Технологии света

"Лампочка Ильича" (это прозвище закрепилось у нас за лампой накаливания после претворения в жизнь ленинского плана ГОЭЛРО) появилась в 1878 году. В первых лампах, производство которых наладил Томас Эдисон, в роли светящейся нити накаливания выступала обугленная стружка японского бамбука, потом ей на смену пришла угольная нить. Вольфрамовые нити впервые появились в 1905 году в изделиях фирмы Osram. Как правило, лампа накаливания горит около 1000 часов, но есть и исключение — в одном из пожарных отделений города Ливермор (США, штат Калифорния) есть 4-ваттная лампа ручной работы. Она практически постоянно горит уже более ста лет — с 1901 года. Очевидно, тому причина — толстая нить накаливания, маленькая мощность и работа в режиме слабого накала. Однако лампы накаливания, освещающие наши дома, на такие рекорды не способны. Кроме того, они нагреваются, сжигают много энергии, а избыточное потребление электричества ведет к дополнительному выбросу в атмосферу парниковых газов, перегрузке сетей, пожароопасности.

Есть усовершенствованный вариант "лампочки Ильича" — галогенные (галогеновые) лампы. Внутри лампа заполнена так называемым галогенным газом, содержащим йод или бром. Нить накаливания сделана из того же материала, что и в обычных лампах, но в галогенной лампе испаряющийся вольфрам не осаждается на относительно холодных стенках колбы, а образует летучее соединение с галогеном. Оно циркулирует по объему колбы и, достигая раскаленной вольфрамовой нити, разлагается на исходные компоненты: галоген возвращается в цикл, а вольфрам частично оседает на нить. Повышенная концентрация паров вольфрама в непосредственной близости от нити резко замедляет его испарение — подобно тому, как влажная атмосфера не дает сохнуть мокрому белью. В результате нить не истончается, а стекло остается прозрачным. Колба такой лампы, в отличие от лампы накаливания, сделана из жаропрочного кварца. Это позволило увеличить до 30% световую отдачу и в полтора-два раза срок службы ламп, поэтому такие лампы позволяют экономить до 30% электроэнергии по сравнению с обычными лампами накаливания. Различные виды галогенных ламп применяют там, где требуются небольшие габариты, для внутреннего и наружного экспозиционного освещения, для акцентированного освещения (в музеях, витринах магазинов, ресторанах и жилых помещениях).

В семействе источников искусственного освещения есть также газоразрядные лампы — например, ртутные и натриевые. В такую лампу впаяны два электрода, между которыми в парах ртути (или натрия) происходит разряд. В конце 1980-х на рынке появились первые компактные люминесцентные лампы (КЛЛ), которые также являются газоразрядными. Принцип действия у них тот же: при работе лампы между двумя электродами возникает электрический разряд. Лампа заполнена инертным газом и парами ртути, проходящий ток приводит к появлению УФ-излучения, которое поглощается люминофором, покрывающим внутренние стенки лампы. Далее вещество излучает видимый свет.

У люминесцентных ламп есть свои недостатки. Например, они содержат ртуть, не сразу выходят на полную яркость и не предназначены для частого включения-выключения.

"Мало кто знает, что ртуть в КЛЛ содержится в очень маленьких количествах",— уточняет Мария Выдренкова из компании "Топсервис". Для сравнения: содержание ртути в градуснике — около грамма, а в современных КЛЛ — не более 4 мг (то есть в 250 раз меньше). И все-таки для отслуживших свой век КЛЛ в Европе существует специальная сеть по утилизации. В России повсеместно подобной сети нет.

Во многих лампах вместо ртути используют амальгаму — ртуть в сплаве с другим металлом. Вред от нее такой же, и выходит она на полную яркость только через минуту. Но есть плюс — лампа работает лучше при высоких и низких температурах, чем стандартная ртутная. Кроме того, заявляют производители, появились лампы, которые включаются быстрее. Проблема износостойкости к частому включению-выключению КЛЛ тоже решаемая — правда, за счет некоторого удорожания ламп.

Но главное, КЛЛ позволяют экономить до 80% электроэнергии по сравнению с лампами накаливания, а значит, сокращается выброс СО2 в атмосферу и опасность возгораний.

Те же преимущества имеют и светодиоды. Принцип их работы основан на способности некоторых полупроводников производить видимое излучение при прохождении электрического тока. Первым об излучении света твердотельным диодом заявил британец Генри Раунд в 1907 году. Следующий шаг в изучении светодиодов сделал русский ученый В. Лосев, получивший в 1927 году авторское свидетельство на "световое реле". Также среди соотечественников, известных в этой области, Жорес Алферов, удостоенный в 2000 году Нобелевской премии за развитие полупроводниковых гетероструктур для высокоскоростной оптоэлектроники.

Светодиоды используются в бытовом, уличном и промышленном освещении, для передачи сигнала по оптоволокну, в подсветке ЖК-экранов (мобильные телефоны, мониторы, телевизоры) и т. д. Минусы светодиодов белого света, используемых в освещении,— малая мощность и высокая цена. Но достижение приемлемых параметров лишь вопрос времени.