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電気照明

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トーマス・エジソンによる白熱電球の開発はアメリカを変えました。電灯は、普通の家族が後で起きて、読んだり、社交したり、その他の方法で生活をしたりすることを実用的にしました。

蛍光灯はかさばりましたが、より効率的でした。近年、より小さな蛍光灯が導入されています。

発光ダイオード(LED)は、非常に小さくしてアレイに収容でき、必要な電力が比較的少ないため、コンピューター関連のアプリケーションが多数あります。


電気照明-歴史

スタゲ・ライティングの歴史

このレッスンの目的:

照明の手がかりはギリシャの演劇に書かれているようです-日没から日没まで演じられるお祭りであり、多くの行は時刻を示しています。

太陽は最初の主要な照明器具であり、雲は最初の調光器でした(!)。

ローマ人はページェントを大広間に移しました。

1545:
サバスティアーノセルリオ -ボトルに入った着色された軽い液体(赤ワイン、サフラン(黄色)、銅製の容器に入った塩化アンモニウム(青)。
明るく磨かれた理髪店とレンズとしての丸いボトル

光の3つの品質:分布、強度、色

1550:
Leone de Somi-幸せなシーンのための完全な照明ですが、悲劇ははるかに暗いです(キャンドル、原油ランプ、トーチ、クレセット(ハンギングランプ)。
舞台係が歩き回って芯を切り、観客は火をつけられた
ろうそくは獣脂と脂肪でした

1573:
イニゴージョーンズ (またはここをクリック)(英語-舞台美術家)プロセニアムアーチとフットライトの知識を持ってイタリアから帰国し、仮面劇のアイデアを思いつく

1580:
オリンピコ劇場 イタリアで最初の常設劇場です

1618:
ファルネーゼ劇場 (テキストの図を参照)パルマ-恒久的なプロセニアムアーチとカーテンを備えた最初の劇場

1628:
ジョセフ・フルステンバッハ
フットライト(フロート)とサイドライト

1638:
ニコラ サバティーニ-劇場で本を書く-ろうそくの上に金属シリンダーを下げる調光器のシステムを提案する
ジャコモ・ダ・ヴィニョーラ-理想的な照明角度は立方体の対角線に沿っています
(1930年代-スタンリー マッキャンドレス 本に書く)

17世紀(1600年代)
パリ-多くのシャンデリア
ガスが使用されるようになる

1783:
キャンドルは、1783年にフランスで調整可能な芯付きの灯油ランプが発明されるまでの日を支配していました
ガラスの煙突が密接に続いている-個々のフロートライトを作ることができます
100年間使用

1791:
大量に生産された照明ガス-ウィリアムマードック-各建物は独自の生産が可能
しかし、ガスは常に注意を払う必要があり、制御が容易ではありませんでした

1803:
ライムライト
ヘンリー・ドラモンドによって発明されました-ライムを酸素と水素の炎で加熱します(フォローポット用または日光を示すため)。緑がかった色合い。
パリオペラハウスで最初のスポットライトとして使用されました

1845:
ドゥルリーレーンシアター イギリスで最初にガスを使用した)

1809:
電気アーク-サーによって発見されました ハンフリーデービー (またはここ)-完全に受け入れられるまでに90年かかりました。

1816:
最初の完全にガス灯の劇場- チェスナットストリートシアター フィラデルフィアで
より優れた制御とより多くの明るさ(カラーシルククロスまたは綿織物)。
熱が上がり、多くの火災が発生し、ガスの臭いや緑がかった色合いになりました。

1878-1898:
ヘンリーアーヴィング (そしてここをクリック)(イングランド)は、照明のリハーサル、白熱灯への電気で脚光を浴びる色付きのクラスの透明なラッカー、さまざまな色のフットライト、セクションに分割され、家の照明を暗くしたいと考えていました

1841:
最初の白熱灯の特許-エジソン-実用的ではない

1846:
パリオペラ座でスポットライトとして使用された最初の電気カーボンアーク-非効率的-脚光を浴びる深刻な脅威ではない

1879:
パリヒッポドロームで使用された最初の有用な電球である「電気キャンドル」であるジャブラチコフキャンドルは、カーボンアーク(40〜50年前に発明されましたが、1920年代にさえ、脚光を浴びすぎていました。
最初の実用的な電気スポットライト

1881:
サヴォイ劇場 イギリスで-最初の完全な電気劇場

1882:
ドイツのミュンヘンで開催された博覧会の電気劇場で、新しい電源を制御するための塩水調光器を備えた大きな推進力は、山火事のようになりました。

技術がより急速に発展し進歩するにつれて、より効果的な照明器具の開発も進みました。

エジソン-最初の実用的な電球

白熱からタングステンハロゲンランプ
ゲルにラッカー。

電灯はマーキーから外側のロビー、内側のロビー、家、そしてステージへと流れていきました。


街路照明の歴史

都市環境における夜間の自然光の欠如は常に問題でした。人々がどこに行くのかわからないという基本的な不便から、夜中に攻撃されたり強盗されたりする可能性が高くなります。人間が一緒に暮らし始めてから問題があったので、街灯の歴史は思ったより長いかもしれません。

天然ガスは、火山ガス漏れから北京の街路に竹管を通って街灯の燃料として使われ、紀元前500年には早くもその燃料として使われたことが知られています。古代ローマ人は家の前で植物油で満たされた石油ランプを使用し、特別な奴隷を持っていました。彼らの唯一の義務はそれらのランプの世話をし、それらを点灯し、それらを消し、そして彼らが常に油を持っていることを監視することでした。公共の雷の最初の組織化された方法は、ロンドン市長のヘンリー・バートン卿が、冬の間の夜になると、法律によりすべての家が屋外に提灯を吊るす必要があると最初に定めた1417年に行われました。パリの街路は1524年に初めて照らされ、すべての家が街路に面している場合は夜に窓に光が当たる必要があると言われました。夜に通りを明るくするもう1つの方法は、「リンクボーイ」でした。これは、ロンドンの裕福な市民が街中を歩きながら松明を運ぶためにお金を払った子供たちの使用人です(衣装を着た人を暗い路地に連れて行くことがあるため、危険なこともありました。フットパッドで強盗)。

より効率的な街路照明の時代は、1802年に初めて、石炭ガスを燃料とするガス灯でソーホー鋳造所の外を公開プレゼンテーションで照らしたウィリアム・マードックから始まります。その後、1807年に、ロンドンは最初のガス灯通りを手に入れました。ボルチモアは1816年に街灯にガスを使用し始めた米国で最初の都市であり、パリは1820年に街路のガス照明を開始しました。ガスはパイプ設備を介してポールに設置されたガス灯に導かれました。毎晩、ガス街灯の世話をすることを仕事としていたランプライターがランタンに火をつけ、毎朝彼らはそれらを延期していました。これは、ガスがランプに放出されたときにランプを点灯させるメカニズムが発明されるまで行われました。その後、電気が供給され、街路照明がさらに効率的になりました。

最初の電気街灯はアークランプ、すなわち「ヤブロチコフキャンドル」を使用していました。 1878年にパリで最初に使用されました。 1881年までに、約4000が使用され、ポールのガス灯に取って代わりました。米国でアークランプが普及した後、1890年までに13万個以上のアークランプが街灯として設置されました。それらのほとんどは、いわゆる「月光の塔」の頂上に設置されました。これは、一度により多くの街区を照らす背の高い金属製の建造物です。アークランプには2つの大きな欠陥がありました。それらは強くて過酷な光を発し、長持ちしませんでした。そのため、やがてそれらはより安く、より明るく、より長持ちする白熱灯に置き換えられましたが、アークランプは産業現場で引き続き有用でした。今日、街灯は高輝度放電ランプ、主にHPS高圧ナトリウムランプを使用しています。


電球の歴史

150年以上前、発明者たちは、私たちが家庭やオフィスでエネルギーをどのように使用するかに劇的な影響を与えるであろう素晴らしいアイデアに取り組み始めました。本発明は、私たちが建物を設計する方法を変え、平均的な労働日の長さを増やし、新しいビジネスを急成長させました。それはまた、発電所や送電線から家電製品や電気モーターに至るまで、新しいエネルギーの飛躍的進歩につながりました。

すべての優れた発明と同様に、電球は1人の発明者の功績によるものではありません。今日私たちの家で使用している電球につながったのは、以前の発明者のアイデアに対する一連の小さな改良でした。

白熱電球が道を照らす

トーマス・エジソンが特許を取得するずっと前に(最初は1879年に、次に1年後の1880年に)、彼の白熱電球の商品化を開始する前に、英国の発明家はアークランプで電灯が可能であることを実証していました。 1835年に最初の一定の電灯が実証され、次の40年間、世界中の科学者が白熱灯に取り組み、フィラメント(電流によって加熱されると光を生成する電球の部分)と電球の雰囲気(電球から空気が吸い出されるか、フィラメントが酸化して燃え尽きるのを防ぐために不活性ガスで満たされているかどうか)。これらの初期の球根は寿命が非常に短く、高価すぎて生産できないか、エネルギーを使いすぎていました。

メンロパークのエジソンと彼の研究者が照明シーンにやってきたとき、彼らはフィラメントの改善に焦点を合わせました-最初にカーボンをテストし、次にプラチナをテストしてから、最終的にカーボンフィラメントに戻りました。 1879年10月までに、エジソンのチームは、コーティングされていない綿糸の炭化フィラメントを備えた電球を製造しました。これは14.5時間持続する可能性があります。彼らは、エジソンのランプの寿命が最大1,200時間になる竹製のフィラメントに落ち着くまで、フィラメントの実験を続けました。このフィラメントは、今後10年間エジソン電球の標準となりました。エジソンはまた、電球から空気を完全に除去するためのより優れた真空ポンプの作成や、エジソンネジ(現在の電球の標準ソケットフィッティング)の開発など、電球に他の改良を加えました。

(歴史的脚注:白熱灯の米国特許を取得したウィリアム・ソーヤーとアルボン・マン、および英国で電球の特許を取得したジョセフ・スワンに言及せずに、電球の歴史について話すことはできません。議論がありました。エジソンの電球の特許がこれらの他の発明者の特許を侵害しているかどうか最終的に、エジソンの米国の照明会社はトムソン-ヒューストン電気会社(ソーヤーマン特許の下で白熱電球を製造している会社)と合併してジェネラルエレクトリックとエジソンの英語の照明を形成しました会社はジョセフ・スワンの会社と合併してイギリスにエディスワンを設立しました。)

エジソンの電灯への貢献を非常に特別なものにしているのは、電球の改良にとどまらず、電球の使用を実用化する一連の発明を開発したことです。エジソンは、既存のガス照明システムをモデルにして照明技術を開発しました。 1882年にロンドンのホルボーン高架橋で、彼は中央に配置された発電機から一連のワイヤーとチューブ(導管とも呼ばれる)を介して電気を分配できることを実証しました。同時に、彼は発電の改善に焦点を合わせ、マンハッタン南部のパールストリートステーションと呼ばれる最初の商用電力会社を開発しました。そして、各顧客が使用している電力量を追跡するために、エジソンは最初の電気メーターを開発しました。

エジソンが照明システム全体に取り組んでいる間、他の発明者は小さな進歩を続け、フィラメントの製造プロセスと電球の効率を改善しました。白熱電球の次の大きな変化は、1904年にヨーロッパの発明家がタングステンフィラメントを発明したことによるものです。これらの新しいタングステンフィラメント電球は、カーボンフィラメント電球に比べて長持ちし、明るい光を放っていました。 1913年、アーヴィング・ラングミュアは、電球の内部に窒素などの不活性ガスを配置すると、その効率が2倍になることを理解しました。科学者たちは次の40年間、白熱電球のコストを削減し、効率を高めるための改善を続けました。しかし、1950年代までに、研究者たちは白熱電球が使用したエネルギーの約10%を光に変換する方法をまだ理解しておらず、他の照明ソリューションにエネルギーを集中し始めました。

