بدأ استخدام المصابيح الكهربائية مع تسويق المصباح المتوهج بواسطة توماس ألفا إديسون في ثمانينيات القرن التاسع عشر. فشل إديسون عدة مرات قبل أن يطور مصباحه المتوهج التجاري. كما اقتبست مجلة Harper’s Monthly Magazine في عام 1890:
أتحدث دون مبالغة عندما أقول إنني بنيت ثلاثة آلاف نظرية مختلفة تتعلق بالضوء الكهربائي، كل واحدة منها معقولة ويبدو أنها صحيحة. ومع ذلك، أثبتت تجاربي صحة نظريتي في حالتين فقط. كانت صعوبتي الرئيسية، كما قد تعرف، في بناء الفتيل الكربوني، الذي يشع منه الضوء. تم تفتيش كل ربع من الكرة الأرضية بواسطة وكلائي، واستخدمت جميع أنواع المواد الغريبة حتى تم الاستقرار أخيرًا على شظية الخيزران المستخدمة الآن. وحتى الآن،' واصل السيد إديسون، 'ما زلت أعمل تقريبًا كل يوم على المصباح، ومؤخرًا ابتكرت طريقة لتوفير تيار كافٍ لخمس عشرة مصباحًا بقوة حصان واحد. سابقًا، كان الحد الأقصى عشرة مصابيح لكل حصان.
اعترف إديسون بأنه كان يواجه صعوبة في العثور على الفتيل الكربوني المناسب — والذي من المرجح أنه وجده له موظفه، لويس لاتيمر. كان لاتيمر، ابن عبد هارب، مخترعًا بارعًا. في عام 1882، حصل لاتيمر على براءة اختراع (براءة اختراع الولايات المتحدة 252,386) لـ "عملية تصنيع الكربونات" — وهي طريقة محسنة لصنع الفتائل الكربونية للمصابيح الكهربائية.
بدايات خافتة
في تلك الأيام، كانت المصابيح خافتة وتستهلك طاقة كبيرة. كان مصباح إديسون بخيط الكربون يبدو هكذا:
المصباح الأصلي بخيط الكربون من متجر توماس إديسون في مينلو بارك – المصدر Wikipedia
لاحظ الطرف الشبيه بالحلمة — وهو منفذ حيث تم ضخ الهواء خارج المصباح. هذا نموذج لمصباح بقاعدة لولبية مع خيط من الخيزران من فترة لاحقة:
مصباح إديسون برقبة مدببة مع خيط من الخيزران – المصدر Rutgers
بحلول عام 1904، بدأت المصابيح (التي صنعتها G.E.) باستخدام خيوط تنجستن طويلة العمر. كانت هذه الخيوط طويلة وكانت ملفوفة داخل المصابيح في لفائف أو حلقات أو "أقفاص السنجاب" (متعرجة). كانت تبدو هكذا:
مصباح من نوع مازدا مع ترتيب خيوط "قفص السنجاب" – المصدر Wikipedia
تم تشكيل المظهر المميز للمصابيح "القديمة": ضوء أصفر دافئ وخافت (حوالي 8 قوة شمعة أو 100 لومن) مع خيوط طويلة وفضفاضة، و ذو حلمة الزجاج. لاحقًا أصبح الحلمة أقل بروزًا واختفت تمامًا (بحلول عام 1919).
تم استخدام خيوط التنجستن القابلة للسحب (التي طورها ويليام دي. كوليدج في عام 1908) لاحقًا، وأصبحت ملفوفة (طورها إيرفينغ لانغمير في عام 1912)، ثم تم تطوير خيط التنجستن المزدوج الملفوف بواسطة جونيتشي ميورا في عام 1921.
في العقود التالية، مع المزيد من التحسينات (مثل ملء المصباح بغاز خامل مثل النيتروجين)، تم إنتاج مصابيح متوهجة أفضل وأكثر سطوعًا (تحقق سطوعًا يصل إلى 900 لومن)، لكن هذه لم تكن تتمتع بدفء وسحر المصابيح القديمة الطراز.
إدخال المصباح الفلوري
بحلول ثلاثينيات القرن العشرين، أصبحت المصابيح الفلورية شائعة لأنها كانت أكثر كفاءة في استخدام الطاقة بثلاث مرات واستمرت لفترة أطول من المصابيح المتوهجة. تفوقت المصابيح الفلورية على شعبية المصابيح المتوهجة بحلول خمسينيات القرن العشرين. ومع ذلك، احتفظ التوهج الدافئ للمصابيح المتوهجة بمتابعين.
