«Искусственный свет: Его влияние на цивилизацию»

Кокс не является чистым углеродом, а содержит нелетучие минералы, которые останутся в виде золы при сгорании кокса, точно так же, как если бы сгорел исходный уголь. На своде реторты, используемой для производства каменноугольного газа, отлагается чистый углерод. Он используется для углей электрических дуг и для других целей. Из каменноугольной смолы получают множество продуктов, таких как анилиновые красители, бензол, карболовая кислота, пикриновая кислота, нафталин, пек, антрацен и сахарин.

Типичный анализ газа, полученного перегонкой угля, весьма приблизительно выглядит следующим образом,

Hydrocarbons40percent. Hydrogen50"" Carbon monoxide4"" Nitrogen4"" Carbon dioxide1"" Various other gases1""

Видно, что осветительный газ не является определенным химическим соединением, а представляет собой смесь ряда газов. Их пропорции контролируются в максимально возможной степени для получения осветительной ценности, а некоторые из них сведены к очень малым долям, поскольку они бесполезны в качестве осветительных приборов или даже вредны. Как видно, компоненты состоят из светоизлучающих углеводородов, газов, выделяющих в основном тепло, и примесей. Основные углеводороды, обнаруженные в осветительном газе, включают:

ethyleneC2H4crotonyleneC4H6 propyleneC3H6benzeneC6H6 butyleneC4H8tolueneC7H8 amyleneC5H10 xyleneC8H10 acetyleneC2H2methaneC H4 allyleneC3H4ethaneC2H6

Газом, сыгравшим заметную роль в освещении, является ацетилен, получаемый при взаимодействии воды и карбида кальция. Никакой другой газ, легко получаемый в коммерческих масштабах, не дает столько света, объем к объему, как ацетилен. Он имеет большое преимущество, заключающееся в том, что его легко получать из сырья, выход газа из которого значительно больше для данного количества, чем у сырья, используемого при производстве других осветительных газов. Простота производства ацетилена из карбида кальция и воды дает этому газу большое преимущество в некоторых случаях. Он служил для индивидуального освещения в домах и в других местах, где газовые или электрические сети были недоступны. Там, где пространство ограничено, он также имел преимущество и в некоторой степени применялся на автомобилях, моторных лодках, кораблях, маяках и железнодорожных вагонах до того, как для этих целей было развито электрическое освещение.

Цвет ацетиленового пламени является удовлетворительным, и оно чрезвычайно ярко по сравнению с большинством видов пламени. Интересный эксперимент заключается в размещении искрового промежутка в пламени и пропускании через него серии искр. Если условия подходящие, пламя станет намного ярче. Когда газ истекает из подходящей форсунки под достаточным давлением, пламя горит весьма ровно. Его световая отдача дает ему преимущество перед другими видами открытого газового пламени при освещении помещений, поскольку для получения того же количества света оно портит воздух и истощает кислород в меньшей степени, чем остальные. Конечно, в этих отношении газовая мантия превосходит его.

Реакция, происходящая при соединении воды и карбида кальция, представляет собой двойное разложение и выражается формулой:

CaC2 + H2O = C2H2 + CaO

Как видно, продуктами являются ацетиленовый газ и оксид кальция или известь. Известь, будучи гигроскопичной и находясь в присутствии воды или водяного пара в ацетиленовом генераторе, фактически превращается в гидроксид кальция Ca(OH)2, обычно называемый гашеной известью. Если в карбиде кальция имеются примеси, иногда необходимо очищать газ, прежде чем его можно будет безопасно использовать для внутреннего освещения.

Горелки и мантии, используемые в ацетиленовом освещении, по сути те же, что и для другого газового освещения, за исключением, конечно, того, что они специально адаптированы для него в незначительных деталях.

Основным источником карбида кальция в этой стране является электрическая печь. Дешевая электрическая энергия от гидротехнических разработок, таких как ниагарские электростанции, внесла большой вклад в то, чтобы заставить землю отдавать свои элементы. Алюминий очень распространен в почве земной поверхности, поскольку его оксид, глинозем, является главным компонентом обычной глины. Но элементы алюминий и кислород упорно держатся друг за друга, и только электрическая печь с ее чрезвычайно высокими температурами смогла разделить их в крупных коммерческих масштабах. Подобным образом кальций встречается в различных соединениях по всей земной поверхности. Известняк широко распространен, следовательно, оксид и карбонат кальция повсеместны. Но кальций крепко держится за другие элементы своих соединений, и потребовалась электрическая печь, чтобы покорить его. Дешевизна карбида кальция обусловлена развитием дешевой электроэнергии. Говорят, что карбид кальция был открыт как побочный продукт электрической печи при случайном попадании воды на отходы печного процесса. Открытие коммерческих масштабов производства карбида кальция стало благом для изолированного освещения. Электрическое освещение узурпировало его место на автомобилях и проникает в освещение загородных домов. Без сомнения, ацетилен будет служить еще много лет, но его будущее выглядит не столь светлым, как много лет назад.

Газ Пинча, используемый в некоторой степени в пассажирских вагонах поездов в этой стране, представляет собой нефтяной газ, производимый путем сухой перегонки нефти или другого минерального масла в ретортах с внешним обогревом. Продукт состоит в основном из метана и тяжелых углеводородов с небольшим количеством водорода. В первые дни существования железных дорог некоторые поезда не ходили после наступления темноты, а те, которые ходили, освещались далеко не всегда. Сначала предпринимались попытки освещать железнодорожные вагоны сжатым каменноугольным газом, но недостатком этого был большой требуемый резервуар. Очевидно, что при ограниченном пространстве для хранения требовался газ с более высокой осветительной ценностью на единицу объема, и Пинч обратил свое внимание на нефтяной газ. Газ теряет в осветительной ценности при сжатии, но нефтяной газ теряет примерно вдвое меньше, чем каменноугольный газ. Примерно в 1880 году Пинч разработал метод сварки цилиндров и буев, который удовлетворил портовые власти, и он получил возможность поставлять их наполненными сжатым газом. Таким образом, буй сам по себе был газовым резервуаром. Он разработал фонари, которые горели независимо от ветра и волн, и таким образом заложил основу для своих систем сжатого газа. Он сжимал газ до давления около ста пятидесяти фунтов на квадратный дюйм и был вынужден разработать редуктор, который подавал бы газ в горелку под давлением около одного фунта на квадратный дюйм. Этот регулятор отлично служил на протяжении многих лет сложной эксплуатации. Система начала внедряться на кораблях и железных дорогах в 1880 году и в течение многих лет отлично служит.