エネルギー不足は蛍光のブレークスルーにつながります

19世紀、ガラス吹き工のハインリッヒガイスラーと医師のユリウスプリュッカーの2人のドイツ人が、長いガラス管からほとんどすべての空気を取り除き、そこに電流を流すことで光を生成できることを発見しました。ガイスラー管。放電ランプの一種であるこれらのライトは、研究者が照明効率を改善する方法を探し始めた20世紀初頭まで人気を博しませんでした。放電ランプは、ネオンライト、低圧ナトリウムランプ(街灯などの屋外照明で使用されるタイプ)、蛍光灯など、多くの照明技術の基礎となりました。

トーマス・エジソンとニコラ・テスラはどちらも1890年代に蛍光灯を実験しましたが、どちらも商業的に製造したことはありませんでした。代わりに、蛍光灯の前身の1つとなったのは、1900年代初頭のピータークーパーヒューイットの画期的な出来事でした。ヒューイットは、水銀蒸気に電流を流し、バラスト(電球に接続されたチューブを通る電流の流れを調整するデバイス)を組み込むことによって、青緑色の光を作り出しました。クーパーヒューイットランプは白熱電球よりも効率的でしたが、光の色のために適切な用途はほとんどありませんでした。

1920年代後半から1930年代初頭までに、ヨーロッパの研究者たちは、リン光物質(紫外線を吸収し、不可視光を有用な白色光に変換する材料)でコーティングされたネオン管を使って実験を行っていました。これらの調査結果は、米国での蛍光灯研究プログラムのきっかけとなり、1930年代半ばから後半までに、アメリカの照明会社は、米国海軍と1939年のニューヨーク万国博覧会で蛍光灯のデモを行いました。これらのライトは長持ちし、白熱電球よりも約3倍効率的でした。エネルギー効率の高い照明の必要性により、アメリカの戦争プラントは蛍光灯の急速な採用につながり、1951年までに、米国では線形蛍光灯によってより多くの光が生成されていました。

照明エンジニアが住宅用途で使用できる蛍光灯を開発する原因となったのは、もう1つのエネルギー不足(1973年の石油危機)でした。 1974年、シルバニアの研究者たちは、バラストを小型化してランプに押し込む方法の調査を開始しました。彼らは電球の特許を開発しましたが、それを実現可能に製造する方法を見つけることができませんでした。 2年後の1976年、ゼネラルエレクトリックのエドワードハンマーは、蛍光管をらせん状に曲げて、最初のコンパクト蛍光灯(CFL)を作成する方法を考え出しました。シルバニアのように、ゼネラルエレクトリックはこれらのライトを大量生産するために必要な新しい機械が高すぎるため、このデザインを棚上げしました。

初期のCFLは、1980年代半ばに小売価格25〜35ドルで市場に出回っていましたが、公益事業会社が実施するプロモーションが異なるため、価格は地域によって大きく異なる可能性があります。消費者は、CFLを購入する際の最大の障害として高価格を指摘しました。他にも問題がありました。1990年の多くのCFLは大きくてかさばり、器具にうまく収まらず、光出力が低く、パフォーマンスに一貫性がありませんでした。 1990年代以降、CFLの性能、価格、効率(白熱灯よりも約75%少ないエネルギーを使用)、寿命(約10倍長持ち)の改善により、賃貸人と住宅所有者の両方にとって実行可能な選択肢となっています。 CFLが最初に市場に投入されてから約30年後、ENERGYSTAR®CFLは、4パックで購入した場合に電球あたりわずか1.74ドルの費用がかかります。

LED:未来はここにあります

今日最も急速に発展している照明技術の1つは、発光ダイオード(またはLED)です。ソリッドステート照明の一種であるLEDは、半導体を使用して電気を光に変換し、多くの場合、面積が小さく(1平方ミリメートル未満)、特定の方向に発光するため、光を閉じ込めることができる反射板や拡散板の必要性が少なくなります。

また、市場で最も効率的なライトです。発光効率とも呼ばれる電球の効率は、放出された光(ルーメン)を消費電力(ワット)で割ったものです。エネルギーを光に変換するのに100%効率的な電球は、683 lm / Wの効果があります。これに関連して、60〜100ワットの白熱電球の有効性は15 lm / W、同等のCFLの有効性は73 lm / Wであり、現在市場に出回っているLEDベースの交換用電球は70〜 120 lm / W、平均有効性85 lm / W。

ゼネラルエレクトリックで働いていた1962年、ニックホロニアックジュニアは、赤いダイオードの形で最初の可視スペクトルLEDを発明しました。次に、淡い黄色と緑色のダイオードが発明されました。企業が赤いダイオードとその製造を改善し続けるにつれて、彼らは現れ始めました


電気照明-歴史

初期のDelco-Lightのセールスマンは、Delco-Lightシステムについて話す前に、まず電力の概念そのものを多くの農家に販売しなければなりませんでした。 「Delco-LightSellsBest at Night」というフレーズは、夕暮れ直後に操作できる一時的なデモンストレーターシステムを設置する多くのセールスマンに人気があり、成功したモットーでした。セールスマンが電気コーヒーポットでコーヒーポットを作っている間、電灯が家を照らしていました。常に取引の成立に取り組んでいたセールスマンは、夜の雑用を手伝うことさえ提案するかもしれません。そこでは、農場周辺のDelco-Lightの多くの可能なアプリケーションと利点を便利に指摘することもできました。

高圧縮ガソリンエンジンが最初のDelco-Lightプラントに動力を供給しましたが、当時の保険規制により、家の中に1ガロンを超えるガソリンを入れることは禁止されていました。この問題を回避するために、ほとんどの農場ですぐに利用できる灯油で軽い植物を単に走らせました。それらを灯油で動かすと、彼らはひどくノックし、発明者のチャールズ・ケタリングは圧縮を減らして電力を減らすしかありませんでした。これは、ケタリングが解決しようと決心した問題を提起しました。彼の研究は1923年にエセルガソリンの開発につながりました。


歴史

1916年2月10日:トーマス・アルバ・エジソンによる名誉会員の承認。エジソンの仲間であるジョン・リーブがエジソン夫人を出席させて発表しました。

オーガナイザー、創設者、および照明工学協会の初期のメンバーであった男性のほとんどは、南北戦争が終結したとき、またはその直後に生まれました。彼らの両親は、戦争によって変容した社会で家族を育てました。関係する男性のほとんどは北部の家族から来ていたので、戦後の繁栄で良い教育を受けることができました。たとえば、ルイB.マークスは、ニューヨーク市立大学とコーネル大学、ダートマス大学のルイスベル大学、マサチューセッツ工科大学のヴァンレンセリアーランシン大学で教育を受けました。彼らは、米国で取得できる最高の技術教育の1つを持っていました。19世紀の終わりに。

多くの人にとって、彼らのビジネスと専門的実践への参入は、1893年の恐慌とそれに続く深刻な経済不況によって特徴づけられました。トレジャリーゴールドの実行とフィラデルフィアとレディング鉄道の失敗に端を発し、広範囲にわたるパニックが発生しました。銀行の破綻が発生し、その後、他の鉄道の破産や株価の暴落が発生しました。結果として生じた経済不況は5年以上続き、それまで米国を襲ったのはこれまでで最も深刻な金融危機であり、照明業界はこの混乱を上回っていませんでした。

しかし、回復は10年の終わり近くに始まりました。その一つの目印は、建設活動の増加でした。世紀の変わり目までに、多くの主要なアメリカの都市は、都市のスカイラインと多くの産業を変革する建設ブームの真っ只中にありました。

1900-1905

照明工学協会が設立される直前の5年間の照明は、これまでにないほど多様な技術によって提供されていました。ロケール、構造、および可用性に応じて、次の光源のいずれかが使用されている場合があります。

  • 灯油照明
  • ガス照明
  • マントル付き白熱ガス灯
  • アークランプ
  • フレームアーク灯
  • 白熱電気照明
  • ムーア管放電照明
  • クーパーヒューイット水銀灯放電照明
  • アセチレン照明

ガス灯と電気白熱灯の競争は熾烈であり、20年間の支配のシーソーを煽っていた改善を生み出しました。当時、何が「人工光」の支配的な形態になるかは明確ではなく、最も効果的で経済的な光源の問題は解決にはほど遠いものでした。しかし、他の形式の照明と同じくらい競争力があり、白熱電灯は最も急速に成長していました。 1905年、米国では4,000万個の白熱灯が販売され、年間の電気照明に費やされた総額は1億2,000万ドルを超えました。

この照明技術の現状は、照明に携わる男性が幅広い技術の指揮と経験を持っている必要があることを意味しました。

20世紀の変わり目に、電気はいわゆる中央ステーションによって供給されました。蒸気エンジンを動力源とするダイナモと電力を制御するために必要なギアを収容する建物です。中央局は、電力を分配する配線を所有し、電力を使用する顧客に最終的な電化製品を販売しました。米国で最初の中央駅は1879年にサンフランシスコに建設され、ブラシアークランプシステムに電力を供給しました。企業は中央駅を所有しており、通常、地域の照明器具のメーカーから独占的なライセンスが与えられていました。ランプはメーカーから購入したものではなく、小売業者や卸売業者からは入手できませんでした。ランプは、主要なランプメーカーによってほぼ独占的に中央駅のオペレーターに販売されていました。

協会を設立し、その繁栄を支援したグループは、5つの照明分野の男性で構成されていました。中央駅を運営する男性とランプメーカーで働く男性は、照明に携わる2つの専門家グループを構成していました。

ガス会社は、電灯との競争が激化するにつれて、製品とサービスの改修にショックを受けていました。これらの会社の男性は、照明に関与する3番目の完全に別個のグループを形成しました。

4番目のグループは、照明器具を製造する多くの企業で働いていたグループでした。 Holophane Glass Companyとそのライセンシーは、広く使用され、電灯にとって非常に重要になった屈折ガラスグローブを製造しました。フェデラルエレクトリックカンパニー、ベンジャミンエレクトリックマニュファクチャリングカンパニー、I。P。フリンクなどの企業によって製造された金属反射材がさらに広く使用されました。ガスバーナーと白熱灯用のソケットなどの組み合わせ器具を製造した企業の数人の男性も関わっていました。

5番目で確かに最小のグループは、照明システムのコンサルタントと設計者、学者、その他の科学者でした。当然のことながら、これらは協会の設立に最も貢献したものの1つでした。このグループで最も著名な男性は、ルイスマークス、ルイスベル、ノーマンマクベス、クレイトンシャープ、ハーバートアイブスでした。

当時、照明に最も関係のあった専門家団体は、アメリカ電気学会とアメリカガスライト協会でした。多くの点で、彼らの照明への不注意は、照明に専念する専門組織の認識された必要性を促しました。どちらのグループも、業界の驚異的な成長(照明以外の分野での成長)に気を取られており、照明はどちらの組織からもリーダーシップを発揮していませんでした。これの鐘は、どちらのグループも、測光で使用される光度の単一の標準に同意できないことでした。

