چراغ‌قوه

اختراع چراغ‌قوه

US 617592
دیوید میسل

از دیرباز، بشر علاقه‌مندی خاصی نسبت به منابع نوری قابل‌حمل داشته است. مشعل‌های چوبی، شمع و لامپ‌های مبتنی بر نفت سفید، از مهم‌ترین ابتکارات انسان برای رفع این نیاز محسوب شده که البته به دلیل شعله آتش موجود در تمامی آن‌ها و ریسک سرایت آتش در هنگام حمل، کمی خطرناک به نظر می‌رسند. لحظه‌ای چشمان خود را ببندید و تصور کنید که هنوز هم از مشعل، شمع و یا چراغ‌های نفتی برای روشنایی استفاده می‌شد. احتمالاً فکر این موضوع هم شما را به وحشت می‌اندازد. الزامات زندگی مدرن و پیشرفت‌های فناورانه، به‌ویژه استفاده از نیروی برق، موجب شد تا دیگر نیاز به منابع نوری سنتی رفع شده و بتوان از تجهیزات مدرن‌تری بهره گرفت.

امروزه برای ایجاد روشنایی در محیط‌های پیرامونمان، حتی در نقاط دورافتاده جنگلی و بیابانی، به سادگی می‌توانیم از انواع چراغ‌قوه‌ها (Flashlight)، به‌عنوان یک دستگاه ساده قابل‌حمل استفاده نماییم. چراغ‌قوه‌های حرفه‌ای با برد زیاد، نظیر چراغ‌قوه‌های شکاری، پلیسی و نورافکن‌های نگهبانی، چراغ‌قوه‌های بسیار ظریف قابل استفاده در دندانپزشکی و حتی چراغ‌قوه‌های موجود در گوشی‌های تلفن همراه، نمونه‌هایی از این نوآوری جالب و کاربردی محسوب می‌شوند.

چراغ‌قوه در تعریف عمومی آن، یک لامپ قابل‌حمل، کوچک و معمولی بوده که معمولاً توسط باتری تغذیه می‌شود. اختراع چراغ‌قوه، به لطف دو نوآوری فنی بسیار مهم تاریخ ممکن شده است. استفاده از منابع نوری سنتی ادامه داشت تا این‌که با اختراع لامپ‌های رشته‌ای و باتری خشک در اواخر قرن نوزدهم میلادی، ایده‌های جدیدی به ذهن مخترعین رسید. لامپ رشته‌ای را می‌توان یکی از کلیدی‌ترین اختراعات بشر دانست که امکان روشنایی منازل، اماکن عمومی و حتی جاده‌ها و خیابان‌ها را با استفاده از نیروی برق فراهم نموده است. عموم مردم، اختراع لامپ را مترادف با نام مخترع و فناور مشهور آمریکایی، توماس ادیسون می‌دانند. اما در واقعیت امر، نخستین فردی که طراحی اولیه لامپ روشنایی را ابداع نموده و آن را در سیستم پتنت به ثبت رسانیده است، یک دانشجوی کانادایی به نام هنری وودوارد (Henry Woodward) بود. وی در سال ۱۸۷۴ میلادی، اقدام به ثبت اختراع خود در کانادا نمود و در ادامه، آن را در آمریکا نیز به ثبت رسانید. نکته جالب اینجا است که طراح وودوارد و شریکش، نیاز به توسعه داشت و هنوز نمی‌توانست یک نسخه تجاری و کارآمد محسوب شود. از آن مهم‌تر، سرمایه کافی برای توسعه و تجاری‌سازی این ایده در اختیار آن‌ها نبود و همین عامل، موجب شد تا مالکیت اختراعات خود را در سال ۱۸۷۹ میلادی، به توماس ادیسون واگذار نمایند. وی لامپ رشته‌ای خود را با استفاده از یک رشته بسیار مقاوم و نازک از کربن، درون یک حباب شیشه‌ای عاری از هوا طراحی نمود، طرحی نوآورانه‌ای که با توجه به دوام و عمر آن، می‌توانست از لحاظ تجاری، به یک موفقیت بزرگ دست یابد. شاید در نگاه اول، انتساب لامپ رشته‌ای به ادیسون کمی دور از انصاف باشد. اما باید این واقعیت را قبول کرد که وی، علاوه بر توسعه و بهبود طرح اولیه و نوآوری‌هایی که از منظر فنی انجام داد، تجاری‌سازی گسترده آن را نیز موجب شد و از این لحاظ، ادیسون را می‌توان مهم‌ترین فرد در مسیر توسعه و تجاری‌سازی لامپ الکتریکی دانست، حتی اگر نخستین مخترع آن نباشد.

