Kuka keksi hehkulampun sisällä pyörivän pienen pätkän lankaa?
me kaikki opimme historiankirjoituksissamme, että Thomas Edison keksi hehkulampun vuonna 1879 ja että ensimmäinen onnistunut hehkulanka oli karbonoitu puuvillalanka, joka paloi 13,5 tuntia. Tänään, lamppu filamentit eivät ole jotain ajattelemme, elleivät ne palaa loppuun, mutta niiden varhainen kehitys on kiehtova tarina 19thcentury kemia ja materiaalitieteen.
Edison päätti kehittää anincandescent valaistusjärjestelmän aikana, jolloin hänet tunnustettiin valtakunnallisesti merkittävimmäksi lennätinlaitteiden keksijäksi. Syksyyn 1877 mennessä Edison oli kehittänyt joitakin kriittisiä valaistuksia ja ilmoitti lehdistölle, että hänellä olisi pian kaupallinen menestyksekäs järjestelmä.
hän päätteli, että bulbns-hehkulangan ylikuumenemisen estämiseksi tarvittiin currentregulator. Joko lämpölaajenemis-laite ortelegraph-tyylinen rele voidaan avata piiri, kun nykyinen wastoo korkea. Katkaisijasuojaus kunkin hehkulangan tarkoitti, että lamput olisi johdettava inparallel.
onneksi Edison tunsi joulenien ja Ohmnien lait ja ymmärsi, että suurvastuslamput toimisivat tehokkaimmin rinnakkaispiireissä. New Jerseyn Menlo Parkissa laboratorioissa suoritetut kokeet paljastivat, että filamentin energiankulutus oli verrannollinen sen säteilevään pintaan, ei sen kestävyyteen. Toisin sanoen korkean vastuksen lamput eivät vaatisi enemmänenergiaa kuin alhaisen vastuksen. Säteilevän pinnan pienentäminen tuotti itse asiassa enemmän valoa. Siten ihanteellinen hehkulanka olisi pitkin, ohut lanka, jolla on suuri vastus. Ja kun hän saavutti tämän pisteen lokakuussa 1878, Edison uskoi, että hehkulamppu oli yhtä hyvä kuin jo keksitty.
kun Edison oli aloittanut valoprojektinsa vuonna 1877, parikymmentä keksijää oli jo rakentanut valolamppuja, joissa oli joko ilmassa lämmitettäviä platina-tai iridiumfilamentteja tai tyhjiössä kuumennettuja hiililamentteja. Platina oli ihanteellinen materiaali. Sillä oli korkea sulamispiste, se voitiin haavoittaa tiiviiseen kelaan ja se pysyi hapettuneena. Toisaalta hiili hapettui liian helposti ja sitä oli vaikea suojata nykyisillä Vacuum-teknologioilla. Aikaisemmat yrittäjät yrittivät tuloksetta kiertää tämän ongelman käyttämällä hiilifilamentteja typen ja jopa hiilivetyjen ilmakehissä.
platinumnsexpensen voittamiseksi Edison yritti löytää uusia lähteitä ja kehittää platinaseoksia. Molemmat yritykset epäonnistuivat, samoin yritykset käyttää halvempia metalleja. Tällä kertaa lehdistö, joka oli tullut odottaa ihmeitä Edison, (näkemys whichEdison itse voimakkaasti kannustanut) oli tulossa kärsimätön tuloksia.
tämän artiklan soveltamisalan ulkopuolelle jää paljon se,että kuvataan edisonns 1878: n työtä sähkögeneraattorien parissa, julkisuutta tuottavaa työtä ja sitä, miten hehkulamppujärjestelmälle järjestettiin taloudellista tukea. Riittää, kun totean, että nämä ponnistelut olivat ratkaisevan tärkeitä hankkeen saattamiseksi päätökseen.
Edison ja hänen henkilökuntansa tekivät metallifilamenttien parissa työskennellessään yhden tärkeimmistä kemianteoistaan. Ilmassa kuumennettujen platina/iridium-metalliseosfilamenttien mikroskooppiset ja kemialliset tutkimukset paljastivat, että hapettuminen oli suuri ongelma. Metalli näytti adsorboivan kaasuja lämmityksen aikana ja että sen sulamispiste riippui sen kaasumäärästä. Ilmiselvästi tarvittiin parempi tyhjiöpumppu.
Tutkimuslukuja tutkimalla Menlo Parkin henkilökunta sai selville, että kaksi parasta pumppua olivat theSprengel-ja Geissler mercury-tyyppisiä. Koska Edison ei pystynyt hankkimaan niitä, hän tilasi lasinpuhallusyrityksen rakentamaan uusia pumppuja, jotka yhdistivät molempien parhaat ominaisuudet. McLeod mittari lisättiin ja thelaboratory oli pian worldns tehokkain (joskin joskus Temperamenttinen)alipainepumppu.
platinan kuumentaminen parempikuumeessa vähensi rihmastojen välejä, mikä puolestaan mahdollisti niiden ohenemisen ja niiden seisomisen korkeammissa lämpötiloissa. Se tekisi järjestelmästä myös halvemman, koska jokaista lamppua varten ei enää tarvita yksittäisiä katkaisijoita.
