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Glühbirnen sind nicht die energieeffizientesten, aber sie sind die Originale, und für den größten Teil des 20. Jahrhunderts waren sie die einzigen, die im Handel erhältlich waren. Glühlampen erzeugen Licht durch Widerstandserwärmung eines in einem sauerstofffreien Glasbehälter eingeschlossenen Filaments. Bevor Thomas Edison die erste handelsübliche Glühbirne produzierte, hatten andere Leute über 40 Jahre an dem Design gearbeitet, und die Entwicklung wurde im frühen 20. Jahrhundert fortgesetzt.
Die erste Glühbirne
Obwohl der Name Thomas Edisons fast zum Synonym für die Erfindung der Glühbirne geworden ist, war er nicht der erste, der eine entwickelt hat. Der britische Chemiker und Erfinder Humphry Davy war der erste, der Drähte mit der Batterie verband und einen Faden zum Glühen brachte. Im Jahr 1841 stellte Frederick de Moleyns die erste Glühbirne her, indem er eine Platinwendel in eine evakuierte Glasröhre einführte und Elektrizität durch die Wendel leitete. Edison und der Engländer Joseph Swan stellten gleichzeitig Lampen her, die länger als ein paar Minuten hielten. Edisons Glühbirne war erfolgreicher, weil er ein vollständiges Vakuum in der Glühbirne erzeugte und ein besseres Filament verwendete.
Die Filamente das Ding
Edison probierte viele Materialien aus, bevor er sich entschied, einen Strang karbonisierten Bambusses als Filament zu verwenden. Er klebte den Strang mit Kohlepaste an die elektrischen Anschlüsse. Swan hingegen stellte seine Filamente aus Bristolkarton her, bei dem es sich um karbonisiertes Papier handelt. Es dauerte nur wenige Stunden, während Edisons Filamente 600 Stunden oder länger hielten. Metallfilamente wurden 1902 eingeführt, und Tantal war das Material der Wahl, bis William D. Coolidge 1908 herausfand, wie duktiles Wolfram hergestellt werden kann. Mit gewickelten Wolframdrähten wurden die Glühbirnen heller als je zuvor, und sie sind weiterhin der Standard für Glühbirnen Filamente.
Im Glasbehälter
Das Filament verbrennt in einer sauerstoffreichen Umgebung, daher ist es wichtig, dieses Gas aus dem Inneren der Glühbirne zu entfernen. De Moleyns und Swan schafften es, teilweise Vakuum zu erzeugen, aber Edison schuf ein echtes Vakuum, indem er die Glühbirne aufheizte, bevor er die Luft herauspumpte. Das Aufrechterhalten eines Vakuums in der Birne macht sie jedoch zerbrechlich. Fünf Jahre bevor Edison seine erste langlebige Glühbirne herstellte, hatten die Kanadier Henry Woodward und Matthew Evans mit Stickstoff gefüllte Glühbirnen patentiert. Irving Langmuir, Ingenieur bei General Electric, hatte 1908 die Idee, die Glühbirnen mit einer Mischung aus Argon und Stickstoff zu füllen. Diese Gase gleichen den Dampfdruck innerhalb und außerhalb der Glühbirne aus, und Argon verhindert den Verschleiß des Wolframfilaments. Moderne Glühbirnen enthalten überwiegend Argon.
Andere wichtige Funktionen
Die erste Glühlampe, die Edison herstellte, hatte am Sockel ein Paar Klemmzinken, später entwickelte er jedoch die Edison-Schraube, die den bekannten Sockel für moderne Glühlampen darstellt. Joseph Swans Bruder Alfred führte 1887 das Glasisolationsmaterial ein, das die Innenseite dieses Schraubsockels auskleidet. Neben der Idee, die Glühbirnen mit Inertgasen zu füllen, entwickelte Langmuir auch das gewickelte Filament. Die Toshiba Corporation verbesserte sein Design durch die Einführung des Doppelsockels 1921 gewickeltes Filament. Indem Marvin Pipkin das Glas im Inneren der Glühbirne mit pulverförmiger weißer Kieselsäure überzog, um das Licht zu zerstreuen, schuf er 1947 die Glühbirne "weiches Licht".