Хотя газовое освещение значительно повлияло на деятельность человечества, интенсифицируя торговлю и промышленность и способствуя социальному прогрессу, осветительные приборы, которые в конечном итоге вышли на лидирующие позиции, расширили возможности и влияние искусственного света. За короткий промежуток времени в один век цивилизованный человек стал практически полностью независимым от естественного света в тех сферах, которые он контролирует. Что принесет другой век, можно предсказать только по достижениям прошлого. Они указывают на возможности, выходящие за пределы сил воображения.

IX

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДУГИ

В начале 1800 года Вольта написал письмо президенту Лондонского королевского общества, объявив об эпохальном открытии устройства, ныне известного как вольтов столб. Это письмо было опубликовано в «Трудах» и вызвало большой ажиотаж среди ученых, которые немедленно начали активные исследования определенных электрических явлений. Вольта показал, что все металлы могут быть расположены в ряд так, что каждый из них будет указывать на положительный электрический потенциал при контакте с любым металлом, следующим за ним в ряду. Он построил столб из металлических дисков, состоящих из цинка и меди, чередующихся и разделенных влажной тканью. Сначала он считал, что простого контакта достаточно, но когда позже было показано, что происходит химическое действие, был достигнут быстрый прогресс в создании гальванических элементов. Следующим шагом после построения его столба стало помещение парных полосок меди и цинка в чашки, содержащие воду или разбавленную кислоту. Вольта получил много наград за свое открытие, которое внесло столь большой вклад в развитие электрической науки и искусства, — среди них вызов в Париж Бонапартом для демонстрации своих электрических экспериментов и вручение медали, отчеканенной в его честь.

В то время как Вольту осыпали почестями, различные ученые с большим энтузиазмом вступали в новые области исследований, среди которых были тепловое действие электрического тока и особенно электрических искр, получаемых при размыкании цепи. В конце 1800 года сэр Хамфри Дэви впервые применил древесный уголь для искрящих точек. В лекции перед Королевским обществом в следующем году он описал и продемонстрировал, что «искра», проходящая между двумя кусочками древесного угля, больше и ярче, чем между латунными сферами. По-видимому, он получал слабую дугу, а не чистую искру. В годы, непосредственно следовавшие за этим, многие ученые в Англии, Франции и Германии публиковали результаты своих исследований электрических явлений, граничащих с дугой.

По подписке среди членов Королевского общества была приобретена гальваническая батарея из двух тысяч элементов, и в 1808 году Дэви продемонстрировал электрическую дугу в больших масштабах. Трудно судить по отчетам об этих ранних исследованиях, кто первым осознал разницу между искрой и дугой. Конечно, описания показывают, что экспериментировали не с простой искрой, но источник электрического тока, доступный в то время, имел столь высокое сопротивление, что могли быть получены лишь слабые дуги. В 1809 году Дэви публично продемонстрировал дугу, полученную от тока вольтова столба из тысячи пластин. Он описал ее как «самое яркое пламя длиной от полудюйма до полутора дюймов».

В библиотеке Королевского общества записи Дэви, сделанные в 1805 и 1812 годах, доступны в двух больших томах. Они были упорядочены и пронумерованы Фарадеем, которому было суждено внести огромный вклад в будущее развитие науки и искусства электричества. В одном из этих томов находится отчет об одной лекционной демонстрации Дэви, которая несомненно представляет собой описание электрической дуги. Выдержка из этого отчета приводится ниже:

Искра [предположительно дуга], свет которой был столь интенсивным, что напоминал солнечный, ... произвела разряд через нагретый воздух длиной почти три дюйма и ослепительного великолепия. Несколько тел, которые ранее не плавились, расплавились этим пламенем.... Древесный уголь заставили испариться, а графит, по-видимому, плавился в вакууме. Древесный уголь был раскален им до интенсивной белизны в солянокислом газе и улетучился под его действием, но без разложения.

Исходя из рассмотрения его источника электричества, вольтова столба из двух тысяч пластин, можно с уверенностью сказать, что это не могла быть электрическая искра. Позже в своих записях Дэви продолжил:

...древесный уголь накалился до белизны, и при разведении точек друг от друга происходил постоянный разряд через нагретый воздух в пространстве по меньшей мере в четыре дюйма, производящий ярчайшую восходящую дугу света, широкую и коническую по форме посредине.

Это несомненно описание электрической дуги. По-видимому, электроды находились в горизонтальном положении, и дуга поэтому была горизонтальной. Из-за подъема нагретого воздуха дуга стремилась подняться в форме арки. Из этого внешнего вида возник термин «дуга» [arc], и сам Дэви в 1820 году определенно назвал электрическое пламя «дугой». Это название продолжало использоваться даже после того, как два угля были расположены в вертикальном соосном положении и дуга больше не «выгибалась дугой». Интересным научным событием 1820 года стало открытие Араго и независимо Дэви того, что дугу можно отклонять магнитом и что она аналогична проволоке с током, так как вокруг нее существует магнитное поле. Этим воспользовались в некоторых современных дуговых лампах, в которых используются наклонные угли. В этих дугах магнит удерживает дугу на месте, поскольку без магнита дуга стремилась бы подняться вверх по углям и погаснуть.

В 1838 году Гассиот сделал открытие, что температура положительного электрода электрической дуги значительно выше температуры отрицательного электрода. В электронной теории это объясняется бомбардировкой положительного электрода отрицательными электронами или корпускулами электричества. Эта разница температур позже учитывалась при проектировании дуговых ламп постоянного тока, поскольку, поскольку большая часть света обычной дуги испускается концом положительного электрода, его помещали над отрицательным электродом. Таким образом, большая часть света от дуги направляется вниз, куда это необходимо. В тех редких случаях в современную эпоху, когда обычная дуга постоянного тока использовалась для непрямого освещения, когда дуга находится над перевернутым плафоном, положительный уголь помещается ниже отрицательного. Гассиот впервые доказал, что положительный электрод горячее отрицательного, зажегши дугу между концами двух горизонтальных проволок из одного вещества и диаметра. После того как дуга поработала некоторое время, положительная проволока оплавилась на такое расстояние, что согнулась вниз, в то время как отрицательная осталась совершенно прямой.

