Electric Bulb - part 5. Истории электрической лампы накаливания (расширенная версия)

Дополнения и комментарии  к статье: Кто же изобрел электрическую лампочку?
Часть 5.

Электрическая лампа накаливания – переход от углеродной нити к металлической.

Часть 1.

В начале 19-го века многие ученые, получив в свои руки такой инструмент для исследований, как Вольтов столб, начали проводить эксперименты по пропусканию тока через различные проводники (проволока из платины, железа). Был замечен эффект накаливания (свечения) проводников при их сильном разогреве проходящим электрическим током. Вполне естественным при этом было появление идеи использовать это явление для целей освещения. Кто был первым (самым первым) и кто добился больше всех в этом деле успехов, за давностью лет, сказать трудно, да и по большому счету не очень важно. В одном из своих предыдущих сообщений на эту тему, я уже упоминал о некоторых пионерах в области электрического освещения накаливанием, и поэтому повторяться не буду.
Эти первые эксперименты показали, что существующие на тот момент материалы (металлы) и получаемые из них нити (проволока) не подходили для целей освещения, ибо не выдерживали нагрева до необходимых температур. Металлические проводники при этом разрушались, т.е. либо сгорали, либо плавились.
Быстро отказались от металлических проводников в качестве нитей накала и создатели первых настоящих ламп накаливания, например, так поступили Лодыгин и Эдисон. Самым подходящим материалом для замены металлических проводников в лампах накаливания оказался углерод, вернее его форма в виде графита. Однако вырезать (выпилить) или спрессовать тонкий и длинный проводник из природного или техногенного графита оказалось делом очень сложным, и потому большого практического успеха в этом направлении достигнуто не было, как например случилось с русскими лампочками от Лодыгина и Ко. 
Верное направление решения этой проблемы нашли американские электротехники Сойер (William Sawyer) и Ман (Albon Man). В начале 1878 года они предложили способ изготовления накаливаемых элементов ламп, который заключался в вырезании из бумажного картона маленьких дуг и последующем обугливании их в печи в графитовом порошке. Таким образом удавалось найти способ изготавливать графитовые проводники необходимого сечения, длинны и формы, хоть и получались они достаточно хрупкие и недолговечные. Однако направление было выбрано правильное, и узнав об этом положительном результате, Томас Эдисон, также работавший в это время над лампой накаливания, переключился с исследования металлических нитей на углеродные. Перепробовав более 600 различных природных материалов, он нашел наилучший материал для изготовления нити лампы накаливания – волокна японского бамбука.
Самое удивительное, но получается, что Эдисон фактически открыл (изобрел) углеродное волокно – материал без которого немыслима современная авиация и космонавтика, экстремальный спорт и многое другое, где применяются легкие и прочные композиционные материалы на основе углеволокна. Скажете, не может быть? Но вот что пишет всезнающая Википедия в статье Углеродное волокно.

Впервые получение и применение углеродных волокон (УВ) (точнее, нитей) было предложено и запатентовано известным американским изобретателем — Томасом Эдисоном — в 1880 г. в качестве нитей накаливания в электрических лампах. Эти волокна получались в результате пиролиза хлопкового или вискозного волокна и отличались хрупкостью и высокой пористостью и впоследствии были заменены вольфрамовыми нитями. В течение последующих 20 лет он же предложил получать углеродные и графитированные волокна на основе различных природных волокон.

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Не хочу обижать такую уважаемую энциклопедию, но в приведенной цитате есть две неточности: во-первых, в первой лампе Эдисона применялась обугленная нить, изготовленная из японского бамбука, а во-вторых, к совершенствованию (улучшению) технологии получения углеродных и графитированных волокон в течении последующих 20 лет приложили усилия много изобретателей, а не только Эдисон. Вот список некоторых патентов США, выданных в то время на эту тематику.

