چه کسی لامپ را اختراع کرد؟


اگرچه معمولاً از توماس ادیسون به عنوان مخترع اصلی لامپ یاد می شود، اما این مخترع مشهور آمریکایی تنها فردی نبود که در توسعه این فناوری تکاملی نقش داشت. الساندرو ولتا، همفری دیوی و جوزف سوان افراد کلیدی در اختراع و توسعه لامپ لامپ بودند.

تحقیق و توسعه اولیه

داستان لامپ خیلی قبل از اینکه توماس ادیسون حق ثبت اختراع اولین لامپ موفق را در سال 1879 دریافت کند آغاز شد. در سال 1800، مخترع ایتالیایی الساندرو ولتا اولین روش عملی تولید برق به نام سلول ولتایی را اختراع کرد. این باتری از صفحات متناوب روی و مس ساخته شده بود که بین آنها لایه هایی از مقوا آغشته به آب نمک بود. هنگامی که یک سیم مسی به یک سر باتری متصل می شود، باتری جریان الکتریکی را هدایت می کند. سیم مسی رشته ای ولتا اولین پیشگام رسمی باتری در نظر گرفته شد. اما یکی از مظاهر نور رشته ای نیز بود.

آزمایشگاه توماس ادیسون

آزمایشگاه منلو پارک توماس ادیسون، مخترع لامپ، پس از انتقال به موزه هنری فورد در گرین‌فیلد، میشیگان به نمایش گذاشته می‌شود.

به گفته هارولد اچ. شوبرت، سلول ولتایی به دانشمندان این امکان را می دهد که آزمایش هایی را با جریان الکتریکی در شرایط کنترل شده انجام دهند و سپس آزمایش های الکتریکی را انجام دهند. اندکی پس از رونمایی از کشف منبع پیوسته برق ولتا در انجمن سلطنتی لندن، دیوی اولین لامپ الکتریکی جهان را با اتصال سلول های ولتایی به الکترودهای زغال چوب ساخت. اختراع دیوی در سال 1802 به عنوان لامپ قوس الکتریکی شناخته شد که از قوس روشن نوری که بین دو میله کربنی ساطع می شود، مشتق شده است.

همفری دیوی در محل کار

این اثر هنری همفری دیوی را نشان می‌دهد که روی آزمایشی با مواد قلیایی کار می‌کند

اگرچه لامپ قوس دیوی مطمئناً یک مدل پیشرفته از باتری ولتا بود، اما به یک منبع نور عملی تبدیل نشد. این لامپ معیوب به سرعت سوخت و برای خانه یا محل کار بسیار روشن بود. با این حال، به گفته جان مورینگ توماس در طی سخنرانی سال 2012 منتشر شده در مجموعه مقالات انجمن فلسفی آمریکا، دیگر آزمایشات نوری دیوی منجر به تولید لامپ های ایمنی معدنچیان و همچنین روشنایی خیابان ها در پاریس و سایر شهرهای اروپایی شد. اصول نور قوس دیوی در دهه 1800 برای توسعه سایر لامپ ها و لامپ های الکتریکی مورد استفاده قرار گرفت.

در سال 1840، وارن د لا رو، دانشمند بریتانیایی، طرح یک لامپ لامپ را با استفاده از رشته پلاتین مارپیچ به جای مس اختراع کرد. اما هزینه بالای پلاتین مانع از موفقیت تجاری این لامپ شد. در سال 1848، ویلیام استیت با توسعه یک مکانیسم دقیق، طول عمر لامپ های قوس معمولی را بهبود بخشید. این مکانیسم حرکت میله های کربنی لامپ را تنظیم می کرد. اما هزینه باتری های مورد استفاده برای تامین برق لامپ های ساکن نیز مانع از کاربردهای عملی آن شد.