最初の会議と役員

1905年10月、当時独立コンサルタントだったルイスマークスは、ホロファングラスカンパニーの同僚であるヴァンレンセラーランシンに、照明に専念する新しい社会の形成について連絡を取りました。彼らの会話には、最終的に、「人工光の使用に特化した技術ジャーナル」と呼ばれる照明エンジニアの出版を開始しようとしていたE.レブンワースエリオットが含まれていました。彼らはそのような社会を形成するのに十分な関心があるかどうかを判断したかったので、ランシンのホロファン事務所から、3人はニューヨーク市とその周辺地域の約30人の男性に照明に興味があると知っている次の手紙を出しました。応答はマークに向けられることになっていた。

227フルトンストリート。
ニューヨーク、
1905年12月13日。

拝啓:-
光とその分布の問題に特に関心のある人々で構成される照明技術者協会を設立することが提案されています。この目的のために、署名者は、このような質問に最も関心のある多くの人々に、12月21日木曜日の夜6時30分にこの都市のホテルアスター、44番街とブロードウェイで会うように依頼しました。そのような社会の形成について、そしてこの目的を達成するために必要なことは何でも話し合うこと。この会議にご参加いただければ幸いです。ニューヨーク市ブロードウェイ202番地のL.B. Marks氏に事前に知らせて、非公式の夕食の手配をしてください。この夕食の価格はそれぞれ$ 1.00になります。

その時にお会いできることを嬉しく思います。

本当にあなたのもの、
L. B.マークス、
E.レブンワースエリオット、
Van Rensselaer Lansingh

追伸-夕食は純粋に非公式で、ビジネススーツが整います。

連絡を受けた人のリストの中には、チャールズP.マシューズ教授エドワードL.ニコルズ教授ドハティアルバートスパイジョンW.リーブとW.D.ウィーバーが含まれていました。

Charles P. Matthewsは、パデュー大学で教鞭をとっており、最初のフラックスインテグレータの1つを開発して、測光に非常に積極的でした。彼は照明のトピックについて広範囲に出版しており、新しい組織への彼の関心は当然だったでしょう。

エドワードL.ニコルズ教授は、コーネル大学で修士号を取得している間、マークスのインストラクターの1人でした。彼は物理学の全国的に認められたリーダーであり、電気工学と照明の重要人物でした。彼の地位と影響力は彼を招待する明白な人にしました。ニコルズは会議に出席できなかったが、熱心だった。

Lansinghは、MITでの彼の時代からProctor Doughertyを知っており、Doughertyと連邦政府との関係は有望であると考えられていたに違いありません。

The ElectricalAgeの編集者であるAlbertSpiesからの反応は測定されましたが、支持的でした。

マークの招待の時点で、ジョンW.リーブは電気白熱照明の重要なベテランであり、照明業界で最も有名な中央ステーションエンジニアであり、非常に影響力のあるアメリカ電気学会の会長でした。彼はニューヨークエジソンカンパニーのバイスプレジデント兼ゼネラルマネージャーになります。リーブは、エジソン中央駅の設立の技術的側面を監督するために、イタリアのミラノに派遣されていました。リーブは10年間滞在し、ヨーロッパ中でよく知られるようになりました。彼は1894年にニューヨークエジソンカンパニーで働くために戻った。リーブは熱心でしたが、潜在的な政治問題を認識していました。

ElectricalWordの編集者であるW.D.Weaverからの回答は、新しい組織を設立するのは時期尚早であると主張し、新しい組織が設立された場合に発生する可能性のあるいくつかの政治的問題を説明する他のどの組織よりもかなり測定され、控えめでした。ウィーバーは、アメリカ電気学会と、専門家が電気技師によって行われる照明作業を行うべきであるという考えを促進する新しい組織との間の芝生戦争を予測しました。たまたま、彼の手紙には出席できないと書かれていましたが、出席しました。おそらく開発の重要性を示しています。

マークス、エリオット、ランシンの招待に応えて、25人の男性がアスターホテルに集まりました。ランシンからの命令で召集されたその会議で、マークスの扇動者および指導者としての立場が認められ、彼は臨時議長に選出された。エリオットは臨時秘書として選出されました。この後の任命は幸運でした。これとその後の会議の詳細は、エリオットの照明エンジニアに掲載されていたからです。マークスは、会議の目的は、提案された社会の目的と、彼が「その姉妹機関であるアメリカ電気学会」と呼んだものとの関係を決定することであるべきだと述べた。

新しい組織の必要性があったことは、現在のすべての人にとって明白だったようです。マークスが受け取った返答の手紙のうちの3つは、照明工学を確立する運動について話していました。 「照明工学運動」はすぐに専門家が議論し、後に歴史家が認めたものになるでしょう。電気工学とは別に、照明工学として明確に認識された作業が成長しており、すべての兆候は成長が維持されることでした。会議の出席者の1人であるW.ダーシーライアンは次のように述べています。

「5年前、コンサルティング照明エンジニアが建築家のオフィスに入るのはほとんど不可能でした。 3年前、仕事は私が他のすべての仕事をやめ、照明工学だけに従うことを余儀なくされるほどに増加しました。現在、6人のアシスタントエンジニアがいて、全員が外出中です。」

その夜に議論された最も難しい質問は、組織の名前の問題でした。 「エンジニア」という言葉を含めるべきだと誰もが確信しているわけではありません。それはエリートであり、アメリカ電気学会に敵対するだろうという考えでした。 Holophane GlassCompanyの創設者であるElliottとOtisMygattは、新しい組織の目的の一部は、照明の専門家、つまり照明エンジニアを設立する運動を促進することであり、組織の名前はそれを反映する必要があると主張しました。

会議は、出席者全員で終了し、出席者7名で構成される組織委員会が定款と細則を起草し、新しい組織の名前を提案することに同意しました。明らかに、関係者全員が、多くの調査を必要とせず、適切かつタイムリーに新しい組織を設立することを検討しました。委員会は2週間以内に報告書を作成し、次の会議はその時に開催される予定でした。

1906年1月10日水曜日の夜、ホテルアスターで、「照明の科学と芸術に専念する社会の形成を完了するために」別の会議が召集されました。組織委員会の報告書は変更なく読まれ、採択されました。内容は明らかに多くの利害関係者によって精査され、会議の前に変更が加えられました。その後、役員が選出されました:L.B。マークス社長、A.A。教皇とC.H.シャープバイスプレジデント、V.R。ランシン会計およびE.L.エリオット秘書。言うまでもなく、マークスは称賛によって選出されましたが、他の事務所にはいくつかの候補者がいて、投票が必要でした。役員に加えて、取締役会も選出されました:W.D。ウィーバー、A.H。エリオット。 W.S.ケロッグ、E.C。ブラウン、F.N。オルコットとW.ダーシーライアン。会議は、次の会議が2月13日火曜日の夜に再びアスターホテルで開催されることに合意して終了しました。

初年度初年度

オリジナルのIES1906記章

1906年2月13日に予定されていた会議はホテルアスターで開催され、照明工学協会の最初の完全な技術会議でした。その間の月には、150人以上のメンバーが新しい組織に登録され、他のアメリカの都市に支部を設立することにすぐに関心がありました。

この会議でL.B.マークスは大統領演説を行い、「照明の科学と芸術の現状」、新社会の範囲、その目的と目的、新社会と他の組織との関係について概説しました。照明の現状の要約は、不快なまぶしさの問題と消費者のドルにより良い価値を提供するという2つの問題に焦点を当てています。不快なまぶしさについて、彼は次のように述べています。

「最近、地球儀、シェード、リフレクターのテーマに多くの注目が集まっていますが、シェーディングされていないランプやシェーディングが不十分なランプが例外ではなく規則であるという事実は依然として残っています。イルミネーションの科学と芸術の現状を考える上で、これよりも早急な対応が必要な問題はおそらくないでしょう。通常の視界内に過度の固有の明るさの光を配置する慣行は非常に一般的であるため、生理学的観点から質問を研究した人々の間で、私たちの視力が永久的な損傷を受けているという大きな懸念を引き起こします。」

マークスは、現在の米国国勢調査レポート、ユニオンカーバイド(アセチレン)およびスタンダードオイルを使用して調査を行い、1905年の照明の次の消費者コストをリストしました。

  • 電灯1億2000万ドル
  • 石炭と水性ガス4000万ドル
  • 天然ガス170万ドル
  • アセチレン250万ドル
  • 石油6000万ドル

合計約2億2000万ドルは、おそらく過小評価でした。社会の範囲について、マークスは次のように述べています。

「この協会の名前で使用されている「エンジニアリング」という用語は、広い意味で見られない限り、ある程度誤った名称です。協会は、適切に含まれているとは言えない照明のいくつかの段階を扱うからです。たとえば、問題の生理学的側面など、工学の明確な分野。協会は、工学的な観点からであろうとなかろうと、照明の主題のあらゆる段階に関心を持ち、専門家と同様に素人にもその扉を大きく開きます。ただし、光が生成されたエネルギーの生成または分配に関する質問には対応しません。」

マークスの大統領演説の議論は長く詳細でした。出席者には、電気およびガスのサプライヤー、機器メーカー、コンサルタント、学者など、照明業界のすべてのセクターの代表者が含まれていました。熱意は隅々から生じました。会議とその参加者はマスコミの注目を集めました。翌朝、ニューヨーク・トリビューンに「The ArtofLighting」という社説が掲載されました。

1907年1月28日、本社はHolophane Glass Companyによって提供されていた一時的なスペースから、29 West 39thStreetにあるEngineeringSocieties’Buildingのオフィスに移転しました。最初の年次総会は1907年1月7日に開催されました。それまでに、組織はニューイングランド、シカゴ、ピッツバーグ、フィラデルフィア、ニューヨークに支部を置いて全国的に設立されました。その1周年記念会議の時点で、会員数は815人で、初年度の予算は4000ドルでした。

協会はすぐに出版を始めました。照明工学協会のトランザクションの第1巻、第1号は、1906年2月に登場しました。最初の発行年の11か月で、協会は照明のあらゆる側面を扱う400ページを超える技術プレゼンテーションとディスカッションを印刷しました。それは100年間継続的にそうしてきました。


電気の歴史

手頃な価格で信頼性の高い電気は、現代の生活の基本です。電気は24時間清潔で安全な光を提供し、暑い夏の日に家を冷やし(そして冬には多くの家を暖めます)、スマートフォンやコンピューターで利用するデジタル世界に静かに命を吹き込みます。毎日何億人ものアメリカ人が電力網に接続していますが、私たちのほとんどは電気の歴史について考え直していません。それはどこから来たのですか?その話は何ですか?

