يعتقد كثيرون أن سعي الإنسان إلى الإنارة الصناعية قديم قدم التاريخ نفسه, ويمضي المؤرخون إلى حد القول إن هذا السعي ذاته هو الذي ميز الإنسان عن القرود, مما دفع الانسان إلى استعمال النار التي كانت مصدر خوف للحيوانات جميعها. ولعل ذلك دفع الانسان إلى استعمال النار كوسيلة للدفاع أولا ثم من أجل الطبخ, مما قاد إلى استعمال الأغصان وبقايا النباتات لأغراض الانارة.

          والسؤال الذي يطرح نفسه هو متى استأنس الانسان فتيلة قابلة للاشتعال على طرف طبق حجري مملوء بدهن حيواني بغية الاستضاءة? ومع أن الاجابة عن هذا السؤال غير معروفة, فإن أطباقا كهذه تم اكتشافها في بعض الكهوف الأوربية القديمة, ولابد أن تاريخها يعود إلى أكثر من ثمانين ألف سنة قبل الميلاد, علما أن المبادئ الأساسية بقيت ذاتها على مدى آلاف السنين, كما أن المصابيح المستعملة في القرون الوسطى كانت مشابهة كثيرا لتلك المكتشفة في خرائب بومبيي الايطالية أو قبور الفراعنة المصرية.

          تجدر الاشارة إلى أن الشموع مازالت قيد الاستعمال اليوم في المناسبات الدينية كعناصر تزيينية, وفي أغراض الإنارة في حالات الطوارئ. وفي رأي بعض المراجع فإن الشموع استعملت في الإنارة مدة لا تقل عن 5000 سنة, حيث تصنع الشموع حاليا من شمع البارافين, ويمكن كذلك استعمال شمع النحل في الاستعمالات الأرقى المعتمدة في الاحتفالات الدينية.

          ويعتبر اكتشاف مصباح أرجاند (على اسم مكتشفه) في العام 1784 الخطوة المتقدمة الأولى ضمن تقنيات إنتاج الضوء من شعلة مكشوفة حيث استعملت فتيلة أنبوبية, بينما كان الهواء ينساب من قسمها المركزي, وكذلك من الأطراف, بحيث إن المصباح كان يشتعل بشكل براق مطلقا كمية محدودة من الدخان.

          أدى استعمال زيت كولزا (المصنوع من بذور اللفت) وبعدها من البارافين في القرن التاسع عشر إلى حدوث تحسينات إضافية. وبالنتيجة فقد ظهرت أشكال كثيرة من مصادر الضوء الصناعي عبر العصور. وحتى وقت متأخر, فإن جميع هذه المصادر تضمنت شعلة من نوع ما منها مصباح الكاز ومصباح الغاز, إلا أن المصباح الكهربائي اكتسحها كلها فالكهرباء تقدم ضوءا براقا آنيا يتولد فور مرور التيار الكهربائي في السلك, كما أنه لا يطلق أي أبخرة, خصوصا أن المصابيح الكهربائية يمكن حملها والانتقال بها بسهولة.

مصابيح الغاز.. والزيت

          شكل ظهور مصباح الغاز أول عرض مدهش, وتقدم حقيقي في صراع الإنسان ضد الظلام. ومع أن التجارب الأولى التي أجراها ويليام مردوخ في أواخر القرن الثامن عشر كشفت عن صعوبات عديدة, فإن شوارع العديد من كبريات المدن الأوربية (لندن, باريس, فيينا...) تمت إنارتها بحلول العقد الثاني من القرن التاسع عشر, كما أن ظهور قميص اشتعال جيد وفعال (على يد النمساوي كارل فون ويلسباخ في عام 1893), أعطى دفعًا قويًا لاستعمال المصباح في المنازل. والجدير بالذكر أن هذا المصباح بقي في أماكن عديدة من العالم منافسًا قويًا وعنيدًا للضوء الكهربائي حتى بداية الحرب العالمية الثانية في نهاية العقد الثالث من القرن العشرين.

          المصابيح, الغازية الأولى كانت ذات شعلة دخانية صفراء. وفي العام 1858 طور روبرت بنسن في ألمانيا حرّاقا أفضل مما شكل دفعة قوية لهذا النوع من المصابيح, وبعد حوالي 20 سنة ابتدأ الناس في التحول إلى مصباح أديسون الكهربائي ذي الفتيلة لأنه كان أكثر بريقا. ولكن في العام 1885 اخترع كارل أوير (بارون فون ويلباخ) في ألمانيا القميص الغازي الذي أنتج ضوءًا يتفوق على مصباح أديسون. ومع أن هذا النوع من الانارة الغازية لايزال مستعملاً في عدد قليل من البيوت اليوم, فإن النموذج الحديث من المصباح الغازي هو مصباح الضغط المحمول الذي يستعمل الغازات المسيلة كوقود لتسخين القميص المشتعل.