Во всех ранних экспериментах для электродов использовался древесный уголь, но из-за сильного нагрева дуги он быстро сгорал. Шаг вперед был сделан в 1843 году, когда электроды впервые были изготовлены Фуко из углерода, отложившегося в ретортах, в которых перегонялся уголь при производстве каменноугольного газа. Тем не менее древесный уголь благодаря своей мягкой пористой структуре дает более длинную дугу и большее пламя. В 1877 году были представлены «сердцевинные» угли. Они состоят из стержней твердого прессованного углерода, внутри которых имеется сердечник из мягкого углерода. В них сочетаются преимущества древесного и твердого угля, а выгорающий быстрее сердечник имеет тенденцию удерживать дугу в центре. Современные угли для обычных дуговых ламп обычно изготавливаются из смеси ретортного углерода, сажи и каменноугольной смолы. Эта паста продавливается через фильеры, а угли обжигаются при довольно высокой температуре. Изменение твердости углей может достигаться по мере необходимости путем изменения пропорций сажи и ретортного углерода. Сердцевинные угли изготавливаются путем вставки небольшого стержня в центр фильеры, и угли формируются с полым сердечником. Он может быть заполнен более мягким углеродом.

Если два угля, подключенные к источнику электрического тока, свести вместе, цепь замкнется и потечет ток. Если теперь два угля немного раздвинуть, образуется дуга. По мере горения дуги угли истощаются, и в случае постоянного тока положительный уменьшается в длине быстрее отрицательного. Это в значительной степени объясняется чрезвычайно высокой температурой положительного кончика, где уголь буквально кипит. На положительном кончике образуется кратер, и это всегда характерно для положительного угля обычной дуги, хотя он становится более мелкими по мере увеличения длины дуги. Отрицательный кончик имеет яркое пятно, к которому прикреплен один конец дуги. Утоньшаясь, длина дуги увеличивается, а вместе с ней и ее сопротивление, пока наконец не начнет проходить недостаточный ток для поддержания дуги. Тогда она гаснет, и для ее зажигания угли нужно свести вместе и раздвинуть. Механизмы современных дуговых ламп выполняют эти функции автоматически благодаря остроумному использованию электромагнитов.

Внутренняя часть дуги имеет фиолетовый цвет, а внешняя — зеленовато-желтый. Бело-горячее пятно на отрицательном кончике обычно окружено бахромой из взволнованных шариков, состоящих из смолы и других ингредиентов углей. Часто материал откладывается из положительного кратера на отрицательный кончик, и эти наросты могут наращивать закругленный кончик. Это отложение иногда мешает правильному формированию дуги, а также свету от дуги. Оно часто является причиной шипящего звука, хотя это шипение возникает при любой длине дуги при достаточном увеличении тока. Шипение, по-видимому, объясняется увеличением кратера при чрезмерном токе до тех пор, пока он не выходит за пределы поперечного сечения угля. Таким образом, он имеет тенденцию подниматься вверх по боку, где вступает в контакт с кислородом воздуха. Таким образом углерод напрямую сгорает, а не испаряется, как это происходит, когда горячий кратер мал и защищен от воздуха самой дугой. Температура положительного кратера находится в пределах от 6000° до 7000 °F. Яркость дуги под давлением является наибольшей из производимых искусственными средствами и весьма интенсивна. Поместив дугу под высокое давление, можно достичь яркости солнца. Температура наиболее горячего пятна на отрицательном кончике примерно на тысячу градусов ниже температуры положительного.

Большого спроса на дуговые лампы не возникало до разработки динамо-машины Грамма в 1870 году, которая обеспечила практический источник электрического тока. В 1876 году Яблочков изобрел свою знаменитую «электрическую свечу», состоящую из двух угольных стержней, расположенных бок о бок, но разделенных изоляционным материалом. В этой стране Брэш был пионером в разработке открытых дуговых ламп. В 1877 году он изобрел дуговую лампу и эффективную форму динамо-машины для питания электрической энергией. Первые дуговые лампы представляли собой обычные открытые дуги постоянного тока, а угли изготавливались из высококачественного кокса, сажи и сиропа. Верхний положительный уголь в этих ламgax потребляется со скоростью от одного до двух дюймов в час. Поскольку около 85 процентов всего света излучается верхним (положительным) углем и большая его часть — из кратера, нижний уголь делается как можно меньшим, чтобы не заграждать свет больше, чем необходимо. Положительный уголь открытой дуги часто делается сердцевинным, а отрицательный — меньшим из сплошного углерода. Эта комбинация работает весьма удовлетворительно, но иногда на открытом воздухе используются сплошные угли. Напряжение на дуге составляет около 50 вольт.

В 1846 году Стейт обнаружил, что угольные электроды электрической дуги, помещенной в стеклянный сосуд, в который не было свободного доступа воздуха, сгорали менее быстро, чем при работе дуги на открытом воздухе. После появления динамо-машины, когда уделили повышенное внимание развитию дуговых ламп, этот принцип изоляции дуги снова привлек к себе внимание. Первые попытки около 1880 года не увенчались успехом, поскольку использовались низкие напряжения, и более высокие напряжения стали применять лишь тогда, когда было сделано открытие: при напряжениях ниже 65 вольт отрицательный кончик электрода значительно разрастается. В 1893 году были достигнуты заметные улучшения, и Джандюс создал успешную лампу с изолированной дугой, работающую при напряжении 80 вольт. Маркс внес большой вклад в успех лампы с изолированной дугой, доказав, что небольшая сила тока и высокое напряжение от 80 до 85 вольт являются необходимыми условиями для получения удовлетворительной изолированной дуги.

Принцип работы изолированной дуги прост. Дугу окружает плотно прилегающая стеклянная колба, причем зазор делается настолько минимальным, насколько это допускает подача угольных электродов. При зажигании дуги кислород быстро расходуется, а нагретые газы и замкнутое пространство препятствуют притоку свежего воздуха. В результате угольные электроды сгорают примерно в десять раз медленнее, чем в открытой дуге. На положительном конце не образуется кратер, и дуга сильно блуждает. Эффективность изолированной дуги как источника света ниже, чем у открытой дуги, но она завоевала популярность благодаря медленной скорости сгорания угольных электродов и, как следствие, меньшей необходимости в обслуживании. Такая дуга работает сто часов или более без замены электродов, а следовательно, при уличном освещении сможет проработать неделю или дольше без вмешательства. Если учесть, что открытые дуговые лампы для работы в течение всей ночи снабжались двумя парами угольных электродов, причем второй комплект автоматически вступал в работу по мере сгорания первого, то ценность изолированной дуги становится очевидной. Тем не менее открытая дуга сослужила хорошую службу и уступила место более совершенным разработкам. Она стремительно выходит из употребления.