دومین اختراعی که مسیر طراحی و ساخت چراغ‌قوه را هموار نمود، اختراع باتری بود. در سال ۱۷۴۹ میلادی، این بنجامین فرانکلین (Benjamin Franklin) بود که برای اولین بار از این اصطلاح استفاده نمود و آن را برای توصیف مجموعه‌ای از خازن‌های متصل به هم به کار برد. در ادامه، فیزیکدان ایتالیایی، الساندرو ولتا (Alessandro Volta)، به‌عنوان مخترع اصلی باتری، از دو دیسک دایره‌ای شکل مس و روی که با پارچه خیس شده در آب شور از هم جدا می‌شدند، موفق به تولید جریان پایدار الکتریکی شد. این اختراع بسیار کلیدی، در سال ۱۸۰۰ میلادی، برگ جدیدی از توسعه فناوری در تاریخ بشر را رقم زد. به‌طوری که امروزه، باتری‌های مختلف، اعم از باتری‌های مینیاتوری مورد استفاده در ساعت‌های الکترونیکی، باتری گوشی‌های هوشمند، باتری خودروهای الکتریکی و باتری‌های بزرگ خورشیدی رایج شده‌اند.

طی دو قرن اخیر، صنعت باتری تحولات فراوانی را تجربه نموده که از آن جمله، می‌توان به باتری‌های قابل شارژ، باتری‌های لیتیوم یونی و باتری‌های خورشیدی اشاره نمود. اما نوآوری مهمی که امکان توسعه و تجاری‌سازی چراغ‌قوه را پدید آورد، طراحی و ساخت باتری خشک بود. در سال ۱۸۶۶ میلادی، جورج لکانچ (Georges Leclanche) فرانسوی، باتری سلولی روی-کربن ابداعی خود با عنوان «Leclanche Cell» را به ثبت رسانید. در ادامه، وی با جابه‌جایی کلرید آمونیوم به جای الکترولیت مایع، طرح خود را ارتقاء داد و امکان مهروموم کردن باتری را فراهم ساخت. باتری ابداعی وی، به‌عنوان اولین باتری خشک و قابل جابه‌جایی در جهان محسوب می‌شود. به دنبال پیشرفت‌های صورت گرفته، در سال ۱۸۸۱ میلادی، کارل گاسنر (Carl Gassner) اولین باتری خشک تجاری را که نوعی باتری سلولی کربن-روی بود، اختراع و به بازار عرضه نمود.

حالا همه چیز برای اختراع چراغ‌قوه مهیا بود. در سال‌های پایانی قرن نوزدهم، لامپ‌های الکتریکی به‌طور وسیعی مورد استفاده قرار می‌گرفت و باتری خشک نیز در دسترس مخترعین و فناوران بود. نخستین تلاش برای ساخت یک منبع نوری قابل‌حمل و کم‌خطر، از سوی یک مخترع انگلیسی به نام دیوید میسل (David Misell) صورت گرفت. وی سه باتری را در یک لوله که به‌عنوان دسته دستگاه نوری عمل می‌کرد، قرار داد. باتری‌ها به یک لامپ رشته‌ای کوچک متصل بودند و سوئیچی نیز بر روی دستگاه تعبیه شده بود تا چراغ را روشن و خاموش کند. علت اصلی این‌که نام آن را «Flashlight» گذاشتند، این بود که باتری نمی‌توانست نور لامپ را برای مدت طولانی تأمین کند و عملاً کاربر مجبور بود پس از مدت کوتاهی آن را خاموش نموده و به دستگاه استراحت دهد.

