托马斯·阿尔瓦·爱迪生通过以下关键步骤发明了电灯：

材料探索与改进

爱迪生首先研究了传统照明方式（如煤气灯、蜡烛、油灯）的局限性，发现其存在燃烧不充分、易引发火灾等问题。经过大量实验，他尝试了碳纤维、石墨、白金、铁丝等1600多种材料作为灯丝，最终选择碳化棉线。1879年10月，他成功将碳化棉线装入灯泡，点亮了第一盏实用电灯，持续发光45小时。

电路与设计

设计了简单电路，通过电流加热碳化棉丝实现发光，并不断调整灯丝材料和电路参数以延长寿命和亮度。

关键突破

1879年10月21日，爱迪生在实验中偶然发现炭化棉线灯丝的优越性，这一发现标志着实用电灯的诞生。

产业化与推广

虽然初期电灯泡寿命较短，但爱迪生通过改进真空玻璃球密封技术，将寿命延长至1200小时，并推动大规模生产。随后，他建立发电站和输电网，使电灯迅速普及至美国及全球。

补充说明

爱迪生的发明并非孤立，他借鉴了前人研究（如英国化学家汉弗里·戴维的碳棒电弧照明），并通过系统化实验和工业合作，将电灯商业化。电灯的发明是长期材料探索与工程实践的成果，爱迪生的贡献在于系统优化和产业化推广。