في منتصف التسعينيات، بدأت مصابيح الفلورسنت المدمجة (CFLs) في الإنتاج الضخم، وحققت أكبر شعبية في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. استهلكت CFLs حتى خُمس الطاقة التي تستخدمها المصابيح المتوهجة واستمرت حتى خمسة عشر ضعفًا، على الرغم من أنها، مثل المصابيح الفلورية العادية، تحتوي على الزئبق السام مما يجعل التخلص الآمن منها مشكلة.
مصابيح الفلورسنت المدمجة 105 واط 36 واط 11 واط- المصدر Wikipedia
انتعاش العتيقة
في الثمانينيات، بدأ الحنين إلى المصابيح العتيقة في الانتعاش. بدأ الطلب على مصابيح خيوط الكربون العتيقة الأصيلة، التي كانت تُصنع بكميات صغيرة سابقًا، في الازدياد. المطاعم ذات الطابع الرجعي، وأصحاب الصالونات الفيكتورية المستعادة، وغيرهم، أرادوا دفء وجاذبية المصابيح العتيقة التي كانت شائعة في زمن إديسون.
تم تلبية الطلب من قبل المتحمسين مثل بوب روزنزويغ الذي، كما لو كان قدرًا، بدأ عمله في إعادة إنتاج مصابيح التنجستن العتيقة من فلاشينغ، كوينز — المكان العزيز على لويس لاتيمر، الذي ساعد في تثبيت خيوط الكربون لمصابيح إديسون قبل مئة عام.
وصل الطلب على مصابيح التنجستن العتيقة إلى مستويات جديدة في العقد الأول من الألفية، بالتزامن مع ازدهار مصابيح الفلورسنت المدمجة (CFL). وكان هذا أيضًا الوقت الذي بدأت فيه الحكومات حول العالم في التخلص التدريجي من المصابيح المتوهجة الحديثة العادية — مع استثناء المصابيح العتيقة الخافتة غالبًا من هذا الإجراء.
ومع ذلك، فإن الاهتمام المتجدد بالمصابيح العتيقة يأتي مع عيوب هذه المصابيح — مثل استهلاك الطاقة العالي وإنتاج الكثير من الحرارة. مع تغير المناخ وبصمة الكربون ككلمات رائجة في العقد الأول من الألفية، كان لا بد من وجود طريقة أفضل لتلبية الطلب على المصابيح القديمة دون إعادة عاداتها المهدرة.
LED للإنقاذ
هنا تأتي مصابيح الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED). تم تطويرها لأول مرة في الستينيات، تستخدم LEDs أشباه موصلات تحول الكهرباء إلى ضوء مع تحويل قليل للحرارة. مصابيح LED الحديثة أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة بمقدار ست إلى سبع مرات من المصابيح المتوهجة.
ازداد استخدام مصابيح LED في المنازل في أواخر العقد الأول من الألفية، خاصة بعد فوز Philips Lighting North America بمسابقة L Prize التابعة لوزارة الطاقة الأمريكية لأفضل بديل لمصباح التنجستن 60 واط في 2011. انخفضت أسعار مصابيح LED بشكل كبير بنسبة تصل إلى 85% منذ 2008. هذا، بالإضافة إلى التخلص التدريجي من معظم مصابيح التنجستن أدى (كلمة مقصودة) بشكل طبيعي إلى استخدام مصابيح LED بدلاً من التنجستن.
هذه المصابيح من LiquidLEDs لا تزال على شكل المصابيح المتوهجة المألوفة ذات قاعدة إديسون اللولبية، لكن عناصر الإضاءة بداخلها هي مصابيح LED. لاحظ تطور "الخيوط" — من الشكل الضخم المبكر، إلى "السنجاب" المستقيم القفص"، إلى خيوطها الناعمة والباردة:
إليك LiquidLEDs مجموعة إديسون العتيقة. تبدو مثل مصابيح إديسون القديمة (بنفس الدفء والسحر) — باستثناء أن الخيوط متوهجة باللون الأصفر البرتقالي ومكونة من مصابيح LED صغيرة مدمجة في بوليمر ناعم خاص.
إنها تلبي الحاجة إلى الحنين التي توفرها مصابيح التنجستن من الأيام الخوالي — بدون الحرارة والاستهلاك المفرط للطاقة.
لقد أكملنا الدورة حقًا، حيث تبدو أحدث مصابيح LED مثل أسلافها من مصابيح إديسون. لكن هذا ليس النهاية. عندما تتحرر تكنولوجيا واستخدام مصابيح LED من قيود التقليد، عندها فقط سترتفع حقًا.