Дуговая лампа переменного тока была разработана после появления открытой дуговой лампы постоянного тока и получила широкое распространение. В ней нет положительных и отрицательных угольных электродов, поскольку переменный ток меняет направление обычно с частотой 120 раз в секунду, то есть проходит 60 полных циклов каждую секунду. На кончиках электродов не образуется выраженных кратеров, и оба угольных электрода сгорают примерно с одинаковой скоростью. Средняя температура угольных кончиков ниже, чем температура положительного кончика дуги постоянного тока, в результате чего световая отдача оказывается ниже. Такие дуги выпускались как в открытом, так и в изолированном исполнении. Для них характерно гудение, возникающее из-за воздействия переменного тока на механизм, а также на воздух вблизи дуги. Этот гудящий звук весьма отличается от периодического шипения дуги постоянного тока. При использовании мягких угольных электродов дуга получается большего размера, и, по-видимому, эта масса пара значительно снижает гудение. Для изолированной дуги переменного тока гудение выражено не столь явно. Дугу переменного тока легко обнаружить при внимательном наблюдении за движущимися предметами. Если быстро перемещать карандаш или монету, появляется несколько изображений, что обусловлено пульсирующим характером света. При каждом изменении направления тока его значение падает до нуля, и дуга фактически гаснет. Следовательно, максимальная яркость наблюдается посредине между моментами смены направления тока.

Различные типы всех этих дуговых ламп были разработаны для удовлетворения разнообразных требований обычного освещения и для приспособления этого метода получения света к нуждам проекционной техники, сценического оборудования, маяков, прожекторов и других областей применения.

До сих пор рассматривалась обычная угольная дуга, и было показано, что большая часть света испускается раскаленным концом положительного угольного электрода. По сути, свет от самой дуги ничтожно мал. Логичным шагом в развитии дуговой лампы стало введение солей для получения светящегося пламени. Эта возможность применительно к обычному газовому пламени была известна в течение многих лет, и удивительно, что ее не применили к угольным электродам раньше. По-видимому, Брэмер в 1898 году первым применил фториды кальция, бария и стронция. Соли дефлагрируют, и светящееся пламя окутывает обычное слабое пламя дуги. В таких дугах большая часть света излучается самой дугой, отсюда и название — «пламенные дуги».

Введение металлических солей в угольные электроды значительно расширило возможности дуговой лампы. Световой поток таких ламп намного превосходит световой поток обычной угольной дуги при том же потреблении электрической энергии. Кроме того, цвет или спектральный состав света можно в широких пределах варьировать за счет применения различных солей. Например, если угольные электроды пропитаны фторидом кальция, то при исследовании пламени дуги с помощью спектроскопа можно увидеть характерный спектр кальция, а именно зеленые, оранжевые и красные лучи. Сочетаясь, они придают этой дуге очень желтый цвет. Как объяснялось в предыдущей главе, соли для этой цели можно разумно подбирать на основе знаний об их фундаментальных или характерных спектрах пламени.

Эти лампы были разработаны для удовлетворения самых разных потребностей, и их световая отдача составляет от 20 до 40 люменов на ватт, что в несколько раз превышает отдачу обычной открытой угольной дуги. Пламенная дуга красного свечения обязана своим цветом главным образом стронцию, характерный видимый спектр которого состоит преимущественно из красных и желтых лучей. Барий придает дуге довольно белые тона. Желтые и так называемые белые пламенные дуги получили наибольшее распространение. Были созданы пламенные дуги, цвет которых близок к дневному свету, а мощные сине-белые пламенные дуги удовлетворяют потребности различных химических производств и процессов фотографии. Эти дуги обычно работают в пространстве с ограниченным притоком воздуха, что аналогично принципу изолированной дуги. Поскольку некоторые пламенные дуги в больших количествах выделяют ядовитые испарения, их не используют в помещениях без довольно интенсивной вентиляции. По сути, пламенные дуги являются столь мощными источниками света, что применяются почти исключительно на открытом воздухе или в очень больших помещениях, особенно типа открытых заводских цехов. Они выпускаются как для постоянного, так и для переменного тока, а их механизмы имели несколько разновидностей. Электроды сгорают довольно быстро, поэтому их делают как можно более длинными. В одном из типов дуги оба угольных электрода подаются вниз, а их нижние концы образуют узкую букву V, между вершинами которой располагается пламя дуги. В таких условиях дуга стремится переместиться по вертикали и в конце концов «растягивается» до полного погасания. Тем не менее дуга удерживается на месте расположенным над ней магнитом, который отталкивает дугу и фиксирует ее на кончиках электродов.

Главным возражением против ранних пламенных дуг была необходимость частой замены угольных электродов. В значительной степени это удалось преодолеть в регенеративной лампе Джандюса, в которой дуга работает в стеклянном корпусе, окруженном опаловой колбой. Однако в дополнение к внутреннему стеклянному корпусу к нему присоединены две металлические камеры охлаждения. Воздух поступает снизу, а испарения от дуги поднимаются вверх и попадают в камеры охлаждения, где оседают твердые продукты горения. Воздух при возвращении вниз тем самым очищается от этих твердых частиц, и внутренний стеклянный корпус остается относительно чистым. Нижний угольный электрод пропитан солями для получения светящегося пламени, а верхний угольный электрод выполнен со стержневым отверстием (сердечником). Срок службы электродов составляет около семидесяти пяти часов.

Следующим шагом стало появление так называемой «светящейся дуги» («люминесцентной дуги»), представляющей собой «пламенную дугу» с совершенно иными электродами. Нижний (отрицательный) электрод представляет собой железную трубку, наполненную главным образом магнетитом (оксидом железа) и оксидом титана в примерном соотношении три к одному соответственно. Магнетит является проводником электричества, который легко испаряется. Пламя дуги велико, а оксид титана придает ему высокую яркость. Положительный электрод, обычно верхний, представляет собой короткий, толстый, сплошной цилиндр из меди, который сгорает очень медленно. Эта лампа, известная как магнетитовая дуговая лампа, имеет световую отдачу около 20 люменов на ватт при прозрачной стеклянной колбе.