電気を見直してみると、アメリカの電源を入れたままにしておくことは、実際には驚くべき偉業であり、日常の奇跡であることがわかります。これが電気の話です。

革命的な力

人々は古くから電気について知っていましたが、その力を利用してきたのは約250年だけです。ベンジャミン・フランクリンの電気実験&#8211(1752年の彼の有名な凧実験を含む)&#8211は、アメリカ独立戦争と最初の産業革命の時代に私たちが電気についてほとんど知らなかったことを示しました。[1]フランクリンの実験以来、私たちの電気に対する理解は飛躍的に高まり、私たちは常にそれを使って私たちの生活を改善する新しい方法を模索しています。

ベンフランクリンの有名な凧の実験

電気の最初の大きな進歩の1つは、イギリスの科学者マイケルファラデーが発電の基本原理を発見した1831年に発生しました。[2]フランクリンらの実験に基づいて、彼は銅線のコイル内で磁石を動かすことによって電流を生成または「誘導」できることを観察しました。電磁誘導の発見は、私たちのエネルギーの使い方に革命をもたらしました。実際、ファラデーのプロセスは現代の発電で使用されていますが、今日の発電所はファラデーの携帯型デバイスよりもはるかに大きな規模ではるかに強い電流を生成します。

現代の発電所の時代において、石炭は常に他のどの燃料源よりも多くの電力を米国で生み出してきました。ここ数十年で、他の供給源が2位を争うのを見てきました。最初は水力発電、次に天然ガス、原子力、そして再び天然ガスです。

燃料タイプ別の発電構成、1949年から2011年

また、ますます多くのデバイスに電力を供給するために電気を使用しています。私たちの現代の電気の世界は、電信、電球、電話などのアプリケーションから始まり、ラジオ、テレビ、および多くの家電製品に続きました。ごく最近、電子はデジタル時代に力を与え、エネルギーの専門家であるVaclavSmilが私たちの「瞬時に相互接続された世界文明」と呼ぶものを生み出しました。インターネットと「クラウドコンピューティング」をサポートする常時稼働のデータセンターは、電力需要を増加させ続け、製造プロセスなど、経済の他の部分での電力使用量のわずかな減少を圧倒します。[4] [5]

増え続ける電気の用途は、暖房や輸送などの直接的な使用とは対照的に、発電における天然ガス、石油、石炭などの燃料の使用の増加を説明しています。たとえば、1900年には、天然ガス、石油、石炭の2%未満が電気の製造に使用されていました。 1世紀後、天然ガス、石油、石炭の使用の30%が電力に充てられました。[6] Smilは、電気の魅力について次のように説明しています。「電気は、その高効率、瞬時に簡単にアクセスできること、完璧で簡単に調整できる流れ、清潔さ、使用時の静粛性から、好ましいエネルギー形態です。」[7]

電気へのアクセスの増加は、かつては暗かった世界の隅々を照らしました。国際開発グループや経済学者が指摘しているように、電気へのアクセスは先進社会の特徴であり、経済発展の基本的な要件です。[8] 「エネルギー源としての炭化水素の重要性の高まりに続いて、&#8221エコノミストのエーリッヒツィマーマンは1951年に次のように書いています。&#8220電気の上昇は、いわゆる第二次産業革命の最も特徴的な特徴です。&#8221 [9]近年、中国からケニアまでの国々の人々は、猛烈な夏の間に家や学校を涼しく保つために電気を使用し、そうでなければ甘やかされていたであろう食物を冷やし、そしてそうするであろう水を浄化することができるので、生活水準の上昇を経験しました。そうでなければ飲むのは危険でした。

もちろん、やるべきことはまだまだたくさんあります。 2009年、国際エネルギー機関は、サハラ以南のアフリカの人々の70%近くが電気を利用できないと推定しました。それは5億8,520万人が暗闇に残っていることを意味します。[10]

世界の多くの地域は暗闇の中に残っています。

アメリカの電灯の夜明け

電気の最も偉大な先駆者の一人はトーマス・エジソンでした。彼は電気を「世界の生活を再編成する」ための彼の「分野」と見なしていました。 1870年代にニュージャージーにある彼の研究室からの電気に精力的に取り組んだアメリカの最も偉大な発明者は、その10年の終わりまでに白熱電球を実用化し、1880年に白熱電球の特許を取得しました。[11] 「エジソンが…小さな洋ナシの形をしたガラス球にプロメテウスの火花をひったくったとき」とドイツの歴史家エミル・ルートヴィヒは観察しました。 [12]それでも、エジソンの電灯は火よりも優れていました。ろうそくやランプの炎よりも明るく、一貫性があり、安全でした。

エジソンの電球は、現代の生活に電気を最初に応用したものの1つでした。彼は当初、1880年代にJ. P.モーガンとニューヨーク市の数人の特権顧客と協力して、新しい白熱電球と小さな発電機を組み合わせて家を照らしました。エジソンの電灯システムは、今日の基準では基本的でしたが、当時は大胆でした。既存のガス灯業界を脅かすだけでなく、まったく新しいタイプのエネルギーを人々に紹介することで、現状に根本的に挑戦しました。数年のうちに、エジソンは電気を科学実験から刺激的で安全で切望された贅沢に変えました。

電球—電気革命を引き起こした革新と発明の象徴。

産業の台頭

電気の魔法がアメリカの生活に真に定着するためには、電力を供給する発電機と、それを使用する新しい電化製品や電灯を構築するための新しい産業が必要でした。 1882年、JPモルガンが彼の努力に資金を提供し、エジソンは後にゼネラルエレクトリックとして知られる事業を立ち上げました。その年の9月、彼はマンハッタンのロウアーマンハッタンに米国初の中央発電所であるパー​​ルストリートステーションを開設しました。

パールストリートは天才の一撃でした。エジソンは、埋設された銅線のネットワークを介して、発電機の大規模な銀行を隣接地域の家庭や企業(ニューヨークタイムズを含む)に接続しました。当時、「送電網」はありませんでした。パールストリート以前は、電灯やモーターの電力を必要とする顧客は、通常は地下室にある発電機に依存していました。パールストリートの「中央」発電所の設計は、小規模のオンサイト発電から工業規模の発電への重要な転換であり、すぐに発電業界全体のモデルになりました。[13]

米国初の発電所、パールストリートステーションのダイナモルーム

サミュエル・インサルを入力してください

エジソンは素晴らしい発明家でしたが、まとまりのない実業家でした。彼の発明は、それらを実行するために必要な金融資本よりも早く彼に届き、エジソンは、発明が作成した事務処理よりも発明自体に焦点を当てることを好みました。発明者は管理上の対応者を必要としていました。そのカウンターパートは1881年にイギリスからの有望な21歳の形で到着しました。エジソンの個人秘書として米国でキャリアをスタートさせたサミュエル・インサルは、発明者をそのビジネスの腕前で驚かせたので、エジソンはすぐに彼のビジネスに対する成年後見制度を認めました。[14]しかし、エジソンとの仕事はインサルにとってほんの始まりに過ぎません。次の40年間で、彼は電力事業を構築し、現代の電力業界のヘンリーフォードになりました。

電気は他のすべての商品とは実質的に異なるため、異なるビジネスモデルが必要でした。電気は生産された瞬間に消費されなければなりませんでした。 (ストレージは非常にコストがかかり、限られていましたが、今でもそうです。)電力を利用可能で手頃な価格にするために、誰かが生産と消費の大量効率をまとめる必要がありました。インサルは彼の前にチャンスを見た。電力網のエンジニアリングと経済学をマスターした人なら誰でも、上昇する電力業界の支配権を握ることができます。この業界は、すでにガス灯会社の株を倒し、JPモルガンのような大規模な投資家を引き付けていました。 1892年、インサルは、シカゴエジソン(後にコモンウェルスエジソンとして知られる発電/配電会社)のためにエジソンが始めた照明会社(ニューヨーク市近くのゼネラルエレクトリック)の幹部としての仕事を辞めました。[15]それは業界を消えることなく変える動きでした。

アメリカの田舎の初期の送電線。フォトクレジット: タワーズ

インサルは現代の電力グリッドを構築します

インサルは、ゼネラル・エレクトリックが製造するより大きく、より効率的なユニットを支持して、ママとポップの電力会社を統合し、小さな発電機を閉鎖することによって、エコノミストが「規模の経済」(大規模な事業からのコスト削減)と呼ぶものを達成することができました。彼はまた、顧客販売の効率性を発見しました。顧客が多ければ多いほど、発電機をより効率的に稼働させ、電力をより安価に提供できるようになりました。インサルのビジネスが成長するにつれて、彼はますます多くの人々に電気を供給するためのより良い方法を見つけることができました。

フィスクストリート駅の1903年タービンホール

インサルはすべての電気のマスターセールスマンになりました。彼の発電機をより効率的に使用するために(つまり、1日のより多くの時間、フル稼働で稼働させるために)、彼は電灯の需要が少ない日中にエレベーターや路面電車に電力を供給することを申し出ました。

インサルはまた、高圧送電線を使用して、電力を郊外に、そして田舎に広げました。都市の内外の顧客は異なる時間に電力を使用したため、インサルは、独立してサービスを提供した場合よりも効率的に両方のタイプの顧客に電力を供給することができました。ますます大きく、より効率的な発電機によって提供されるそのような多様化は、キロワット時の価格を下げました。若い産業が1902年から1930年の間に成長したため、電気料金は年々下落しました。


インサルはまた、新しい電気料金体系を作成しました。たとえば、彼は、電力使用量が大きく変動したり、短期間で急上昇したりする顧客に対応するために、2部構成の価格設定を導入しました。電力の生産と消費を同時に行う必要があることを考えると、大規模な急増で電力を要求する顧客に電力を供給することは不採算になる可能性があります。断続的な需要の急増に対応するために構築された新しい発電機は、ほんのわずかな時間しか稼働しませんが、そのままにしておく必要があります。常に準備ができています。 「ピーク」の需要がある顧客の例[16]には、電気炉を稼働させるために短時間で大量の電力を使用する金属製錬工場が含まれます。

「ピーク」の顧客に電力を供給できるようにするために、インサルは 要求する 通常の料金に加えて(固定料金) 利用方法 充電。そうすることで、顧客は短時間で大量の電気を使用する特権を支払いました。このようにして、インサルはあらゆるタイプの顧客を含むように彼のビジネスを有益に拡大することができました。

最後に、Insullは、バックアップと信頼性のために電力網を相互接続または「ネットワーク化」することで効率を高め、同じサービスエリアで(冗長)発電を構築する必要をなくしました。

統合。大量生産。大量消費。農村電化。 2部構成の価格設定。ネットワーク化された力。サミュエル・インサルは、ヘンリー・フォードが自動車に対して行ったことを電気に対して行いました。彼は、高級製品を何百万人ものアメリカ人の日常生活の手頃な価格の一部に変えました。エジソンがマンハッタンの上流階級に電灯の斬新さを提供したところ、インサルの革新はすべての人が電気にアクセスできるようにしました。

電気が政治化する

米国の電力産業は当初から政治と絡み合っていた。パールストリートがオープンする前に、エジソンは彼の仕事の基礎を築き始めるためだけにニューヨークの政治家に賄賂を贈らなければなりませんでした。 NS 時間 雑誌によると、エジソンは「マンハッタンの南端に提案されたネットワークを構築するというニューヨークの有名な腐敗した市政府の同意を非常に困難に得ました。 (彼は、当時ニューヨークで最高のレストランだったデルモニコスが提供するメンロパークで豪華なシャンパンディナーを提供することで、一部承認を得ました。)」[17]初期の電力産業が成長するにつれて、照明契約をめぐって都市政治に関与するようになりました。 。電力会社は、地方にサービスを提供するために市当局からフランチャイズ権を取得する必要があり、選挙献金や個人的な賄賂のために電力会社を強要するためにそれらの当局に門戸を開いた。


早い段階で、電力のパイオニアは地方自治体からの2つのポピュリストの脅威に直面しました。 1つは、レートのロールバックを任意に要求したり、レートの上限を課したりして収益性を損なう可能性のあるレート条例でした。 2つ目は公有化であり、電力インフラへの民間投資は市または郡政府に引き継がれます。[18]これは、サミュエル・インサルがシカゴや他の電力起業家が全国で直面した政治的環境でした。

インサルの解決策は、地方の規制を公益事業委員会(州の鉄道委員会をモデルにした)による電力会社の州全体の規制に置き換える新しい法律でした。この取り決めでは、州の委員会は、電力会社が電気サービスを提供するための会社のコスト(および妥当な収益率)に基づいて顧客に請求する最大料金を設定します。

