托马斯·爱迪生发明电灯泡的过程是经过无数次材料试验和工艺改进的结果，主要可分为以下几个关键步骤：

一、材料探索与初步尝试

传统材料失败

爱迪生首先尝试了炭条、金属丝（如钌、铬、白金）等材料作灯丝，但均因熔断或发光时间短而失败。

经济材料的探索

为降低成本，他转向稻草、棉线、藤条等植物纤维，甚至尝试人类毛发（如胡须、头发），但这些材料耐热性不足，仅能持续发光数小时。

二、关键材料突破

碳化棉线的应用

1879年10月，爱迪生通过高温炭化棉线，成功将其装入灯泡并抽出真空，首次实现持续发光。这一改进显著延长了灯泡寿命。

碳化竹丝的优化

继续改进灯丝材料，爱迪生用高温碳化竹丝替代棉线，使灯泡寿命提升至1200小时，成为实用电灯泡的核心材料。

三、技术完善与商业化

真空环境

通过改进抽真空设备，爱迪生将灯泡内空气抽至真空，减少灯丝氧化，进一步延长寿命。

电路与系统设计

设计简单电路并优化分路系统，确保稳定供电。同时，他开始研究发电机和电力传输系统，为电灯商业化奠定基础。

专利与商业化

1880年1月，爱迪生申请电灯专利，并在摩根支持下克服斯旺的专利障碍，最终在1889年巴黎世博会上展示成功产品。

四、核心原理与后续改进

热电子发射：

爱迪生发现通过电流加热灯丝可产生白炽光，这一原理成为现代电灯泡的基础。

持续改进：后续用钨丝替代竹丝，并注入特殊气体（如惰性气体）进一步延长寿命，使电灯逐渐普及。

总结

爱迪生发明电灯泡的核心在于材料创新（如碳化棉丝、竹丝）和工程优化（真空环境、电路设计），同时结合资本支持推动商业化。尽管他并非唯一发明者，但其改进使电灯成为安全、实用的照明工具，彻底改变了人类生活。