到底是誰發明了電燈泡？

儘管人們通常認為愛迪生髮明了電燈泡，但這位著名的美國發明家並不是唯一一個致力於發明這種革命性技術的人。許多其他著名的人物也因為他們的電池、燈和第一個白熾燈泡的發明而被人們記住。

一種白熾燈

早期的研究與發展

這個燈泡的故事早在愛迪生1879年獲得第一個商業成功的燈泡之前就開始了。在1800年義大利發明家Alessandro Volta發明了第一種實用的發電方法——伏打電。這是由鋅和銅的交替盤製成的，中間夾雜著浸泡在鹽水中的紙板層，當兩端連接著銅線時，就會產生電流。雖然Volta的發光銅線實際上是現代電池的前身，但它也被認為是白熾燈最早的表現之一。

在沃爾塔向英國皇家學會(Royal Society)提交了一份連續不斷的電力供應後不久，英國化學家、發明家漢弗萊·戴維(Humphry Davy)發明了世界上第一盞電燈，把伏伏塔堆成炭電極。戴維的1802年發明被稱為電弧燈，其命名為兩根碳棒之間發出的明亮弧光。

雖然戴維的弧光燈在Volta的獨立樁上是一個進步，但它仍然不是一個非常實用的照明光源。這個簡陋的燈很快就熄滅了，在家裡或工作空間里太亮了。但是在19世紀，在許多其他的電燈和燈泡的發展中，戴維的弧光背後的原理被廣泛使用。

1840年英國科學家沃倫·德·拉·魯(Warren de la Rue)發明了一種高效設計的燈泡，使用一種可捲曲的鉑絲代替銅，但鉑的高成本使燈泡無法獲得商業上的成功。在1848年，英國人威廉·斯泰特發明了一種時鐘機構，它可以調節燈泡快速腐蝕的碳棒的運動，從而提高了傳統弧光燈的壽命。但是用來給Staite照明的電池所用電池的成本降低了發明者的商業風險。

約瑟夫·斯旺與托馬斯·愛迪生

1850年英國化學家約瑟夫·斯旺(Joseph Swan)解決了以前發明家的成本效益問題，到1860年他發明了一種用碳化紙纖維代替鉑製成的燈泡。1878年斯萬在英國獲得了一項專利，1879年2月他在英國紐卡斯爾的一場演講中展示了一盞工作燈。就像早些時候對電燈泡的重新設計一樣，天鵝的花絲被放置在真空管中，以盡量減少它們對氧氣的接觸，延長它們的壽命。對斯旺來說不幸的是，他那一天的真空泵並不像現在這樣高效，而他的原型在演示中很好用，但實際使用卻不切實際。

愛迪生意識到天鵝設計的問題在於燈絲。一個帶有高電阻的細長絲會使燈變得實用，因為它只需要一點電流就能使它發光。1879年12月他展示了自己的電燈泡。斯旺在他的燈泡中加入了改進，並在英國成立了一家電力照明公司。愛迪生起訴專利侵權，但斯萬的專利是一個強有力的主張，至少在英國這兩個發明家最終聯合起來成立了Edison - Swan United，這是世界上最大的燈泡製造商之一。

斯萬並不是愛迪生面對的唯一競爭者。1874年加拿大發明家亨利·伍德沃德(Henry Woodward)和馬修·埃文斯(Matthew Evans)申請了一項專利，發明了一種電燈的專利，這種電燈有不同大小的碳棒，在一個裝滿氮氣的玻璃缸里電極之間。他們試圖將他們的燈具商業化，但最終在1879年將他們的專利賣給了愛迪生。

愛迪生電燈的成功，隨之而來的是1880年愛迪生電氣照明公司的成立。該公司最初是由摩根大通(J.P. Morgan)和當時其他富有的投資者出資的。該公司建造了第一台電力系統和新專利的燈泡。1882年9月第一個發電站在曼哈頓下城的珍珠街(Pearl Street)開館。

根據美國能源部(DOE)的數據，其他發明家如威廉·索亞(William Sawyer)和阿爾邦·曼(Albon Man)，都放棄了自己的公司，將他們的公司與愛迪生合併成通用電氣公司(General Electric)。

