Η ιστορία του φωτισμού και των λαμπτήρων

Η πρώτη λάμπα εφευρέθηκε γύρω στα 70.000 π.Χ. Ένας κοίλος βράχος, κέλυφος ή άλλο φυσικό αντικείμενο που βρέθηκε ήταν γεμάτο με βρύα ή παρόμοιο υλικό που ήταν εμποτισμένο με ζωικό λίπος και αναφλέχθηκε. Οι άνθρωποι άρχισαν να μιμούνται τα φυσικά σχήματα με ανθρωπογενείς κεραμικούς, αλάβαστρο και μεταλλικούς λαμπτήρες. Τα πλέγματα προστέθηκαν αργότερα για να ελέγξουν το ρυθμό καύσης. Περί τον 7ο αιώνα π.Χ., οι Έλληνες άρχισαν να φτιάχνουν λαμπτήρες τερακότας για να αντικαταστήσουν τους φανούς χειρός. Ο λαμπτήρας λέξης προέρχεται από την ελληνική λέξη lampas, που σημαίνει φακό.

Τον 18ο αιώνα, ο κεντρικός καυστήρας εφευρέθηκε, μια σημαντική βελτίωση στο σχεδιασμό των λαμπτήρων. Η πηγή καυσίμου ήταν τώρα σφικτά εγκλεισμένη σε μέταλλο και ένας ρυθμιζόμενος μεταλλικός σωλήνας χρησιμοποιήθηκε για τον έλεγχο της έντασης της καύσης καυσίμου και της έντασης του φωτός. Περίπου την ίδια εποχή, μικρές γυάλινες καμινάδες προστέθηκαν στους λαμπτήρες τόσο για την προστασία της φλόγας όσο και για τον έλεγχο της ροής του αέρα στη φλόγα. Ο Ami Argand, ένας ελβετικός χημικός, πιστώνεται με την πρώτη ανάπτυξη της αρχής της χρήσης λαμπτήρα πετρελαίου με κοίλη κυκλική φυτίλια που περιβάλλεται από γυάλινη καμινάδα το 1783.

Τα πρώιμα καύσιμα φωτισμού αποτελούνται από ελαιόλαδο, κερί μέλισσας, ιχθυέλαιο, φάλαινα, σησαμέλαιο, καρύδι και παρόμοιες ουσίες. Αυτά ήταν τα συνηθέστερα χρησιμοποιούμενα καύσιμα μέχρι τα τέλη του 18ου αιώνα. Ωστόσο, οι αρχαίοι Κινέζοι συνέλεξαν φυσικό αέριο σε δέρματα που χρησιμοποιήθηκαν για φωτισμό.

Το 1859 ξεκίνησε η γεώτρηση για το πετρέλαιο και η λαροειδής λαμπτήρας πετρελαίου έγινε δημοφιλής, που εισήχθη για πρώτη φορά το 1853 στη Γερμανία. Οι λαμπτήρες άνθρακα και φυσικού αερίου καθίσταντο επίσης ευρέως διαδεδομένοι. Το αέριο άνθρακα χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά ως καύσιμο φωτισμού ήδη από το 1784.

Το 1792, η πρώτη εμπορική χρήση του φωτισμού του αερίου ξεκίνησε όταν ο Γουίλιαμ Μέρντοχ χρησιμοποιούσε αέριο άνθρακα για να φωτίζει το σπίτι του στο Redruth της Κορνουάλλης. Ο Γερμανός εφευρέτης Freidrich Winzer (Winsor) ήταν το πρώτο άτομο που κατοχύρωσε το φωτισμό φυσικού αερίου άνθρακα το 1804 και μια "θερμοαυτόματος" με αέριο αποσταγμένο από ξύλο κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1799. Ο David Melville έλαβε το πρώτο ευρεσιτεχνικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας των ΗΠΑ το 1810.