そのような料金規制と引き換えに、州の委員会は電力会社に特定の地理的地域にサービスを提供するための独占的なフランチャイズを与えました(法的な独占)。初期の電力産業は ナチュラル 自己達成的予言であることが判明した独占(多くの経済学者や規制当局、およびインスル自身による):州の規制当局は電力会社が独占であると想定したため、それに応じて規制し、法的独占状態を与えました。真の自由放任の電力市場の見通しは決して表に出ていませんでした。

インサルは、州全体の公益事業規制が低コストの電力を提供し、厳しい地方規制や買収を回避するための最良の方法であることを業界に納得させるために、時間と膨大な広報活動を必要としていました。ウィスコンシン州とニューヨーク州は、1907年に州レベルの料金規制を電力業界に拡大した最初の州でした。1914年までに、他の43州がそれに続き、電力会社を監督する州レベルの委員会を設立しました。

20世紀初頭に設立されたこれらの州の公益事業委員会は、依然として公益事業を規制しています。理論的には、それらの料金規制は消費者を保護することになっていますが、実際には、消費者を犠牲にして、他の利害関係者グループ、または公益事業自体に利益をもたらすことがよくあります。これらの規制にもかかわらず、インサルは20世紀の最初の30年間、より多くの顧客に安価な電力を供給し続けました。

悲劇的なことに、大恐慌はインサルの拡大する企業を財政的に破滅させました。彼のお世話になっている持ち株会社は崩壊し、法廷闘争が続いた。 1934年の裁判に直面して、彼は新聞で次のように述べたと伝えられました。「私は自由のためだけでなく完全な立証のために戦っています。私は誤りを犯しましたが、私の最大の誤りは、金融パニックがアメリカの証券、特に私が構築しようとしていた企業に与える影響を過小評価することでした。私はそれらの会社を救うために全力を尽くしました。&#8221 [20]

インサルは無罪となったが、彼の会社と富を失い、不評と曖昧さに陥った。現代の電力網のパイオニアとしての彼の貢献についての一般の知識は、1938年に彼と一緒に死んだようです。フォレストマクドナルドがインサルの伝記で無罪判決について書いたように、豊富なインサルは、感謝の気持ちを込めて人々から報酬を得ました。彼は刑務所の外で死ぬことを許されました。」[21]

州の規制とインサルの悲劇的な崩壊は、最終的に水力発電ライセンスを超えた電力への連邦介入につながりました。これは、連邦動力委員会の創設の仕事です(推定1920年)。1935年、連邦動力法は連邦動力委員会(現在は連邦エネルギー規制委員会)を承認しました。 (FERC)-「公正かつ合理的な」コストベースの料金規制を卸売電力市場に適用すること(州レベルの小売料金規制と同じ方針に沿って)。別の法律である1935年の公益事業持株会社法は、複数の州の会社が1つの州でのみ運営するために不動産を売却することを要求しました。[22]

連邦政府の介入は、エネルギー問題を抱えた1970年代に再び成長しました。 1978年の公益事業規制政策法は、電力会社が独立した発電機から電力を購入することを要求し、新しい産業セグメントの作成に成功しただけでなく、再生可能エネルギー源からの断続的な発電が成長するグリッドに参入し、さらには不安定化する可能性を開きました。 23]限られたエネルギーと天然資源を使い果たすことを恐れて、議会はまた、電力使用を抑制し、環境目標を促進するように設計された新しい法律を可決した。環境保護庁(1970)やエネルギー省(1977)などの新しい機関は、石炭火力発電所からの発電を含む、電力のさまざまな側面を規制するために設立されました。

1990年代に、電力の連邦規制は市場ベースのアプローチにシフトしました。[24]規制緩和は、航空業界のような厳しく規制された地域のコストを削減し、品質を向上させるのに有益であることが証明されており、規制当局は電力業界に同じメリットをもたらすことに関心を持っていました。

1996年、FERCは、ユーティリティに「オープンアクセス」モデル[25]を課すことにより、業界の再構築を試みました。[26] FERCの意図は、「卸売バルク電力市場における競争の障害を取り除く」ことでした。 FERCは競争に重点を置いていますが、送電は依然として厳しく規制されています。したがって、1990年代の電力の「規制緩和」は、実際には「再規制」でした。卸売電力市場は進化を続けており、市場の力と連邦規制が各段階で衝突しています。

現在、電力部門は、いくつかの異なる機関からの前例のない量の連邦政府の介入に直面しています。最も活発なもののいくつかは、環境保護庁(EPA)、FERC、およびエネルギー省です。[27]

EPAは、既存の発電所からの二酸化炭素排出を制限するために、2014年に新しい規則を提案しました。この規則は、米国の信頼できる石炭火力発電の大部分を閉鎖する恐れがあります。その結果、この規則は、電力会社が安全かつ確実に電力需要を満たす能力を損なうことになります。[28] EPA規則はまた、毎日電気を使用するアメリカの家族や企業に莫大な費用をかけています。2030年までに、この規則は電気料金を合わせて2,900億ドル増加させると推定されています。[29]

FERCは、公正かつ合理的な卸売料金を保証するという使命を持っており、卸売電力市場のあらゆる側面に長い間関わってきました。 2005年には、電力網の信頼性をさらに規制し、卸電力市場を監督する権限が議会から強化されました。再生可能エネルギー源を支持する最近のFERC規則により、この機関はかつてないほど政治的になり、その知名度が上がりました。 FERCのリーダーシップをめぐる対立(議会、ホワイトハウス、および政策グループと業界グループの間)は、2013年と2014年に熱狂的なピッチに達し、議会によって職務を拒否された機関の議長を務める2人の候補者がいました。

一方、エネルギー省はまた、国立研究所を通じて再生可能エネルギー源を奨励し、エネルギー効率の義務を確立することにより、おなじみの白熱電球などの特定の技術の使用を本質的に禁止しています。つまり、電気のほぼすべての側面が、現在、複数の連邦機関によって厳しく規制されています。

強力なビジョン

地方、州、および連邦レベルでの政治的干渉にもかかわらず、電気は今日でも成長産業であり続けています。電気の新しい展望は人々が発見するために常にそこにあります、しかしその発見は新しい発明を刺激する自由を必要とします。エジソンやインサルのような次世代の電力起業家が、人間の創意工夫と健全な競争の生産力によって動かされるようにしましょう。

電気は現代の生活です。信頼できる電力へのアクセスがなければ、私たちの生活は産業革命前のようになります(トーマス・ホッブズを引用):「孤独で、貧しく、厄介で、残忍で、短い」[30]現代文明のほぼすべての特徴は手頃な価格で信頼性の高い電気とそれが電力を供給するもの—家を安全に明るく快適に保つためのランプとヒーター、愛する人と連絡を取り合うためのスマートフォン、信頼できるインターネットを提供するための常時接続のデータセンター—数え切れないほどの数の中で。実際、電気の歴史は本当に現代世界の歴史であるほど、現代の生活にとって非常に重要です。


電気照明-歴史

2007年2月13日|著者:管理者

1752嵐の最中に凧の紐に鍵を結ぶことにより、ベン・フランクリンは静電気と稲妻が同じであることを証明しました。電気の性質についての彼の正しい理解は、将来への道を開いた。

1800年アレッサンドロボルタによって発明された最初の電池。 &#8220volt&#8221は彼にちなんで名付けられました。

1808年ハンフリーデービーは最初の効果的な&#8220アークランプを発明しました。&#8221アークランプは、ワイヤーでバッテリーに取り付けられたときに光るカーボン片でした。

1820年ハンスクリスチャンエルステッドによる個別の実験、A.M。アンペア、およびD.F.G.アラゴは電気と磁気の関係を確認しました。

1821年最初の電気モーターはマイケルファラデーによって発明されました。

1826ゲオルク・オームは、「オームの法則」で電力、電圧、電流、抵抗の関係を定義しました。

1831マイケル・ファラデーは、彼の発明である誘導リングを使用して、電磁界の変化によって電気を誘導(作成)できることを証明しました。電流がどのように機能するかについてのファラデーの実験は、変圧器とモーターの理解につながりました。
ジョセフヘンリーは、電磁誘導の原理を個別に発見しましたが、彼の研究を発表しませんでした。彼はまた、電気モーターについても説明しました。

1832ファラデーの原則を使用して、ヒポライトピクシーは、産業に電力を供給することができる最初の&#8220dynamo&#8221発電機を構築しました。 Pixxiのダイナモはクランクを使用して、ワイヤーで包まれた鉄片の周りで磁石を回転させました。この装置はワイヤーのコイルを使用したため、電流のスパイクが発生し、その後電流が発生しませんでした。

1835年ジョセフ・ヘンリーは、電流を長距離送るために使用される電気リレーを発明しました。

1837年トーマス・ダベンポートは、今日のほとんどの電化製品で使用されている発明である電気モーターを発明しました。

1839年ウィリアム・ロバート・グローブ卿は、水素と酸素を組み合わせて電気エネルギーを生成する装置である最初の燃料電池を開発しました。

1841年ジェームズプレスコットジュールは、電流の流れ、熱加熱、および化学変換を含む電気回路でエネルギーが保存されることを示しました。熱エネルギーの単位であるジュールは、彼にちなんで名付けられました。

1844年サミュエル・モールスは電信を発明しました。これは、有線で長距離メッセージを送信できる機械です。
1860&#8217s電磁界の数学的理論が発表されました。 J.C.マクスウェルは、磁気、電気、光を統合したときに、物理学の新時代を創造しました。マクスウェルの電気力学の4つの法則(&#8220マクスウェルの方程式&#8221)は、最終的に電力、ラジオ、テレビにつながりました。

1876年チャールズブラシは、電気の研究電流を生成できる「オープンコイル」ダイナモ(または発電機)を発明しました。

1878年、ジョセフ・スワンとイギリス人が最初の白熱電球(「電気ランプ」とも呼ばれます)を発明しました。彼の電球はすぐに燃え尽きました。
チャールズブラシは、発電機から電力を供給できるアークランプを開発しました。
トーマスエジソンは、ニューヨーク市にエジソンエレクトリックライト社(米国)を設立しました。彼は電灯に関連する多くの特許を購入し、実用的で長持ちする電球を開発するための実験を始めました。

1879多くの実験の後、トーマス・エジソンは燃え尽きることなく約40時間使用できる白熱電球を発明しました。 1880年までに、彼の電球は1200時間使用できるようになりました。

1879年オハイオ州クリーブランドで、電灯(ブラシアークランプ)が最初に公共の街路照明に使用されました。
サンフランシスコにあるCaliforniaElectric Light Company、Inc。は、顧客に電力を販売した最初の電力会社でした。同社は、2つの小さなブラシジェネレーターを使用して、21個のブラシアークランプに電力を供給しました。

1881年電気路面電車はE.W.v。シーメンスによって発明されました

1882年トーマスエジソンがニューヨーク市にパールストリート発電所を開設。パールストリートステーションは、世界初の中央発電所の1つであり、5,000個の照明に電力を供給することができました。パールストリートステーションは、交流(AC)を使用する現在使用されている電力システムとは異なり、直流(DC)電力システムでした。
ウィスコンシンに最初の水力発電所が開設されました。
エドワードジョンソンは最初にクリスマスツリーに電灯をつけました。

1883年ニコラテスラは、電気を低電圧から高電圧に変えて長距離の輸送を容易にする変圧器「テスラコイル」を発明しました。変圧器はテスラの交流(AC)システムの重要な部分であり、今日でも電力を供給するために使用されています。

1884年ニコラ・テスラは、交流(AC)を生成する発電機である電気オルタネーターを発明しました。これまで、バッテリーからの直流(DC)を使用して電気が生成されていました。 AC電気システムは、長距離に電気を送るのに適しています。
大量の電力を生成できる蒸気タービン発電機は、チャールズアルジャーノンパーソンズ卿によって発明されました。