• 211262. William E. Sawyer and Albon Man. Improvement in Carbons for Electric Lights. Patented January 7, 1879.
• 224612. W. Sawyer. Apparatus for Treating Carbon Pencils for Electric Lights. Patented Feb. 17, 1880.
• 229335. William E. Sawyer and Albon Man. Carbon for Electric Lights. Patented June 29, 1880.
• 230309. H.S. Maxim. Process of Manufacturing Carbon Conductors. Patented July 20, 1880.
• 238868. T.A. Edison. Manufacture of Carbons for Incandescent Electric Lamps. Patented March 15, 1881.
• 247083. H.S. Maxim. Process of Manufacturing Carbons. Patented Sept. 13, 1881.
• 247085. Hiram S. Maxim. Process of Manufacturing Carbon Conductors. Patented Sept. 13, 1881.
• 251540. T.A. Edison. Carbon for Electric Lamps. Patented Dec 27, 1881.
• 252386. L.H. Latimer. Process of manufacturing carbons. Patented Jan. 17, 1882.
• 277846. H.S. Maxim. Process of Manufacturing Carbons for Incandescent Lamps. Patented May 15, 1883.
• 347164. Alexandre De Lodyguine. Manufacture of incandescents. August 10, 1886.
• 405239. H.S. Maxim. Apparatus for the Manufacture of  Filaments for Incandescent Lamps. Patented June 11, 1889.
• 420881. Rudolf Langhans. Filament for incandescent lights. Patented Feb. 4, 1890.
• 422895. W.F. Smith. Manufacture of carbons for electric lamps. Patented Mar. 4, 1890.
• 429534. Achilies De Khotinsky. Manufacture of Carbon Filaments. Patented June 3, 1890.
• 429535. Achilies De Khotinsky. Manufacture of Carbon Filaments. Patented June 3, 1890.
• 494149. A. De Lodyguine. Process of manufacturing filaments for incandescent lamps. Patented March 28, 1893.
• 494151. Alexandre De Lodyguine. Filament for incandescent lamps. Patented March 28, 1893.
• 660114. Rudolf Langhans. Process of Manufacturing Incandescent Bodies. Patented Oct 23, 1900.

Думаю, что это лишь малая доля патентов посвященных способу изготовления углеродных нитей зарегистрированных в последних двух десятилетиях 19-го века. В результате, благодаря усилиям множества инженеров и изобретателей, к началу 20-го века технология изготовления угольных накаливающихся нитей, да и самих ламп, достигла большого совершенства.
Вот как в энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона, изданном в начале 20-го века, описана эта технология, которую я не могу удержаться, чтобы не процитировать полностью.

§ 4. Изготовление ламп накаливания.