Edison lopulta esitteli metallien kaasuja käsittelevän työnsä American Association for the Advancement ofScience-järjestölle. Se tunnustetaan merkittäväksi osaksi metallien kemiaa. Kaikki tämä työ ei kuitenkaan ratkaissut ongelmaa platinumns kustannukset.
paremmalla vakuuumpumpilla varustettuna Edison kääntyi nyt hiileksi potentiaalisena hehkulamppuna. Hän etsi luonnossa esiintyvää kuitua, jota voitaisiin hiillostaa. Monien kokeiltujen kuitujen joukossa oli ihmisten karvoja, eläinten karvoja, ohueksi leikattuja sarvia, kaikenkarvaisia lankoja ja kasvitieteellisiä näytteitä eri puolilta maailmaa. Parantaakseen niiden lujuutta Edison yritti kyllästää hiiltyneitä kuituja kivikarkeilla,valasöljyllä, puuvillaöljyllä ja lukuisilla hiilivedyillä. Lopulta onnistunein kuitu osoittautui ohutliitetty nauhat bambua.
samaan aikaan lehdistö, yleisö ja talouden tukijat alkoivat käydä kärsimättömiksi. Edison tarvitsi hehkulamppuja esittelyprojekteihinsa.Ensimmäisissä polttimoissa oli hiiltyneitä paperisäikeitä. Jopa hienoin paperi oli epäsäännöllisenjakelu kuituja ja vaihteli paksuus. Paperifilamentit kestivät vain noin 300 tuntia.
tässä vaiheessa tutkimus jakaantui kahdeksi hyvin erilaiseksi poluksi. Innoittamana yhdeksännentoista vuosisadan ihanne runsasluonnollinen maailma, joka oli täynnä hyviä asioita koko ihmiskunnalle, Edison etsi anatural kuitua jonnekin ≥Godns Kaikkivaltias työpaja.≤ Hänen kilpailijansa yrittivät luoda synteettisen.
heidän käsityksensä mukaan vain anamorfinen, tiheä ja täysin yhtenäinen hiilikuitu tarjoaisi pitkähkön valaistuksen. Mikään luonnonkuitu ei voisi koskaan täyttää näitä vaatimuksia.
Edisons two principle rivalswere William Sawyer of New York and Edward Weston of Newark, New Jersey. Weston oli kotoisin Englannista jotka cameto Yhdysvaltoihin nuorena miehenä kaksikymmentä vuonna 1870. Hän asettui New Yorkiin, jossa hänen ensimmäinen yrityksensä oli valokuvauskemikaaleja valmistava yritys. Mahdollisuus uudistaa lähes konkurssiin ajautunut yritys johdatti Westonin sähkökemian alalle. Koska tuohon aikaan ei ollut olemassa luotettavaa sähkövirran lähdettä, Weston alkoi rakentaa omia dynamojaan,joista puolestaan tuli hänen ensisijainen liiketoimintansa.
hän muutti Newarkiin, Newjerseyhin vuonna 1875 ja oli vuoteen 1877 mennessä hankkinut Washington Streetiltä entisen synagogan käytettäväksi maan ensimmäisenä sähkökonetehtaana. Aseistettu hyvä dynamos ja verythorough tietoa kemia, Weston otti haasteen electriclighting vuotta ennen Edison.
monet indikaattorin lukijat tunnistavat Westonin Normalcellin (voltin nyrkkistandardiyksikkö) keksijäksi ja Weston Instrument-yrityksen perustajaksi, joka on yksi maailman johtavista sähkölaitteiden valmistajista. Molemmat saavutukset olivat tulevaisuudessa.
vaikka Weston saavuttikin ensimmäiset kaupalliset menestyksensä ulkokaarivaloilla, hän kehitti myös hehkulampun sisäkäyttöön. Hänen ensimmäiset hehkulamppufilamenttinsa valmistettiin puristamalla hiilipölystä ja tervasta amixture kapean aukon läpi. Mutta kun nämä kuidut osoittautuivat epäyhtenäisiksi, Weston muisteli aikojaan valokuvauskemistinä ja liukeni kokeilemaan selluloidia.
selluloidi valmistetaan yhdistämällä nitrattua selluloosaa kamferin kanssa korkeassa kuumuudessa ja paineessa. Koska se on helposti syttyvää, astable muodossa tarvittiin käytettäväksi hehkulanka. Weston päätteli,että koska lähtöaine oli hapetettu, pelkistimellä tapahtuva käsittely de-nitrifioisi selluloidin ja muuttaisi sen takaisin selluloosaksi. Syyskuussa 1882 hän patentoi prosessin, jossa selluloidi upotettiin kylpyammeisiin, joissa oli hydrattua ammoniumsulfidia, ferrokloridia tai ferrosulfaattia. Keksijän mukaan thesulting-materiaali oli palamatonta, tiheää, joustavaa ja sitkeää.
