Een moeizame start voor gloeilamp, booglamp en zaklamp

Uiteindelijk zou elektriciteit alle andere brandstoffen voor het creëren van kunstlicht in de schaduw stellen, maar dat had wel tijd nodig. Toen er op steeds meer plaatsen elektrische leidingen kwamen en batterijen beter werden, groeide het uit tot de goedkoopste, beste en meest brandveilige vorm van verlichting. Tot aan de Eerste Wereldoorlog was er van een dergelijke dominantie echter nog geen sprake. Alle vormen van elektrisch licht kenden de nodige opstartproblemen en waren lange tijd maar beperkt bruikbaar. Wat niet wegneemt dat er vanaf 1870 hard werd gewerkt om elektrisch licht beter te maken, want dat het veel potentieel had was duidelijk. Het resultaat was een flinke stapel octrooien, zowel voor de gloeilamp, de vlambooglamp als draagbare verlichting. Octrooien waar heel wat rechtszaken over gevoerd zouden worden bovendien.

Carl Saltzmann - Eerste elektrische straatverlichting in Berlijn. 1884 Voor zover er in de 19de eeuw elektrische verlichting werd gebruikt, betrof dat meestal buitenverlichting of verlichting voor grote hallen die op een generator konden werken. Deze lamp is een booglamp.

Verbeteringen van de booglamp 

Het verhaal van de elektrische verlichting begint niet, zoals veel mensen denken, bij de gloeilamp, maar bij de booglamp, ook wel vlambooglamp of koolstavenlamp genoemd. Dit was een bijzonder sterke lamp die werkte met twee koolstaven, waartussen een zogeheten 'vlamboog' oversprong welke zorgde voor het licht. Vanwege de lichtsterkte en ook de walmen die deze lamp afgaf, werd hij vooral buiten gebruikt voor de verlichting van terreinen en straten en bijvoorbeeld ook in vuurtorens. Het was daarmee duidelijk de voorloper van de moderne gasontladingslamp die vergelijkbare bestemmingen heeft.

Hoewel de booglamp al in 1810 was uitgevonden door Sir Humphry Davy, kwam hij pas vanaf 1850 voorzichtjes in gebruik. Dat kwam omdat er vanaf toen pas genoeg elektriciteit voor beschikbaar kwam via generators. Aanvankelijk kon die niet worden geleverd.

Omdat de booglamp echter steeds meer werd gebruikt, gingen uitvinders alsnog aan de slag deze lamp te verbeteren. De koolstaven waren namelijk niet echt handig omdat ze iedere zes uur vervangen moesten worden aangezien ze dan alweer waren opgebrand.

Ook probeerde men de lamp op andere punten aan te passen. Zo maakte Nikola Tesla de booglamp in het begin van de 20ste eeuw geschikt voor gebruik op wisselstroom in plaats van gelijkstroom, door er elektromagneten aan toe te voegen. Aangezien hij zelf ook de uitvinder was van de wisselstroom, was hij hier de perfecte man voor.

Links: het binnenste van een booglamp (er waren verschillende varianten). Rechts: het binnenste van een kaars van Jablochkoff uit +/- 1905.

Kaars van Jablochkoff

In 1876 vond de Rus Pavel Jablochkoff (1847-1894) de 'kaars van Jablochkoff' uit. Dat was een aangepaste booglamp die in wat grote ruimtes, binnen gebruikt kon worden. Voor woonkamers was hij nog steeds te fel.

Deze lamp bestond uit twee parallel gemonteerde, dunne koolstaven (ongeveer 6 bij 12 mm) die gescheiden werden door een isolerend materiaal, meestal gips. De staven werden onderling verbonden met een klein stukje smeltdraad van koolstofpasta. Dat leek zozeer op een kaars dat het de naam verklaard. Als er spanning op de kaars werd gezet sprong de smeltdraad waardoor er een vlamboog ontstond. Deze bleef vervolgens in stand door het uitgloeien van de koolstof.

Ongelukkig genoeg moest men bij de kaars van Jablochkoff de koolstaven al na twee uur vervangen, zodat er op dat punt geen verbetering was. Er was echter zo'n grote vooruitgang geboekt op het gebied van lichtsterkte, dat men dit maar voor lief nam.

Ondanks alle moeite zou booglicht als zodanig echter nooit een dominante vorm van verlichting worden, ook niet als straatverlichting. Het wisselen van de koolstaven en de beperkte toevoer van elektriciteit bleven toch een probleem.

Lees hier meer over de geschiedenis van de booglamp. 

De Victoria Embankment in Londen kreeg in 1878 straatverlichting door kaarsen van Jablochkoff, daar waar eerst gaslampen waren geweest. Ze stonden wel om en om, waardoor het verschil in lichtsterkte duidelijk zichtbaar is. Toch werden de lampen in 1884 weer teruggezet naar gas, omdat er nog steeds problemen waren met de elektriciteitsvoorziening. Illustrator onbekend. Afbeelding 1878.