          وهناك نوع آخر من مصابيح الغاز المحمولة وهي مصابيح الإستيلين, وقد كانت هذه المصابيح مستعملة بشكل واسع في الأيام الأولى للسيارة, وكان من المألوف سكب نقط من الماء على كربيد الكالسيوم مما يؤدي إلى انطلاق غاز الإستيلين الذي كان يتم إحراقه على الفور بغية الإضاءة.

          أما المصابيح الزيتية, فهي ذات تاريخ قديم يعود إلى زمن إنسان الكهوف, فالمصابيح الأولى كانت تتألف من فتيلة مغموسة في إناء حجري مجوف مملوء بالزيت أو بالدهن, ولم يتحسن هذا المصباح إلا في العام 1780, حيث قام الكيميائي السويسري إيميه أرجاند الذي ابتكر مصباحا ذا فتيلة أنبوبية ومدخنة لتوجيه وتنظيم حركة الهواء نحو الشعلة. وقد أدت إضافة مدخنة دائرية زجاجية إلى تحسين إضافي على المصباح. وبحلول ستينيات القرن التاسع عشر كان الناس يستعملون الكيروسين (الكاز) كوقود مما أدى إلى تحسين إضافي لهذا المصباح وهذا جعل المصباح الزيتي مصدرا فعالا للضوء. ومصابيح الكيروسين لا تزال قيد الاستعمال اليوم في مناطق عدة من العالم, وخصوصا في الأرياف.

مصباح القوس الكهربائي

          وهذه المصابيح تولد الضوء عندما تقفز الكهرباء من الجهد العالي إلى الجهد المنخفض, على شكل قوس يعرف في المراجع باسم (قوس الكربون), وقد عرضها لأول مرة هنري دافي أمام أعضاء الجمعية الملكية البريطانية في العام 1810.

          والطريف أن هنري دافي استخدم في اختباراته بطارية ضخمة لتغذية القوس, خصوصا أن الطاقة الكهربائية لم تكن متيسرة آنذاك بشكل وافر, وقد بقي الأمر كذلك إلى أن نجح مايكل فاراداي بتوضيح مبدئه في التوليد الكهربائي مما سمح بالحصول على كهرباء وافرة لاستخدامها في الإضاءة. وفي أواخر خمسينيات القرن الثامن عشر ظهرت أعداد كبيرة من تجهيزات الإنارة هذه في شوارع المدن الكبرى: لندن, وباريس, وبرلين ونيويورك. وفي عام 1862 ظهر أول قوس كربوني دائم في منارة (فنار) لهداية السفن في البحار (منارة ونجتس البريطانية).

          العالم البريطاني همفري دافي كان أول من بيّن طريقة عمل مصباح القوس في العام 1810, إلا أن الاستفادة من هذا المصباح لم تتحقق إلا في العام 1880 عندما أصبح المصدر الكهربائي المستقر والدائم متوافرا, وبذلك وضع مصباح القوس الكهربائي في خدمة إنارة الشوارع. وقد استخدمت هذه المصابيح قضيبين متوازيين من الفحم مفصولين, كل منهما عن الآخر, بالبورسلين الذي يحترق على طول القضيبين.

          ومع ان أقواس الفحم هذه تعطي ضوءا قويا جدا, فإنه ضوء مشوش ووسخ ويحتاج إلى اشراف ومراقبة دائمين. ولهذا السبب ابتدأ عدد من المهتمين اعتبارا من العام 1840 بإجراء اختبارات مكثفة بغية التوصل إلى مصباح كهربائي ذي فتيلة مسخنة كهربائيا تعمل في وسط مفرغ. والمراجع تشير إلى أن الرواد الأوائل أمثال السير ويليام غروف البريطاني ودي مولين الفرنسي صنعوا مصابيح ذات فتيلة من البلاتين, إلا أنهما لم يتمكنا من الحصول على وسط مفرغ مقبول, وبقيت الأمور على حالها حتى نهاية العقد السابع من القرن التاسع عشر حيث تم اختراع المصباح الكهربائي المتوهج.

