灯泡是谁发明的(史上灯泡的真正发明者是哪个科学家)

如上图所示:电灯泡发明者照亮了全世界的黑暗。

在托马斯·阿尔瓦·爱迪生(Thomas Alva Edison)获得专利的近80年前,这些几乎被遗忘的科学家发明了第一个灯泡,那么为什么你没有听说过他们呢?

在爱迪生的1000项专利中,第一个灯泡不在其中。

事实上,爱迪生发明的灯泡专利被认为是对现有型号的“改进”。记录显示,为了获得一种更实用、更高效、更实惠的电灯模型,这位工程师从以前的发明者那里购买了专利。

因此,确定灯泡首次发明的时间是一个微妙的问题,这需要我们承认研究人员和科学家在爱迪生发明很久之前就开始创造了。

那么到底是谁发明了灯泡呢?

帮助发明第一个灯泡的人

如上图所示:19世纪的弧灯是最早的灯泡的前身之一,人们目睹了更换电极的繁琐过程。

整个19世纪,发明家们都在寻找一种更安全、更方便的方法来代替明火或煤气灯。那时,电就成了最受欢迎的选择。

1800年,意大利物理学家亚历山德罗·伏特(Alessandro Volta)发明了第一个提供可靠电力来源的设备。所谓的“伏打电堆”是一种原始电池,使用铜、锌、纸板和盐水,当与两端的铜线接触时就会导电。

“伏特”的电气测量后来以伏特命名。

1806年,英国化学家汉弗里·戴维(Humphry Davy)展示了第一个弧灯,使用的电池与伏特的电池类似,可以产生可靠的电流。这些灯通过使气体电离的露天电极产生光。但这些灯也很难使用,而且在家庭使用时燃烧得太亮太快,所以它们主要被城市的公共场所使用。弧灯在商业上取得了有限的成功。

科学家们已经知道,当有足够的电流通过某些材料时,它们就会升温,如果它们热到一定程度,就会开始发光。这个过程被称为“白炽”。

然而,早期白炽灯泡的问题是,这些材料最终会变得太热,导致燃烧或熔化。只有找到一种叫做灯丝的合适材料,既能发光又不会燃烧过快,白炽灯才能成为一种实用的、商业上的成功。

1835年,苏格兰科学家詹姆斯·鲍曼·林赛(James Bowman Lindsay)证明,如果灯丝是铜做的,就可以实现持续发光。接下来的40年,灯泡研究的核心是寻找合适的灯丝材料,并将灯丝包裹在真空或玻璃灯泡等无气体的空间中,以尽可能长时间地保持灯丝的点亮。

如上图所示:德拉鲁在发明灯泡方面取得了重大突破,而爱迪生的灯泡模型早在几十年前就获得了专利。

1840年,英国科学家沃伦·德拉鲁(Warren de la Rue)在开发商用灯泡方面取得了又一次重大突破。

德拉鲁认为,要想制造出可靠、安全、持久的电灯,最好的方法是使用铂丝,而不是固定在真空管里的铜丝。

德拉鲁选择使用铂作为灯丝,因为它的熔点高。铂可以承受大量的电流和灼热,而不会在高温下爆裂起火的危险。他选择将灯丝固定在真空密封灯泡里面,因为能与铂反应的气体分子越少,其发光时间就越长。

但是铂金,当时和现在一样,都是过于昂贵的物品,无法进行商业生产。此外,在德拉鲁那个时代,真空泵的效率较低,所以他的模型并不完美。

然而,他认为这个灯泡所采用的理论在很大程度上似乎是可行的,因此实验仍在继续。不幸的是,这些早期的设计受到了成本或不切实际的阻碍,因为一些灯泡发出的光太暗或需要太多电流才能发光。

斯旺是如何改进灯丝的寿命

如上图所示:斯旺实际上是世界上第一个在家里安装电灯的人。1879年早期爱迪生发明的灯泡模型中的大部分部件,都是由爱迪生拿来用在他的模型中,然后爱迪生在1880年申请了专利。

早在1850年,英国物理学家约瑟夫·斯旺(Joseph Swan)就从成本效益的角度研究了白炽灯的问题。

起初,他使用碳化纸和硬纸板作为金属细丝的廉价替代品,但他发现很难防止这些纸板和细丝迅速烧坏的情况。他后来在1869年为一项使用棉线作为长丝的设计申请了专利,但这种设计在实际应用中也遇到了同样的问题。

