لامپ الکتریکی

اختراع لامپ الکتریکی

-
هنری وودوارد,ویلیام سوان,توماس ادیسون

بی‌شک یکی از مهم‌ترین اختراعات تاریخ که نقش فراوانی در تسهیل زندگی بشر داشته است، اختراع لامپ‌های رشته‌ای و تأمین روشنایی با استفاده از نیروی برق می‌باشد. احتمالاً شما هم فکر می‌کنید که توماس ادیسون، مخترع مشهور آمریکایی، لامپ رشته‌ای را اختراع نموده است. اما باید بدانید که وی تنها فردی نبوده که در توسعه این فناوری انقلابی نقش داشته است. مجموعه‌ای از  تلاش‌های افراد خلاق و خوش‌فکر، این امکان را برای ما فراهم آورده تا تنها با فشردن یک کلید ساده، خانه و محل کار خود را روشن نموده و از مواهب آن بهره‌مند شویم.

امروزه در اطراف ما، انواع لامپ‌های «LED» کم‌مصرف، با عمری طولانی و بسیار پرنور، وجود دارند؛ لامپ‌هایی با فناوری‌های پیشرفته که نتیجه نوآوری مداوم مخترعین مختلف در بیش از یک قرن گذشته می‌باشند. اما نقطه آغازین تمامی این فناوری‌ها، به سال ۱۸۰۰ میلادی و اختراع بزرگ «الساندرو ولتا» باز می‌گردد. این مخترع ایتالیایی، با استفاده از دیسک‌هایی از جنس روی و مس که با لایه‌ای از مقوای خیس شده در آب‌نمک به هم متصل شده بود، موفق به تولید جریان الکتریسیته شد و خود را به‌عنوان پیشگام باتری‌های مدرن معرفی نمود.

چیزی از کشف ولتا در مورد منبع پیوسته انرژی الکتریکی نگذشته بود که یک شیمیدان انگلیسی به نام «همفری دیوی» (Humphry Davy)، با اتصال پیل‌های ولتائیک، توانست اولین لامپ برقی جهان را اختراع نماید. این اختراع که در سال ۱۸۰۲ میلادی صورت گرفت، نوعی چراغ قوس الکتریکی بود که به دلیل قوس روشنایی بین دو میله کربنی، به این نام شناخته می‌شود.

چراغ ابداعی دیوی، یک منبع روشنایی کامل و پایدار نبود، چرا که به سرعت خاموش شده و برای استفاده در خانه یا محیط کار، کارایی لازم را نداشت. در ادامه و در سال ۱۸۴۰ میلادی، دانشمندی به نام «وارن دی لا روئه» (Warren de la Rue) با استفاده از یک رشته پلاتین به جای مس، لامپی کم‌مصرف طراحی نمود. البته اختراع وی، یک مشکل بسیار بزرگ داشت و آن، هزینه بالای پلاتین بود. همین عامل، موجب شد تا لامپ مذکور از موفقیت تجاری قابل‌ملاحظه‌ای برخوردار نشده و پس از مدتی به فراموشی سپرده شود. یک دهه بعد و در سال ۱۸۴۸ میلادی، باز هم یک مخترع انگلیسی به نام «ویلیام استیت» (William Staite)، با بهبود فناوری‌های قبلی و تنظیم سرعت فرسودگی میله‌های کربنی، طول عمر لامپ‌های قوس الکتریکی را افزایش داد. البته اختراع استیت هم با مشکل هزینه بالا مواجه بود و به همین دلیل، سرمایه‌گذاری تجاری بر روی آن متوقف شد.

به موازات تلاش‌های ویلیام استیت، یک شیمیدان انگلیسی به نام «جوزف سوان» (Joseph Swan)، تمرکز خود را بر کاهش هزینه و مقرون‌به‌صرفه نمودن فناوری‌های قبلی معطوف نمود. تلاش‌های ده‌ساله وی، در سال ۱۸۶۰ میلادی، به یک لامپ جدید منجر شد که در آن به جای پلاتین، از فیلامنت‌های کربنیزه استفاده شده بود. سوان اختراع خود را در انگلیس به ثبت رسانید و گواهی ثبت اختراع آن را در سال ۱۸۷۸ میلادی دریافت نمود. او در همان سال و طی یک سخنرانی عمومی، نحوه کار چراغ خود را به همه نشان داد. وی رشته‌های لامپ خود را در یک لوله خلأ قرار داده بود تا در معرض اکسیژن قرار نگیرند و طول عمر آن‌ها افزایش یابد. در کمال تعجب و در حالی‌که سوان فکر می‌کرد لامپش هیچ مشکل کارکردی ندارد و نمونه‌های اولیه هم این مسئله را اثبات کرده بود، در عمل مشکلات فراوانی پدید آمد.

توماس ادیسون، به‌عنوان یک مخترع و کارآفرین قدرتمند که تجاری‌سازی نوآوری‌های متعددی را تجربه کرده بود، از سال‌ها پیش به دنبال توسعه و تجاری‌سازی یک لامپ ارزان و کارآمد بود. وی فهمید که مشکل لامپ طراحی شده از سوی سوان، فیلامنت‌های مورد استفاده است. کلید حل مسئله، استفاده از یک رشته نازک با مقاومت الکتریکی بالا بود که با یک جریان کم الکتریکی هم، بتوان لامپ را روشن نمود. وی لامپ خود را در دسامبر ۱۸۷۹ به نمایش گذاشت. جالب اینجا است که سوان از این نوآوری جدید برای رفع مشکل لامپ خود استفاده کرد و در انگلیس، شرکتی برای تجاری‌سازی گسترده اختراعش تأسیس نمود. ادیسون در واکنش به این اقدام، سوان را به نقض پتنت متهم کرد که البته به دلیل گواهی ثبت اختراع سوان در انگلستان، راه به جایی نبرد. در نهایت، این دو مخترع که هر دو در توسعه لامپ‌های الکتریکی سهم داشتند، به هم پیوسته و شرکت «Edison Swan United» را پایه‌گذاری نمودند؛ یکی از بزرگ‌ترین تولیدکنندگان لامپ‌های الکتریکی در جهان که موفقیت‌های تجاری قابل‌ملاحظه‌ای به دست آورد.