          تم التوصل إلى أول مصباح كهربائي متوهج ذي فتيلة في مكانين منفصلين, وفي الوقت ذاته تقريبا: في إنجلترا على يد السير جوزيف سوان عام 1878, وفيه استعملت فتيلة من الكربون, أما المصباح الآخر فقد ابتدعه في نيويورك توماس اديسون عام 1879, حيث صنعت فتائله من القصب المكربن.

المصابيح الوهاجة

          المصباح الوهاج هو أصلا فتيلة من التنجستين على شكل رفيع ملفوف وموضوع ضمن حبابة زجاجية مفرغة من الهواء حيث تكون الفتيلة موصولة إلى شبكة الكهرباء. فعند وصل مفتاح الكهرباء يمر التيار الكهربائي عبر الملف, فتتوهج الفتيلة مطلقة ضوءا ذا كمية وحجم يعتمدان على درجة حرارة الفتيلة, علما أن الضوء المنطلق يصبح أقوى وأشد بياضا كلما ارتفعت درجة الحرارة وصولا إلى الدرجة 2700 مئوية.

          الضوء المنطلق من المصباح يقاس بوحدات يطلق عليها اسم (اللومن), ونسبة عدد اللومن المنطلق من المصباح إلى عدد الواتات من الكهرباء المستهلكة فيه تعرف باسم (مردود المصباح أو كفاءته). ومن المعروف أن كفاءة المصباح الوهاج ذي فتيلة التنجستين تبلغ 12 لومن لكل وات. وفي الحقيقة فإن قدرات هذا المصباح الضوئية محدودة, لأن قسما صغيرا من الكهرباء المستهلكة فقط يتحول إلى ضوء في المجال المرئي, والقسم الأكبر من هذه الكهرباء يتحول إلى حرارة تنطلق على شكل أشعة تحت حمراء غير مرئية نحس بها على شكل حرارة تؤدي إلى تسخين غلاف المصباح الزجاجي.

          تجدر الإشارة إلى أن درجة حرارة فتيلة المصباح الوهاج تؤثر مباشرة على عمر المصباح واستمرار عمله. فذرات التنجستين تهرب من سطح الفتيلة الأسخن وتترسب على السطح الداخلي للغلاف الزجاجي مما يحد من إضاءة المصباح, ويغير لونه. ومن الواضح أن هذه الأجزاء من الفتيلة تصبح أرق وأرق حتى تنقطع فتنتهي حياة المصباح, ولا بد من استبداله بواحد جديد. ويمكن الحد من تبخر الفتيلة بتعبئة الحبابة الزجاجية بغاز خامل, يتألف في العادة من غازي الأرجون والنتروجين (الآزوت). ومن المعروف أن المصباح الوهاج يتعطل بعد فترة تشغيل لا تتجاوز ألف ساعة.

مصابيح التنجستين- هالوجين

          التسمية (هالوجين) تأتي من كلمات يونانية تعني (مصادر ملحية) باعتبار أن هذه العناصر تتحد مع بعضها لتشكل الأملاح. العناصر الأصلية في هذه المجموعة هي الكلورين, والبرومين, والأيودين التي توجد على شكل أملاح في مياه البحر, وقد أضيفت إليها فيما بعد عناصر الفلورين والاستاتين, الفلورين والكلورين غازان في درجة حرارة الغرفة والبرومين سائل والأيودين والاستاتين هما من الجوامد.

          وهناك نموذج آخر من المصابيح ذات فتيلة التنجستين: مصباح التنجستين- هالوجين, وفيه تحاط الفتيلة بغلاف من الكوارتز محتو على الهالوجين (أيودين أو برومين). وبهذه الطريقة تصبح الفتيلة قادرة على العمل عند درجات حرارة أعلى وبتألق أكبر.

مصابيح التفريغ

          وقد تم اكتشافها في ثلاثينيات القرن العشرين, وهي تتألف من أنبوب يحتوي على بخار الصوديوم أو بخار الزئبق. وعند ظروف مناسبة فإن الغاز ضمن الأنبوب يصبح ناقلا للكهرباء, أي أنه يتفرغ ويتألق المصباح بشكل براق, حيث يتألق الصوديوم بلون برتقالي أصفر, بينما يتألق بخار الزئبق بلون أبيض مائل إلى الزرقة. وبما أن مصابيح بخار الزئبق تطلق كمية من الأشعة فوق البنفسجية, التي لا تطلق جميع الألوان المشكلة للون الأبيض, فإن جميع الأجسام التي نراها بواسطة مصابيح بخار الزئبق ومصابيح بخار الصوديوم تبدو بألوان مختلفة عما هي عليه في الضوء الطبيعي, مما يجعل هذه المصابيح غير مناسبة من أجل الإنارة العادية المنزلية, ولكنها مستعملة بشكل واسع من أجل إنارة الشوارع.