Στις αρχές του 19ου αιώνα, οι περισσότερες πόλεις στις Ηνωμένες Πολιτείες και στην Ευρώπη είχαν δρόμους αερίου. Ο φωτισμός αερίων για δρόμους έδωσε τη θέση του σε χαμηλή πίεση νατρίου και υψηλής πίεσης φωτισμό υδραργύρου στη δεκαετία του 1930 και η ανάπτυξη του ηλεκτρικού φωτισμού στη στροφή του 19ου αιώνα αντικατέστησε τον φωτισμό του φυσικού αερίου μέσα σπίτια.

Σερ Humphrey Davy της Αγγλίας εφευρέθηκε η πρώτη ηλεκτρική λάμπα τόξου άνθρακα το 1801.

Μια λυχνία τόξου άνθρακα λειτουργεί με την αγκίστρωση δύο ράβδων άνθρακα σε μια πηγή ηλεκτρική ενέργεια. Με τα άλλα άκρα των ράβδων να βρίσκονται σε σωστή απόσταση, το ηλεκτρικό ρεύμα θα ρέει μέσα από ένα "τόξο" ατμού που δημιουργεί έντονο λευκό φως.

Όλοι οι λαμπτήρες τόξου χρησιμοποιούν ρεύμα που τρέχει μέσω διαφόρων ειδών πλάσματος αερίου. Ο A.E. Becquerel της Γαλλίας θεωρήθηκε για τη λάμπα φθορισμού το 1857. Τα φώτα τόξου χαμηλής πίεσης χρησιμοποιούν ένα μεγάλο σωλήνα πλάσματος αερίου χαμηλής πίεσης και περιλαμβάνουν φώτα φθορισμού και πινακίδες νέον.

Ο Sir Joseph Swann της Αγγλίας και Τόμας Έντισον και οι δύο εφευρέθηκαν οι πρώτοι ηλεκτρικοί λαμπτήρες πυρακτώσεως κατά τη δεκαετία του 1870.

Οι λαμπτήρες πυρακτώσεως λειτουργούν με τον τρόπο αυτό: η ηλεκτρική ενέργεια ρέει μέσω του νήματος που βρίσκεται μέσα στο λαμπτήρα. το νήμα έχει αντίσταση στην ηλεκτρική ενέργεια. η αντίσταση καθιστά τη θερμότητα του νήματος σε υψηλή θερμοκρασία. το θερμαινόμενο νήμα τότε ακτινοβολεί το φως. Όλοι οι λαμπτήρες πυρακτώσεως λειτουργούν με τη χρήση φυσικού νήματος.

Thomas A. Η λάμπα του Edison έγινε η πρώτη εμπορικά επιτυχημένη λάμπα πυρακτώσεως (περίπου το 1879). Ο Edison έλαβε το Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας ΗΠΑ 223.898 για τη λάμπα πυρακτώσεως του 1880. Οι λαμπτήρες πυρακτώσεως εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται κανονικά στα σπίτια μας, σήμερα.

Σε αντίθεση με τη δημοφιλή πεποίθηση, ο Thomas Alva Edison δεν «εφευρέθηκε» τον πρώτο λαμπτήρα, αλλά μάλλον βελτίωσε σε μια 50χρονη ιδέα. Για παράδειγμα, δύο εφευρέτες που κατοχύρωσαν με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας τον λαμπτήρα πυρακτώσεως πριν τον Thomas Edison ήταν ο Henry Woodward και ο Matthew Evan. Σύμφωνα με το Εθνικό Συμβούλιο Έρευνας του Καναδά:

Ο Henry Woodward του Τορόντο, ο οποίος, μαζί με τον Matthew Evans, κατοχύρωσε ένα λαμπτήρα το 1875. Δυστυχώς, οι δύο επιχειρηματίες δεν μπορούσαν να αυξήσουν τη χρηματοδότηση για να εμπορευματοποιήσουν την εφεύρεσή τους. Ο επιχειρηματίας Thomas Edison, ο οποίος εργάστηκε στην ίδια ιδέα, αγόρασε τα δικαιώματα για το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας τους. Το κεφάλαιο δεν ήταν πρόβλημα για τον Edison: είχε την υποστήριξη ενός συνδικάτου βιομηχανικών συμφερόντων με $ 50.000 να επενδύσει - ένα αρκετά μεγάλο ποσό τότε. Χρησιμοποιώντας χαμηλότερο ρεύμα, ένα μικρό ανθρακούχο νήμα και ένα βελτιωμένο κενό μέσα στην υδρόγειο, ο Edison απέδειξε με επιτυχία τον λαμπτήρα το 1879 και, όπως λένε, το υπόλοιπο είναι ιστορικό.