一種白織燈

第一個實用的白熾燈泡

根據能源部的資料，愛迪生成功地超越了他的競爭對手，正在開發一個實用又便宜的燈泡。愛迪生和他的研究小組在位於新澤西州門洛帕克的愛迪生實驗室進行研究在1878年到1880年間，測試了超過3000種燈泡的設計。1879年11月愛迪生為一盞帶有碳絲的電燈申請專利。該專利列出了幾種可能用於燈絲的材料，包括棉花、亞麻和木材。愛迪生在接下來的一年裡為他的新燈泡找到了完美的燈絲，測試了超過6000個植物，以確定哪種材料燃燒的時間最長。

1879年發明專利後的幾個月，愛迪生和他的團隊發現碳化的竹絲可以燃燒超過1200個小時。在愛迪生的燈泡中，竹子被用來做燈絲，直到19世紀80年代和20世紀初，它開始被更持久的材料所取代。[相關:最長的燃燒燈泡是什麼?]

1882年愛迪生的研究人員路易斯·霍華德·拉蒂默發明了一種更有效的製造碳絲狀物的專利。1903年威利斯·r·惠特尼(Willis r . Whitney)發明了一種治療這些細絲的方法，使它們可以在不讓玻璃燈泡的內部變暗的情況下燃燒。

鎢纖維

威廉·大衛·柯立芝一位通用電氣的美國物理學家，在1910年改進了公司製造鎢絲的方法。鎢是化學元素中熔點最高的，被愛迪生認為是一種極好的燈泡燈絲材料，但在19世紀後期生產超細鎢絲的機器不可用。鎢仍然是當今白熾燈泡的主要材料。

LED燈

發光二極體(led)現在被認為是未來照明的未來，因為能源需求較低，每月的價格較低，壽命比傳統的白熾燈泡壽命更長。

美國通用電氣公司(General Electric)的美國科學家Nick Holonyak，在20世紀60年代早期發明了一種激光，當時他無意中發明了紅色LED燈。與其他發明家一樣，自20世紀初以來人們就已經知道了一些半導體發光的原理，但Holonyak是第一個將其作為燈具申請專利的人。

根據能源部的數據，在幾年內黃色和綠色的led被添加到混合中，並在包括指示燈、計算器顯示器和紅綠燈在內的幾個應用中使用。藍色LED是在20世紀90年代早期由Isamu Akasaki、Hiroshi Amano和Shuji Nakamura(一群日本和美國科學家)創造的，他們獲得了2014年的諾貝爾物理學獎。藍色LED讓科學家們通過塗上熒光粉來製造白色發光二極體燈泡。

技術革新

如今照明選擇已經擴大，人們可以選擇不同類型的燈泡，包括緊湊型熒光燈(CFL)燈泡通過加熱一種產生紫外線和LED燈泡的氣體來工作。

幾家照明公司正在推高燈泡的範圍，包括Phillips和Stack。飛利浦公司(Phillips)利用LED技術，可以在智能手機屏幕上快速打開或關閉或調暗，也可以進行編程。高端色調的燈泡甚至可以被設置成一個大範圍的顏色(只有約1600萬)，並與音樂、電影和視頻遊戲同步。

實驗室的激光器（燈）

由特斯拉(Tesla)和美國國家航空航天局(NASA)的工程師們開始的一項研究，利用LED技術開發出了一種智能燈泡，具有廣泛的功能。它可以根據需要自動感知環境照明和調整,它關閉和通過運動感測器當有人進入房間,可以用作警戒醒來,甚至一天中調整顏色符合人的自然生理周期和自然光的模式。燈泡也有一個內置的學習程序，可以適應居民的輸入。所有這些功能都可以從任何智能手機或平板電腦上編程或監控。據估計,堆棧智能燈泡可以使用百分之六十的能源比典型的LED燈泡和持續20到三萬小時根據模型(比25到五萬小時為典型的LED燈泡在適當的遮蓋物)。

這些燈泡是兼容的(或很快就會)，有許多選擇，把整個家變成一個智能家居，包括亞馬遜Alexa、谷歌home和Apple HomeKit都在使用。

參考：美國能源部，美國歷史， 《WIRED》雜誌

作者：Elizabeth Palermo

來自：Live Science

編譯：完美的球

審校：博科園

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