1886年ウィリアム・スタンリーは誘導コイル変圧器と交流電気システムを開発しました。

1888年ニコラテスラは最初の&#8220多相&#8221交流(AC)電気システムを実演しました。彼のACシステムには、発電機、変圧器、送電システム、モーター(電化製品で使用)、照明など、発電と使用に必要なすべてのものが含まれています。 Westinghouse ElectricCompanyの責任者であるGeorgeWestinghouseは、ACシステムの特許権を購入しました。
大型風車を最初に使用して発電したのは、発明者のチャールズブラシです。彼はオハイオ州クリーブランドにある自宅の地下室で風車を使ってバッテリーを充電しました。

1893年ウェスティングハウスエレクトリックカンパニーは、交流(AC)システムを使用してシカゴ万国博覧会を照らしました。

22マイルのAC電力線が開通し、カリフォルニアのフォルサムパワーハウスからサクラメントに電力が送られました。

1896年ナイアガラフォールズからニューヨーク州バッファローまで20マイルの電力を伝送するAC電力線が開設されました。

1897年ジョセフ・ジョン・トムソンによって電子が発見されました。

1900年最高電圧送電線60キロボルト。

1901ナイアガラフォールズでの米国とカナダ間の最初の電力線。

1902年フィスクセントステーション(シカゴ)用の5メガワットタービン。

1903年最初に成功したガスタービン(フランス)。
世界初の全タービンステーション(シカゴ)。
Shawinigan Water&amp Powerは、世界最大の発電機(5,000ワット)と世界最大かつ最高の電圧ライン(136 Kmおよび50キロボルト(モントリオール行き))を設置しています。

1908年電気掃除機&#8211J。スパングラー。
電気洗濯機-A。フィッシャー。

1909年最初の揚水発電所(スイス)。

1911年電気エアコン&#8211W。キャリア。

1913年T.マレーは最初の大気汚染防止装置である&#8220シンダーキャッチャー&#8221を作成しました。
電気冷蔵庫&#8211A。ゴス。

1920年連邦動力委員会(FPC)。

1921年ウィスコンシン州のレイクサイド発電所は、微粉炭のみを燃焼させる世界初の発電所になりました。

1922年コネチカットバレー電力取引所(CONVEX)が始まり、ユーティリティ間の相互接続を開拓しました。

1923年光電セルが発見されました。

1928年ボルダーダムの建設が始まる。
連邦取引委員会は持ち株会社の調査を開始します。

1933年テネシー川流域公社(TVA)が設立されました。

1935年公益事業持株会社法。
連邦電力法。
証券取引委員会。
ボンヌビル電力管理局。
5月24日、オハイオ州でメジャーリーグ(レッズ対フィリーズ)の初夜の野球の試合が行われました。

1936最高の蒸気温度は華氏900度に達するのに対し、1920年代初頭には華氏600度に達しました。
ボルダー(フーバー)ダムが完成しました。 287キロボルトの電力線がボルダー(フーバー)ダムまで266マイル伸びました。
農村電化法。

1947年ベル電話研究所の科学者によって発明されたトランジスタ。

1953年最初の345キロボルト送電線。
イギリスで最初の原子力発電所が注文されました。

1954年世界初の原子力発電所(ロシア)が発電を開始。
最初の高電圧直流(HVDC)ライン(20メガワット/ 1900キロボルト、96キロ)。
1954年の原子力法は、原子炉の私有を認めています。


電気照明-歴史

エジソンのランプとの競争

「成功したいなら、敵を捕まえなさい。」
(エジソン、1898年4月のレディスホームジャーナルに引用されているように)。

成功した発明は競争を生み出し、それが今度はしばしば新しい発明を刺激します。エジソンの照明システムも例外ではなく、競合他社はすぐに同様の製品を発表しました。彼がしたことをコピーした人もいれば、独自の独創的な才能を使って新しいアイデアや新しいデバイスを作成した人もいました。競争は論争と多くの活動を引き起こしました。

1891年ま​​でに、米国には約300万個のランプを収容できる1,300を超える白熱灯の中央駅がありました。全国の町や都市は、その地域で最初に新しいテクノロジーにアクセスできるという特権を求めて互いに競い合いました。

1790年代にイギリスで開発されたガスライト技術は、急速に普及しました。 1816年にボルチモアでガス街灯が使用され、エジソンが1879年にランプを発明したときまでに、ガス灯は成熟した確立された産業でした。ガスインフラが整備され、フランチャイズが付与され、ガスと設備の両方の製造施設が順調に稼働していました。おそらく同じくらい重要なこととして、人々はガスで照明するという考えに慣れてきました。

エジソンは、ガス灯技術に基づいて電気照明システムの計画を意識的にモデル化しました。彼はガス製造プラントの代わりに発電機を設計しました。エンドユーザーにガスを分配するパイプが通りの下を走っているところで、彼は電流を運ぶために電気の「主電源」(導体)を配置することを計画しました。人々は多くの部屋にガス灯を設置し、それらを個別に制御することができたので、エジソンは彼のランプが独立して操作できることを意図していました。

エジソンが機能するランプを実演する前でさえ、ガス在庫は価格の下落し始めました。 1879年後半、彼と彼の部下は、電灯が満たす必要のある価格目標を決定するために、ガス灯の詳細なコスト調査を開始しました。ランプの発明後、エジソンシステムの宣伝はガスによる死傷者を正式に報告しました。

上に示したような悪夢にもかかわらず、ガスメーカーは2つの大きな進歩でこの課題に対応しました。最初はより良い品質のガスでした。 2つ目は、オーストリアのカール・アウアー・フォン・ヴェルスバッハ(後に最初の商用金属フィラメント電球を発明した)によって発明された白熱マントルでした。どちらの革新も、より明るく、より効率的な光をもたらしました。

ガスはインフラがすでに存在していたため、厳しい競争相手でしたが、発電所が建設され、電線が張られるまで電灯は使用できませんでした。また、ガスは光だけでなく、暖房や調理にも使用できます。 1910年、GEのウィリアムクーリッジは、ワットあたり10ルーメンを与えることができるタングステンフィラメントランプを発明しました。その発明は、国内の電化レベルの高まりと相まって、ガス灯との競争を効果的に排除しました。

エジソンは、白熱電球を発明しようとした最初の人でも唯一の人でもありませんでした。米国では、モーゼスファーマー、ウィリアムソーヤー、アルボンマン、ハイラムマキシム、イギリスのセントジョージレーンフォックス、ジョセフスワンがすべて目標を達成していました。

白鳥は、1879年初頭のいくつかの講義で、左側に見られるデザインの実用的なランプを実演しました。しかし、彼のランプ(他の競合他社のものと同様)は、比較的低い電気抵抗のカーボンロッドを使用していました。直列で使用する場合(電流が複数のランプを連続して流れ、一緒にオンとオフになる場合)、または電源に近い場合(リード線が短くなるため)にのみ実用的でした。

しかし、白鳥は数年前から炭化紙フィラメントを実験してきました。高抵抗フィラメントが必要であることを知った後、彼はすぐにそれを自分のランプに適合させ、Swan Electric LightCompanyを設立しました。エジソンが突破口を開く前に、スワンはさまざまなランプ機能についていくつかの特許を取得していたことに注意してください。実際、イギリスでのスワンの特許ポジションは十分に強力であったため、1882年半ばに合併が手配され、エジソン&スワンユナイテッドカンパニー(「エディスワン」)が設立されました。

ハイラムマキシムはまた、1880年に高抵抗フィラメントを含むランプを迅速に製造しました。マキシムが製品を非常に早く導入できた理由の1つは、その年の初めにメンロパークからルドウィックベーム(エジソンのガラス吹き工)を雇ったことです。マキシムはすぐに他の発明(機関銃など)に移行しましたが、米国電気照明会社はマキシムランプを数年間使用するシステムを設置しました。同社は1888年にジョージウェスティングハウスに買収されました。

アークランプシステムを販売するために1880年に設立されたElihuThomsonとEdwinHoustonの会社は非常に成功し、他の電気市場に多様化しました。 1886年に彼らはSawyer&amp Man Electric Co.を購入し、Sawyer-Manの特許に基づいて白熱灯の製造を開始しました。 1890年までに、エジソン、トムソンヒューストン、ウェスティングハウスは、アメリカの照明業界の「ビッグ3」になりました。 1892年、J。ピエールポント・モーガンは、エジソンの利益とトムソン・ヒューストンの合併を設計しました。結果として生じた会社はゼネラルエレクトリックと名付けられました。

ジョージウェスティングハウスの最初の名声は、鉄道の安全性を大幅に向上させるエアブレーキの発明に端を発しています。 1880年代には、彼も電気機器に、そして電気ランプに多様化しました。彼がU.S.Electric Lighting Co.を買収してランプの製造を開始したとき、同社は特許侵害でエジソンから訴えられていました。 1892年、裁判所はエジソンに有利な判決を下し、ウェスティングハウスに生産を停止させました。しかし、ウェスティングハウスはソーヤーマンの特許の権利を取得し、それらの特許に基づいて非侵害ランプを作るためにすぐに改造されました。彼は、1897年にエジソンの特許が失効するまで、これらの「ストッパーランプ」を製造していました。

電気システムにとって重要なのは、電気の流れ(電流)とそれにかかる力(電圧)をいつでも測定できることです。これらの技術はよく知られており、照明回路の比較的高い流量を処理できる機器を設計することは比較的簡単なことでした(ここに示すElihu Thomson電圧計など)。営利企業にとって、顧客がどれだけのエネルギーを使用しているかを知ることも重要でした。エジソンは、供給される電流の一部が金属を電極に堆積させる化学メーターを設計しました。次に、電極の重量を測定して、消費されたエネルギーを測定することができます。その後の電磁計は、時間の経過に伴う電圧と電流の積を測定することにより、直接ワット時を記録しました。

アーク灯には交流と直流の両方が使用されており、どちらも白熱灯に使用できました。ただし、1880年代初頭には、モーターはDCでのみ効果的に機能することができました。オフピーク時にはバッテリーに電気を蓄えることが期待されていましたが、これはDCでのみ可能でした。最後に、同じ電圧でACはDCよりも危険であるという証拠がありました。これらすべてにより、エジソンはDCシステムを好むようになりました。

ACの重要な利点は、1883年の変圧器の発明で明らかになりました。これは、AC発電機からの電圧を効率的に上げて送電し、もう一方の端で下げて家庭や工場で使用できることを意味しました。 (電気エネルギーは電圧と電流の積に比例するため、電圧を上げると、同じ量のエネルギーをより少ない電流で伝達できます。ラインで生成される熱は電流と抵抗の関数であるため、より少ない電流で損失は​​少なくなります。)(1マイル程度の)短い回線の場合、これはほとんど違いがありませんでした。しかし、長距離の場合、それは重要です。

WestinghouseとThomson-Houstonの企業はACを好み、1888年にNikola Teslaが実用的なACモーターを発明したとき、彼らの信仰は正当化されました(初期の例を写真に示します)。追加のテスラ多相特許により、ACシステムがより効率的になりました。これらの特許は、1895年にナイアガラフォールズのウェスティングハウスによって使用されました。


バーモント州ブランドンの鍛冶屋であるトーマスダベンポート(1802〜1851)は、1835年に道路に適した電気自動車を製造しました。12年後、米国の電気技師モーゼスファーマー(1820〜1893)は電気駆動の機関車を展示しました。 1851年、マサチューセッツの発明家チャールズグラフトンページ(1712–1868)は、ボルチモアアンドオハイオ鉄道の線路を時速19マイルでワシントンからブレードンズバーグまで電気自動車を運転しました。

