爱迪生灯泡仿古钨丝灯

富兰克林的风筝实验，从空中捕捉到雷电

美国发明家爱迪生发明电灯，可以说家喻户晓。

早在18世纪末，美国的富兰克林用放风筝的办法引发出电火花。电火花的光亮，使人们看到了电照明的曙光。1808年，英国科学家戴维在用碳棒做电流热效应实验时，无意中把两根碳棒触碰了一下，谁知就在碳棒尖端相互离开的一瞬间，亮起了一道类似夜空中的闪电一样的极亮的白光。这让戴维兴奋不已，他反复试验，终于发明了被称为“电烛”的世界上第一盏弧光灯。但由于当时缺乏电源，这一发明没有引起人们的注意。直到1831年，法拉第发明了发电机，弧光灯才开始在街道、广场上应用。1878年，西方人毕雪伯把一盏用电池的弧光灯带到上海，中国人第一次见到了电灯。后来又在南京路江西路口，竖起了上海第一根电灯杆。黄式权在他的《淞南梦影录》中，引友人的一首诗赋介绍这种弧光灯：

“泰西奇巧真百变，能使空中捉飞电，电气化作琉璃灯，银海光摇目为眩。一枝火树高烛云，照灼不用蚖膏焚。近风不摇雨不灭，一气直欲通氤氲……申江今作不夜城，管弦达旦喧歌声，华堂琼筵照夜乐，不须烧烛红妆明。吁嗟呼！繁华至此亦已极，天机至此亦已泄。”

当时的发电机只能点亮16盏弧光灯，最初在外滩试装了10盏，后来才慢慢地发展到酒楼、戏院等场所。但是，这种电灯光线太强、耗电太多、寿命太短、价格昂贵，一盏弧光灯当年在上海要收年金250两白银，不适宜于家用。19世纪末，弧光灯就退出了照明舞台。

尽管弧光灯早早地退出了照明舞台，但是，无数的科学家仍在为寻求一种价廉物美、经久耐用的电灯而不断地探究。

1854年，美国戈培尔将一根炭化的竹丝，放在真空的玻璃瓶里，制成的灯泡可维持400小时照明。他的发明今天看来是首个实用的白炽灯，但他当时没有申请专利。1850年，英国人斯旺开始研究电灯。1878年，他将炭丝放在真空的玻璃泡里，制成的灯泡在英国申请了专利，并开设公司，为家庭安装电灯。1874年，加拿大的两名电气技师在放入炭杆的玻璃泡内充入氦气，制成灯泡，并申请了专利。

爱迪生在认真总结了前人的失败经验后，制定了详细的试验计划，分别在两个方面进行试验：一是分类试验1 600多种不同的耐热材料；二是改进抽真空设备，提高灯泡的真空度。

他先从耐热材料着手试验，首先想到的是炭。他把一小截炭丝装进玻璃泡里，刚一通电马上就断裂了。“这是什么原因呢？”爱迪生拿起断成两段的炭丝，再看看玻璃泡，过了许久，忽然想起，“噢，也许因为这里面有空气，空气中的氧帮助炭丝燃烧，使它马上烧断了！”于是，他用抽气机把玻璃泡里的空气抽掉。果然好多了，灯没有马上熄掉。但8分钟后，灯还是熄灭了。看来还是材料问题，他与助手将各种耐热材料逐一进行试验，灯的寿命可以延长到2小时。但时间还是太短。实验进入了低谷，爱迪生非常苦恼。他坐在椅子上思考下一步实验的材料，随手拿起桌上一卷棉纱摆弄起来。突然，一个念头在他脑子里闪过：不妨用棉纱烧炭丝试试看。爱迪生把棉纱放在一只特殊的模具里，放到高温炉里，一根炭丝烧成了。谁知它太脆弱了，刚一碰就断了。再烧！直到烧制出第 4 根炭丝，才顺利地装进玻璃泡里，并用抽气机抽出里面的空气。一试，效果不错，灯炮的寿命延长到13小时，后来又达到45小时。

可爱迪生并无高兴的样子，摇摇头说道：“还不行。”他希望能点亮1 000小时，最好是能16 000小时！

后来，爱迪生选用竹子做试验，将竹子炭化后，装进玻璃泡里，通上电，竟连续亮了1 200小时，成功了！爱迪生终于让人们用上价廉物美、经久耐用的电灯泡了。1879年10月21日，世界上第一只有实用价值的电灯泡诞生了。这种竹丝电灯泡，后来一直沿用了好多年。1906年，爱迪生又将竹丝改成钨丝，使灯泡的寿命又提高了很多，并一直沿用到今天。

钨丝灯泡的寿命之长，简直令人难以想象。在美国洛杉矶的一个消防局里，有一只钨丝灯泡，已经连续点亮了107年！在这107年里，灯泡只关闭了22分钟。这是消防员把它从原来的消防局大楼里拆下，换到新楼里去。一位消防员回忆说，在他还是20多岁小伙子的时候，这只4瓦灯泡就在消防局里亮着。如今这位消防员早已退休，而这只107岁的灯泡丝毫没有衰老的迹象，还能继续工作好多年。

爱迪生发明了白炽灯之后，在人们欢呼之余，富有远见的科学家发现白炽灯只有10% ~ 20%的电能转换成光，其余的电能变成了热，被白白地浪费掉了。

有些科学家想另辟蹊径，让电能转换成更多的光能。1902年，美国的黑维特将耐热玻璃制成灯管，抽出灯管内的空气，然后在真空的灯管中充入水银和少量的氩气，通电后，水银受热蒸发，水银蒸气放电，发出的亮光比白炽灯还亮，电能的利用率也大大提高了。但是，水银灯会辐射出大量紫外线，而紫外线对人体有害；而且水银灯光线太亮、太刺眼，因此，它没有得到广泛应用。1904年，穆尔在美国制造出首个气体放电灯。气体放电现象，早在1879年由英国科学家克鲁克发现。他在充有惰性气体的管子里通电，惰性气体会放射出光线。管内充入不同的惰性气体和压力，放射出的光线颜色也会不同。1910年，法国的克劳德也制造出被称为霓虹灯的气体放电灯。1930年，气体放电灯还发展出钠蒸气灯和高压水银蒸气灯，应用于广场和街道照明。1938年，美国通用公司的研究人员伊曼，从霓虹灯的发光中得到启发，发明了与水银灯完全不同的荧光灯。荧光灯是在一根玻璃管内，充进一定量的水银，管的内壁涂有荧光粉，管的两端各有一个灯丝做电极。通电后，水银蒸气放电产生紫外线，紫外线激发管壁内的荧光粉，发出可见光。它一诞生，便很快进入了一般普通家庭。到目前为止，白炽灯和荧光灯仍是家庭的主要照明灯。