چه کسی لامپ حبابی را اختراع کرد؟

زومیت: گرچه توماس ادیسون معمولاً به‌عنوان مخترع اصلی لامپ حبابی شناخته می‌شود، این مخترع مشهور آمریکایی تنها شخصی نبود که در توسعه‌ی این فناوری تکاملی نقش داشت. الساندرو ولتا، همفری دیوی و جوزف سوان از چهره‌های کلیدی در ابداع و توسعه‌ی لامپ حبابی بودند.

پژوهش‌ها و توسعه‌ی اولیه

داستان لامپ حبابی مدت‌ها پیش از آنکه توماس ادیسون حق ثبت اختراع اولین لامپ حبابی موفق را در سال ۱۸۷۹ دریافت کند، آغاز شد. در سال ۱۸۰۰، الساندرو ولتا مخترع ایتالیایی اولین روش کاربردی تولید برق به نام پیل ولتایی را ابداع کرد. این پیل از صفحات متناوب روی و مس ساخته شده بود و لایه‌هایی از مقوای خیس‌‌خورده در آب‌نمک بین آن‌ها قرار داشت. وقتی یک سیم مسی به یک انتهای پیل وصل شود، پیل جریان برق را منتقل می‌کند. سیم مسی تابان ولتا به‌عنوان اولین پیشگام رسمی باتری در نظر گرفته شد؛ اما همچنین یکی از تجلی‌های نور رشته‌ا‌ی بود.

آزمایشگاه منلو پارک توماس ادیسون، مخترع لامپ حبابی پس از نقل مکان به موزه‌ی هنری فورد در گرین‌فیلد میشیگان نشان داده شده است.

به نقل از هارولد اچ شوبرت، پیل ولتایی به دانشمندان اجازه داد آزمایش‌هایی را با جریان الکتریکی در شرایط کنترل‌شده و سپس آزمایش‌های برقی را انجام دهند. مدتی از رونمایی کشف منبع پیوسته‌ی برق ولتا در انجمن سلطنتی لندن نگذشته بود که دیوی اولین لامپ الکتریکی جهان را با اتصال پیل‌های ولتایی به الکترودهای زغالی ساخت. اختراع دیوی در سال ۱۸۰۲ با عنوان لامپ قوسی الکتریکی شناخته شد که برگرفته از قوس درخشان نور منتشر شده بین دو میله‌ی کربنی است.

این اثر هنری همفری دیوی را در حال کار روی آزمایشی با آلکالی‌ها نشان می‌دهد

با اینکه لامپ قوسی دیوی قطعاً مدلی پیشرفته از پیل‌های ولتا بود، به منبع نور کاربردی تبدیل نشد. این لامپ ناقص به سرعت می‌سوخت و برای خانه یا محیط کار بیش از اندازه روشن بود. بااین‌حال به نقل از جان میورینگ توماس در طی یک سخنرانی در سال ۲۰۱۲ که در Proceedings of The American Philosophical Society منتشر شد، دیگر آزمایش‌های نوری دیوی به تولید لامپ ایمنی کارگران معدن و همچنین نورپردازی خیابانی پاریس و دیگر شهرهای اروپایی انجامیدند. اصول نور قوسی دیوی در سده‌ی ۱۸۰۰ میلادی برای توسعه‌ی دیگر لامپ‌ها و حباب‌های الکتریکی به کار رفتند.

وارن دی لا رو، دانشمند بریتانیایی در سال ۱۸۴۰ طرح یک لامپ حبابی را با استفاده از فیلامنت پلاتینیومی پیچه‌ای به جای مس اختراع کرد؛ اما هزینه‌ی بالای پلاتینیوم مانع از موفقیت تجاری لامپ شد. در سال ۱۸۴۸، ویلیام استیتی طول عمر لامپ‌های قوسی معمولی را با ساخت یک مکانیزم دقیق بهبود داد. این مکانیزم حرکت میله‌های کربنی لامپ را تنظیم می‌کرد؛ اما هزینه‌ی باتری‌های به کار رفته برای تأمین توان لامپ‌های استیتی هم مانع از کاربردهای عملی آن شد.

