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Éclairage électrique

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Le développement de l'ampoule électrique à incandescence par Thomas Edison a changé l'Amérique. Les lumières électriques permettaient aux familles ordinaires de rester éveillées plus tard, de lire, de socialiser et de mener autrement leur vie.

L'ampoule fluorescente était plus volumineuse mais plus efficace. Des ampoules fluorescentes plus petites ont été introduites ces dernières années.

Les diodes électroluminescentes, ou LED, ont une multitude d'applications informatiques car elles peuvent être très petites et logées dans des matrices, nécessitant relativement peu d'énergie.


Éclairage électrique - Histoire

Une histoire de l'éclairage de scène

Objectif de cette leçon :

Les signaux lumineux semblent avoir été écrits dans les pièces de théâtre grecques - les festivals joués du lever au coucher du soleil, et de nombreuses lignes font référence à des moments de la journée.

Le soleil a été la première source majeure d'instrument d'éclairage, et les nuages ​​ont été le premier gradateur (!).

Les Romains ont déplacé les reconstitutions historiques dans les Grandes Salles.

1545:
Sabastiano Serlio -- liquides clairs colorés en bouteilles (vin rouge, safran (jaune), chlorure d'ammonium dans un récipient en cuivre (bleu).
Bassin de barbier brillamment poli et une bouteille ronde comme lentille

3 qualités de lumière : distribution, intensité, couleur

1550:
Leone de Somi - pleine illumination pour des scènes joyeuses, mais une tragédie beaucoup plus sombre (bougies, lampes à pétrole brut, torches et cressets (lampes suspendues).
Des machinistes se promenaient et coupaient des mèches, le public était allumé
Les bougies étaient de suif et de graisse

1573:
Inigo Jones (ou cliquez ici) (Anglais - scénographe) revient d'Italie avec une connaissance de l'Arc de Proscenium et des feux de rampe, et propose des idées de masques

1580:
Théâtre Olympique est le premier théâtre permanent en Italie

1618:
Théâtre Farnèse (voir illustration dans le texte) à Parme - le premier théâtre avec un proscenium et des rideaux permanents

1628:
Joseph Furstenbach
Feux de pied (flotteurs) et feux de côté

1638:
Nicolas Sabbatini- écrit un livre sur le théâtre - suggère un système de gradateurs abaissant les cylindres métalliques sur les bougies
Giacomo da Vignola - l'angle d'éclairage idéal est le long de la diagonale d'un cube
(années 1930 - Stanley McCandless l'écrit dans le livre)

XVIIe siècle (1600)
Paris - nombreux lustres
Le gaz est utilisé

1783:
Les bougies ont régné jusqu'à l'invention en 1783 en France de la lampe à pétrole à mèche réglable
Suivi de près avec une cheminée en verre - pourrait faire des lumières flottantes individuelles
Utilisé depuis 100 ans

1791:
Gaz d'éclairage produit en quantité - William Murdock - chaque bâtiment pourrait produire le sien
Cependant, le gaz nécessitait une attention constante et n'était pas facile à contrôler

1803:
Feux de la rampe
Inventé par Henry Drummond - chauffer un morceau de chaux avec une flamme d'oxygène et d'hydrogène (pour une poursuite ou pour indiquer la lumière du soleil). Une teinte verdâtre.
A été utilisé comme premier projecteur dans les maisons de l'Opéra de Paris

1845:
Théâtre de Drury Lane est le premier à utiliser du gaz en Angleterre)

1809:
Arc électrique -- découvert par Sir Humphry Davy (ou ici)-- a pris 90 ans pour être pleinement accepté.

1816:
Premier théâtre entièrement éclairé au gaz -- Théâtre de la rue des châtaignes à Philadelphie
Un meilleur contrôle et plus de luminosité (couleurs en soie ou en coton tissé).
Augmentation de la chaleur et de nombreux incendies causés, et avaient une odeur de gaz et une teinte verdâtre.