Накаливаемая угольная нить добывается в настоящее время обугливанием растительных веществ, так как первые же опыты приготовления нитей прессованием и обжиганием смесей угля (сажи) с каким-нибудь связующим веществом (патока, деготь) показали совершенную непригодность этого рода нитей. В качестве растительного вещества, подвергающемуся обугливанию, применялась бумага, шелк, трава, волокна бамбука (Эдисон) и т. д.
В настоящее время в качестве исходного материала применяется почти исключительно чистая хлопчатобумажная нить (процесс Свана). Она моется в растворе соды или аммиака для удаления жира, затем тщательно промывается и высушивается. Сухая, намотанная на катушки нить, медленно пропускается затем через ванну с крепкой серной кислотой (плотность 1.64-, темп. 15 - 16°); время пребывания нити в кислоте, смотря по толщине нити, от 5 до 15 секунд. Выходя из ванны, пергаментированная бумага, представляющаяся в виде полупрозрачной студенистой нити, тщательно промывается в воде и наматывается на барабаны, на которых и высушивается. Пергаментирование нити не меняет её химического состава (С6Н10O5), но существенно изменяет ее физические свойства, делая ее твердой и упругой; получаемое пергаментировавнием хлопка вещество называют амилоидом. Высушенная амилоидная нить пропускается через отверстия волочильной доски, высверленные в пластинках алмаза или тому подобного твердого камня; острые края отверстий срезают все неровности нити и придают ей правильное круговое сечение и блестящую плотную поверхность. В процессе Ванна и Поуэлля хлопчатая бумага растворяется в растворе хлористого цинка, и полученная вязкая жидкость прожимается сквозь небольшое круглое отверстие в сосуде со спиртом, в котором тотчас отвердевает в виде тонкой крепкой нити с гладкой блестящей поверхностью, не требующей уже дальнейшей обработки. В процессе Вестона из листов прозрачной целлюлозы полученной из целлулоида, штампуются необходимой толщины и ширины нити.
Полученная тем или другим способом нить наматывается на угольные формы и подвергается обугливанию без доступа воздуха в графитовых тиглях, засыпанных угольной пылью или графитом. Температуру печи в течение 10—15 часов медленно поднимают до белого каления и затем в течение 10-12 часов дают ей охлаждаться, после чего вынимают тигли с нитями. Чем выше температура, до которой доведена была печь, тем однороднее и крепче получаются угольные нити.
После того, как нити будут разрезаны на куски желаемой длины, к концам их прикрепляют коротенькие платиновые проволочки. В особых приборчиках концы нитей прижимаются к концам проволочек, и место соприкосновения смазывается жидкой смесью угольного порошка с патокой. Чтобы это скрепление сделать более плотным, приборчики опускают в какой-нибудь жидкий углеводород - масло, скипидар или керосин, и пропускают через места скрепления довольно сильный ток, доводящий погруженные в жидкость места скрепления до красного каления. Вследствие нагревания жидкости, она разлагается, и на местах скрепления из жидкости оседает плотный угольный слой, крепко соединяющей пластину с углем. Чтобы сама угольная нить не подвергалась накаливанию, к ней прижимают у самых мест скрепления металлическую полоску, по которой проходить ток от одного скрепления к другому. Угольные нити подвергают затем одному из самых важных процессов - утолщению (flashing). Для этой цели нить погружают в разреженные (до 1 см. ртутного столба) пары какого-либо углеводорода, напр., эфира, бензина, пентана, и нагревают до каления током. В соприкосновении с раскаленным угольком пары разлагаются, и уголь из них оседает твердым и плотным слоем на накаливаемый уголь. Свойство угля, осевшего таким путем, сильно отличается от свойств обугленного амилоида; он значительно тверже, схож по физическим свойствам с графитом; удельное сопротивление его (350 микроОм/см.) в 10 раз меньше угля, составляющего нить. Посредством процесса утолщения в прежние времена уравнивали неодинаковую по всей длине толщину нитей: более тонкие части нити, представляя большее сопротивление, сильнее накаливались, и на них отлагалось большее количество угля; мало - по - малу  толщина угля делалась по всей длине близко одинаковой. Тот же процесс служил и для уравнивания сопротивления отдельных нитей, т. е. процесс продолжался до тех пор, пока осевший слой угля не уменьшал сопротивление нити до желаемой величины. В современном производстве ламп накаливания угольные нити получаются непосредственно уже везде одинаковой толщины, так что процесс утолщения служит главным образом для изменения поверхности угольной нити и придания ей большей твердости, большей излучающей способности и большей сопротивляемости распылению; отчасти процесс этот служить в настоящее время и для уравнения свойств отдельных ламп, причем его продолжают до тех пор, пока все нити при одной и той же самой разности потенциалов не будут иметь одну и ту же самую степень каления (т. е. температуру).
Приготовленная нить вводится внутрь стеклянной груши  (фиг. 9)  и держащие нить платиновые проволочки оплавляются стеклом (фиг. 10), герметически впаивающим нить в грушу. Единственным металлом, годным для поддерживания угольной нити, является платина, так как коэффициент расширения её настолько близок к коэффициенту расширения стекла, что даже при сильном нагревании лампочки стекло от платины не отстает и не растрескивается вокруг неё. Спай медленно охлаждают и затем из лампы выкачивают воздух. Целью удаления воздуха из лампы является: 1) исключение возможности сгорания уголька вследствие соединения углерода нити с кислородом воздуха; 2) защита угольной нити от сильной потери тепла конвекционными токами через заполняющий лампочку воздух.
Чтобы избежать перегорания угля, лампу можно было бы наполнить водородом или азотом; но это не устранило бы второго наиболее важного неудобства лампы, наполненной газом. Теряя через газ сравнительно очень большое количество тепла, лампа, наполненная газом, не могла бы дойти до столь высокой температуры, каковую получает при затрате того же самого количества электрической энергии лампа с пустотой; а так как количество излучаемого света растет чрезвычайно быстро с повышением температуры, то лампа с газом была бы значительно менее экономичной, чем лампа с пустотой. Кроме того, оболочка лампы, наполненной газом, была бы при горении лампы всегда очень сильно нагретой и могла бы представлять даже опасность в смысле пожара. В виду этих причин лампы стараются выкачать как можно более совершенно, и пользуются для этого ртутными насосами по системе Гейсслера или Шпренгеля. Выкачка ведется одновременно над целым рядом ламп, причем для удаления воздуха, поглощенного угольками и стенками стеклянных груш, угольки во время выкачивания ламп подвергаются непрерывному накаливанию током, а груши нагреваются газовыми горелками. Когда достигнута достаточная степень выкачки, лампы спаивают с насоса, нагревая паяльной горелкой суженные места между грушей и трубкой, соединяющей лампу с насосом; давлением атмосферного воздуха размягченное стекло сжимается и запирает отверстие груши.
Снятые с насосов лампы испытывают на пустоту, прикладывая их к одному из полюсов действующей индукционной катушки, полюсы которой раздвинуты настолько, что искра между ними не скачет. В хорошо выкачанной лампе остатки газа внутри груши почти не светятся, а появляется лишь свечение стенок груши, указывающее на разрежение, соответствующее тому, при котором возникают сильные катодные лучи (Круксово разрежение).