filamentit leikattiin tästä materiaalista tehdyistä lakanoista, jotka Weston nimesi ≥Tamidiiniksi≤. Filamentteja kuumennettiin liukenevien kaasujen poistamiseksi, hiiletettiin ja lopuksi päät pinnoitettiin kuparilla.
toisin Weston jotka oli atrained tiedemies, ja Edison jotka oli erittäin kurinalainen tutkija, WilliamSawyer oli toimittaja ja osa-aikaisesti keksijä lennätinlaitteet. Huolimatta rajallinen rahoitus, huono teoreettinen understanding, ja juominen ongelma, Sawyer ei onnistunut tuottamaan workinglight polttimo hiilikuitu. Mutta hän ja hänen tukijansa kiirehtivät lamppunsa tuotantoon ottamatta ensin aikaa tuotteensa tai tuotantotekniikoidensa hiomiseen. He joutuivat luopumaan hankkeesta vuoden 1878 kesäkuuhun mennessä.
Sawyer loi yhden prosessin, joka oli elintärkeä hiilifilamenttien tuotannolle, hän teki niistä≥itsekorjautuvia.≤ Filamenttien hellävarainen kuumentaminen hiilivetyilmakehässä sai heikot kohdat ja pintamerkit kuumenemaan ja hehkumaan kirkkaasti. Hiili kerrostui näihin kohtiin, kunnes koko hehkulangan poikkileikkaus oli amisiform. Weston teki saman löydön suunnilleen samaan aikaan, kun Sawyer oli ensimmäisenä patentoimassa prosessia.
samaan aikaan Menloparkissa Edison ei ollut ollut toimettomana. Kun bambu todettiin tehokkaaksi, ryhdyttiin taas etsimään optimaalista lajia. Ensin kokeiltiin kaikkien Yhdysvalloista saatavien trooppisten ruoholajien näytteitä. Tämän jälkeen agentteja lähetettiin Kuubaan ja Etelä-Amerikkaan metsästämään trooppisia ruohoja. William H. Moore lähetettiin Japaniin ja Kiinaan hankkimaan lisää eksotiikkaa bambusta. Vaisun etsinnän jälkeen solmittiin sopimus japanilaisen nearkyoton kanssa. Ennen etsintöjen päättymistä oli kokeiltu noin 6000 bambulajia.
koulutetut tiedemiehet ampuvat päätään edisonnien bambuetsinnälle, ja hänen parjaajansa ovat pitäneet hyökkäystä suunnattomana ajanhukkana. He missasivat tärkeän kohdan, vaikka haku ei tuottanutkaan yhtä käyttökelpoista hehkulankaa, se sai valtavasti julkisuutta. Edison teki pisteen on thepier aina yksi hänen hehkulamppuja metsästäjät palasi kotiin, sitten presswatching, hän äänekkäästi kyseenalaisti miehen hänen tuloksia. Edison oli myös innokas julesvernens-romaanien lukija,ja maailmanlaajuinen etsintä vuorten ja viidakoiden läpi oli kuin Vernens-juonista.
ja japanilainen filamentsdid toimi hyvin. Vuonna 1880 Edison valmisti lamppuja, jotka kestivät jopa 1500 tuntia.
jo kun viimeiset ofedisonnien filamenttimetsästäjät olivat palaamassa New Jerseyhin, teollisuusmies HiramMaxim (myöhemmin kuuluisa konekivääreistään) valmisti lamppuja Tamidiinifilamenteilla. Näistä filamenteista saadut patenttien rojaltit osoittautuivat westonille suunnattoman arvokkaiksi. Jopa 2000 tuntia kestäneestä Tamidiinista tuli nopeasti vakava kilpailuhaaste bambulle ja muille kasvikuiduille. Volframifilamenttien käyttöönottoon asti monet worldns-hehkulamput tehtiin tällä materiaalilla.
vuonna 1906 General Electrictuotantoon hehkulamput volframi filamentit.
paristakymmenestä tai Soinventorista, jotka olivat työskennelleet hehkulamppujen parissa ennen Edisonia, suurin osa pääsi vain parempiin historiankirjoihin. Edward Weston oli ehkä parempi hehkulanka, mutta lackeededisons vaikuttava taloudellinen tuki ja suotuisa Lehdistö. Vaikka Weston saikin sopimukset newarkns Streetsin ja myöhemmin Brooklyn Bridgen valaisemisesta, hän luopui valaisinalasta ja suuntasi huomionsa sähköisiin mittalaitteisiin. WestonInstrument Company perustettiin vuonna 1888. Heidän tehtaansa Newarkns Plane-ja Orange-katujen kulmassa sammutti tuhansia soittimia. Westonnsin patenttisalkku sisälsi edistysaskeleita galvanoinnissa, sähkömittareissa, sulakkeissa, akuissa ja moottoreissa. Westonns Newarkin tutkimuslaboratorion kasvava maine on saanut Edisonin luopumaan Menlo Parkista ja rakentamaan hugeresearch-tiloja New Jerseyn West Orangeen.