电灯是谁发明的(灯的发明家是爱迪生)
发布时间:2021/04/07 11:20:50 点击:8

电灯发明|影响世界的专利

电灯是人类最伟大的发明之一。在电灯出现之前,煤油灯和煤气灯被广泛用作照明工具。燃料在燃烧过程中会产生强烈的黑烟和刺鼻的气味,使用也不方便,容易引起火灾。人们迫切需要一种安全方便的照明灯。

1812年,英国化学家汉弗莱戴维把2000块电池和两根碳棒连接起来,制造了世界上第一个电光源——弧光灯。但弧光灯的光线太强,无法用于室内照明,只能在街道或广场使用。1845年,美国发明家约翰威灵顿斯塔尔在真空灯泡里用碳丝做了一盏电灯。但由于当时真空技术差,灯泡内残留的空气使灯丝容易烧坏,这种灯的寿命只有一个小时,没有实用价值。1878年,英国科学家约瑟夫斯旺(Joseph Swan)成功生产出第一盏白炽灯,并获得GB4933的专利权。无数科学家绞尽脑汁,希望能做出一种便宜耐用的家用电灯,爱迪生终于实现了这个愿望。

托马斯阿尔瓦爱迪生(1847-1931)于1879年开始研究电灯。总结了以往的经验后,他认为延长白炽灯寿命的关键是提高灯泡的真空度,使用低功耗、强发光、价格低廉的耐热材料作为灯丝。爱迪生尝试了1600多种耐热材料,但效果并不理想。最后,他把目光投向了棉纱。1879年10月的一天,他把碳化棉线作为细丝放进一个玻璃球里,把球抽成真空。结果,灯丝发出明亮稳定的光,可连续使用45小时。于是,世界上第一批碳丝白炽灯诞生了。1879年,爱迪生在美国申请专利,1880年获得美国专利号“电灯”,如图1-1和图1-2所示。

从这个专利说明书可以看出,爱迪生发明的白炽灯的基本结构是由高电阻材料(碳丝)制成的灯丝和低电阻材料制成的电源线和电线组成。当电流流过灯丝时,由于材料的高电阻率,产生大量热量,从而发光。

爱迪生不止于此。为了让灯亮得更久,他决定找一种更合适的灯丝材料。根据棉线的性质,爱迪生决定从植物纤维方面寻找新材料。经过大量实验,爱迪生最终选择了竹纤维。他把碳化的竹丝放入玻璃灯泡中,通电后,竹丝灯泡持续工作1200小时。爱迪生经过进一步的调查和比较,发现日本生长的一种竹子是最好的细丝,于是他从日本大量进口竹子,并建立了发电厂和电线。很快,美国人就用上了这种便宜耐用的竹丝灯泡。爱迪生用了多年的竹丝灯,1906年改用钨丝,再次提高了灯泡的质量,一直沿用至今。

白炽灯的发明带来了巨大的市场价值,它的专利权无疑是生产者们占领市场的一大法宝,由此引发了一系列关于专利权的争抢诉讼。由于斯旺和爱迪生发明电灯的时间相差不多,两位发明家曾在英国展开了专利侵权诉讼,最终斯旺胜诉,爱迪生在英国的电灯公司因此被迫让斯旺加入作为合伙人。而在美国,爱迪生的专利权也受到挑战,1895年索耶-曼公司(Sawyer & Man)控告爱迪生电灯公司侵犯其专利权,最终爱迪生胜诉。正是由于爱迪生通过坚持不懈的试验探索,在数千种植物纤维中发现了竹纤维是制作灯丝的理想材料,美国法院最终在判决中肯定了他的发明与贡献。该案成为美国专利法历史上的经典判例,其形成的关于“发明创造是否可实现”的判定标准在美国专利法实践中沿用至今。

随着技术的成熟,钨丝白炽灯的改进空间越来越小,难以进一步降低生产成本,提高照明效果。以荧光灯为代表的放电灯开始逐渐发展,一些工程师转向研究放电灯。事实上,早在20世纪初,爱迪生就已经开始了对荧光灯的研究,并于1907年获得了美国专利号。美国,如图1-3和图1-4所示。然而,由于当时技术的限制,爱迪生最终放弃了这项发明。

但是人们并没有停止对荧光灯的研究。通用电气、飞利浦、西屋电气等厂家开发了不同类型的荧光灯。到20世纪50年代,美国荧光灯的产量已经超过白炽灯。

如今,人类的生存环境面临诸多挑战,实施低碳经济已成为全球共识。在照明领域,白炽灯由于能量转化率低而面临被淘汰的局面。进入21世纪后,节能灯、发光二极管(LED灯)、高强度气体放电灯等照明方式开始流行。它们以节能、高效、长寿的优势逐渐取代了白炽灯在照明市场的主导地位。然而,白炽灯的离开并不意味着电光文明时代的结束。相反,随着科学技术的发展,越来越多的新型照明设备将进入人类生活。

国家知识产权局

王丽娜

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