Выкачанные лампы подвергаются фотометрическому исследованию, целью которого является определение той разности потенциалов, которую следует приложить к концам лампового уголька, для того чтобы уголек достиг желаемой температуры или желаемого поглощения электроэнергии на одну свечу. Для этой цели фотометр устанавливают в таком положении между испытуемой и нормальной лампами, чтобы равенство полей фотометра наступало тогда, когда испытуемая лампа имеет желаемое число свечей, напр., S свечей. Затем изменяют напряжение на зажимах лампы до тех пор, пока фотометр не даст равенства освещенных полей (т. е. испытуемая лампа не даст S свечей). Тогда отсчитывают по включенному в цепь лампы ваттметру электроэнергию W, поглощаемую лампой. Если W / S (поглощение ватт на одну свечу) близко соответствует тому числу, которым задался фабрикант ламп, то лампа считается удовлетворительной и на ней отмечается то число вольт, при котором она дала 5 свечей. При этом способе испытания ламп (способ Свинбэрна) получаются лампы, дающие слегка разнящееся для различных ламп число свечей (от 14 до 18 свечей для лампы номинально в 16 свечей), но все эти лампы горят при одинаковой температуре (одинаковой степени каления) и поглощают одинаковую энергию на каждую свечу).
Лампы сортируют по отмеченной на них разности потенциалов и затем снабжают оправой - цоколем. Для этой цели к платиновым проволочкам припаиваются  кусочки  медной  проволоки, а эти последние припаиваются к контактам оправы (цоколя). Наиболее у нас распространенный тип оправы (Эдисон, 1881 г.) изображен в разрезе на фиг.11. Цилиндр А из тонкой  латунной  жести,  снабженный крупной винтовой нарезкой, одет на гипсовую или фарфоровую часть, в дно которой вставлен латунный кружок В. Одна медная проволочка припаивается к цилиндру, другая - к кружку; эти части являются таким образом полюсами лампы. Груша заливается в оправе гипсом или фарфоровой массой. Внешний вид цоколя дан на фиг.12, а вид лампочек с цоколем Эдисона изображен на фиг.6. В цоколе Сименса (фиг.13) медные проволочки припаяны к двум, изолированным друг от друга, латунными лопастями А и В, залитым гипсом в латунный цнлнндр С, держащий грушу. Кроме описанных типов цоколей, существуют и другие, менее употребляемые типы, описания которых не приводим).
При пользовании лампою накаливания она вставляется в патрон, соединенный с проводами, вводящими ток в лампу. Патрон для оправы Эдисона показан в разрезе на фиг.14. Лампа ввинчивается цоколем в гайку а, причем цилиндрическая оболочка цоколя приходить в металлическое соприкосновение с гайкой а, а кружок с изолированной от гайки пластинкой с; к а и к с присоединены провода rr приводящие ток к лампе. Приготовление ламп накаливания представляет в настоящее время немаловажную отрасль электротехнической промышленности; большие заводы ламп накаливания приготовляют до 25000 ламп в день. В России нет заводов для приготовления ламп накаливания, и большинство потребляемых ламп доставляется германскими, австрийскими и бельгийскими заводами.

