Edison - glødelampens ophavsmand

Thomas Alva Edison (1847-1931) var amerikaner og levede sit liv som opfinder. Mange patenter blev det til, over tusind. Edison var fx den første, som konstruerede et apparat, der kunne optage lyd (fonografen, 1877). Han kastede sig også over "levende billeder". Og det var Edison, som først fremstillede en praktisk anvendelig glødelampe (dvs en glødelampe, der afgav et hæderligt lys og som ikke brændte ud efter få timer).

Denne artikel koncentrerer sig særligt omkring glødelampens historie.

Edison havde stor interesse for elektricitet. Han udviklede et sammen­hængende system, der strakte sig helt fra dynamoen, der frem­bragte strømmen, over kablerne, der skulle føre de strøm­mende elektroner ud til forbrugeren, og til lampen og lyskilden, som skulle gøre brug af elektriciteten. Det var Edison, som var manden bag det første offentlige elektricitetsværk i et distrikt i New York i 1882.

Edison som barn og ung

Skolegang blev det ikke rigtig til, men hans mor havde været lærerinde. Hun sørgede for de fleste af hans skolekund­skaber. Han lærte i hvert fald at læse, bøger havde hans store interesse. Han havde ligefrem planer om at gennemlæse samtlige bøger på det lokale bibliotek.

Penge tjente han som avisdreng og sælger af forfriskninger på en jernbanestrækning. For en stund fik han lov til at lave et laboratorium i en af togvognene, hvor han blandt andet eksperimenterede med kemikalier. Kemi havde ligesom elektriciteten hans store lidenskab. Det fik dog en brat ende en dag der udbrød brand i vognen da et glas med fosfor faldt på gulvet under kørslen. Så var det ud med Edison og alle hans remedier. Han fortsatte hjemme i kælderen.

Edison lærte at telegrafere i 15-års alderen og rejste som ung rundt fra sted til sted og ernærede sig som telegrafist. Hans første mange opfindelser var netop inden for telegrafien. Edisons to første børn fik da også øgenavnene Dot og Dash (prik og streg).

Edison opbygger en virksomhed

Edisons virksomhed ekspanderede til stadighed. I 1876 flyttede hovedkvarteret til Menlo Park, hvor blandt andet kulmikrofonen, fonografen og gløde­pæren blev udklækket. I 1887 blev faciliteterne udvidet med en faktor 10 i nye lokaliteter i West Orange. Den dag i dag findes der stadig et stort firma med historiske rødder tilbage til Edisons dage, nemlig General Electric.

Glødelampen

Edison tager fat på at lave en glødepære der dur

Lys baseret på elektricitet var dog i anvendelse på anden måde i form af buelamper, hvor en lysbue brænder mellem to stykker kul. Disse lamper havde en meget høj lysafgivelse og egnede sig derfor kun til meget store rum og pladser mv.

Kulbuelamperne havde en skavank: levetiden var kort eftersom kullet under brug svandt bort, som var der tale om et stearinlys. Kulelektroderne skulle med andre ord udskiftes med jævne mellemrum. En populær buelampe, Jablochkoffs kjærte, kunne fx kun give lys i ca 2 timer og kunne ikke tændes igen, hvis den blev slukket inden den var brændt ud. Buelampernes overordentligt hvide farvetone (koldt lys) var heller ikke et plus til alle belysningsformål. Edison satte sig for at fremstille en lyskilde, der var baseret på en glødetråd, der ikke svandt bort i løbet af få timer, som kunne tændes og slukkes efter behag og som afgav et behageligt varmt lys som de gasblus og petroleumslamper, der blev anvendt i tidens boliger.

Jagten på et anvendeligt materiale til glødetråden

Platin, et metal med et smeltepunkt på omkring 1770 °C (jern omkring 1535 °C, wolfram, også kaldet tungsten, derimod 3410 °C!), havde der allerede været eksperimenteret med i 1845 og senere, men noget gennembrud havde der aldrig været tale om. Man havde ikke opnået særlig meget lys for pengene. Edison startede imidlertid op med omfattende eksperimenter med netop dette materiale. Problemet der skulle løses var primært, at glødetråden simpelt hen brændte over.