Механизмы, зажигающие дугу и подающие угольные электроды, представляют собой остроумные устройства самых разных конструкций в зависимости от вида дуги и характера электрической цепи, к которой она подключена. Последние достижения в области электрических ламп накаливания с нитью накала узурпировали некоторые сферы применения, в которых дуговая лампа царила безраздельно в течение многих лет, и ее будущее сейчас выглядит не столь светлым, как десять лет назад. Для специальных целей были разработаны дуговые лампы высокой интенсивности с тонкими угольными электродами, и в целом на разработку дуговых ламп было потрачено огромное количество изобретательности. Спрос на дуговые лампы сохранится, поскольку научные разработки открывают для них новые сферы применения. Их ценность в фотогравюре, в студиях производства кинофильмов, в кинопроекции и в определенных аспектах сценического освещения прочно обоснована, и представляется, что они найдут применение в некоторых химических производствах, поскольку дуга является мощным источником лучистой энергии, которая обладает высокой химической активностью.

Световая отдача дуговых ламп зависит от столь многих условий, что трудно представить их краткое сравнение; тем не менее следующего может оказаться достаточно, чтобы показать диапазоны светового потока на ватт в реальных условиях эксплуатации. Эти значения эффективности, разумеется, ниже эффективности самой дуги, поскольку учитываются потери в механизме, колбах и т. д.

Lumens per watt

Open carbon arc4 to 8 Enclosed carbon arc7 Enclosed flame-arc (yellow or white)15 to 25 Luminous arc10 to 25

Здесь можно описать другую лампу, сильно отличающуюся по внешнему виду от предыдущих дуговых ламп, поскольку она известна как ртутная дуговая лампа. В этой лампе ртуть заключена в прозрачную трубку, а дуга зажигается путем создания и разрыва контакта ртути между двумя электродами. Дугу можно поддерживать длиной в несколько футов. Пожалуй, первая ртутная дуга была получена в 1860 году Веем, который позволил тонкой струйке ртути падать из резервуара в сосуд, причем резервуар и приемник были подключены к полюсам батареи. Электрический ток разбрызгивал струю, и между каплями возникали дуги. Он продемонстрировал этот новейший источник света на мачте яхты, и он привлек к себе огромное внимание. Позднее различные исследователи экспериментировали с получением ртутной дуги, и первые успешные образцы были выполнены в форме перевернутой U-образной трубки, концы которой были заполнены ртутью, а остальная часть трубки — откачана.

Купер Хьюитт был успешным пионером в производстве практичных ртутных дуговых ламп. Он изготавливал их главным образом в виде прямых стеклянных трубок длиной до нескольких футов с утолщенными концами для облегчения охлаждения. Трубки установлены с наклоном, чтобы конденсирующиеся пары ртути стекали обратно в утолщенный конец, где лужица ртути образует отрицательный электрод. Дугу можно зажечь путем наклона трубки так, чтобы нить ртути стекала по стенке и соединялась с положительным железным электродом. Тепло дуги испаряет ртуть, благодаря чему поддерживается дуга значительной длины. Наклон осуществляется с помощью электромагнитов. Зажигание также осуществлялось с помощью нагревательной спирали, а также электрической искрой. Стабилизация ламп обеспечивается резистивными и индуктивными катушками.

Одним из недостатков света, излучаемого раскаленными парами ртути, является скудость его спектральных цветов. Его видимый спектр состоит главным образом из фиолетовых, синих, зеленых и желтых лучей. Он практически не излучает красных лучей, и поэтому красные предметы кажутся лишенными красного цвета. Человеческое лицо при этом свете выглядит мертвенно-бледным, и он искажает цвета в целом. Тем не менее лампа обладает такими преимуществами, как высокая эффективность, умеренно низкая яркость, высокая актиничность и четкое выявление деталей. Предпринимались различные попытки улучшить цвет света путем добавления красных лучей. С некоторым успехом использовались отражатели с флуоресцентным красным красителем, но такой метод значительно снижает световую отдачу лампы. Краситель флуоресцирует красным цветом под воздействием ультрафиолетовых, фиолетовых и синих лучей; то есть он обладает свойством преобразовывать излучение этих длин волн в лучистую энергию большей длины волны. При использовании электрических ламп накаливания с нитью накала в сочетании с ртутными дуговыми лампами получается вполне удовлетворительный свет. Было проведено множество экспериментов по добавлению к ртути других веществ, например цинка, в надежде, что спектр другого вещества компенсирует недостатки ртутного спектра. Однако никакого успеха в этом направлении достичь не удалось.

За счет использования кварцевой трубки, которая способна выдерживать гораздо более высокую температуру, чем стекло, плотность тока можно значительно увеличить. Таким образом, маленькая кварцевая трубка с раскаленными парами ртути будет испускать столько же света, сколько длинная стеклянная трубка. Кварцевая ртутная дуговая лампа производит свет, который почти белого цвета, но реальный спектр сильно отличается от спектра белого солнечного света. Хотя кварцевая дуга излучает некоторые красные лучи, ее спектр по сути такой же, как у дуги в стеклянной трубке. Кварц пропускает ультрафиолетовое излучение, вредное для глаз, и поскольку пары ртути испускают такие лучи, при использовании лампы для обычного освещения кварцевую трубку следует помещать в стеклянную колбу.

К счастью, доступны столь радикально различающиеся виды источников света, поскольку в сложной деятельности современности востребованы все они. Кварцевая ртутная дуговая лампа находит множество обособленных применений благодаря обилию ультрафиолетового излучения. Она ценна как источник ультрафиолета для возбуждения фосфоресценции, для исследования пропускания этого излучения стеклами, для стерилизации воды, в медицинских целях и в фотографии.

X

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЛАМПЫ НАКАЛИВАНИЯ С НИТЬЮ НАКАЛА

До 1800 года электричество было главным образом игрушкой для людей с научными склонностями, и лишь после того, как Вольта изобрел вольтов столб или батарею, некоторые ученые обратили свое пристальное внимание на изучение электричества. Вольта был не просто изобретателем: он являлся одним из величайших ученых своего времени, одаренным воображением, которое выделяло его как гения в творческой работе. Создав электрическую батарею, он дал величайший толчок исследованиям в области электрической науки за всю ее историю. Как уже было показано, начался период энтузиастических исследований в общей области тепловых эффектов электрического тока. Электрическая дуга родилась в колыбели этого энтузиазма, а в нагревании металлов электричеством берет свое начало будущая лампа накаливания.