          مصابيح التفريغ هذه ذات أقطاب كتيمة من طرفيها. ويتم تسخين الأقطاب لتطلق الالكترونات من أجل نقل التفريغ الكهربائي. ويضاف إلى ذلك أنه في إحدى نهايتي المصباح هناك قطب للإقلاع يطلق تفريغا طفيفا حالما يوصل المصباح إلى الكهرباء, وذلك ليشعل التفريغ الرئيسي. إن أنبوبة مصباح بخار الصوديوم تحتوي قليلا من النيون وتحتوي أنبوبة بخار الزئبق قليلا من الأرجون للمساعدة في الإقلاع.

          في مصابيح التفريغ الأخرى لا تتولد الحرارة عند المهبط, أي أن المصابيح ذات المهبط البارد هذه تتطلب جهدًا عاليًا للتشغيل. غازا النيون والأرجون مستعملان بشكل واسع في الأنابيب ذات المهبط البارد الملفوفة من أجل إشارات الدعاية والإعلان. النيون يولد ضوءًا أحمر براقا بينما يولد الأرجون ضوءًا أزرق جذابًا, علمًا أن مردود المصابيح الأولى من هذا النوع بلغ 70 لومن/وات, مع أنه يمكن حاليا الوصول إلى مردود قدره 200 لومن / وات.

          وأنابيب الفلوريسانت, وهي أحد تطبيقات مصابيح التفريغ وتعمل بالتفريغ الكهربائي عبر بخار الزئبق ذي الضغط المنخفض. المصابيح مصممة, بحيث إن التفريغ الكهربائي عبر الغاز يولد بشكل أساسي ضوءا فوق بنفسجي. وعندما يصدم هذا الضوء بطانة من مسحوق الفلوريسانت ضمن الأنبوب, فإنه يتحول إلى ضوء مرئي. إن لون الضوء المنبعث يعتمد على المواد المستعملة لتبطين الأنبوب الزجاجي. وعند خلط هذه المواد بشكل معين, فبالإمكان تصميم أنابيب الفلوريسانت, بحيث تطلق ضوءا يشبه ضوء الشمس أو أي ضوء آخر.

          مصابيح الفلوريسانت مستعملة اليوم بشكل موسع من أجل الانارة في كل من المنازل السكنية والمنشآت الصناعية, حيث يبلغ مردودها 100 لومن/وات علما أن عمر مصباح الفلوريسانت يبلغ 5000 ساعة, أي أكبر بخمس مرات من عمر المصباح الوهاج. وهي كذلك فعالة جدا ولا تولد أي حرارة وهي تستهلك كمية من الكهرباء أقل بكثير من الكهرباء التي تستهلكها المصادر الضوئية ذات القدرة الضوئية المماثلة.

          ظهرت بعد ذلك مصابيح التفريغ ذات الضغط العالي في منتصف ستينيات القرن العشرين. وتركز اهتمام المهندسين والباحثين على مصابيح تفريغ بخار الزئبق ذات الضغط المنخفض بإضافة أحد العناصر النادرة: الاتريوم, فتحسن مردودها وكذلك خصائصها اللونية. هذه المصابيح أصغر كثيرا من أنابيب الفلوريسانت, وهي مناسبة تماما للأجهزة المعلقة لأنها تستهلك طاقة كهربائية أقل بكثير من نظيرتها ذات السعة الضوئية المماثلة, وهذا بدوره يقلل من الحرارة المنطلقة عن المصباح.

          وهناك طريقة أفضل لإنتاج الضوء الأبيض, بإضافة معادن أخرى مثل ثاليوم, وديسبرسيوم, وأنديوم, والصوديوم إلى قوس الزئبق الأصلي.

          مصابيح الميتال هاليد تعطي ضوءا أبيض ذا خصائص لونية متميزة عند قيم للمردود تقع في المجال 80 - 85 لومن/وات, وهذه المصابيح تصنع بحبيبات زجاجية خارجية ضخمة, ذات بطانة فلوريسانتية, أو دونها, مماثلة لتلك المستخدمة في مصابيح بخار الزئبق, وفي المصابيح مزدوجة الأنابيب المخصصة للاستعمال في الإنارة الفائضة للمباني الأثرية (لإبراز جمالها وقيمتها التاريخية). ومن المألوف استعمال هذا النوع من المصابيح في أعمال الإنارة التلفزيونية الخارجية ولإنارة ساحات الألعاب وملاعب كرة القدم وغيرها من الفعاليات الرياضية.