1877年真空泵的发明改变了灯泡发展的游戏规则。这种泵在玻璃灯泡中创造了更好的真空,从而防止灯丝与外部气体发生反应而过快烧坏。

斯旺重新审视了他的设计,并尝试了各种材质的灯丝。1879年1月,他发明了一种可以燃烧但不会烧坏的灯泡,用浸过酸的棉丝和真空密封在一个玻璃灯泡里。

下个月,他展示了这个设计,但发现灯泡很快就冒烟了,变黑了,变得没用了。斯旺的失败在于他的灯丝,由于灯丝太厚,需要太多的电才能发光。但斯旺仍然继续进行实验。

爱迪生是什么时候发明灯泡

如上图所示:爱迪生声称,他已经测试了6000多种不同的有机材料,以找到改进白炽灯的完美灯丝。

与此同时,爱迪生也在大洋彼岸努力解决同样的问题。这位31岁的发明家当时已经拥有169项专利,并在新泽西州的门洛帕克建立了一个研究机构。

爱迪生想让白炽灯既便宜又可靠。他研究了在这方面的竞争对手,当然也包括斯旺,并确定一个成功的灯泡需要一个电流较小的更细的灯丝。

爱迪生本人每天工作20个小时,测试和试验各种灯丝的设计和材料。

1878年10月,就在斯旺失败的一年之后,爱迪生发明了一种带有铂丝的灯泡,这种灯泡燃烧了40分钟就烧坏了。这个所谓的“门洛帕克巫师”似乎即将发明一种实用的灯泡,但它也遇到了和它的前辈一样的问题。

爱迪生预料到成功,便借了30万美元成立了爱迪生电灯公司,摩根大通集团是投资者之一。

如上图所示:爱迪生的专利灯泡包含了许多与斯旺1879年的模型相同的元素。

爱迪生继续在1400多次实验中测试了300种不同的灯丝。他的团队测试了他们能得到的任何物质,包括亚麻、雪松和山核桃。他甚至用钨丝做实验,钨丝在后来的灯泡中很常见。但是爱迪生没有合适的工具来处理这种材料。

历史性突破

如上图所示:门洛帕克实验室的复制品。

1879年10月,爱迪生选定了一种比斯旺所用的更薄、电阻更高的棉丝。他推断灯丝的电阻越高,发光所需的电流就越少。他1879年的设计燃烧了14.5个小时。

由于爱迪生对高电阻的认识,人们普遍认为他构思了第一个实际使用的白炽灯灯泡。

爱迪生的团队后来使用了一种从竹子中提取的灯丝,这种灯丝可以发光1200小时。1880年1月27日,他为这种“改良”的实用白炽灯获得了一项专利。

如上图所示:爱迪生的白炽灯被认为是第一个商业化和实际应用的灯泡。

而在此之前的一年里,爱迪生实际上已经为加拿大人亨利·伍德沃德(Henry Woodward)和马修·埃文斯(Matthew Evans)在1874年发明的白炽灯购买了另一项专利。尽管这个灯泡成功地产生了光,但它的设计与爱迪生的不同,它把关键的碳放在一个充满氮气的圆筒中,放在电极之间,最终无法进行大规模的商业生产。

1880年,爱迪生获得了自己的专利后,门洛帕克的员工继续改进灯泡的设计。他们发明了更好的真空泵,并发明了当今大多数灯泡上常见的螺旋灯座。

如上图所示:爱迪生的电灯泡设计获得了官方专利。

最重要的是,爱迪生开发了必要的基础设施,使白炽灯成为社会的重要组成部分。爱迪生和他的团队开发了发电厂来为家庭提供电力,并开发了电表来测量其使用情况。通用电气是1892年爱迪生公司与爱迪生公司合并的结果。

爱迪生发明电灯之后,从百老汇到卧室都有了电灯。

埃迪斯旺和电灯的遗产

就在爱迪生发明了电灯泡的同月,斯旺宣布他完善了自己的电灯泡,并于1880年11月27日获得了英国的专利。

斯旺的家是历史上第一个用电灯照明的家,他还负责点亮了1881年的萨沃伊剧院。这是第一次一个大型公共建筑完全由电力照明,并证明白炽灯比煤气灯的优越性。

1881年,斯旺成立了斯旺联合电灯公司,爱迪生告他侵犯了自己的版权。英国法院做出了有利于斯旺的判决,爱迪生和斯旺将他们的公司合并成埃迪斯旺,从而使他们能够主宰英国市场。

由于新的商业关系,斯旺被迫支持爱迪生的专利的有效性,所以对公众来说,爱迪生和灯泡成了同义词。尽管斯旺从未摆脱过爱迪生的阴影,但他在1904年因其成就而被封为爵士,并成为英国皇家学会的会员。

最后,人们印象最深刻的还是爱迪生,他是电灯泡的发明者,部分原因是他喜欢宣传,并决心让电灯泡成为普通的家庭用品。斯旺本人对自我推销的沉默,以及他不得不公开支持爱迪生专利的有效性,都有助于把爱迪生推到公众意识的前沿。

当然,这要归功于爱迪生,因为正是他的设计和电力基础设施,为我们今天所知的电灯奠定了发展的基石。与此同时,人们应该认识到,爱迪生只是众多致力于改进灯泡的发明家之一。

公平地说,爱迪生的天才不在于他的创新,而在于他将发明付诸实践的能力,否则这些发明可能只是停留在实验室里。

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