В период с 1841 по 1848 год несколько изобретателей пытались создать источники света путем нагревания металлов. Эти примитивные лампы работали от электрических элементов Гроува и Бунзена, но ни одной практичной лампы накаливания с нитью накала создано не было, пока развитие электрического динамо не обеспечило адекватный источник электрического тока. По мере того как электрическая наука продвигалась вперед благодаря неустанным усилиям ученых, наконец стало очевидно, что достаточный запас электрического тока можно получать механическим путем; то есть вращая проводники таким образом, чтобы в них генерировался ток при пересечении ими магнитного поля. Даже пионеры-изобретатели электрических ламп внесли огромный вклад в электротехническую практику, разработав динамо-машину. Брэш разработал удовлетворительную динамо-машину одновременно с изобретением дуговой лампы, и точно так же Эдисон внес большой вклад в электротехническую практику, разработав средства генерации и распределения электричества для обеспечения работы своей лампы накаливания.

ДУГОВАЯ ЛАМПА ПОСТОЯННОГО ТОКА Большая часть света испускается положительным (верхним) электродом

ПЛАМЕННАЯ ДУГОВАЯ ЛАМПА Большая часть света испускается пламенем

В 1878 году Эдисон занялся решением проблемы получения света от проволоки или нити, нагреваемой электричеством. В своих первых экспериментах он использовал платиновую проволоку, но ее летучесть и низкая температура плавления (3200°F) ограничивали успех ламп. Углерод с его чрезвычайно высокой температурой плавления уже давно привлекал внимание, и в 1879 году Эдисон получил угольную нить накала, обуглив полоску бумаги. Он запаял ее в стеклянный сосуд, из которого был откачан воздух, а электрический ток подводился к нити через впаянные в стекло платиновые проволочки. Платина использовалась потому, что ее расширение и сжатие примерно соответствуют стеклу. Между прочим, в лампы накаливания было внесено множество усовершенствований, и прошло тридцать лет, прежде чем был найден материал для замены платиновых вводных проводников. Стоимость платины неуклонно росла, и наконец в текущем столетии замена была осуществлена путем использования двух металлов, суммарное расширение которых было таким же, как у платины или стекла. В 1879 и 1880 годах Эдисону удалось преодолеть многочисленные трудности в достаточной мере, чтобы подарить миру практичную лампу накаливания с нитью накала. Примерно в это же время Сван и Стерн в Англии также создали успешную лампу.

НА ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СТЕНДАХ ПРОИЗВОДИТЕЛЯ ЛАМП НАКАЛИВАНИЯ С НИТЬЮ НАКАЛА Тысячи ламп сжигаются ради проведения усовершенствований. Затрачиваемая электрическая энергия эквивалентна энергии, потребляемой городом с населением 30 000 человек

В своих ранних экспериментах с нитями накала Эдисон использовал платиновую проволоку, покрытую углеродом, но без особого успеха. Он также изготавливал тонкие стержни из смеси мелкодисперсных металлов, таких как платина и иридий, смешанных с такими оксидами, как оксид магния, оксид циркония и известь. Он даже наматывал платиновую проволоку вокруг кусочка одного из этих оксидов с целью получения света от проволоки и от нагретого оксида. Однако эти эксперименты не имели особого значения, кроме того, что показали: нить накала лучше всего работает, если она состоит исключительно из углерода и должна находиться в эвакуированном (откачанном) сосуде.

Одной из главных трудностей было изготовление угольных нитей. Некоторые пионеры, такие как Сойер и Манн, пытались вырезать их из куска углерода. Однако Эдисон, а также Сван обратили свое внимание на их формирование путем карбонизации (обугливания) волокна органического вещества. Для этой цели карбонизировались нити, вырезанные из бумаги, а также хлопчатобумажные и шелковые нити. Эдисон прочесал весь земной шар в поисках лучших материалов. Он испытал волокнистую траву из Южной Америки и различные виды бамбука из других частей света. Тонкие нити из расщепленного бамбука в конце концов оказались лучшим материалом до того времени. Он создал множество ламп, содержащих нити из этого материала, и даже до 1910 года бамбук в некоторой степени использовался в определенных лампах.

Об этих ранних днях Эдисон говорил:

Мне пришло в голову, что, возможно, угольная нить сможет держаться в запаянных стеклянных сосудах, или колбах, которые мы использовали, откачанных до высокого вакуума. Отдельные лампы изготавливались таким образом независимо от воздушного насоса, и в октябре 1879 года мы сделали лампы из бумажного углерода, а также с углеродами из обычной швейной нити, помещенными в приемник или колбу, целиком изготовленную из стекла, с впаянными наглухо вводными проводами. Все это устройство откачивалось насосом Шпренгеля примерно до одной миллионной доли атмосферы. Угольные нити, хотя естественным образом они были довольно хрупкими из-за своей длины и малой массы, обладали меньшей излучающей поверхностью и более высоким сопротивлением, чем мы смели надеяться. Мы фактически достигли того положения и состояния, когда угольные электроды стали стабильными. Иными словами, лампа накаливания в том виде, в каком мы знаем ее и по сей день [1904 г.], практически во всех своих деталях без изменений, была рождена.

После дальнейших успехов Эдисона с бамбуком Сван изобрел способ выдавливания нитей нитроцеллюлозы в коагулирующую жидкость, после чего они подвергаются карбонизации. С помощью этого процесса можно получать очень тонкие однородные нити, и хотя время от времени вносились усовершенствования, этот метод применяется со времени его изобретения. В эти более поздние годы хлопчатобумажное волокно растворяют в подходящем растворителе, таком как раствор хлорида цинка, и этот материал продавливают через малую алмазную фильеру. Эта нить после затвердевания выглядит похожей на струшку для скрипок (кетгут). Ее разрезают на отрезки нужной длины и изгибают по шаблону. Затем ее погружают в графит (плюмбаго) и нагревают до высокой температуры для разрушения органического вещества. В результате получается угольная нить. От этого этапа до готовой лампы выполняется множество операций, но их обсуждение увело бы нас далеко в сторону. Получение высокого вакуума является одним из важнейших процессов, и производители ламп накаливания освоили это искусство, пожалуй, более тщательно, чем любые другие производители. По меньшей мере, их опыт в этой сфере позволил им быстро и в больших масштабах производить такие устройства, как рентгеновские трубки, во время недавней войны.

В первые годы существования ламп накаливания время от времени вносились усовершенствования, которые увеличивали срок службы и светоотдачу угольных нитей, но лишь в 1906 году было достигнуто радикальное улучшение. В том году в нашей стране был разработан процесс, благодаря которому угольная нить стала более компактной. Фактически из-за своего внешнего вида она получила название «металллизированная нить накала». Эти угольные нити подготавливаются так же, как и более ранние, но в конце концов «обрабатываются» путем нагревания в атмосфере углеводородов, таких как каменноугольный газ. Нить нагревается электрическим током, и тепло разрушает углеводороды, в результате чего на нити оседает углерод. Эта «обработанная» нить имеет покрытие из твердого углерода, а ее электрическое сопротивление выше, чем у необработанной нити.