جوزف سوان درمقابل توماس ادیسون

شیمی‌دان انگلیسی، جوزف سوان در سال ۱۸۵۰، آزمایش خود را با ساخت یک لامپ برقی مقرون‌به‌صرفه آغاز کرد و در سال ۱۸۶۰ لامپی حبابی را ساخت که از فیلامنت کاغذی کربنیزه‌شده به جای پلاتینیوم استفاده می‌کرد. سوان اختراع خود را در سال ۱۸۷۸ در بریتانیا ثبت کرد. فیلامنت‌های سوان مانند اولین نسخه‌های لامپ حبابی در لوله‌ای خلأ قرار داشتند تا بدین‌ترتیب با حداقل‌سازی اکسیژن، طول عمر آن‌ها افزایش پیدا کند. متأسفانه پمپ‌های خلأ سوان چندان بهینه نبودند و نمونه‌ی اولیه برای کاربردهای روزمره مناسب نبود.

ادیسون متوجه شد که مشکل طراحی سوان از فیلامنت بوده است. یک فیلامنت باریک با مقاومت الکتریکی بالا می‌توانست لامپ را به نمونه‌ای کاربردی تبدیل کند؛ زیرا تنها یک جریان کوچک برای درخشش آن لازم بود. او در دسامبر ۱۸۷۹ در منلو پارک نیوجرسی، لامپ حبابی خود با فیلامنت پلاتینیومی را در یک حباب خلأ شیشه‌ای نمایش داد. سوان از این پیشرفت در لامپ‌های حبابی خود بهره برد و شرکت نورپردازی الکتریکی را در انگلستان تأسیس کرد. ادیسون به دلیل تخلف از سوان شکایت کرد؛ اما حق اختراع سوان ادعایی قوی در بریتانیا بود. این دو مخترع در نهایت به یکدیگر پیوستند و شرکت ادیسون سوان را تأسیس کردند که به یکی از تولیدکنندگان بزرگ لامپ حبابی جهان تبدیل شد.

این تصویرسازی توماس ادیسون را با یک لامپ حبابی نشان می‌دهد

اولین لامپ‌ حبابی رشته‌ای کاربردی

ادیسون در رقابت ساخت لامپ کم‌هزینه و کاربردی پیشتاز بود. او و تیم پژوهشگرهایش بیش از ۳۰۰۰ طرح لامپ حبابی را بین سال‌های ۱۸۷۸ و ۱۸۸۰ آزمایش کردند. ادیسون در نوامبر ۱۸۷۹ اختراع لامپ الکتریکی با فیلامنت کربنی را ثبت کرد. در این اختراع فهرست مواد متعددی مثل پنبه، کتان و چوب آمده بود که ممکن بود برای فیلامنت به کار بروند. ادیسون سال بعد را صرف یافتن فیلامنتی بی‌نقص برای لامپ جدید خود کرد و بیش از ۶۰۰۰ گیاه را آزمایش کرد تا ببیند کدام ماده مدت طولانی‌تری می‌سوزد.

چند ماه پس از ثبت اختراع ادیسون در سال ۱۸۷۹، او و تیمش متوجه شدند فیلامنت بامبویی کربونیزه‌شده می‌تواند بیش از ۱۲۰۰ ساعت بسوزد. بدین‌ترتیب از بامبو برای فیلامنت‌های حباب‌های ادیسون استفاده شد تا اینکه در دهه‌ی ۱۸۸۰ تا اوایل ۱۹۰۰ مواد بادوام‌تری جای آن‌ها را گرفتند. لویس هوارد لاتیمر یکی از پژوهشگران ادیسون در سال ۱۸۸۲ اختراع بهینه‌ترین فیلامنت کربنی را ثبت کرد؛ و در سال ۱۹۰۳، ویلیس آر ویتنی فیلامنت‌ها را به گونه‌ای بهبود داد که بدون تیره شدن داخل حباب‌های شیشه‌ای درخشندگی خود را حفظ کنند.

ویلیام دیوید کولیدج، فیزیک‌دان آمریکایی در سال ۱۹۱۰ روش ساخت فیلامنت‌های تنگستنی شرکت جنرال الکتریک را بهبود داد. تنگستن دارای بیشترین نقطه‌ی ذوب در میان عناصر شیمیایی است. ادیسون این ماده را بهترین ماده برای فیلامنت‌های لامپ حبابی درنظر گرفت؛ اما ماشین‌آلات لازم برای تولید تنگستن مرغوب در اواخر قرن نوزدهم موجود نبودند. امروزه تنگستن به‌عنوان ماده‌ی اصلی در لامپ‌های رشته‌ای کنونی به کار می‌رود.