В Петербурге приступить к осуществлению своей машины Лодыгину не удалось, и ему пришла мысль предложить свое изобретение Французскому правительству. Это был 1870 г. Франция изнемогала в борьбе с Германией, и Лодыгин надеялся, что его изобретение принесет пользу стране, которой сочувствовала вся интеллигенция России.

С невероятными трудностями, преодолев все опасности, рискуя быть принятым за шпиона (что однажды и случилось), Лодыгин добрался до Парижа. Его надежды как будто бы начали оправдываться: Французским правительством были даны средства на осуществление его летательной машины и изготовление ее началось на заводах в Крезо. Однако, конец Франко-Прусской войны положил конец и надеждам Лодыгина. Отпуск средств был прекращен, постройка машины тоже, и Лодыгин очутился не у дел. Но в то время его начала занимать уже другая мысль, осуществление которой поставило имя Лодыгина на одну ступень с именами самых крупных пионеров электротехники.

Именно, он стал думать о «лампе накаливания». Сохранились сведения, что эта мысль явилась у него в связи с необходимостью снабдить освещением его летательную машину, для которой существовавшие в 70-м году дуговые лампы были, конечно, совершенно непригодны.

Молодой изобретатель возвращается в 1872 г. на родину и начинает работать над своей идеей. Его не смущает ни неуспех его предшественников, ни скептическое отношение современников. Интересно отметить, что для поддержки своего существования Лодыгин должен был поступить на службу в Петербурге в компанию, эксплоатировавшую газовое освещение, главнейшим конкурентом которого должны были, в случае успеха, явиться его электрические лампы. Александр Николаевич горячо принялся за работу. Отдав дань, как и его предшественники, опытам над применением в качестве калильных тел тугоплавких металлов, А. Н. Лодыгин перешел к изучению угольных проводников. Вот что пишет сам Лодыгин в своей брошюре «Заметка о дуговых лампах и лампах накаливания», изданной в Париже в 1886 г., о пути, по которому он пришел к предложенной им конструкции лампы накаливания. «При моих опытах над лампой с вольтовой дугой, производившихся 15 лет тому назад, я мог убедиться, что свет в дуговой лампе происходит только от накаленных концов угольных электродов и что свет, даваемый самой дугой, очень слаб.

Чтобы убедиться в этом, достаточно получить на экране посредством системы оптических стекол изображение вольтовой дуги и концов угольных электродов… Вольтова дуга, совершенно неизбежная в источниках электрического света, имеющих два угольных полюса, сама по себе не только бесполезна, так как не дает света, но и вредна, так как образующаяся поляризация поглощает известную часть энергии. Поэтому мне пришла в голову мысль заменить дугу цилиндром из угля, который, будучи нагреваем током, давал бы свет, не вызывая явления поляризации и, следовательно, не поглощая лишней энергии.

Я думал, что в этих условиях можно получить большее количество света при одинаковой затрате работы.

Таким образом, от двух угольных полюсов, соединенных вольтовой дугой, я перешел к одному тонкому угольному стержню, не имеющему разрывов.

Проектируя на экран изображение двух угольных электродов в 7 мм в диаметре, я нашел, что светящиеся концы у них образуют два конуса, имеющих 3,5 мм в диаметре и 3,5 мм в высоту. Таким образом, 38,5 мм2 угольной поверхности достигают той температуры, которая необходима для достижения накала. Но так как ток должен поддерживать на определенной высоте температуру всего объема конусов, тогда как светится только их поверхность, то я подумал, что, заменив оба конуса одним цилиндром такого же объема, уменьшив диаметр этого цилиндра и увеличив его длину, я получу большую светящуюся поверхность при том же объеме цилиндра и, следовательно, при том же токе. Правда, каждая единица этой поверхности будет давать менее света, так как если, не изменяя объема, увеличить поверхность, то потеря теплоты лучеиспусканием пропорционально увеличится, но сумма света останется та же самая, и ее дробление значительно облегчится».

Далее, в той же брошюре, Лодыгин говорит о том, как он, стремясь уменьшить сгорание угля и руководствуясь результатом опытов Прово и Дезень, показавшим, что охлаждение нагретого тела происходит гораздо скорее в газообразной среде, чем в пустоте, пришел к заключению о необходимости помещать накаливаемый уголь в «герметически закупоренный, пустой, прозрачный сосуд».

Наконец, основываясь на опытах Беккереля, показавших, что с возрастанием температуры нагретого тела сильно растет сила света, испускаемая единицей его поверхности, Лодыгин счел весьма желательным, по возможности, увеличить температуру накаливаемого тела. Признавая, что изготовляемые им нити не выдерживают сильного накала, Лодыгин высказывает надежду, что, усовершенствовав способы изготовления нити, можно будет получить лампы накаливания, по экономичности равные дуговым, и высказывает убеждение, что в будущем лампы накаливания станут даже более экономичным источником света, чем дуговые.

В 1873 г. Александр Николаевич мог уже публично демонстрировать свою лампу, по внешней форме напоминающую существующие в настоящее время многоваттные шаровые лампы.

В стеклянном шаровом сосуде, между двумя массивными медными стержнями, помещался стерженек из ретортного угля. Провода, подводившие ток, проходили через металлическую оправу в нижней части лампы. Стеклянный сосуд плотно («герметически») закупоривался. Воздух первоначально из лампы не выкачивался, так как изобретатель предполагал, что находящийся в стеклянном сосуде кислород будет израсходован раньше, чем сгорит весь угольный стержень, и дальнейшего сгорания не будет. Однако, опыт показал, что лампа горит всего 30 мин., и затем стержень перегорает. При дальнейшем усовершенствовании ламп воздух из сосуда уже выкачивался. На фиг. 21 и 22 изображены три вида ламп Лодыгина первоначальной конструкции.

Как видно из фигур, первоначальный вид ламп претерпел немало изменений. Накаливаемый уголь то имел вид треугольника вершиной вниз, то принимал форму цилиндрического стержня, расположенного вертикально или горизонтально. Менялось также устройство оправы лампы, через которую проходили вводы тока, и способы крепления оправ на стеклянном баллоне. Однако, форма баллона оставалась неизменно круглой. Конструкции ламп, предложенные первоначально Лодыгиным, отличались большой простотой, если сравнить их с конструкциями, предлагавшимися другими изобретателями до Лодыгина. Его лампы по виду весьма близко напоминали современные лампы накаливания, и недаром Фонтен в своем труде об электрическом освещении говорит, что лампа Лодыгина явилась соединительной чертой между существовавшими до него конструкциями и современными лампами. К сожалению, от этих простых конструкций скоро отступили.

Свои лампы Лодыгин неоднократно демонстрировал публично. Сохранилась программа одной из демонстраций в августе 1873 г. в Технологическом институте. Приглашения на эту демонстрацию рассылались от имени «Товарищества электрического освещения Лодыгин и К°». На пригласительных билетах было напечатано:

«Билет для входа на опыты электрического освещения по способу А. Н. Лодыгина 7 августа в 9 часов вечера в Технологическом институте». На билете печать Товарищества электрического освещения Лодыгин и К° с датой 7 августа 1873 г.

К билету рассылалось приложение:

«Порядок опытов электрического освещения по способу А. Н. Лодыгина».

Демонстрировались:

«1) Фонарь с углем в 10 мм длиной и 1,75 мм толщиной;

8) Опыты над управлением тока из общего коммутатора.

2) Сигнальный фонарь для железных дорог;

3) Подводный фонарь: а) для каменноугольных копей; б) для гидравлических работ; в) для пороховых заводов. Длина угля 40 мм, толщина 1,75 мм (и т. д.).