Световая отдача угольной нити накала является функцией ее температуры и очень быстро возрастает с ростом температуры. По этой причине постоянной целью является достижение высоких температур нити. Из всех материалов, используемых в нитях накала до настоящего времени, углерод обладает самой высокой температурой плавления (возможно, доходящей до 7000°F), но угольная нить накала при практической эксплуатации имеет более низкую эффективность, чем любая другая нить. Это происходит потому, что максимально возможная рабочая температура, при которой она сохраняет разумный срок службы, намного ниже температуры металлических нитей. Раскаленный углерод в откачанной колбе сублимируется или улетучивается и оседает на колбе. Это в конечном счете уменьшает размер нити до точки разрыва, а почернение колбы снижает световой поток. Было обнаружено, что обработанная нить представляет собой более твердую форму углерода, которая не улетучивается так быстро, как необработанная нить. Сразу же появилась возможность эксплуатировать ее при более высокой температуре с сопутствующим увеличением световой отдачи. Эта лампа с «графитизированной» угольной нитью стала известна в нашей стране как лампа gem (джем), и многие люди задавались вопросом по поводу слова «gem». Первые две буквы обозначают «General Electric» («Компания General Electric»), а последняя — «metallized» (металлизированная). Эту лампу в свое время приветствовали с энтузиазмом, но время угольных нитей прошло. Появление ламп накаливания с более высокой эффективностью сделало использование угольных ламп неэкономным для целей общего освещения. Хотя обработанная угольная нить была большим достижением, ее царствование было недолгим из-за появления металлических нитей.

В 1803 году был открыт новый элемент, названный танталом. Это темный, блестящий, твердый металл. Чистый тантал тверже стали; его можно вытягивать в тонкую проволоку; кроме того, он имеет очень высокую температуру плавления (около 5100°F). Как видно, он обладает свойствами, желательными для нитей накала, но по какой-то причине долгое время не привлекал внимания. Прошло столетие после его открытия, прежде чем фон Болтон изготовил первую танталовую лампу накаливания. Из-за низкого электрического сопротивления тантала нить накала для нормальной работы при стандартном напряжении должна быть длинной и тонкой. Это требует размещения значительной длины проволоки в колбе без допущения соприкосновения витков друг с другом. После того как нити проработают несколько сотен часов, они становятся хрупкими и в них появляются дефекты. При исследовании под микроскопом участки нити, работавшей на переменном токе, кажутся смещенными. Объяснение этого дефекта уходит глубоко в кристаллическую структуру. За танталовой нитью в нашей стране быстро последовали осмиевая и вольфрамовая.

Осмиевая нить появилась в 1905 году, и ее изобретение принадлежит Вельсбаху, который создал удивительную газовую сетку (мантию). Из-за своей чрезвычайной хрупкости осмий измельчался и превращался в пасту из органического вещества. Нити выдавливались через фильеры и после формования и сушки нагревались до высокой температуры. Органическое вещество исчезало, а мелкие металлические частицы спекались. Это давало очень хрупкую лампу, но ее высокая эффективность способствовала ее внедрению.

В 1870 году, когда Шееле открыл новый элемент, известный в нашей стране как вольфрам, никто не осознавал, что он произведет революцию в искусственном освещении и изменит направление некоторых путей развития цивилизации. Этот металл, известный в Германии и отчасти в англоязычных странах как «вольфрам» (wolfram), является одним из тяжелейших элементов, имея удельный вес 19,1. Он на 50 процентов тяжелее ртути и почти в два раза тяжелее свинца. Он рано стал использоваться в германской серебряной латуни в количестве 1 или 2 процентов для получения платиноида — сплава, обладающего высоким сопротивлением, которое лишь незначительно изменяется при изменении температуры. Это делало его прекрасным материалом для электрических резисторов. Температура плавления вольфрама составляет около 5350°F, что делает его пригодным для нитей накала, однако в ранних экспериментах в подготовленном виде он был очень хрупким. При высоких температурах он очень легко соединяется с кислородом и углеродом.

Первые вольфрамовые лампы появились на рынке в 1906 году, но они содержали хрупкие нити, изготовленные методом выдавливания. Когда выдавленная нить из вольфрамового порошка и органического вещества нагревалась в атмосфере пара и водорода для удаления связующего материала, получалась хрупкая вольфрамовая нить. Первые лампы были дорогими и хрупкими. После лет организованных исследований вольфрам теперь вытягивают в тончайшую проволоку, обладающую прочностью на разрыв, возможно, большей, чем у любого другого материала. Нити в настоящее время изготавливаются самых разных форм, и величайшие достижения в области искусственного освещения стали результатом научных исследований в огромном масштабе.

Достижения, которые в совокупности позволили усовершенствовать вольфрамовую лампу до такой степени, что она стала главной опорой электрического освещения, не связаны с именами в Зале славы. Организация научных исследований в промышленных лабораториях такова, что в разработку усовершенствования часто вносят свой вклад многие лица. Более того, для полного осмысления применения научных знаний обычно требуется время. В прежние дни организованные исследования не практиковались, и великие разработки тех времен были трудом одиночек. Сегодня даже в чистой науке некоторые из величайших вкладов делаются промышленными лабораториями; но порой они становятся известными публике лишь спустя много лет. Вся схема научного развития существенно изменилась. Например, история разработки ковкого вольфрама, который произвел революцию в освещении, сложна и в настоящее время более или менее окутана тайной. Многие люди внесли свой вклад в это достижение, и общественность в настоящее время знает немногим больше того факта, что вольфрамовые нити, бывшие вчера хрупкими, теперь изготавливаются из ковкой вольфрамовой проволоки, вытянутой в тончайшие нити.

Более ранние вольфрамовые нити изготавливались по трем конкурирующим процессам. Согласно первому, слой вольфрама «напылялся» («вспыхивал») на тонкую угольную нить, причем последняя в конечном итоге устранялась путем нагревания в атмосфере водорода и водяного пара. Согласно второму, коллоидный вольфрам получался путем создания дуги между вольфрамовыми электродами под водой. Мелкодисперсный вольфрам собирался, частично высушивался и выдавливался через фильеры для формирования нитей. Затем они спекались. Третьим был уже описанный «пастовый» процесс. Эти методы давали хрупкие нити, но их световая отдача была выше, чем у предыдущих. Однако в нашей стране вскоре появился ковкий вольфрам. Слиток вольфрама подвергается интенсивной ковке (ротационной ковке), пока не приобретет форму стержня. В конце концов из него вытягивается проволока.

