Sự ra đời của bóng đèn sợi đốt đã thực sự thay đổi cuộc sống của chúng ta kể từ đó đến nay. Nhiều người trong số chúng ta khắc ghi rằng Thomas Edison là người sáng tạo ra bóng đèn, rằng ông đã thử hàng nghìn lần để tạo ra bóng đèn sợi đốt mà chúng ta sử dụng ngày nay. Liệu điều đó có công bằng với các nhà phát minh khác?
Lịch sử chiếu sáng
Mặc dù bóng đèn đã là một thiết bị quen thuộc đối với những thế hệ gần đây, nhưng với hầu hết tổ tiên của chúng ta thì không. Trước sự ra đời của bóng đèn, từ thời Cổ đại, đèn dầu đã được sử dụng rộng rãi. Đó là một vật dụng đơn giản chỉ cần một bình chứa, một ít dầu và bấc. Trong suốt lịch sử, một số công cụ khác được dùng để thắp sáng: nến, lò sưởi, v.v.
Vào thời Trung cổ, chỉ những người giàu có và các giới giáo sĩ mới có thể đủ điều kiện để sử dụng nến làm bằng sáp ong. Trong khi đó, những người thuộc tầng lớp thấp hơn phải hài lòng với những cây nến làm từ mỡ động vật. Mỡ động vật khi đốt tạo ra khói đen dày đặc và tỏa ra mùi hôi thối khủng khiếp.
Đầu thế kỷ 18, đèn dầu đã có một số cải tiến kỹ thuật, cụ thể là với đầu đốt và bấc. Có vẻ thật khó mà hình dung, nhưng đèn dầu và nến là nguồn thắp sáng chủ yếu cho đến cuối thế kỷ 19.
Sự ra đời của bóng đèn sợi đốt đã thực sự thay đổi cuộc sống của chúng ta kể từ đó đến nay. Nhiều người trong số chúng ta khắc ghi rằng Thomas Edison là người sáng tạo ra bóng đèn, rằng ông đã thử hàng nghìn lần để tạo ra bóng đèn sợi đốt mà chúng ta sử dụng ngày nay. Liệu điều đó có công bằng với các nhà phát minh khác?
Bóng đèn: Một phát minh rất gây tranh cãi
Ngay từ năm 1800 đã có các thí nghiệm đáng được coi là truyền cảm hứng cho sự ra đời của đèn sợi đốt. Năm 1808, một quý ông tên Humphry Davy đã lắp ghép một cục pin điện khổng lồ (bao gồm 800 pin nhỏ hơn). Ông đã nối pin này với một sợi bạch kim để tạo ra ánh sáng liên tục.
Chân dung Humphry Davy (trái) và Joseph Swan (phải).
Hai mươi bảy năm sau, vào năm 1835, James Bowman Lindsay trở thành người phát minh ra bóng đèn sợi đốt dùng điện đầu tiên trên thế giới. Thật không may, ông ta đã không có được một bằng sáng chế để bảo vệ phát minh của mình, và chưa bao giờ hoàn thiện được nguyên mẫu ban đầu.
Vào năm 1860, Joseph Swan đã nảy ra ý tưởng tạo ra một khoảng trống để kéo dài sự cháy sáng của dây tóc bên trong bóng đèn. “Dây tóc” của ông khi đó làm bằng than chì đặt trong một bình thủy tinh hút chân không; tuy nhiên thiết bị để tạo chân không của Swan chưa được ưu việt, hơn nữa sau một thời gian, sợi than chì bị đốt cũng tạo ra muội đen và giảm khả năng chiếu sáng. Đến những năm 1878-1880, Swan dần hoàn thiện 2 điểm yếu kể trên; ông đã đăng ký bản quyền sở hữu với chiếc bóng đèn này, ở Anh Quốc.
Đèn sợi đốt của Swan.