しかし、当時はバッテリーのコストが高すぎ、輸送での電気モーターの使用はまだ実用的ではありませんでした。


電気照明-歴史

電灯の最初の形
カーボンアークランプの歴史
(1800-1980年代)
すべてのクレジットとソースは、各照明ページの下部にあります

はじめに&統計 デザインバリエーション

それらがどのように機能するか

タイムライン

発明者と開発

現代の祖先:キセノンアークランプ

NS カーボンアークランプは、最初に広く使用されたタイプの電灯であり、最初の商業的に成功した形の電灯でした。

電気照明のページで説明されている他の種類の照明とは異なり、アークランプの開発は基本的な発電の開発と一致する必要がありました。バッテリー、発電機、および電力調整技術によって開発されたアークランプは、より洗練されたものになる可能性があります。カーボンロッドは、1905年までに長寿命のためにマグネタイト(鉄鉱石)に置き換えられることがよくありました。カーボンアークランプは、水銀蒸気、ナトリウム、蛍光ランプなどの他のアークランプにつながりました。今日、ランプはキセノンショートアークランプに置き換えられました。

:2つのアークランプ:ElihuThomsonとE.W.RiceがThomson-HoustonElectricCompany1880年代に設計したシングルアークランプとダブルアークランプ

カーボンアークランプ:
利点:
-非常に明るい光で、長い通りや大きな工場の内部を照らすことができます
-1800年から1901年までの広い地域を照らすために利用できる唯一の電灯でした
-ガスランプや石油ランプよりもアークランプで街を照らす方が安かった

短所:
-カーボンロッドは短期間で交換する必要があり、これは都市でのフルタイムの仕事になりました
-危険なUV-A、UV-B、およびUV-C光線を生成します
-光が燃えると、ブーンという音とちらつきが発生しました
-大量のRFI(無線周波数干渉)を作成しました
-危険:火災の危険があり、過度の熱や火花が放出された結果、多くの劇場が燃えました。また、密閉されていないランプは、技術者を簡単に感電死させたり、数回火傷させたりする可能性がありました。
-一酸化炭素放出(屋内での使用には悪い!)建物の断熱が不十分で、新鮮な空気が入る可能性があるため、これは過去にしか機能しませんでした。今日のエネルギー効率の高い建物のいくつかは、ほとんど気密です。

統計
*ワットあたりのルーメン: 2〜7(最高の評価は密閉型ランプの場合)
*ランプ寿命(カーボンロッドの寿命): 平均75時間(1890年代)
175時間(1911)
600時間(マグネタイト電極)
寿命は電極の長さによって異なります(1インチあたりの時間数が使用されました)
*CRI NA
*色温度: NA
ウォームアップ時間:インスタントオン

一般的な用途: 屋外照明:街路照明、トロリールート照明、フィルムおよびスライドプロジェクターランプ、屋内工場および工場照明、小売店照明および宮殿/ボールルーム照明、サーチライト、スポットライト

下:カーボンアークランプの4分間のビデオ。これが機能するには、インターネットサーバーでYouTubeにアクセスできる必要があります。

1.)仕組み:

ランプは、2本のカーボンロッド間の空気を通る火花または電気アークです。ロッドには、適切なサイズの間にギャップが必要です。ギャップが大きすぎるとアークがちらつくか消える可能性があり、ギャップが狭すぎると光が少なくなります。

最初の炭素は木炭(木でできている)でできていました。炭素物質は 気化 アークの高温(約6500 F、3600 C)で。カーボン蒸気は非常に明るい(非常に明るい)ため、ランプにカーボンを使用しています。このライトは、下のジェイコブスラダーの例の写真のように、鋼の間の弧のライトよりもはるかに便利で明るいです。炭素蒸気と通常の空気は容易にイオン化するため、光を発するのに役立ちます。炭素と空気の原子がイオン化するとき、それはそれらが電子をあきらめて引き受けることを意味します。これは、電流が一方の電極(この場合はカーボンロッドの1つ)からもう一方の電極に流れるときに発生します。照明は通過する空気をイオン化します。

下:一般的な科学教育玩具であるジェイコブスラダーは、空気中の電気アークを示しています。アーク灯はカーボンアークランプに比べてそれほど明るくありません。ガスを通る電気アークの振る舞いの研究は、プラズマ物理学の分野でカバーされています。

スパーク、マーキュリー、封じ込め、バッキーボール

カーボンアークランプが点灯すると、有用な明るい光が生成されますが、望ましくない側面が存在します。ランプは高温の火花とバッキーボールを生成し、火災を引き起こす可能性があります。デパートで使用されていた初期のアークランプは、熱い火花が床、人、または商品にランダムに落ちるため、懸念事項でした。ランプはまた、目と肌の両方に有害なUV-A、UV-B、およびUV-C光を生成します。初期のアークランプメーカーはまだUV光について知りませんでしたが、光を拡散させることでより高品質の光が得られることに気づきました。

初期のアークランプ発明者が作成 ガラスグローブ ランプの周りにフィットします。一部のグローブは光を拡散するためにオパールガラスでできており、シリカガラスは有害な紫外線の一部を遮断しました。初期の地球儀は、熱を逃がすために上部が開いていることがよくありました(このページの下部にあるさまざまなデザインを参照してください)。これらの保護グローブを「密閉型カーボンアーク」と混同しないでください。

囲まれたカーボンアーク 電極を完全に囲んだアークランプでした。上部電極は上部の穴から供給されました。この密閉されたランプは、酸素がアークに簡単に到達するのを防ぎました。利用可能な酸素が少なくなると、アークの燃焼が遅くなり、ランプの寿命が大幅に改善されました。

水銀アーク: 初期の先見者の中には、密閉されたアークランプに水銀を加えることによって緑色の光が生成されることを発見した人もいます。これは、水銀灯の初期の前身でした。ホットランプが当たると、電球の内側に付着した水銀が蒸発し、より良い光をより高い効率で生成するのに役立ちました。水銀アークは、醜い緑がかった色をしていたため、人気がなく、市場を引き継ぐことはありませんでした。 UV放射が増加したため、殺菌灯として使用されました。これを「水銀灯」とは呼びません。今日私たちが知っている「水銀灯」は、密閉された低圧または高圧の電球/チューブを使用し、2つの電極はカーボンスティックではなく金属またはタングステンでできています。このより高度なタイプのランプについては、別のページがあります。

バッキーボールはカーボン-20から60でできています。バッキーボールは巨大な分子であり、小さな粒子ではなく「固体」であることに隣接しています。これらの大きな分子は、通常の分子と比較して奇妙な動作をします。合計で最大240個の電子があり、励起されると集合的に作用し、前後に振動して表面プラズモンを形成します。それらは、ランプ用のカーボンロッドを作るプロセスの一部である天然の煤と木炭で作られています。

隙間に気をつけて :
カーボンアークランプの問題の1つは、カーボンのロッドが時間の経過とともに燃え尽きることです。したがって、2本のカーボンロッドがしっかりと取り付けられている場合、カーボンロッド自体が気化するにつれて、ギャップが大きくなります。最終的に、ギャップが十分に大きくなると、アークは停止します。最初の実験用ランプでのこの問題の解決策は、絶縁ペンチを使用し、燃焼時にロッドを再び閉じることでした。

市販品を作るには (これはすべての照明ページの中心的な問題です)発明者とエンジニアは、信頼性の高いシステムを設計する必要があります。科学者は手作りのプロトタイプを使って実験や観察を行うことができますが、ランプを大衆に役立つ(つまり、信頼性が高く、使いやすく、保守しやすい)方法を検討するのはエンジニアの責任です。 これが科学者とエンジニアの違いです。

の中に カーボンアークランプ 発明者は、デバイスが燃え尽きたときに炭素をデバイスに供給する機械的な方法を考え出さなければなりませんでした。制御工学を使用して、ランプの電流と電圧の引き込み(ギャップが大きくなるにつれて変化する)を感知し、ギャップサイズを一定に保ちランプを何時間も動作させる一連の磁石とデバイスを制御する方法を見つけました。

1870年代以前のランプは、時計仕掛けタイプの供給装置を使用していました。ギア、クラッチ、およびカーボンをゆっくりと供給することによって機能します。 Thomson-Houston Companyのエンジニアは、初期のブラシクラッチシステムよりもうまく機能する差動システムの使用方法を考え出しました。アークランプ用の給電装置は大きな問題です。


左上
:都市の照明や工場で使用されていた1880年代の点灯アークランプ。 MichaelSpadaforaによる写真

初期のアークライトシステムのコンポーネント:

エリフ・トムソンが開発した制御磁石

フィラデルフィアで使用された、1880年代に販売されたトムソンのダイナモ

アークランプは現在使用されていませんが、歴史上重要な役割を果たしています。したがって、ここには他の種類のランプよりも多くの資料があります。

最初の設置は小規模でした(1〜12個のライト)。最初のインスタレーションは、 ハイルマン、デュコムン、スタインラインの製粉所 フランスのミュルーズで(1875年)。別のインスタレーションは、ラ・シャペル駅(フランス)の照明でした。パリは1875年に最初の街路灯の記録を保持しています。テムズ川の堤防(ロンドン)は1878年に点灯しました(ジャブロコフキャンドルを使用)。これらのインストールにもかかわらず、多くの作業を行う必要がありました。電力の理解は粗雑であり、電力を測定したり、電力システムを適切に制御してパフォーマンスを向上させる方法はありませんでした。

1878年、アームストロング卿はイギリスのノーサンバーランドにあるクラッグサイドハウスに最初の住宅用電灯を設置しました。この家はおそらく、専用の水力発電所を備えた最初の家でした。詳細については、こちらをご覧ください。

北米での最初のインストール:

チャールズF.ブラシ 北米で最初の商業的に成功したアークランプシステムをオハイオ州クリーブランドで開発しました(パブリックスクエア1879年4月29日)。彼のアークランプとダイナモ(ダイナモはDC電力を生成する)の設計は、1977年にフィラデルフィアのフランクリン研究所で開催された博覧会で、さまざまな発明者によっていくつかの実験システムの中で最高であることが証明されました。このイベントは、EWライスジュニア、エドウィンJにも影響を与えました。 。ヒューストンとElihuThomsonは、独自のアークランプシステムを作成しました。トーマス・エジソンがオハイオ州を旅行したとき、彼はブラシのアークランプ作業に触発され、彼自身の電灯作業を開始しました。 Brushは、回路にライトを追加する機能を改善しただけでなく、BrushDynamoを開発しました。このダイナモは 発電における記念碑的な成果。

電灯の最初の商業的成功、そしてより幸せなクジラ。

インディアナ州ウォバシュの1880年の当局は、その街路用のブラシ電気アークライトシステムがガス灯よりも年間800ドル安いことを発見しました。また、彼らはより多くの照明を得るだろうと述べました。これは、電灯に切り替えるための世界中の革命の始まりでした。石油やガスよりも経済的に優れていることを証明することで、未来が設定されました。これはまた、油を供給した特定のクジラ種の完全な根絶を止めました、これらのクジラは、過剰な狩猟のために1880年代にすでに絶滅の危機に瀕していました。

照明に使用されるガス 石炭から作られました。石炭は都市に輸送され、るつぼで調理され、ガスが発生して町の照明システムに供給されました。このプロセスは非常に汚れていて、大量の一酸化炭素とコークスが残り、汚れた可燃性燃料として他の用途に出荷されました。電気アークライトは、都市の局地的な汚染を引き起こす植物の必要性を排除しました。