1878-1898:
Henri Irving (et cliquez ici) (Angleterre) a initié des répétitions d'éclairage, des laques transparentes de classe colorée à mettre en lumière avec de l'électricité à incandescente, des rampes de couleurs différentes et divisées en sections, et a voulu tamiser les lumières de la maison

1841:
Premier brevet de lampe à incandescence - Edison - pas pratique

1846:
Les premiers arcs électriques au carbone utilisés comme projecteurs à l'opéra de Paris - inefficaces - pas une menace sérieuse pour les feux de la rampe

1879:
La bougie Jablachkoff - la première ampoule utile - "bougie électrique" - utilisée à l'hippodrome de Paris - un arc au carbone (inventé 40-50 ans plus tôt, mais les feux de la rampe étaient trop enracinés, même jusque dans les années 1920.
Le premier spot électrique pratique

1881:
Théâtre de Savoie en Angleterre - le premier théâtre entièrement électrique

1882:
Une grande poussée - un théâtre électrique à l'exposition de Munich, en Allemagne - avec un gradateur d'eau salée pour contrôler la nouvelle source d'alimentation - s'est déroulée comme une traînée de poudre.

Au fur et à mesure que la technologie se développe et avance à un rythme plus rapide, le développement d'équipements d'éclairage plus efficaces s'est également développé.

Edison - première ampoule pratique

Lampes à incandescence à tungstène-halogène
Laque aux gels.

L'éclairage électrique est passé du chapiteau au hall extérieur au hall intérieur à la maison à la scène


Histoire de l'éclairage public

Le manque de lumière naturelle pendant la nuit en milieu urbain a toujours été un problème. De l'inconvénient de base que les gens ne peuvent pas voir où ils vont à la plus grande chance d'être attaqué ou agressé pendant la nuit. Parce que le problème était là depuis que les humains ont commencé à vivre ensemble, l'histoire de l'éclairage public est peut-être plus longue qu'on ne le pense.

On sait que le gaz naturel était acheminé à travers des tuyaux de bambou provenant des fuites de gaz des volcans jusqu'aux rues de Pékin pour servir de combustible aux lampadaires et cela dès 500 ans avant JC. Les Romains de l'Antiquité utilisaient des lampes à huile remplies d'huile végétale devant leurs maisons et avaient des esclaves spéciaux dont le seul devoir était de prendre soin de ces lampes, de les allumer, de les éteindre et de veiller à ce qu'elles aient toujours de l'huile. La première méthode organisée d'éclairage public a été faite en 1417, lorsque le maire de Londres, Sir Henry Barton, a décrété pour la première fois que, selon la loi, toutes les maisons doivent accrocher des lanternes à l'extérieur lorsque la nuit tombe pendant les mois d'hiver. Les rues de Paris ont été illuminées pour la première fois par ordre de 1524 qui stipulait que toutes les maisons devaient avoir de la lumière aux fenêtres la nuit si elles faisaient face à la rue. Une autre méthode pour égayer les rues la nuit était les « link-boys », des enfants serviteurs que les riches citoyens de Londres payaient pour porter des torches tout en les accompagnant à travers la ville (pratique qui était parfois dangereuse car ils menaient parfois leurs clients dans des ruelles sombres pour être agressé par des coussinets).

L'ère de l'éclairage public plus efficace commence avec William Murdock qui, pour la première fois en 1802, a éclairé l'extérieur de la fonderie de Soho lors d'une présentation publique avec une lampe à gaz alimentée au gaz de charbon. Après cela, en 1807, Londres a eu sa première rue éclairée au gaz. Baltimore a été la première ville des États-Unis à utiliser le gaz pour l'éclairage public en 1816, tandis que Paris a commencé à éclairer ses rues au gaz en 1820. Le gaz était acheminé via des canalisations jusqu'aux lanternes à gaz placées sur des poteaux. Chaque soir, les allumeurs de réverbères, des hommes dont le travail était de s'occuper des lampadaires à gaz, allumaient les lanternes et chaque matin ils les éteintaient. Cela a été fait jusqu'à l'invention du mécanisme qui allumait les lampes lorsque le gaz était libéré dans la lampe. Après cela est venu l'électricité et a rendu l'éclairage public encore plus efficace.

