这是他的第一笔重大发明收入。1871年，爱迪生用这笔钱在新泽西州纽瓦克市建立了他的第一个小型实验室和生产股票代码的工厂，将全部精力投入到发明创造中。在接下来的五年里，爱迪生在纽瓦克发明并制造了各种设备，大大提高了电报的速度和效率。他还抽时间与玛丽·史迪威（Mary Stilwell）结婚成家，开始了家庭生活。

1876年，爱迪生将工厂的管理权交给了自己信任的助手，卖掉了自己在纽瓦克的所有制造企业，将家人和助手搬到了纽约市西南25英里处的小村庄门洛帕克，并在那里建立了实验室。这个实验室配备了研究任何发明所需的所有设备，是世界上第一个专门用于研发的实验室，也是后来贝尔实验室等现代化设施的典范，有时被认为是他最伟大的发明之一。

随着门洛帕克实验室的开张，爱迪生将大部分时间都投入到发明创造中，而非产品制造。他承诺，他将每十天完成一项小发明，每六个月完成一项“大发明”。他还提出要“按需发明”。不久，他每年申请的专利多达400项，展示了惊人的创造力和工作效率。

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1877年，爱迪生发明了碳电话发射器，这一发明使电话成为商业实用产品。在此之前，电话通信一直非常不实用，通话质量差且不稳定。爱迪生的碳电话发射器显着提高了通话质量，使电话通信变得更加可靠。他将自己的发明权卖给了西联公司，而西联公司又与亚历山大·格雷厄姆·贝尔支持的公司达成了协议。此后许多年里，电话设备上都有贝尔和爱迪生的名字。用爱迪生的话说，双方各占一半——他发明了发射器，贝尔发明了接收器。

同年，爱迪生还发明了锡箔留声机，这是世界上第一台可以记录和复制声音的机器。锡箔留声机的出现引起了巨大的轰动，为爱迪生带来了国际声誉。1878年4月，爱迪生应邀前往白宫，向当时的美国总统拉瑟福德·伯查德·海斯（Rutherford B. Hayes）演示锡箔留声机。这次演示不仅展示了爱迪生的天才发明，还使他得到了政府和公众的高度认可。

锡箔留声机的工作原理相对简单，但它开创了音频记录和播放的新纪元。爱迪生通过一个带有针头的圆筒，将声音振动转化为机械运动，再通过针头在锡箔上刻下波纹，从而实现声音的记录。播放时，针头沿着波纹移动，重新产生原始的声音振动，实现了声音的再现。

1878年9月，托马斯·阿尔瓦·爱迪生在观看了一场500烛光功率的弧光灯展览后，宣布他将发明一种安全、廉价的电灯，以取代千家万户的煤气灯。不仅如此，他还计划采用与弧光灯不同的配电方法来实现这一目标。电灯的概念并不新鲜，许多科学家和工程师都曾研究甚至开发过各种形式的电灯，但到那时为止，还没有研发出任何一种家用的实用电灯。爱迪生深知，要想取代煤气灯成为最常用的照明工具，仅靠发明实用的电灯是远远不够的。因此，他的最终成就不仅是发明了白炽灯，还发明了一整套电力照明系统，该系统包含了使白炽灯实用、安全和经济的所有必要元素。

在爱迪生生前获得的1,097项美国专利中，有356项涉及电灯、发电和配电，这是迄今为止授予个人的最多专利。经过一年半的努力，爱迪生终于取得了成功。1879年10月21日，爱迪生展示了碳丝灯，这是一盏带有碳化缝纫线灯丝的白炽灯，持续燃烧了13个半小时，由他特制的高压发电机提供电流。12月，爱迪生的白炽灯照明系统首次公开演示，在门洛帕克的试验电灯站，30盏灯组成的电路闪闪发光，每盏灯的开启或关闭都不会影响其他灯。这一系统的成功不仅展示了白炽灯的优越性能，还证明了电力照明系统的可行性和可靠性。

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