Большая часть этой опытно-конструкторской работы была проделана лабораториями компании General Electric, и им было суждено внести еще одно великое усовершенствование. Почернение колб ламп происходило из-за испарения вольфрама с нити накала. Все нити до этого времени помещались в откачанные колбы, а низкое давление, как известно, способствует испарению. Давно было известно, что инертный газ в колбе уменьшит испарение и устранит другие дефекты; однако в этих условиях происходили бы значительные потери энергии за счет теплопроводности газов. В вакуумной лампе почти вся электрическая энергия преобразуется в лучистую энергию, которая излучается нитью, и любое рассеяние тепла представляет собой потерю энергии. До этого времени высокий вакуум был одной из главных целей, но назревало радикальное изменение.

Если колбу обычной вольфрамовой лампы заполнить инертным газом, таким как азот, нить накала может работать при гораздо более высокой температуре без какого-либо дополнительного разрушения по сравнению с тем, что происходит в вакууме при более низкой температуре. Это дает более эффективный свет, но менее эффективную лампу. Больший световой поток компенсируется потерями тепла за счет теплопроводности через газ. Другими словами, для поддержания заданной температуры в газе требуется гораздо больше энергии, чем в вакууме. Однако детальные исследования зависимости тепловых потерь от размера и формы нити накала, а также физики теплопроводности от твердого тела к газу заложили фундамент для создания газонаполненной вольфрамовой лампы. Знания, полученные в ходе этих исследований, показали, что более толстая нить теряет относительно меньший процент энергии за счет теплопроводности по сравнению с тонкой при одинаковых количествах излучаемого света. Однако практическая нить должна обладать достаточным сопротивлением для безопасного использования в уже существующих осветительных сетях, и поэтому большой диаметр и высокое сопротивление были получены путем создания спиральной катушки из тонкой проволоки. Фактически газонаполненную вольфрамовую лампу можно представить как обычную лампу, у которой длинная нить свернута в короткую спираль, а колба заполнена азотом или аргоном.

Это развитие не было случайным, и с научной точки зрения оно не является сенсационным. Оно не ознаменовало нового открытия в том же смысле, в каком открытие рентгеновских лучей. Тем не менее оно служит отличным примером тех великих наград, которые достаются за систематическое, тщательное изучение довольно обычных физических законов применительно к заданному условию. Подобные достижения дублируются в различных направлениях в лабораториях промышленности. Научные исследования больше не монополизированы учебными заведениями. Самые сложные и хорошо оборудованные лаборатории можно встретить в промышленности, порой окруженные дымом, шумом и бурной деятельностью, которые показывают, что достижения лаборатории направляются к человечеству. Насыщенный дымом промышленный район, пульсирующий жизнью, является гордой экспозицией современной цивилизации. Это творение тех, кто открывает, организует и применяет научные факты. Но как мало тех, кто ценит долг человечества не только перед индивидуумом, посвятившим свою жизнь науке, но и перед дальновидным производителем, рискующим своими деньгами в организованных поисках новых благ для человечества! Беглый взгляд на огромную организацию исследований, которая, например, несет главную ответственность за прогресс лампы накаливания, изменил бы отношение многих людей к науке и к крупным промышленным компаниям.

Прогресс в разработке электрических ламп накаливания показан в следующей таблице, где даты и значения являются более или менее приближенными. Следует понимать, что с 1880 года по настоящее время наблюдается неуклонный прогресс, который временами значительно усиливался резкими скачками.

Приблизительные значения

DateFilamentTemperatureLumens per watt

1880Carbon3300°F.3.0 1906Carbon (graphitized)34004.5 1905Tantalum35506.5 1905Osmium36007.5 1906Tungsten (vacuum)37008.0 1914Tungsten (gas-filled)up to 5300°F.10 to 25

В ходе разработки ламп накаливания с нитью накала было проведено множество остроумных экспериментов, которые обычно приводили к источникам света, представляющим научный интерес, но не имеющим практической ценности. Одной из последних разработок является вольфрамовая дуга в инертном газе. С помощью нагревательной спирали между двумя электродами из вольфрама зажигается небольшая дуга, но ее практичность пока не доказана.

Еще один тип лампы с нитью накала был разработан Нернстом в 1897 году. Это было остроумное применение специфических свойств оксидов редких земель. Его первая лампа состояла по существу из тонкого стержня оксида магния. Это вещество не проводит электричество при обычных температурах, но при нагревании до накала становится проводником. При достаточном внешнем нагревании этой нити накала с одновременным приложением к ней надлежащего напряжения через нее начинает проходить электрический ток, и в дальнейшем этот ток поддерживает ее температуру. Таким образом, такая нить становится проводником и продолжает ярко светиться благодаря электрической энергии, которую она преобразует в тепло. Более поздние лампы состояли из «тел накала» (glower) длиной около одного дюйма, изготовленных из смеси оксидов циркония и иттрия, а в конце концов использовалась смесь оксидов церия, тория и циркония. Тело накала первоначально нагревается спиралью из платиновой проволоки, расположенной рядом с ним, но не соприкасающейся с ним. В связи с тем, что сопротивление этого тела накала быстро уменьшается по мере повышения его температуры, необходимо последовательно с ним включить вещество, сопротивление которого увеличивается с ростом тока. Это называется «балластным сопротивлением» и обычно представляет собой железную проволоку в стеклянной колбе, содержащей водород. Нагреватель отключается электромагнитом, когда тело накала начинает работать. Эта лампа является чудом изобретательности, и на пике своего расцвета она устанавливалась в значительных масштабах. Ее свет значительно белее света ламп с угольной нитью накала. Однако ее гибель была предрешена с появлением ламп с металлической нитью накала.

Интересная нить накала была разработана Паркером и Кларком с использованием в качестве сердцевины небольшой угольной нити. Будучи подвергнутой кратковременному нагреву (выставленной) в атмосфере, содержащей пар соединения кремния, она покрывалась кремнием. Эта нить обладала высоким удельным сопротивлением и казалась перспективной. Она не получила коммерческого распространения и, несомненно, не может конкурировать с новейшими вольфрамовыми лампами.