛЛ Соловьёвых в форме мозга, олицетворяющая процесс разработки нового дизайна (см. рис. 17).





















Понятно, что большого распространения такие КЛЛ не получат, но они достойны внимания как отдельные световые арт-объекты.


Свечение полупроводниковых материалов было открыто Олегом Владимировичем Лосевым в качестве побочного эффекта при экспериментах с детекторным радиоприёмником на кристалле карборунда. Результаты исследования он описал ещё в 1927 г., но до понимания физики процесса и серийного изготовления светодиодов должно было пройти еще более 30 лет.Первыми в серию пошли красные и жёлтые диоды, многим позже (в 1971 г.) были разработаны синие. Первый белый светодиод был разработан Фредом Шубертом в 1997 г. К 2005–2006 гг. светодиоды начали применяться не только в качестве индикаторных источников света, но и для освещения, конкурируя по экономическим показателям с традиционными источниками света. За счёт компактных размеров светодиода и достаточно высокой светоотдачи (более 45 лм/Вт для тёпло-белых спектров) диоды начали использоваться как незаменяемые источники света в различных приборах освещения и стали встраиваться в колбы стандартных форм для прямой замены традиционных ламп.















Дизайн получился интересным и необычным.Отдельного внимания заслуживают светодиодные многокристальные модули, встраиваемые в светильник и являющиеся его составной частью. На данный момент эти крупные и мощные источники света успешно конкурируют с традиционными в области общего освещения класса «люкс» (см. рис. 19). Сегодня лампы накаливания уверенно вытесняются с рынка компактными люминесцентными лампами и кое-где — галогенными. Учитывая современные достижения в области выращивания кристаллов и в изготовлении изделий чрезвычайно малых раз- меров, стоит ожидать новой волны дизайнерских изысков на базе светодиодных источников света. P.S. Мы намеренно не рассматривали в этом обзоре газоразрядные лампы высокого давления и натриевые лампы, поскольку они всегда имели исключительно утилитарное применение.