Žarulje sa žarnom niti nisu energetski najučinkovitije žarulje, ali jesu izvornici i većinu 20. stoljeća bile su jedine koje su bile komercijalno dostupne. Žarulje sa žarnom niti daju svjetlost otpornim zagrijavanjem niti zatvorene u staklenoj posudi bez kisika. Prije nego što je Thomas Edison proizveo prvu komercijalno održivu žarulju, drugi su ljudi radili na dizajnu više od 40 godina, a razvoj se nastavio tijekom ranog 20. stoljeća.
Prva žarulja
Iako je ime Thomasa Edisona postalo gotovo sinonim za izum žarulje, nije bio prva osoba koja ju je razvila. Britanski kemičar i izumitelj Humphry Davy bio je prva osoba koja je spojila žice na bateriju i uzrokovala žarnu nit. 1841. Frederick de Moleyns napravio je prvu žarulju tako što je stavio platinasti filament unutar evakuirane staklene cijevi i propustio električnu energiju kroz filament. Edison i Englez Joseph Swan istovremeno su proizvodili žarulje koje su trajale duže od nekoliko minuta. Edisonova žarulja bila je uspješnija jer je stvorio potpuni vakuum unutar žarulje i koristio je bolji filament.
Nit je stvar
Edison je isprobao mnoge materijale prije nego što se odlučio na upotrebu niti karboniziranog bambusa za filament. Pramen je prilijepio na električne terminale ugljičnom pastom. Swan je, pak, izrađivao svoje niti od bristolske ploče, koja je karbonizirani papir. Trajalo je samo nekoliko sati, dok su Edisonove niti trajale 600 sati ili više. Metalni filamenti uvedeni su 1902. godine, a tantal je bio odabrani materijal sve dok William D. Coolidge je 1908. godine smislio kako se izrađuje nodularni volfram. Namotane volframove žice učinile su žarulje svjetlijima nego ikad prije i one su i dalje standard za žarne niti s žarnom niti.
Unutar staklene posude
Žarna nit izgara u okolišu bogatom kisikom, pa je važno ukloniti taj plin iz unutrašnjosti žarulje. De Moleyns i Swan uspjeli su stvoriti djelomični vakuum, ali Edison je stvorio pravi vakuum zagrijavanjem žarulje prije nego što je ispumpao zrak. Održavanje vakuuma u žarulji čini je ipak krhkom. Pet godina prije nego što je Edison napravio svoju prvu dugotrajnu žarulju, Kanađani Henry Woodward i Matthew Evans patentirali su žarulje napunjene dušikom. Irving Langmuir, inženjer koji radi za General Electric, predstavio je ideju punjenja žarulja mješavinom argona i dušika 1908. godine. Ti plinovi izjednačavaju tlak pare unutar i izvan žarulje, a argon sprječava trošenje volframove niti. Moderne lukovice sadrže uglavnom argon.
Ostale važne značajke
Prva žarulja koju je Edison napravio imao je par terminalnih zubaca na bazi, ali kasnije je razvio Edison vijak, koji je poznata baza vijaka na modernim žaruljama. Brat Joseph Swan Alfred predstavio je stakleni izolacijski materijal koji postavlja unutrašnjost ovog vijčanog postolja 1887. godine. Osim što je predstavio ideju punjenja žarulja inertnim plinovima, Langmuir je razvio i namotane i Toshiba Corporation je poboljšao svoj dizajn uvođenjem dvostruko namotane niti u 1921. Prekrivajući staklo unutar žarulje bijelim silicijevim dioksidom u prahu kako bi difuzirao svjetlost, Marvin Pipkin 1947. stvorio je žarulju sa žarnom niti "mekog svjetla".