گفتنی است که سوان تنها رقیبی نبود که بر سر راه ادیسون قرار گرفت. در سال ۱۸۷۴ میلادی و در اوج تلاش‌های فناورانه سوان در انگلیس، یک دانشجوی کانادایی به نام «هنری وودوارد» (Henry Woodward)، با همکاری «متیو ایوانز» (Matthew Evans)، یک لامپ رشته‌ای مشابه با نسخه انگلیسی توسعه دادند. لامپ آن‌ها، شامل میله‌های کربن در اندازه‌های مختلف بود که در یک استوانه شیشه‌ای پر از نیتروژن قرار گرفته بود. آن‌ها در همان سال اقدام به ثبت اختراع خود در کانادا نمودند که نتیجه آن، گواهی ثبت اختراعی با شماره «CA3738A» بود که در سوم آگوست سال ۱۸۷۴ میلادی، از سوی دفتر مالکیت فکری کانادا صادر گردید. وودوارد نسبت به موفقیت تجاری اختراع خود بسیار خوش‌بین بود و از همین رو، محافظت از آن در بازار آمریکا را در دستور کار قرار داد. وی اختراعش را در سیستم پتنت آمریکا نیز به ثبت رسانید و در تاریخ ۲۹  آگوست سال ۱۸۷۶ میلادی، گواهی ثبت اختراعی به شماره «US 181613»، از سوی دفتر ثبت اختراعات و علائم تجاری آمریکا به آن اعطا گردید.

لازم به ذکر است که لامپ ابداعی وودوارد و شریکش، برای بدل شدن به یک نسخه تجاری و کارآمد، نیاز به توسعه بیشتری داشت. با این وجود، از آنجا که آن‌ها سرمایه کافی برای توسعه و تجاری‌سازی این ایده را در اختیار نداشتند، مالکیت اختراعات خود را در سال ۱۸۷۹ میلادی، به توماس ادیسون واگذار نمودند. ادیسون لامپ رشته‌ای خود را با استفاده از یک رشته بسیار مقاوم و نازک از کربن، درون یک حباب شیشه‌ای عاری از هوا طراحی نمود و در پی دوام مناسب این طرح نوآورانه، در سال ۱۸۸۰ میلادی، شرکت «Edison Electric Illuminating Company» را در نیویورک بنیان نهاد. این شرکت، با کمک‌های مالی بانک آمریکایی «J. P. Morgan» و سایر ثروتمندان آن دوران، اولین ایستگاه‌های تولید برق و لامپ‌های متصل به آن‌ها را راه‌اندازی نمود. اولین ایستگاه، در سپتامبر ۱۸۸۲ میلادی، در منهتن افتتاح شد و به سرعت به سایر نقاط آمریکا نیز تسری یافت. گفته می‌شود که بعدها مخترعینی نظیر «ویلیام ساویر» (William Sawyer) و «آلبون من» (Albon Man) نیز، شرکت‌های خود را با ادیسون ادغام نمودند که نتیجه نهایی آن، شرکت مشهور جنرال الکتریک است.

در مجموع، می‌توان چنین نتیجه گرفت که سوان در انگلیس و وودوارد در کانادا، به‌عنوان مخترعین پیشگام در طراحی و توسعه لامپ‌های رشته‌ای محسوب می‌شوند. اما ادیسون با نبوغ علمی و البته شم تجاری خود، توانست نمونه‌های اولیه ناکارآمد آن‌ها را بهبود داده و علاوه بر ساخت محصولی کارآ و مقرون‌به‌صرفه، آن را به صورت گسترده تجاری‌سازی نماید. از این منظر، ادیسون را می‌توان مهم‌ترین فرد در مسیر توسعه و تجاری‌سازی لامپ الکتریکی دانست، حتی اگر نخستین مخترع آن نباشد. برای درک بهتر نقش مؤثر ادیسون در اختراع لامپ، این نکته جالب را در نظر داشته باشید که وی و تیمش در خلال سال‌های ۱۸۷۸ تا ۱۸۸۰ میلادی، بیش از ۳۰۰۰ طرح مختلف برای حباب لامپ الکتریکی امتحان کردند که نتیجه آن در نوامبر ۱۸۷۹، به ثبت پتنتی در آمریکا (لامپی با رشته‌های کربنی) منجر شد. وی در این پتنت که در تاریخ بیست و هفتم ژانویه ۱۸۸۰ میلادی، گواهی آن با شماره «US 223898» صادر گردید، مجموعه مواد مختلفی که می‌توانست به‌عنوان رشته در لامپ استفاده شود را لیست کرده که از آن جمله، می‌توان به چوب، پنبه و کتان نیز اشاره نمود. او ماه‌های بعد را به آزمایش بیش از ۶۰۰۰ گیاه مختلف برای توسعه یک رشته کامل و پایدارتر اختصاص داد و نوعی رشته گیاه بامبو را در لامپ‌های جدیدش بکار گرفت که عمر آن را به ۱۲۰۰ ساعت افزایش می‌داد.