Αρκεί να πούμε, λάμπες αναπτυχθεί σε μια χρονική περίοδο.

Charles F. Βούρτσα των Ηνωμένων Πολιτειών εφευρέθηκε το λαμπτήρα δρόμου άνθρακα το 1879.

Αμερικανός Peter Cooper Hewitt κατοχύρωσε την λυχνία υδραργύρου το 1901. Πρόκειται για λαμπτήρα τόξου που χρησιμοποίησε ατμό υδραργύρου περικλεισμένο σε γυάλινο βολβό. Οι λαμπτήρες υδραργύρου ήταν οι προπορευόμενοι λαμπτήρες φθορισμού. Τα φώτα τόξου υψηλής πίεσης χρησιμοποιούν ένα μικρό βολβό αερίου υψηλής πίεσης και περιλαμβάνουν λαμπτήρες υδραργύρου, λαμπτήρες τόξου υψηλής πίεσης με νάτριο και λαμπτήρες τόξου μεταλλικού αλογόνου.

Ο Γιώργος Κλοντ της Γαλλίας εφευρέθηκε το λαμπτήρα νέον το 1911.

Αμερικανός, ο Irving Langmuir εφευρέθηκε ένα ηλεκτρικό γεμάτο με αέριο λαμπτήρα βολφραμίου το 1915. Πρόκειται για λαμπτήρα πυράκτωσης που χρησιμοποίησε βολφράμιο και όχι άνθρακα ή άλλα μέταλλα ως νήμα στο εσωτερικό του λαμπτήρα και έγινε το πρότυπο. Οι παλαιότεροι λαμπτήρες με νήματα άνθρακα ήταν τόσο αναποτελεσματικοί και εύθραυστοι και σύντομα αντικαταστάθηκαν από λαμπτήρες πυρακτώσεως βολφραμίου μετά την εφεύρεσή τους.

Ο Friedrich Meyer, ο Hans Spanner και ο Edmund Germer κατοχυρώθηκαν με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας λαμπτήρας φθορισμού το 1927. Μια διαφορά μεταξύ ατμών υδραργύρου και λαμπτήρων φθορισμού είναι ότι οι λαμπτήρες φθορισμού επικαλύπτονται στο εσωτερικό για να αυξάνουν την απόδοση. Αρχικά, το βηρύλλιο χρησιμοποιήθηκε ως επικάλυψη, ωστόσο, το βηρύλλιο ήταν πολύ τοξικό και αντικαταστάθηκε με ασφαλέστερα φθορίζοντα χημικά.

Το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας ΗΠΑ 2,883,571 χορηγήθηκε στους Elmer Fridrich και Emmett Wiley για ένα λαμπτήρα αλογόνου βολφραμίου - έναν βελτιωμένο τύπο λαμπτήρα πυρακτώσεως - το 1959. Ένας καλύτερος λαμπτήρας αλογόνου επινοήθηκε το 1960 από τον μηχανικό της General Electric Fredrick Moby. Ο Moby χορηγήθηκε στο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας Η.Π.Α. 3.243.634 για τον αλογόνο Α-βολφραμίου του, ο οποίος μπορούσε να χωρέσει σε μια τυπική πρίζα λαμπτήρων. Στις αρχές της δεκαετίας του 1970, οι μηχανικοί έρευνας της General Electric εφευρέθηκαν βελτιωμένους τρόπους κατασκευής λαμπτήρων αλογόνου βολφραμίου.

Το 1962, η General Electric κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας έναν λαμπτήρα τόξου που ονομάζεται λάμπα "Multi Vapor Metal Halide".