نسل اولیه چراغ‌قوه‌های ابداعی میسل، از باتری‌های کربن-روی استفاده می‌کرد و به دلیل محدودیت در تأمین جریان ثابت الکتریکی برای طولانی‌مدت، با استقبال بازار مواجه نشد. وی که اختراع خود را در دوازدهم مارس ۱۸۹۸ میلادی به ثبت رسانیده و گواهی ثبت اختراعی به شماره «US 617592» نیز از دفتر ثبت اختراعات و علائم تجاری آمریکا دریافت نموده بود، تمامی حقوق مرتبط با این پتنت را به شرکت «Eveready Battery Company» واگذار کرد. این شرکت که در حدود یک دهه قبل، توسط یک مخترع و مهاجر روسی به نام کنراد هوبرت (Conrad Hubert) تأسیس شده بود، در زمینه طراحی، توسعه و تولید باتری‌ها فعالیت داشت. هوبرت در سال ۱۸۹۷، با دیوید میسل آشنا شد و بعدها تحت تأثیر اختراعات و نوآوری‌هایش در حوزه روشنایی و باتری، تمامی اختراعات و نوآوری‌های وی، کارگاه و البته اختراع ناتمام چراغ‌قوه لوله‌ای را خریداری نمود. کنراد هوبرت، ارزش تجاری چراغ‌قوه را بسیار بالا می‌دانست و از همین رو، توسعه و بهبود آن را در دستور کار خود قرار داد؛ یک استراتژی هوشمندانه که با موفقیت تجاری چراغ‌قوه در سال‌های بعدی، هوبرت را به یک میلیونر و «Eveready» را به یک شرکت بزرگ و موفق بدل ساخت.

یکی از نوآوری‌های کلیدی در رفع مشکل چراغ‌قوه‌های اولیه، جایگزینی کربن با تنگستن و بهبود کارایی باتری‌ها بود. این امر، موجب شد تا چراغ‌قوه‌ها نزد عموم مردم محبوب شده و عملاً جایگزینی لامپ‌های دارای سوخت فسیلی با چراغ‌قوه، آغاز گردد. تا سال ۱۹۲۲ میلادی، چندین طرح متفاوت از چراغ‌قوه به بازار عرضه شد که از آن جمله، می‌توان به طراحی‌های «کلاسیک استوانه‌ای»، «نسخه‌ای فانوس مانند که می‌توانست در یک جا به صورت ثابت قرار گیرد»، «نوع بازتابنده که برای روشن کردن یک محیط بزرگ‌تر استفاده می‌شد» و «دستگاه جیبی و بسیار کوچک آن» اشاره نمود. در این سال‌ها، تقاضا برای چراغ‌قوه بسیار زیاد بود و وجود طرح‌های مختلف هم، گواهی بر این استقبال فزاینده بود، به‌طوری که بیش از ۱۰ میلیون چراغ‌قوه در بازار به فروش رفت.

گفتنی است که با پیشرفت فناوری و تولید انواع دیودهای نوری و لامپ‌های «LED»، چراغ‌قوه‌ها نیز از این فناوری‌ها بهره‌مند شدند. از سوی دیگر، باتری‌های قدرتمند و کوچک امروزی، امکان ساخت چراغ‌قوه‌های خاص (نظیر آنچه روی کلاه‌های ایمنی و تجهیزات نظامی نصب می‌شود) را فراهم آورده است.