I forsøgslaboratoriet blev der udviklet en form for relæ, der styredes af varmeudviklingen i lampen. Denne termiske regulator koblede løbende strømmen gennem glødetråden til og fra alt efter om temperaturen var i nærheden af det kritiske punkt. Det skulle naturligvis ske i så korte intervaller, at eftergløden i glødetråden forhindrede lampen i at stå og blinke. Der var så store forventninger til denne metode, at Edison i et avisinterview i New York Sun den 16. september 1878 i begejstrede vendinger gav udtryk for, at han havde løst problemet med at opdele det elektriske lys i mange små enheder (som nævnt havde man fra buelamperne været vant til, at lysudsendelsen fra en elektrisk lyskilde skulle tælles i mange hundrede normallys. Da den elektriske glødelampe blev en realitet var en af de mest brugte størrelser på 16 normallys).

Det lykkedes ikke at bearbejde de forskellige forsøgsopstillinger til et praktisk anvendeligt produkt. Der var også den hage, at platin var et sjældent og meget dyrt materiale, og den nye lyskilde skulle gerne prismæssigt kunne konkurrere med gaslamperne. Platin har ca samme varmeudvidelses­koefficient som glas, hvorfor materialet i de kommende lamper fortsat blev brugt til elektroderne (tilledningerne), der fører strømmen gennem glasset til glødetrådens ender. Senere er det dyre platin skiftet ud med en kobber-jern legering med lignende egenskaber.

Forhåbningerne begyndte at vende sig mod kulstof som glødetrådsmateriale. Kul smelter ikke, og ved at pumpe glasbeholderen tom for luft (med stadig mere effektive pumper, som Edison lod udvikle i samme periode) fjernes den ilt, som vil få kullet til at brænde op. Platin angribes ikke af luft ved ophedning, hvilket var et af argumenterne for at bruge dette materiale som glødelegeme (et andet argument var det relativt høje smeltepunkt). Under de senere eksperimenter med platin havde man dog efter bedste evne pumpet glas­kolben lufttom. Princippet i glødelampen er jo ophed­ning af en glødetråd, og luft omkring tråden bortleder varme med dårligere virkningsgrad til følge. Edison mente også at kunne konstatere, at smeltepunktet for platintråden blev hævet når luften blev pumpet ud af glaskolben.

Omfattende eksperimenter blev sat i værk i Edisons laboratorier i Menlo Park for at finde et anvendeligt kulstof, efter at platinet, og i øvrigt også den termiske regulator, var lagt i mølposen. Alverdens materialer blev prøvet af som gløde­tråde, fx bomuld, palmeblade, parpirmasse, fiskesnøre, hestehov mv. Omkring 6.000 materialer blev gennem tiden testet for deres egnethed. Det første relativt vellykkede forsøg fandt sted i 1879 med en tråd af forkullet bomuld. Lampen lyste først i 13,5 timer ved lav spænding (med en lysafgivelse på ca ½ normallys). Herefter blev der skruet op for spænd­ingen så lampen lyste med ca 30 normallys. Det holdt den til i en time.

Et notat i en laboratoriejournal fra den 22. oktober 1879. En lampe har været tændt fra kl 1:30 AM til 3:00 PM, ialt 13,5 timer. Herefter blev spændingen hævet så lampen afgav et lys med en styrke svarende til 3 gasblus. Dette relativt stærke lys afgav den i en time før kultråden bristede.

I de sidste dage i december 1879 blev det nye lys demonstreret i og omkring Edisons laboratorier i Menlo Park for aktieindehavere, videnskabsmænd og offentlighed.

Fra 1880 blev der sendt medarbejdere ud til alle verdens­hjørner med henblik på at finde plantedele, der kunne vise en endnu større egnethed som glødetråds­materiale. Forkul­lede trevler af bambus viste sig yderst velegnede.

Afbildning af en tidlig Edison glødepære med kultråd.

Foden, som glødepæren er udstyret med på ovenstående billede, bruges den dag i dag. Soklen kan fx hedde E27, E14 eller E40. Tallet fortæller noget om soklens diameter, mens E'et står for.. ja, Edison. De to sidstnævnte sokkel-størrelser kaldes også for henholdsvis Mignon og Goliat. Bemærk den lille spids oppe i toppen af lampen. Det var her glødepæren blev pumpet tom for luft, hvorefter den lille udvækst blev tilsmeltet.