Электрическое освещение

Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона

Как видно из этого отрывка, к началу 20-го века угольная лампа накаливания являлась зрелым продуктом, причем её производство было массовым. Электрический КПД (или "эффективность") при этом оставался на низком уровне. Так по данным словаря Брокгауза и Ефрона, наиболее распространенные лампы, горевшие при температуре нити около 1600-1700°C, потребляли при этом около 3,5 Ватт на свечу, при долговечности в среднем 1000 часов. По современным данным их световая отдача была около 3,5 люмена на Ватт (лм/вт). Помимо повышенного расхода электроэнергии, эти лампы просто не обеспечивали сильный свет. Изобретатели, особенно в Европе с ее высокой стоимостью энергии, настойчиво искали новых материалов для элементов накаливания.
Хотя углерод имеет самую высокую температуру плавления, чем любой другой элемент, рабочие температуры ламп накаливания из углерода были относительно низкими. Очень высокие температуры вызывали испарение углерода из нити и осаждение его на внутренней стороне колбы, уменьшая уже и без того низкую освещенность. Эксперименты с различными металлами, были направлены на поиск материалов, которые могут работать при более высокой температуре, не так сильно при этом испаряясь. Более высокие рабочие температуры означают более яркие, энергосберегающие лампы.
Одним из первых достиг успеха в этом поиске австрийский ученый-химик и изобретатель Карл Ауэр фон Вельсбах (Carl Auer von Welsbach). Самое удивительное и парадоксальное заключается в том, что Карл Ауэр являлся автором изобретения в области, напрямую конкурирующей в то время с электрическим освещением, а именно в газовом освещении.

Газокалильная лампа Ауэра против электрической осмиевой лампы Ауэра.

Карл Ауэр фон Вельсбах (нем. Carl Freiherr Auer von Welsbach, 01.09.1858 – 04.08.1929) – известный австрийский химик и изобретатель. Основным направлением научной деятельности Карла Ауэра было изучение редкоземельных и тугоплавких металлов. Поэтому, почти все его открытия и изобретения связаны именно с этими элементами. Так, например, в 1898 году важным его изобретением стал цериево-железный сплав, применяющийся при изготовлении искусственных кремней для зажигалок. А в 1885 году он изобрел калильную сетку для газовых ламп, что резко подняло их эффективность, и тем самым значительно продлило конкурентную борьбу газового и электрического освещений.
Если быть более точным, то газовую лампу накаливания! (и даже сетку к ней) изобрел не Карл Ауэр. Это сделали до него, и гораздо раньше. Известно, что газовое пламя само по себе дает  мало света. Светиться могут либо частицы углерода, образующиеся при недостатке кислорода при горении, либо нагретые до каления посторонние предметы, внесенные в язык пламени. Первый путь не только малоэффективен, но и вреден для здоровья окружающих. Об этом знали давно, и потому для газового освещения пошли по второму пути. Впрочем, не только для газового, но и для масляного, спиртового и других видов освещения.
Первые практические попытки реализации этой идеи относятся к началу 19-го века. В качестве накаливаемых тел (веществ) использовали соли и окиси различных металлов, например окись циркония, известь. Было также замечено, что сила света при накаливании твердых веществ значительно возрастает, если делать их тонкими, в виде нитей или сетки. Технология изготовления подобной сетки была достаточно сложной. Подготовленную сетку из органического материала, например из хлопчатобумажных нитей или бумаги, пропитывали солями металлов, а затем обжигали.
Больших успехов в калильном освещении достиг,  как утверждает словарь Брокгауза и Ефрона наш соотечественник Котинский (1881), который “начал применять для приготовления калильных тел окиси стронция, магния, алюминия, циркония и др. металлов и в техническом отношении подошел довольно близко к современному газокалильному освещению”. Оказалось, что Котинский это известный русский изобретатель Ахиллес Матвеевич Хотинский, а превращение буквы “Х” в букву “К” можно объяснить изменениями в русском языке, прошедшие за более чем сто лет со дня публикации словаря.