Đến lượt Thomas Edison, ông cùng các nhà nghiên cứu của mình tại Menlo Park theo đuổi ý tưởng cải thiện sợi đốt của bóng đèn – đầu tiên họ thử than chì, sau đó là bạch kim… Đến năm 1879, Thomas Edison tạo ra bóng đèn có dây tóc được làm bằng sợi cotton (cụ thể gồm bông, vải lanh, và gỗ) đã hóa than, có thể chiếu sáng 14.5 giờ. Nhóm của Edison cũng đăng ký bản quyền sở hữu chiếc bóng đèn của mình, nhưng ở Mỹ. Họ vẫn tiếp tục thí nghiệm với các loại sợi, chỉ vàu tháng sau họ tìm ra loại sợi làm từ tre, cho phép tuổi thọ bóng đèn đến 1200 giờ. Sau đó, ông đưa nó ra thị trường bằng cách bắt đầu một quy trình sản xuất công nghiệp.
Bóng đèn sợi đốt của Thomas Edison, tháng 12 năm 1879 (theo wikipedia)
Tuy nhiên, Edison đã buộc phải đối mặt với Joseph Swan trước tòa để xác định quyền sở hữu phát minh bóng đèn. Tại sao? Bởi vì công việc của Edison không khác gì một sự cải tiến đối với phát minh của ông Swan, và vì vậy Edison đã thua kiện. Tuy vậy, cả hai nhà sáng chế cuối cùng đã được ủy quyền để cùng nhau sản xuất bóng đèn. Do đó, Công ty đèn điện Edison & Swan United, được biết đến với tên là “Ediswan” đã ra đời.
Bóng đèn sợi đốt dùng vonfram
Năm 1898, Carl Auer van Welsbach phát triển bóng đèn dùng osmium, với hiệu suất sáng là 5.5 lpw (lumens/watt), đây là bóng đèn sợi đốt bằng kim loại đầu tiên được thương mại hóa. Tiếp đến năm 1902, nguyên tố tantalum được dùng làm sợi tóc bóng đèn, hiệu suất sáng chỉ đạt 5 lpw. Đến 1904, nguyên tố vonfram đã được dùng làm dây tóc bóng đèn – một sáng chế của Franjo Hanaman và Alexander Friedrich Just – cho hiệu suất sáng đến 8 lpw và tuổi thọ được kéo dài.
Một trong những bóng đèn vonfram đầu tiên, sáng chế bởi Franjo Hanaman và Alexander Friedrich Just (theo Wikimedia commons)
William David Coolidge, một nhà vật lý người Mỹ tại phòng thí nghiệm General Electric đã cải tiến phương pháp sản xuất sợi vonfram mịn vào năm 1910. Nhờ đó, đèn sợi đốt vonfram có hiệu suất phát sáng là 10 lpw. Vonfram, có nhiệt độ nóng chảy cao nhất trong số tất cả các nguyên tố, vốn đã được biết đến bởi Edison như là một vật liệu tuyệt vời để làm dây tóc, nhưng máy móc thời kỳ cuối thế kỷ 19 không cho phép Edison thành công với vonfram. Đây vẫn là nguyên tố được sử dụng trong các bóng đèn sợi đốt (dây tóc) ngày nay.
Sự phát triển sau đó
Sau sự phát triển đỉnh cao của bóng đèn sợi đốt chân không, đến năm 1913, Irving Langmuir (cộng sự của Coolidge) đã phát hiện ra rằng bơm khí trơ, như là khí ni-tơ, vào bên trong bóng đèn vonfram còn tạo ra hiệu suất sáng ít nhất 12 lpw.
Công việc của các nhà khoa học trong 40 năm tiếp sau là cố gắng giảm giá thành sản xuất và tăng hiệu suất của đèn sợi đốt.
Sau này, những cải tiến vượt bậc liên quan đến việc chiếu sáng vẫn tiếp tục được thực hiện.
Nick Holonyak tạo ra điốt phát quang (LED) màu đỏ vào năm 1960. Đèn LED là một thiết bị phát sáng với hiệu suất phát sáng cao nhất từ đó cho đến ngày nay, với hiệu suất có thể từ 70 – 120 lpw.
Năm 1976, Edward Hammer từ General Electric tạo ra đèn compact (CFL).
Tham khảo:
https://www.livescience.com/43424-who-invented-the-light-bulb.html
https://www.energy.gov/articles/history-light-bulb
https://americanhistory.si.edu/lighting/20thcent/prec20.htm
#bongden, #densoidot, #thomasedison
Tổng hợp bởi ScienceX Lab