Pradžia
Elektros lemputės istorija prasidėjo dar gerokai iki tol, kai 1879 m. T.Edisonas patentavo pirmą komerciškai sėkmingą lemputę. 1800 metais italas išradėjas Alessandro Volta sukurė pirmą praktišką elektros energijos generavimo metodą – Voltos elementą. Šis stulpą primenantis elementas, pagamintas iš daugybės pakaitomis susluoksniuotų cinko ir vario „blynų“, tarp kurių dar buvo sūriame vandenyje išmirkyto kartono, paleisdavo elektros srovę per varinį laidą, prijungtą prie abiejų elemento galų. Nors šis elementas yra šiuolaikinio akumuliatoriaus pirmtakas, tačiau jeigu atkreiptume dėmesį į tai, kad plonas vario laidas, per kurį tekėdavo elektros srovė, įkaisdavo iki švytėjimo, galima jį vertinti ir kaip pačią pirmą kaitrinę lemputę.
Netrukus po to, kai A.Volta patentavo savo nuolatinės srovės šaltinį ir pristatė jį mokslininkų Karališkajai draugijai Londone, Anglijos chemikas ir išradėjas Humphry Davy pagamino pirmą pasaulyje elektros lempą, prie Voltos elementų prijungdamas anglies elektrodus. 1802 metais pademonstruotas H.Davy išradimas buvo pavadintas elektros lanko lempa, mat šviesą skleisdavo tarp dviejų anglies lazdelių susidarantis elektros lankas.
Ir nors H.Davy lempa be jokios abejonės buvo tobulesnė už paprastą Voltos elementą su laidu, ji vis dar nebuvo pakankamai praktiška naudoti kaip šviesos šaltinis. Ji labai greitai išdegdavo ir skleisdavo pernelyg vaiskią šviesą, kad būtų tinkama naudoti namų ar darbo aplinkoje. Tačiau esminius šios lempos veikimo principus daugybė mokslininkų XIX a. naudojo kurdami savo elektrinės lemputės modelius.
Štai 1840 metais britas mokslininkas Warrenas de la Rue sukūrė efektyvesnio dizaino lemputę, kurioje vietoje vario laidelio buvo naudojamas platinos siūlas. Bet platinos kaina buvo tokia didelė, kad jo išradimas niekada taip ir nesulaukė komercinės sėkmės. O 1848 metais britas Williamas Staite'as pagerino H.Davy elektros lanko lempos veikimo trukmę sukurdamas laikrodinį mechanizmą, kuris reguliavo greitai sudegančių anglies elektrodų judėjimą. Tačiau šio išradimo komercinei sėkmei kirto akumuliatorių, reikalingų šviesai generuoti, kaina.
Josephas Swanas prieš Thomasą Edisoną
1850 metais anglas chemikas Josephas Swanas sugebėjo įveikti ankstesniems išradėjams neįkandamą kainos ir efektyvumo galvosūkį, o iki 1860 metų jis sukūrė tokią lemputę, kurioje vietoje platinos siūlo buvo naudojami suodini popieriaus siūlai. 1878 metais jis patentavo savo išradimą Jungtinėje Karalystėje, o 1879 metais šiuo principu veikiančią lemputę jis pademonstravo Niukaslyje.
J.Swano popieriniai siūlai buvo patalpinti vakuumo vamzdelyje, kad jie kuo mažiau sąveikautų su deguonimi ir kuo ilgiau šviestų. Deja, to meto siurbliai nebuvo tokie efektyvus, kaip šiais laikais. Veikimo principo demonstravimui to pakako, tačiau praktiniam naudojimui tokios lemputės nebuvo labai tinkamos.
T.Edisonas suprato, kad esminis J.Swano dizaino trūkumas buvo kaitinamas siūlas. Kur kas daugiau naudos būtų iš plono, didelės elektrinės varžos siūlo – kad jis švytėtų, reikėtų tik labai nestiprios srovės. Savo lemputės variantą jis taip pats pademonstravo 1879 metais. T.Edisono patobulinimą į savo lemputes įdiegė ir J.Swanas, Anglijoje įkūręs elektrinio apšvietimo bendrovę. Amerikietis padavė britą į teismą, tačiau J.Swano patentas Anglijos teisėjams pasirodė pakankamai rimtas artgumentas. Tad ilgainiui du išradėjai iš priešininkų tapo partneriais ir sukūrė bendrovę „Edison-Swan Uniter“, kuri tapo viena didžiausių pasaulyje elektros lempučių gamintoja.