Газовая лампа накаливания Ахиллеса Хотинского
Патент США №238400. Lime Light Lamp. Patented March 1, 1881.

Для нас может показаться странным и удивительным, что человек, стоявший у истоков электрического освещения (о роли Хотинского я рассказывал в сообщении Electric Incandescent Lamp – история электрической лампочки), одновременно занимался совершенствованием газовой лампы. На самом деле, ни чего в этом удивительного нет. Для широкого внедрения электрического освещения в 1880-е – 1890-е годы было еще очень далеко, а производство “светильного газа” к тому времени уже было развитой отраслью промышленности. И потому одни и те же ученые (инженеры, изобретатели) работали одновременно в разных областях. Кроме уже упомянутых Ауэра и Хотинского, над проблемой газового освещения работал Вернер Сименс, основатель известной одноименной фирмы, который изобрел регенеративную лампу, в которой продукты сгорания, покидающие фонарь и имеющие высокую температуру, направлялись  на подогрев свежей порции газа, тем самым повышая эффективность процесса горения. А вклад Сименса и его фирмы в становление электрического освещения (впрочем, не только освещения, но и всей электрической индустрии) никак не меньше чем вклад Томаса Эдисона.

Но вернемся к Карлу Ауэру и его калильной сетке. Исследуя в различных пропорциях смеси оксидов металлов для целей газового освещения, он обнаружил, что примесь всего 1% окиси хрома или марганца к окислам многих редкоземельных металлов значительно увеличивает их способность светового излучения. Эта наблюдение послужило поводом к открытию в 1890 году наилучшего состава для накаливаемого тела в виде смеси 99% окиси тория и 1% окиси церия, который по силе света в 60 - 70 раз превосходит чистую окись тория. Именно калильную сетку такого состава назовут впоследствии колпачком Ауэра, или в английском варианте: incandescent gas mantle или Welsbach mantle.
Следует отметить, что Карл Ауэр фон Вельсбах был настоящим изобретателем, т.е. все свои открытия и изобретения старался коммерциализировать, а для большего успеха в этом деле надежно их защищал патентами. Вот только небольшая часть из них, в которых отражена эволюция калильной сетки Ауэра. Следует только заметить, что составы для пропитки сетки приведенные в этих патентах отличаются большим разнообразием, а не только состоят из смеси 99% окиси тория и 1% окиси церия. Объяснить этот факт по прошествии стольких лет затруднительно, но рискну предположить, что это мог быть и способ запутать конкурентов, направить их по ложному пути, что практикуется многими компаниями (фирмами) и в наше время.

• Патент США №377698. Compound for making incandescent devices. Patented Feb. 7, 1888.
• Патент США №377700. Compound for making incandescent devices. Patented Feb. 7, 1888.
• Патент США №399174. Incandescent devices. Patented Mar. 5, 1889.
• Патент США №400419. Apparatus for regenerating incandescent mantles. Patented Mar. 26, 1889.
• Патент США №409528. Gas-incandescent. Patented Aug. 20, 1889.
• Патент США №409529. Method of regenerating mantles for incandescent uses. Patented Aug. 20, 1889.
• Патент США №409530. Incandescent gas lamp. Patented Aug. 20, 1889.
• Патент США №409531. Manufacture of gas-incandescents. Patented Aug. 20, 1889.
• Патент США №438125. Manufacture of incandescent devices for gas burners. Patented Oct. 7, 1890.
• Патент США №463470.Method of strengthening mantles for transportation. Patented Nov. 17, 1891. 

А вот и сама газовая лампа накаливания с колпачком Ауэра, вернее патент США на эту лампу..

Патент США №409530. Incandescent gas lamp. Patented Aug. 20, 1889.