De gloeilamp: een scala aan uitvindingen

De uitvinding en verdere ontwikkeling van de gloeilamp vindt grotendeels plaats tussen 1879 en 1911 en er was een complete optocht aan uitvinders bij betrokken. Uiteindelijk was een opeenvolging van verschillende uitvindingen van belang, waardoor de gloeilamp steeds beter werd. Aanvankelijk was het namelijk maar een zwakke lamp met een zeer korte levensduur. Uitvindingen die te maken hadden met de gloeilamp betroffen meestal de gloeidraad die tussen de twee elektroden zit en die de lamp doet branden. Er kan de volgende tijdlijn worden opgesteld van belangwekkende ontwikkelingen:

Midden 19de eeuw

Er wordt al volop geëxperimenteerd met het basisidee achter de gloeilamp. Dat betrof het idee van twee elektrodes met daartussen een gloeidraad, ook filament genoemd, dat opgloeit als er stroom op wordt gezet. Van belang is dat deze opzet zich bevindt in een zuurstofarme glazen bol. 

Deze vroege experimenten leidden echter niet tot een werkende gloeilamp omdat men geen afdoende vacuüm wist te creëren in de bol. Bestaande pompen werkten daar niet afdoende voor. Niet dat het veel uitmaakte, want er was toch geen elektriciteit beschikbaar om gloeilampen op grote schaal te kunnen gebruiken.

1865

De Duitse natuurkundige Hermann Sprengel (1834-1906) vindt de hoogvacuümpomp, ook wel sprengelpomp geheten, uit. Vanaf nu wordt het creëren van een werkende gloeilamp een reële mogelijkheid. En aangezien iemand met een patent op gloeilampen waarschijnlijk steenrijk zou worden, ook een zeer aantrekkelijke. 

Geumchoo Nam-ho Lee - Het eerste elektrische licht in Gyeongbok Palace in Seoul in 1887. Niet alleen in de westerse wereld werd gloeilicht gezien als een wonder.

1872

De Rus Alexander Lodygin (1847-1923) vindt een vroege versie van de gloeilamp uit met een zeer dun koolstaafje als gloeidraad. Dit was gemonteerd onder een vacuüm gezogen glazen stolp. In de twee volgende jaren demonstreerde hij zijn vinding regelmatig, als straatverlichting in St. Petersburg en op schepen van de marine. Hij verwerft het patent in Rusland, Oostenrijk, Groot-Brittannië, Frankrijk en België. Toch bleek zijn lamp uiteindelijk niet geschikt voor productie en was het licht zwak.

1874

In Canada werd er een patent verleent aan Henry Woodward en Matthew Evans. Zij hadden een gloeilamp ontworpen die bestond uit koolstofstaven die in een met stikstof gevulde glazen cilinder waren gemonteerd. Het lukte hun echter niet deze lamp succesvol op de markt te brengen en ze verkochten hun patent in 1879 aan Thomas Edison. 

1878

De Amerikanen William E. Sawyer (1859-1883) en Albon Man (1826-1905) weten als eersten een succesvolle productie van praktische gloeilampen op te zetten met hun bedrijf Electro-Dynamic Light Company. Zij bezaten verschillende patenten op onderdelen van de gloeilamp. Tussen 1879 en 1885 wisten ze hun patenten te verdedigen tegen pogingen van Edison om deze te ondermijnen. In 1888 nam Westinghouse Electric de patenten over.

V.l.n.r: Alexander Lodygin, Albon Man (1895) en Joseph Swan (1900).

Februari 1879

De Britse uitvinder Joseph Swan (1828-1914)  bedacht een werkende gloeilamp met een gloeidraad die ook was gemaakt van koolstof. Dit leverde hem het Britse patent op en in zijn vaderland zou hij altijd blijven tellen als de uitvinder van de gloeilamp. Dat neemt niet weg dat deze gloeilamp niet geschikt was voor productie op grote schaal.

Oktober 1879

Thomas Edison (1847-1931) presenteert de eerste gloeilamp geschikt voor productie. Officieel had deze lamp ook een gloeidraad van koolstof, maar er bestaat wel enige onzekerheid over, want Edison en zijn mensen experimenteerden met erg veel verschillende materialen. Het levert hem het Amerikaanse patent op.

Niettemin was het duidelijk dat de koolstof niet voldeed, omdat de lampen er maar kort mee brandden en mager licht gaven bovendien.

1883

Swan komt met een betere gloeidraad van cellulose. Dat is een deegachtige substantie waardoor men er een bijzonder dunne draad van kon maken. Hoe dunner de draad hoe beter de gloeilamp functioneerden. Toch was het resultaat nog steeds matig. De lichtsterkte bleef zwak in vergelijking met andere lampen en de levensduur kort.

1902

De Oostenrijker Carl Auer von Welsbach (1858-1929), een wetenschapper en uitvinder gespecialiseerd in verlichting en aanstekers, maakte een gloeidraad van osmium. Dit werd de eerste gloeidraad van metaal. Omdat je metaal kunt smelten was het mogelijk hier nog veel dunnere draden van te maken dan van cellulose. De lichtopbrengst van deze lamp was belangrijk groter. Wel was osmium duur materiaal, waardoor de lamp ook duur was.

