Žárovky nejsou energeticky nejúčinnější žárovky, ale jsou to originály a pro většinu 20. století byly jediné, které byly komerčně dostupné. Žárovky produkují světlo odporovým ohřevem vlákna uzavřeného ve skleněné nádobě bez obsahu kyslíku. Předtím, než Thomas Edison vyrobil první komerčně životaschopnou žárovku, pracovali na designu více než 40 let další lidé a vývoj pokračoval i na počátku 20. století.
První žárovka
Ačkoli se jméno Thomase Edisona stalo téměř synonymem pro vynález žárovky, nebyl prvním člověkem, který jej vyvinul. Britský chemik a vynálezce Humphry Davy byl první osobou, která připojila vodiče k baterii a způsobila, že vlákno zářilo. V roce 1841 vyrobil Frederick de Moleyns první žárovku vložením platinového vlákna do evakuované skleněné trubice a vedením elektřiny vláknem. Edison a Angličan Joseph Swan současně vyráběli žárovky, které trvaly déle než několik minut. Edisonova žárovka byla úspěšnější, protože uvnitř žárovky vytvořil úplné vakuum a použil lepší vlákno.
Vlákno je věc
Edison vyzkoušel mnoho materiálů, než se rozhodl použít vlákno z karbonizovaného bambusu. Přichytil vlákno k elektrickým svorkám uhlíkovou pastou. Swan naproti tomu vyrobil svá vlákna z bristolské desky, což je karbonizovaný papír. Trvalo to jen několik hodin, zatímco Edisonova vlákna vydržela 600 hodin nebo více. Kovová vlákna byla zavedena v roce 1902 a tantal byl materiál volby, dokud William D. Coolidge přišel na to, jak vyrobit tvárný wolfram v roce 1908. Díky svinutým wolframovým drátům byly žárovky jasnější než kdykoli předtím a nadále jsou standardem pro vlákna žárovek.
Uvnitř skleněné nádoby
Vlákno hoří v prostředí bohatém na kyslík, takže je důležité eliminovat tento plyn zevnitř baňky. De Moleyns a Swan dokázali vytvořit částečné vakuum, ale Edison vytvořil skutečné vakuum zahřátím žárovky, než odčerpal vzduch. Udržování vakua v žárovce je však křehké. Pět let předtím, než Edison vyrobil svou první dlouhotrvající žárovku, si Kanaďané Henry Woodward a Matthew Evans nechali patentovat žárovky naplněné dusíkem. Irving Langmuir, inženýr pracující pro General Electric, představil v roce 1908 myšlenku plnění žárovek směsí argonu a dusíku. Tyto plyny vyrovnávají tlak par uvnitř i vně baňky a argon zabraňuje opotřebení wolframového vlákna. Moderní žárovky obsahují převážně argon.
Další důležité funkce
První žárovka, kterou Edison vyrobil, měla na základně pár koncových hrotů, ale později vyvinul Edisonův šroub, což je známá šroubová základna, která je na moderních žárovkách. V roce 1887 představil bratr Josepha Swana Alfred skleněný izolační materiál, který lemuje vnitřek této šroubovací základny. Kromě zavedení myšlenky plnění žárovek inertními plyny vyvinul Langmuir také svitek filament a společnost Toshiba Corporation vylepšila svůj design zavedením vlákna s dvojitým vinutím v 1921. Potažením skla uvnitř žárovky práškovým bílým oxidem křemičitým k rozptylu světla vytvořil Marvin Pipkin v roce 1947 žárovku „měkkého světla“.