جوزف سوان در مقابل توماس ادیسون

در سال 1850، جوزف سوان شیمیدان انگلیسی شروع به آزمایش با یک لامپ برقی مقرون به صرفه کرد و در سال 1860 لامپی را ساخت که به جای پلاتین از یک رشته کاغذ کربنیزه استفاده می کرد. سوان اختراع خود را در سال 1878 در بریتانیا به ثبت رساند. مانند اولین نسخه‌های لامپ رشته‌ای، رشته‌های سوان در یک لوله خلاء قرار گرفتند تا با به حداقل رساندن اکسیژن، عمر خود را افزایش دهند. متأسفانه پمپ های وکیوم سوان چندان کارآمد نبودند و نمونه اولیه برای استفاده روزمره مناسب نبود.

ادیسون متوجه شد که مشکل طراحی سوان فیلامنت است. یک رشته نازک با مقاومت الکتریکی بالا می تواند لامپ را به یک نمونه عملی تبدیل کند. زیرا برای درخشش آن فقط به جریان کمی نیاز بود. در دسامبر 1879، در منلو پارک، نیوجرسی، لامپ لامپ خود را با رشته پلاتین در یک حباب خلاء شیشه ای نشان داد. سوان از این پیشرفت در لامپ های لامپ خود استفاده کرد و شرکت روشنایی الکتریکی را در انگلستان تأسیس کرد. ادیسون از سوان به دلیل تخلف شکایت کرد. اما حق اختراع سوان یک ادعای قوی در بریتانیا بود. این دو مخترع در نهایت با یکدیگر متحد شدند و شرکت ادیسون سوان را تأسیس کردند که به یکی از بزرگترین تولیدکنندگان لامپ در جهان تبدیل شد.

ادیسون و لامپ

این تصویر توماس ادیسون را با یک لامپ نشان می دهد

اولین لامپ فیلامنتی کاربردی

ادیسون در رقابت ساخت لامپ های ارزان قیمت و کاربردی پیشرو بود. او و تیم تحقیقاتی‌اش بیش از 3000 طرح لامپ را بین سال‌های 1878 و 1880 آزمایش کردند. ادیسون لامپ برق را با رشته‌های کربنی در نوامبر 1879 ثبت اختراع کرد. این حق اختراع چندین ماده مانند پنبه، کتان و چوب را فهرست کرد که می‌توان از آنها برای رشته استفاده کرد. ادیسون سال بعد را صرف یافتن رشته مناسب برای لامپ جدید خود کرد و بیش از 6000 گیاه را آزمایش کرد تا ببیند کدام ماده طولانی‌ترین سوخت را می‌سوزاند.

چند ماه پس از ثبت اختراع ادیسون در سال 1879، او و تیمش متوجه شدند که رشته بامبو کربن شده می تواند بیش از 1200 ساعت بسوزد. بنابراین، از بامبو برای رشته‌های لامپ‌های ادیسون استفاده می‌شد تا اینکه در دهه 1880 و اوایل دهه 1900 مواد بادوام‌تر جای خود را گرفتند. لوئیس هوارد لاتیمر، یکی از محققان ادیسون، اختراع بهینه ترین رشته کربن را در سال 1882 به ثبت رساند. و در سال 1903، Willis R. Whitney رشته ها را بهبود بخشید تا روشنایی خود را بدون تیره شدن درون حباب های شیشه ای حفظ کنند.

در سال 1910، ویلیام دیوید کولیج، فیزیکدان آمریکایی، روش ساخت رشته های تنگستن را برای شرکت جنرال الکتریک بهبود بخشید. تنگستن بالاترین نقطه ذوب را در بین عناصر شیمیایی دارد. ادیسون این ماده را بهترین ماده برای رشته های لامپ می دانست. اما ماشین آلات مورد نیاز برای تولید تنگستن با کیفیت بالا در اواخر قرن 19 در دسترس نبود. امروزه از تنگستن به عنوان ماده اصلی در لامپ های رشته ای فعلی استفاده می شود.