J.Swanas nebuvo vienintelis T.Edisono konkurentas. 1874 metais kanadiečiai išradėjai Henry Woodwardas ir Matthew Evansas registravo elektros lemputės patentą, aprašantį skirtingo dydžio anglies lazdelių, patalpintų tarp elektrodų, esančių stikliniame azoto pripildytame cilindre naudojimą. Šie du mokslininkai nesėkmingai bandė komercializuoti savo patentą, bet 1879 metais metė savo užmačias ir patentą pardavė T.Edisonui.
Didžiausios sėkmės T.Edisonas susilaukė Niujorke 1890 metais įkūręs bendrovę „Edison Electric Illuminating Company“. Įmonės buvo įsteigta su finansine J.P. Morgano ir kitų turtingų to meto investuotojų pagalba. Įmonė pastatė pirmąsias elektros generavimo stotis, tiekusias energiją elektros tinklams ir ką tik patentuotoms lemputėms. Pirmoji tokia elektros generavimo stotis 1882 metais buvo pastatyta Manhetene, 1882 metais
Vėliau prie T.Edisono prisidėjo tokie išradėjai, kaip Williamas Sawyeris ir Albonas Manas, o bendromis pastangomis buvo suformuota iki šiol gyvuojanti įmonė „General Electric“.
Pirmoji praktiškai naudinga kaitrinė lemputė
Esminis T.Edisono pranašumas prieš konkurentus – sugebėjimas sukurti praktišką ir nebrangią elektros lemputę. Jis su kitais įdarbintais išradėjais nuo 1878 iki 1880 metų išbandė daugiau nei 3000 skirtingų elektros lemputės variantų. 1879 metų lapkritį T.Edisonas pateikė elektros lemputės su anglies siūleliu patento paraišką. Patente buvo išvardintos kelios medžiagos, kurios galėjo būti naudojamos siūleliui – taip pat medvilnė, linas, mediena. T.Edisonas visus ateinančius metus ieškojo idealaus siūlelio savo pagal naują patentą gaminamai lemputei ir išbandė daugiau nei 6000 augalinių medžiagų, norėdamas nustatyti, kuri jų degtų ilgiausiai.
Praėjus keletui mėnesių po to 1979 metų patento registravimo, T.Edisonas su kolegomis nustatė, kad suodinas bambuko siūlas gali degti ilgiau nei 1200 valandų. Todėl bambuko siūlai T.Edisono lemputėse buvo naudojami tol, kol gamintojai paskutiniame XIX a. dešimtmetyje ir XX a. pradžioje nepradėjo jų keisti dar ilgiau degančiomis medžiagomis.
1882 metais vienas iš T.Edisono pasamdytų išradėjų, Lewisas Howardas Latimeris, patentavo efektyvesnį anglies siūlelių gamybos būdą. 1903 metais Willisas R. Whitney išrado šių siūlelių apdorojimo būdą, leidusį jiems ryškiai šviesti neapsuodinant stiklinio lemputės gaubto vidaus.
Volframo siūlai
„General Electric“ dirbęs amerikietis fizikas Williamas Davidas Coolidge'as 1910 metais pagerino šios bendrovės volframo siūlų gamybos metodą. Volframas – iš visų žinomų medžiagų aukščiausioje temperatūroje besilydantis elementas – T.Edisono jau buvo įvertintas kaip puiki medžiaga elektros lempučių siūlų gamybai, tačiau įrangos, kurią naudojant būtų įmanoma pagaminti super-ploną volframo vielutę, XIX a. pabaigoje tiesiog nebuvo. Volframas iki šiol išliko pagrindine kaitrinių lempučių siūlų medžiaga.
