电灯泡
美国年销售额:44300亿美元
世界三大灯具生产商:GE照明,欧司朗·西凡尼亚公司,飞利浦照明
从人类历史发展的最早期到19世纪初,火是人类基本的照明方式。人们在日常生活和工作中使用火炬、蜡烛、煤油和煤气灯提供照明。但是这样的照明提供的光线十分有限。除了明火会造成的失火危险外,其在户内使用时,光线十分昏暗并且会产生很多有毒的烟雾。
第一次使用电光的尝试是由英国化学家汉弗莱·戴维爵士进行的。1802年,戴维发现电荷可以加热薄铁片到白炽状态,从而得到较好的照明效果。这就是白炽灯的起源。
接下来最重要的发明是弧光灯。这种灯的工作原理是将两个用碳(非金属元素)制成的电极相互分开一点,然后给其中一个电极通电,电流会击穿电极间的空气流到另一个电极,此时两者之间会产生弧形的光线。弧光灯主要在户外应用。那个时候,发明家们正在进行有效的室内照明用具的发明竞赛。
商业用白炽灯发展的最大问题是寻找合适的发光材料。戴维发现铂金是唯一可以提供长时间白炽光线的金属材料。碳元素也同样可以使用,但它很快会在空气中氧化,接着就会被烧坏。解决这个问题的办法是把空气抽离形成真空状态,保护产生光线的材料。
托马斯·爱迪生,在新泽西州的门罗帕克工作的年轻发明家在19世纪70年代开始了电灯的发明。1877年,爱迪生加入了发明实用电灯材料的竞争行列中。他开始对其他发明家的试验进行分析,找出其他发明家失败的原因。在这个过程中,他发现铂金是比碳更好的发光材料。对铂金进行研究,爱迪生在1879年4月得到了他的有关电灯的第一项专利,尽管这项专利没有多大实用价值。随后他继续研究,希望能找到有效加热且不那么昂贵的照明材料。
爱迪生同样改进了照明系统的其他部件。他发明了自己的能源,并且设计出一个突破性的配线系统可以同时点亮多个灯泡。但是他最重要的发明是找到了合适的灯丝。这是一种细丝状的线,能够承载电流而且不会熔化或发生理化变化。大部分早期的灯丝烧坏的速度很快,所以很难投入实际应用。为解决这个问题,爱迪生又一次尝试以碳作为灯丝的材料。