Andre fabrikanter kom på banen med små variationer i konstruktionen, fx Swan og Maxim. Førstnævnte lavede en slyngning på glødetråden (som et loop i en rutchebane), der gjorde en mindre glasklokke mulig. Sidstnævntes kulleder havde form som et "M".

Metaltrådslampen vender tilbage

Den første metalliske udfordrer til kultrådslamperne kom i 1902 i form af osmium­lampen (smeltepunkt for osmium: 3054 °C). Manden bag lyskilden var den samme som i 1891 havde forbedret gasglødelyset ganske betydeligt med et såkaldt glødenet, nemlig Auer von Welsbach (1858-1929). Gaslyset var med den nye effektive lampetype igen blevet en stærk konkurrent til det elektriske lys af økonomiske årsager (gaspriserne). Udbredelsen af osmium­lampen var dog begræn­set pga problemer med at fremstille den til brug ved større spændinger, fx 110 og 220 V. En måde at tackle problemet med for stor forsynings­spænding kunne være at koble flere lamper i en serie­for­bindelse.

I 1905 blev tantallampen introduceret (smeltepunkt for tantal: 2996 °C). Den havde så lang en glødetråd i lamper til 110 eller 220 V, at tråden gik i siksak over et stativ inde i glasbeholderen. En sprunget pære kunne undertiden få nyt liv ved at man med lidt behændighed fik svunget den overbrændte tråd over på en nabotråd.

Kort tid efter fandt man på at bruge et stof, som også bruges den dag i dag, nemlig wolfram. Selskabet, der havde produceret osmiumlampen (Auer-selskabet), lavede en bogstavkombination af osmium og wolfram og kaldte deres wolframlampe for Osram­lampen. Et andet salgsnavn var fx "Monowatt­lampen" med henvisning til, at der "kun" anvendtes ca 1 watt pr normallys (mere eller mindre svarende til lysudsendelsen fra et stearinlys). Kultrådslamperne brugte ca 3,5 W pr normallys. I mere moderne termer gav kultrådslamperne et lysudbytte på ca 3 lumen pr watt, mens wolfram­lamperne i nutidens udgaver er oppe på 10 til 20 lumen pr watt. Jo større wattage, jo bedre lysudbytte pr tilført effektenhed.

De første wolframlamper var lufttomme. Der fandtes langtrådslamper a la de beskrevne tantallamper, men senere fandt man på at spiralisere tråden så den ikke blev så lang.

Det viste sig, at man kunne forøge lysudbyttet yderligere ved at se bort fra de gode argumenter for at pumpe kolben lufttom. Ved at lave en gasfyldning af argon og kvælstof reduceredes fordampningen af glødetråden så stærkt, at man kunne lade trådens temperatur forøge væsentligt (uden at levetiden blev forkortet). Den større temperatur på gløde­tråden, fratrukket varmeledningstabene pga gassen, betød samlet set en større virkningsgrad. Den første gasfyldte wolframlampe blev introduceret omkring 1912.

• Salmonsen - Edison, Thomas Alva
• V. Edsberg: Om elektrisk Belysning
• Kristian Dahl: Edison
• Hans Rude: Troldmanden fra Menlo Park
• Ripple på lyset

• A day with Thomas A. Edison [American Memory] (film med Edison, der inspicerer sin glødelampefabrik)
• Thomas Edison's Home Page [Gerald Beals]
• Thomas A. Edison Papers [The State University of New Jersey] (originalt kildemateriale)
• Edison After Forty [National Museum of American History] (letfordøjelig tekst og mange billeder)
• Edison Invents! [The Lemelson Center]
• Thomas A Edison and the Menlo Park Laboratory [The Henry Ford Museum]
• The History of the Incandescent Lightbulb [About.com]
• Edisons Fonograf | side 2 [Illustreret Tidende, årgang 1878] (pdf)
• Edisonian Museum [edisonian.com] (billeder af tidlige glødepærer)
• The Great Internet Light Bulb Book, Part I [Don Klipstein]
• Lyspærens historie [Osram]
• Who Invented the Lightbulb? [UnMuseum]
• Edison, His Life and Inventions [Metuchen Edison History ] (biografi fra 1910 online; også her i anderledes layout; udgave inklusiv bogens billeder: bind 1 | bind 2.)
• Auer von Welsbach-Museum [althofen.at] (skaberen af osmium­lampen i 1902)