Géza Faragó - Bekende Hongaarse jugendstil affiche voor gloeilampen van het merk Tungsram uit 1910. 

1907

Verschillende uitvinders maken gloeidraden van het relatief onbekende metaal wolfraam (in het Engels tungsten geheten). Het heeft een zeer hoog smeltpunt waardoor je het veel dunner kunt maken dan welk metaal ook. Het was echter ook kwetsbaar en bros metaal, waardoor het moeilijk was om ermee te werken. Er moest eerst een proces worden gevonden waarbij het wolfraam niet zou breken. Dat lukte uiteindelijk, maar het bleef nog even behelpen, waardoor wolfraam niet meteen op grote schaal gebruikt kon worden. 

1910   

De Amerikaanse natuurkundige William D. Coolidge (1873-1975) vindt na zes jaar ploeteren gesinterd wolfraam uit. Daarbij wordt het wolfraam bewerkt totdat het buigzaam wordt. Zo kon er een flinterdunne en tevens ook flexibele gloeidraad gemaakt worden. Dit blijkt de definitieve oplossing voor de gloeilamp.

1913

Er komen lampen gevuld met gas op de markt. Dankzij dat gas gaat de gloeidraad een stuk langer mee.

V.l.n.r.: Thomas Edison (1882), Carl Auer von Welsbach  en William D. Coolidge.

Patentoorlog

De ontwikkeling van de gloeilamp ging al niet over rozen, maar er ontbrandde bovendien een heftige concurrentiestrijd tussen Edison en de meeste van zijn concurrenten. Werkelijk duizenden rechtszaken volgen elkaar in hoog tempo op, zowel in de Verenigde Staten als in Europa. Dit kwam bekend te staan als de patentoorlog over de gloeilamp. Daarbij speelde Edison de zaken hard, maar zou hij nooit echt als winnaar uit de bus komen.

Lees hier meer over de uitvinding van de gloeilamp.

De zaklamp

Een vorm van verlichting die uitvinders ook altijd tot de verbeelding heeft gesproken was draagbaar licht. Naast vaste vormen van kunstlicht hebben mensen altijd veel behoefte gehad aan licht dat je mee kon nemen. lange tijd bleef dat echter behelpen met draagbare olielampen of kaarslantaarns.  

Nadat de batterij een beetje bruikbare vormen had aangenomen en de gloeilamp was uitgevonden, kwam het idee van draagbaar elektrisch ook in zicht.  Zo ontstonden tussen 1880 en 1895 de eerste draagbare lampen, de zogenaamde handlampen, ook wel gewoon lantaarns genoemd. Dat waren echter zware kasten, ongeveer zo groot als een naaimachine, waarvan niet veel meer gezegd kon worden dan dat ze inderdaad draagbaar waren. De batterij zat in de kast en de lamp was aan de voorkant ingebouwd of zat bovenop gemonteerd.

Patenttekening van de staaflamp door Misell in 1898 (patent toegewezen in 1899). Het valt op hoezeer deze lamp toch al lijkt op hedendaagse zaklampen. 

Vanaf 1895 werd er daarom geëxperimenteerd met met veel handzamere vormen van draagbaar licht. Het eerste serieuze patent in die richting werd uitgereikt aan de Amerikaanse uitvinder David Misell (1846-1920) in 1899 voor zijn zogeheten staaflamp. Daarmee mag hij met recht de uitvinder van de zaklamp worden genoemd. Hij zou zijn vinding gaan verkopen onder de naam 'Ever Ready'.

Aanvankelijk werd de staaflamp echter nog niet gebruikt zoals wij dat doen, want daarvoor was de kwaliteit van zowel de batterijen als de lamp toch te slecht. Daardoor bleef het, ondanks pogingen tot verbetering, nog lang een luxeproduct. Dat veranderde pas gedurende de Eerste Wereldoorlog.

Lees hier meer over de geschiedenis van de zaklamp.

Reclame voor de eerste zaklampen uit 1899.

Bronnen

• A. Ladiges - '100 Jaar spanning: een eeuw elektriciteit in Nederland: 1900-2000.'  Deventer 2000
• Weide C. - 'En er was licht! De geschiedenis van de elektrische zaklamp 1800-1970.' Zutphen 2007
• Linde van de A. - 'Het oude licht: straatlantaarns en straatverlichting door de eeuwen heen.' Eindhoven 1980
• Wikipedia (nl.wikipedia.org) - 'Jablochkoff-kaars' / 'Alexander Lodygin' / (12-11-2018) 'Henry Woodward' / 'Carl Auer von Welsbach' / 'William David Coolidge' (13-11-2018)
• Wikipedia (en.wikipedia.org) - 'William E. Swayer' / 'Albon Man' (14-11-2018)

Afbeeldingen

• Tekeningen booglamp en kaars van Jablochkoff: Wikimedia/ Brockhaus and Efron Encyclopedic Dictionary (1890-1907).
• Foto William D. Coolidge: Wikipedia (en.wikipedia.org)
• Overige: Wikimedia (commons.wikimedia.org)