トムソン・ヒューストン・カンパニー

エリフ・トムソンは Thomson-Houston Electric Company 後で吸収しました ブラシ電気会社y。 E. W.ライスジュニアは、トムソンの照明アレスターシステムとともに電圧調整システムの開発を支援しました。これらはブラシの研究と組み合わされて、世界で最も成功したアークランプシステムになりました。この初期の歴史に関するドキュメンタリーは、E.W。ライスのドキュメンタリーで見ることができます。

電灯の成長:

1890 -米国では13万個以上のアークランプが使用されていました。

今日、多数のカーボンアークランプの証拠はほとんどなくなっています。ランプの本体のほとんどは、第一次世界大戦のためにスクラップのために溶かされました。

下の図にあるように、カーボンアークランプは今日のすべての電気ランプの50%以上のルーツですが、信頼性の高いカーボンアークランプが開発段階から抜け出すまでに約70年かかりました。



1705 -フランシス・ホークスビー(フランス)は、静電気を帯びた真空ガラス管を使用してガス放電ランプを製造しています。チューブがかすかに光りました。
1800 --Volta(イタリア)は西側世界で最初のバッテリーを開発しました。これはすぐに電気のテストとロシアからイギリスへの発見の期間を引き起こします。

1800 -ヴァシーリイペトロフ(ロシア)は、最初に電気アークの現象を公に説明しました。この年はまだ確認されていません。

1800 または1809- ハンフリー・デービー卿 (イギリス)-最初の実験的なアークランプを作るために木炭棒と電池を使用しました、この年は議論されています。
1840年代 - ジャン・バーナード・レオン・フーコー アークランプを長持ちさせるためにカーボンロッドを供給するためのメカニズムを開発しました。
1844 -パリでのアークランプの最初の主要な公開デモンストレーション
1875 - パーヴェル・ヤブロチコフ -アークランプの一種であるヤブロチコフキャンドルが開発されました。このランプは信頼性が高く、2本のカーボンスティックを並べて使用しているため、カーボンが燃え尽きてもギャップを一定に保つ方法がわかりません。機械的フィードは、信頼できるほど洗練されていませんでした。最初の街路灯はパリに設置されています。アークランプは商業段階に入ります。
1876 - チャールズ・F・ブラシ、ウォレス、グラム -それに合わせて、より高度なアークランプデザインとダイナモを開発しました。
1877 -チャールズF.ブラシ 0.03%の灰を使用し、ロッドに銅を電気めっきしてスティックの消費を遅くすることにより、より優れたカーボンスティックを開発します。
1875 - オペラ通り パリではJablochkoffキャンドルで照らされています
1878 -アームストロング卿は、最初の電気家庭用照明となる可能性のあるものを設置します
1879 --Brushは、フィラデルフィアのWanamakersデパートで米国初の公共照明を製造しています。
1879 --Brushは、多数のライトを連続して実行できる「BrushSystem」を開発しました。このシステムの前は、1つまたはいくつかのライトがありました。発明者は、電気がライトを追加することによってその特性を変更した理由を理解できませんでした。ブラシは、まだ電気を測定する方法がありませんでしたが、電圧と電流の低下を理解しました。 1880年代後半、測定の重要性により、より優れた、より複雑な電気機器が可能になりました。
1879 -ウィリアムウォレスは、銅やその他の成分を使用したデザインでカーボンロッドの寿命を延ばします。
1879 -ナイアガラの滝は、16個のブラシアークランプを備えた電灯で最初に照らされました。
1879 --Elihu Thomsonは、10アンペアの電流で最大9個のアークランプを直列に処理できるシステムを構築しました。

1880年代
- エリフ・トムソン、トーマス・エジソン、フランティシェク・クリジク、ニコラ・テスラ、E.W。ライス -すべて、炭素組成、機械的供給装置、およびその他のコンポーネントを改善することにより、アークランプを改善しました。
1890年代 -1891年にドイツのフランクフルトで電流戦争が終結した後、ACシステムは10年以内にアルゼンチンからスウェーデンまで世界中で構築されました。アークランプは、110ボルトおよび220ボルトのシステムで動作するように適合されました。
1904 -チャールズP.スタインメッツは、炭素電極を鉄鉱石の一種であるマグネタイトに置き換えることでランプを改良しています。ランプの寿命は、電極1インチあたり600時間または30時間になります。同時に、カーボンロッドの最大寿命は125時間のみでした(カーボンロッドの平均補充長さに対して)
1915 --Elmer Ambrose Sperryは、Navelアプリケーションで最初に使用されたカーボンアークスポットライトを開発しました。

1900-1980年代 -カーボンアークランプは、強力なスポットライトや一部のプロジェクターに使用され、ほとんどがキセノンランプとメタルハライドランプに置き換えられています。新しいランプは、アークがガラスのエンベロープに配置されているために開いた火花を発しないという点で優れており、カーボンアークランプで使用されているカーボンスティックのようにすぐに燃え尽きることはありません。

彼の会社のカタログから取られたチャールズブラシによって提供される多くのタイプのアークランプ

C.)アプリケーション

カーボンアークランプは、広い範囲を簡単に浸水させる可能性があるその極端な明るさのために、最初に街路灯や工場の照明に使用されました。それは初期の映画製作で使用されましたが、俳優にとって危険であることが証明されました。アークランプは、しばらくの間、プロジェクターの光源として使用されていました。この光は、火花が開いているために劇場で火災を引き起こしました。
カーボンアークランプは、1880年代から白熱灯に置き換えられました。 1900年代初頭まで、街路や工場の照明に使用されていました。エルマーアンブローズスペリーは、1915年に海軍の船で使用されたスポットライトを開発しました。

数十万のアークランプと器具のほとんどは第一次世界大戦のために廃棄されました。工場に残っていたいくつかの器具は全焼し、マツダの白熱電球用のソケットが取り付けられていました。

カーボンアークランプ時代の終焉

カーボンアークランプは1910年代以降段階的に廃止されていました。一般的な照明では、ほとんどの都市でランプが1920年代と30年代に置き換えられました。ランプは、スポットライト、映画製作照明、映写ランプに引き続き使用されました。残りのカーボンアークランプのほとんどは、明るいショートアークキセノンとメタルハライドショートアークランプの性能が向上したため、1980年代までに生産を停止しました。新しいガス放電ランプは、希ガスやその他の添加剤を充填したガラス/石英電球を使用しており、カーボンアークランプよりも長寿命で効率的です。新しいランプでは、ガスがイオン化され、自由電子が添加剤(ハロゲン化金属など)に衝突して、同じかそれ以上の品質の白色光で光子を放出します。

カーボンアークランプはまだ存在します 非常に限られたアプリケーションで。テキスタイルの耐変色性試験に使用されます。ランプは、制御された環境でランプを使用してUV光を生成する試験機の一部です。これらのマシンの1つを、ShinyeiCorporationのこのリストの一部として参照してください。

1800 ヴァシーリー・V・ペトロフ カーボンアークを発見して実証します。 PetrovとDavyはどちらも、プリミティブバッテリーに接続された単純なシステムを使用していました。
ロシア

1840年代 ジャン・バーナード・レオン・フーコー カーボンロッド用の機械的供給装置を開発しています。これは、機能的な商用製品に向けた重要なステップです。 フランス

1875 パーヴェル・ヤブロチコフ パリで最初に使用された信頼性の高いカーボンアークランプであるヤブロチコフキャンドルを開発しました。彼はまた、電力調整システムを開発し、マルチランプAC電源回路を開発し、電灯の最初の商業的成功を収めました。上記の彼の発明を参照してください。 ロシア/フランス

1879 ウィリアムウォレス 銅メッキ炭素電極と特定の材料をドープした炭素を開発し、彼の仕事はより長持ちする炭素をもたらしました。彼は炭素組成に材料を追加することによって炭素寿命を延ばすことに取り組んでいた多くの人の一人でした。
コネチカット、 米国

1879 チャールズF.ブラシ 新しいランプからより良いダイナモ(DC)やパワーコンディショナーまで、電気システムのあらゆる部分を開発しています。彼は米国の都市で多くのインスタレーションで商業的な成功を収めています。
米国オハイオ州クリーブランド

1870年代-1890年代 E.W.ライスジュニア Elihu Thomsonと協力して、DC電源とAC電源の両方でアークランプシステムの多くの部分を改善しました。
米国ニューヨーク州スケネクタディ

1904 チャールズP.スタインメッツ マグネタイト電極付きアークランプを開発。これにより、わずかな明るさを犠牲にするだけで、ランプの寿命が125時間から600時間に延長されます。これは、アークランプを当時の白熱電球と同じ周波数で「トリミング」(カーボン交換)する必要があることを意味しました。その後、スタインメッツはメタルハライドランプも発明しました。
米国ニューヨーク州スケネクタディ

1915 エルマーA.スペリー 最大20億キャンドルパワーの高輝度スポットライトを開発しました。スペリーのスポットライトは、第一次世界大戦と第二次世界大戦中の海軍と空中戦に不可欠になりました。
米国ニューヨーク州スケネクタディ

偉大なエンジニアでアークランプの革新者であるエリフ・トムソンは、ウェスティングハウスのアークランプの知識を開発したウォレス・ファーマー、ウェストン、ウッド、ホッホハウゼン、ウィリアム・スタンリーなど、重要な開発者の名前をいくつか挙げています。

他にもたくさんあります 1805年から1915年の間にヨーロッパと北アメリカの多くの国でカーボンアークランプの開発を手伝った人。上に最も有名な名前をリストしましたが、それでも選ぶのは困難でした。歴史は複雑な問題であり、深く掘り下げるほど、曖昧さが増します。アークランプの魅力的な歴史について詳しく知りたい場合は、本をお勧めします:B。Bowers and Men and Volts by JohnHammondによる電灯と電力の歴史

キセノンショートアークランプ

カーボンアークランプは、多くの用途でキセノンショートアークランプに置き換えられました。ランプは、非常に高圧の電球内のイオン化されたキセノンガスを介してアークを発生させます。高圧はランプに高効率を与えます。光は非常に強く、太陽光の周波数に近い周波数です。キセノンアークランプは、カーボンアークランプよりも(ロッドなどの)何も供給する必要がなく、ちらつきがなく、より多くの利点があります。コンパクトで、アークが囲まれているため、火災の危険性が少なくなります。

ランプは安全ではありません 技術者にとっては、非常に高い圧力(440 psi / 3040 kPa)により、壊れた場合に小さな手榴弾のようになります。ガラスと金属の破片は、設置時にランプを落としたり破裂させたりした人々を殺し、負傷させました。怪我は、ランプで遊んでいる知能の低いものにまで及びます(大虐殺を参照してください) ここ ユーチューブで)。

評価: 900 W-15 kW
材料: タングステン、モリブデン、超高純度合成石英ガラス(Suprasil)、インバー合金
Inventor: ご存知の方はお問い合わせください

歴史:

ランプは40年代に発明され、1950年代まで映写ランプとして商業的に使用されていました。ランプはオスラムによって開発されました。 この電球の発明者を知っていて、写真を持っている場合は、私たちに連絡して彼らを称えましょう。

その上 :最新のImaxプロジェクターで使用されている大型キセノンアークランプ。写真:アトラント

右: プラスチック保護ハウジング内の小さなキセノンショートアークランプ。説明書には、ランプを取り付けるまでハウジングを取り外さないでくださいと書かれています。

異なるサイズのキセノンショートアークランプの別のビデオを見る ここ (このビデオはEdison Tech Centerビデオではないため、解像度/品質が制限されています)。