1700年前後, 科學家發現電荷原理, 並發明了萊頓瓶; 美國的建國者、獨立宣言的簽署者之壹兼物理學家本傑明·富蘭克林(Benjamin Franlin)在此基礎上, 於1752年通過實驗, 發現地面的電和閃電是同壹回事, 從而發明避雷針, 後者的英文叫lightning arrester(閃電逮捕者), 就是這個意思; 富蘭克林對美國建國的政治、經濟和人類的文明進程有巨大的貢獻, 今天的百元美鈔上面就是他的頭像;
18世紀末, 意大利人伏特(Volt)發明了鉛鋅電池, 今天的電壓多少伏, 就是以他名字做單位的;
1801年, 英國化學家戴維將鉑絲通電發光, 10年後發明了電燭, 利用兩根碳棒之間的電弧照明, 但無論是昂貴的鉑還是低效的電弧發光技術, 都使得他們仍遠離大眾。
1820年左右, 英國人法拉第發明直流發電機, 10年後更發現了電磁感應, 這才有了交流電; 可以說, 人類自此從手工機械裏解放出來了, 今天的法拉第法則是我們高中的必修課;
在法拉第研究發電設備的同時, 在大西洋彼岸, 移民美國的德裔鐘表匠亨利·戈培爾(Heinrich G?bel)發現了更有效的碳化竹絲材料, 並利用真空瓶導電發光, 這是人類首個有實際效用的電燈, 1854年, 亨利的燈泡持續亮了400個小時, 但他並未及時申請專利;
1860年, 英國人約瑟夫·斯旺也制成了碳絲電燈, 但他未能獲得使碳絲保持長時間工作的良好真空環境; 10多年後, 隨著真空技術發展到合乎需要的程度, 他才發明真空下用碳絲通電的燈泡, 與美國的亨利·戈培爾不同, 斯旺申請並獲得了專利, 而他自己的屋子是英國用電照明的第壹所私人住宅;
與斯旺同步的是, 加拿大兩名電氣技師申請了壹項電燈專利, 他們在玻璃泡內充入氮氣, 以通電的碳桿發光;
1880年, 美國人愛迪生在前人的基礎上, 改良並制造出能持續亮1200個小時的碳化竹絲燈;
燈泡發明了, 有兩大難題壹直沒得到很好解決 1.燈絲的材料 2.光電效率; 前者壹直到1906年, 愛迪生發明了鎢絲燈泡, 才有了實質的解決 : 鎢的熔點高達3000度, 真空條件下其有效使用(不熔斷)的時間高達1000小時以上, 並且物理設計可以使燈泡小型化, 引入民宅; 後者是只有10%的電能被轉化為光能, 白熾燈的這個短板壹直到30年後的熒光燈的發明才得到大幅改良(光電轉換率提升到40%); 1998年, LED燈的發明雖然將只是將此轉換率略為提升到50%, 但省電(冷光)和使用時間維修成本等指標均大幅改良;
事實上, 20世紀後半葉, 人類更多的是廣泛開發各種白熾燈, 供不同的場合使用, 比如 :
- 普通白熾燈(家庭使用為主)
- 鹵鎢燈 - 填充氣體內含有部分鹵族元素的充氣白熾燈(會議室或展廳使用)
- 低壓放電燈(即日光燈)
- 高強度氣體放電燈(道路照明、室內外工業照明)
- 高壓鈉燈(商業照明)
- 低壓鈉燈(隧道、港口、碼頭、礦場等照明)
- 高頻無極燈(公***建築、商店、隧道、步行街、高桿路燈、保安照明)
值得壹提的是, 在電燈的發明和推廣上, 美國人愛迪生是聞名遐邇的, 但其實愛迪生除了自己的研究和發明外, 更多的是個資本家, 除了涉嫌侵占別人專利外, 也購買了不少別人的專利 :
- 1870年, 美國專利局判愛迪生的碳絲白熾燈發明落於人後, 專利無效; 多年的官司後, 亨利·戈培爾贏得專利, 但最後還是愛迪生從戈培爾貧困的遺孀手上買下專利, 並加以改良為竹絲白熾燈;
- 差不多同時, 英國人斯旺也控告愛迪生侵犯專利, 後來達成庭外和解, 倆人成立了合資公司, 但最後的結局也是斯旺把他的股權及專利都賣給了愛迪生;
- 1875年, 發明在真空瓶裏註入氮氣的兩名加拿大電氣技師發現, 他們沒有足夠財力繼續完善其發明, 於是把專利也賣給了愛迪生
- 1884年, 塞爾維亞裔人尼古拉·特斯拉移民美國, 急於獲得美籍的特斯拉加入了愛迪生的公司, 與其善於商業運作和出名的老板不同, 特斯拉只顧埋頭發明, 從不考慮用自己的專利發財, 在他打工期間, 愛迪生承諾在特斯拉幫他改進發電機後會支付他5萬美元, 然而愛迪生並沒有兌現, 導致了特斯拉離職; 特斯拉是交流電機的主要發明者之壹, 也是無線電技術的發明者, 他壹生未娶, 二戰勝利前窮困潦倒病亡於紐約壹家酒店, 只要他執著於收取每馬力2.5美元的交流電專利費, 他將是世界上最富有且名譽最高的人, 今天馬斯克的電動汽車公司就是以他的名字來命名!
為了人類脫離亙古的黑暗, 多少智士獻出心血和智慧, 給我們帶來了光明和進步, 感謝他們!