После открытия наилучшего состава для калильного освещения, Карл Ауэр продолжил работы в этом направлении. Он решил создать калильную сетку из металлической нити, применяя для этой цели сначала проволоку из платины, а затем из осмия. Основная трудность при этом заключалась в том, что осмий чрезвычайно трудно поддается механической обработке, вследствие чего из него невозможно было изготовить (вытянуть) проволоку. Ауэр разработал методику изготовления такой проволоки, которая заключалась в том, что порошок оксида осмия смешивался с резиной (rubber) или сахаром (sugar) до пастообразного состояния, затем эта паста продавливалась через тонкое сопло (nozzle) и обжигалась (вероятно, осмий восстанавливался из оксида и спекался).
Не знаю, был ли изготовлен из осмия калильный колпачок, но разработанная методика и изготовленная по ней проволока пригодилась в конце 1890-х годов, когда стало понятно, что электричество и связанные с ним товары прочно обосновались на рынке. Видя это, Карл Ауэр решил попробовать применить проволоку из осмия в качестве накаливающего элемента в электрической лампочке. Получив удовлетворительные результаты в 1898 году, Карл Ауэр построил завод, который уже в 1902 году начал выпускать лампочки под торговой маркой Auer-Oslight. Применение металлической нити в лампе накаливания было огромным шагом вперед по сравнению с существующими на тот момент нитями из углерода, т.к. это позволяло использовать только половину электроэнергии для такого же количества света. Впрочем, без проблем не обошлось. Вот что пишет по этому поводу Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона:

В осмиевой лампе Ауэра фон Вельсбаха, известного изобретателя газокалильных ламп накаливанию током подвергается нить из металлического осмия, выдерживающего без плавления температуру до 2500С. Неизвестный еще в деталях процесс фабрикации осмиевых ламп заключается в общих чертах в том, что из содержащего осмий материала приготовляется тестообразная масса, из которой выжимаются нити, которые после сушки прокаливаются током и восстановляются при этом в чистый осмий. Нити обычным путем впаиваются в стеклянные груши, из которых выкачивается воздух; внешний вид лампы ничем не отличается от вида обычной лампы накаливания. В виду возможности достижения весьма высокой температуры нити, лампы Ауэра являются весьма экономичными — они поглощают в среднем всего около 1,6 ватта на свечу и долговечность их при этом равна долговечности хорошей угольной лампы накаливания (т. е. около 800 час.; заводъ «Gas-glunlicht-Gesellschaft в Берлине, изготовляющий эти лампы, гарантирует 500 час. горения). Так как осмий проводить ток значительно лучше угля, то осмиевые нити при данном числе свечей и данном напряжении тока должны быть значительно тоньше соответствующих угольных нитей. Очень тонкие нити не имеют достаточной механической крепости; поэтому осмиевые лампы изготовляют пока (1903) для напряжений не выше 40 Вольт и при этом напряжении с силой света не менее, чем в 25 свечей. Это представляет большое неудобство ламп Ауэра, так как в 110 В. цепь приходится включать по 3 лампы в 37 В. последовательно, или, в случае переменного тока, ставить у каждой лампы небольшой трансформатор, понижающей напряжение. Другим неудобством является пока высокая цена ламп (около 3 р.; килограмм осмия стоить около 2500 р.). Препятствием к распространению ламп может явиться редкость осмия; мировая добыча его ничтожно мала и далеко не соответствует условиям массового производства ламп из этого материала. Осмиевые лампы не получили еще достаточного испытания на практике; в некоторых странах (напр., России) в продаже их еще (1903) не существует.

Электрическое освещение
Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона

Но, не смотря на все сложности, совершенствование осмиевой лампы продолжалось, о чем свидетельствуют вот эти американские патенты Карла Ауэра.

• Патент США №814632. Support for osmium filament. Patented Mar. 6, 1906.
• Патент США №976526. Manufacture of electric filaments. Patented Nov. 22 1910.
• Патент США №976616. Manufacture of electric filaments. Patented Nov. 22 1910.
• Патент США №1086428. Manufacture of electric filaments. Patented Feb. 10 1914.
• Патент США №1090111. Manufacture of electric filaments. Patented Mar. 10 1914.
• Патент США №1109886. Manufacture of electric filament. Patented Sept. 8 1914.

Осмиевые электрические лампы Карла Ауэра фон Вельсбаха.

Но, несмотря на все технические и коммерческие успехи осмиевой лампы, выпускалась она относительно недолго, и не только из-за своих проблем. Так же как и свеча Яблочкова, осмиевая лампа закончила свой жизненный цикл на рынке из-за появления более совершенного (дешевого, экономичного, …) товара.

 Продолжение следует.