電燈是愛迪生發明的嗎?

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電燈的發明,實際上是很多人努力累積下來的成果。圖為愛迪生跟圓筒留聲機。 圖片來源:Museum of Innovation and Science

人類經歷漫長的火力照明歷史,直至電燈的發明出現,人類於幽暗處的生活才得以大大改善。談及電燈,不少人都會道出愛迪生的名字。然而,早於愛迪生前,相關研究已悄然展開。正確來說,愛迪生乃電燈的改良者。後來燈絲用料的最終改良,亦非出自愛迪生之手。

電燈的發明與電力發展關係密切。意大利發明家伏特(Alessandro Volta)於 1800 年以鋅片與銅片浸泡在鹽水中,成功發電。該實驗不僅成為現代電池的前身,當中的發光銅線亦為鎢絲燈泡的最初形態。伏特向英國皇家學會提交報告,講述其持續發電設計不久,學會成員英國化學家戴維爵士(Sir Humphry Davy)便發明了世界上第一盞弧光燈。此燈以伏特發明的「伏特堆電池」(Voltaic pile),連接兩根碳棒產生電弧照明。不過,當時的弧光燈容易燒壞,並不實用,因而未能普及。但弧光燈的發光原理,成為了後來電燈的藍本。

戴維爵士的弧光燈。 圖片來源:Elementary Treatise on Natural Philosophy/Wikimedia Commons

終於,重要的變革在 1840 年出現。英國科學家 Warren de la Rue 發明一種以鉑絲代銅發光的白熾燈,成了第一代電燈泡之一。不過,其效用雖高,但鉑的成本更為高昂。到了 1848 年,英國人 William Staite 推出新裝置,能調節燈泡中碳棒的損耗以提高燈的壽命,卻同樣宥於供電成本過高,同樣難以推出商業市場。

為改善成本問題,英國化學家斯旺(Joseph Swan)以碳化物料代替鉑製成的燈絲,將燈絲置於真空管中,減少與氧氣接觸,成功解決成本效益問題,但其發明仍有缺憾:1879 年,斯旺展示其電燈,但當日的真空泵效率不過夠,導致燈絲與氧氣接觸,展示成果不彰。愛迪生則認為問題在於燈絲,只要燈絲的電阻夠高,電燈就能變得更實用。同年,愛迪生展示其經改良後的碳絲燈泡並成功取得專利。1 年過後,他的炭化竹絲燈泡更成功維持發光達 1,200 小時,配合直流供電系統,成功解決各種成本效益問題。

至於白熾燈到後來通稱鎢絲燈而不叫竹絲燈,則是由於燈絲用料的進一步改良。是次改良,出自通用電氣公司旗下的物理學家 William David Coolidge。1910 年,通用電氣成功以低廉成本量產鎢絲燈泡,鎢絲自此一直用作白熾燈的製作原料,未再更改。直到光管、LED 燈的冒起,才逐漸取代電燈泡的位置。