愛迪生由於從事研究活動並把發明用於實際工作，所以時常觀察到一些從屬的、然而在科技上都很重要的現象和作用，被稱作“愛迪生效應”的熱電子發射現象，就是屬於這些從屬的發現之列。愛迪生一碰到這些現象後，就不再是作為一個普通的觀察者開始研究它，而是力求查明它產生的條件，和可以用之於實際的某些途徑。愛迪生是第一個觀察到了熱電子發射現象的人，確切地說，他是在科學上連電子這一概念還沒有產生的時候就觀察到了這種現象的人。後來各國的科學家和學者，則需要花費30年時間去弄清楚愛迪生效應的物理性質，開始對愛迪生效應進行運用。以後緊接著的才是深入探索電子現象的奧秘，並尋求在科技方麵能加以廣泛利用的可能性。在愛迪生觀察到這種現象之前，任何人都還沒有想像出，電會脫離奴隸般地依附於導體的狀態而獨立存在。愛迪生的試驗表明，在一定的條件下即使沒有導線，電也能以近似光速的速度運動。
電子管是對愛迪生效應進行研究工作的直接結果，它的應用極為廣泛。在20世紀的後50年，可以更正確和充分地評價愛迪生效應的重要性。現代科學的得力的手段——無線電，是以電子儀器為基礎的。如果沒有電子管的廣泛的應用，大量自動裝置和遙控自動裝置、電視裝置、計算機、各種控製儀器是不可想像的。電子管是對發展人類社會生產力具有革命影響的主要技術因素之一。
電子管得到廣泛應用，是因為它有著非常良好的性能。我們要指出的是，電流本身通過電子管會發生很大的變化：電子管的作用不取決於電流的頻率特性，因為電子管能準確地控製電流並不斷地使電流的特性發生變化；雖然絕大多數用來使電流發生變化的其他儀器也在逐步地實現著這一功能。電子運動本身及其速度，能夠通過改變電子管內各電極上的f乜勢加以調整。電子管可以是電流放大器和電流檢波器，而在一定的條件下可以成為高頻振蕩器。但所有這一切，19世紀80年代頭5年甚至沒有人設想過，氣體放電的物理學知識很少。但愛迪生當時已製造出了世界上第一個儀器（他叫作“電氣指示器”），該儀器的作用是以電子發射效應為基礎的。
是什麼東西使愛迪生有這一發現的呢？
愛迪生在1879年末，基本上結束了製造強阻抗炭絲真空白熾燈的研究工作。這種白熾燈在實驗室的條件下進行了全麵試驗，並已準備生產一批白熾燈進行試用，這是為了查出它在使用時出現的缺點並加以克服，以保障在大範圍內推廣電照明。組織大規模生產白熾燈的問題提到日程上來了。需要最後完成對整個電照明係統的深入研究，創造出最簡單而又最適用的條件，保證電照明裝置能正常地工作。對門羅園工廠最初生產的幾批供試驗用的白熾燈，通過試驗表明，白熾燈的缺點並沒有都被發現而加以克服。
在對白熾燈整個使用期限內進行觀察的結果有一個缺點引起了愛迪生的特別注意即燈泡玻璃表麵變黑的現象。變黑現象在所有的白熾燈中，都毫無例外地出現，而且白熾燈使用時間愈長，變黑的程度就愈明顯。
當時生產的是光度小的10—16支燭光的白熾燈。燈泡變黑就損失了將近百分之五十的光通量，這些白熾燈的光線變得很暗淡。把消耗的能量變換成光能的經濟效益降低了，因此電照明的價格提高了。白熾燈的有效壽命縮短了。
無論是愛迪生，還是其他炭絲白熾燈設計家，都沒有消除玻璃燈泡變黑的問題。對白熾燈生產工藝進行改進和提高炭絲質量，也都隻能減緩而不能消除這種現象。直到改用鎢絲和充氣（1908年—1913年），才幾乎完全消除了這一缺點。
愛迪生多次覺察到，在抽去燈泡裏的氣體時，如果電流通過燈絲，真空燈泡裏就產生出淡藍色的輝光。這種效應以前彼得羅夫、法拉第就曾經觀察過。這是一種在極稀薄的空氣中放電的現象。這種輝光在以前研究靜電時就曾注意到。愛迪生正確地解決了真空燈泡中產生放電的現象。但當時還不清楚的是，是否可以把燈泡變黑和放電作用聯係起來。