Le premier lampadaire électrique utilisait des lampes à arc, à savoir la «bougie Yablochkov». Il a été utilisé pour la première fois en 1878 à Paris. En 1881, environ 4000 étaient en service, remplaçant les lanternes à gaz sur les poteaux. Après la diffusion des lampes à arc aux États-Unis, en 1890, il y avait plus de 130 000 lampes à arc installées comme lampadaires. La plupart d'entre eux ont été installés au sommet de ce que l'on appelle les « tours au clair de lune » - de hautes constructions métalliques qui ont illuminé plusieurs pâtés de maisons à la fois. Les lampes à arc avaient deux défauts majeurs : elles produisaient une lumière forte et dure et elles ne duraient pas longtemps. Ainsi, avec le temps, elles ont été remplacées par des lampes à incandescence moins chères, plus lumineuses et duré plus longtemps, tandis que les lampes à arc sont restées utiles sur les sites industriels. Aujourd'hui, les lampadaires utilisent des lampes à décharge à haute intensité, principalement des lampes au sodium haute pression HPS.


L'histoire de l'ampoule

Il y a plus de 150 ans, les inventeurs ont commencé à travailler sur une idée brillante qui aurait un impact considérable sur la façon dont nous consommons l'énergie dans nos maisons et nos bureaux. Cette invention a changé la façon dont nous concevons les bâtiments, augmenté la durée moyenne de la journée de travail et lancé de nouvelles entreprises. Cela a également conduit à de nouvelles percées énergétiques - des centrales électriques et des lignes de transmission électriques aux appareils ménagers et aux moteurs électriques.

Comme toutes les grandes inventions, l'ampoule ne peut pas être attribuée à un seul inventeur. C'était une série de petites améliorations sur les idées des inventeurs précédents qui ont conduit aux ampoules que nous utilisons dans nos maisons aujourd'hui.

Les ampoules à incandescence éclairent le chemin

Bien avant que Thomas Edison ne fasse breveter - d'abord en 1879, puis un an plus tard en 1880 - et commence à commercialiser son ampoule à incandescence, les inventeurs britanniques démontraient que la lumière électrique était possible avec la lampe à arc. En 1835, la première lumière électrique constante a été démontrée, et pendant les 40 années suivantes, des scientifiques du monde entier ont travaillé sur la lampe à incandescence, bricolant le filament (la partie de l'ampoule qui produit de la lumière lorsqu'elle est chauffée par un courant électrique) et le l'atmosphère de l'ampoule (que l'air soit aspiré hors de l'ampoule ou qu'il soit rempli d'un gaz inerte pour empêcher le filament de s'oxyder et de brûler). Ces premières ampoules avaient une durée de vie extrêmement courte, étaient trop chères à produire ou utilisaient trop d'énergie.

Quand Edison et ses chercheurs de Menlo Park sont arrivés sur la scène de l'éclairage, ils se sont concentrés sur l'amélioration du filament - en testant d'abord le carbone, puis le platine, avant de finalement revenir à un filament de carbone. En octobre 1879, l'équipe d'Edison avait produit une ampoule avec un filament carbonisé de fil de coton non enduit qui pouvait durer 14,5 heures. Ils ont continué à expérimenter avec le filament jusqu'à en choisir un en bambou qui a donné aux lampes d'Edison une durée de vie allant jusqu'à 1 200 heures. Ce filament est devenu la norme pour l'ampoule Edison pendant les 10 années suivantes. Edison a également apporté d'autres améliorations à l'ampoule, notamment en créant une meilleure pompe à vide pour éliminer complètement l'air de l'ampoule et en développant la vis Edison (ce qui est maintenant la douille standard pour les ampoules).

(Note historique : on ne peut pas parler de l'histoire de l'ampoule sans mentionner William Sawyer et Albon Man, qui ont reçu un brevet américain pour la lampe à incandescence, et Joseph Swan, qui a breveté son ampoule en Angleterre. Il y a eu un débat sur si les brevets d'ampoules d'Edison enfreignaient les brevets de ces autres inventeurs. Finalement, la société d'éclairage américaine d'Edison a fusionné avec la Thomson-Houston Electric Company - la société fabriquant des ampoules à incandescence sous le brevet Sawyer-Man - pour former General Electric, et l'éclairage anglais d'Edison la société a fusionné avec la société de Joseph Swan pour former Ediswan en Angleterre.)

Ce qui rend la contribution d'Edison à l'éclairage électrique si extraordinaire, c'est qu'il ne s'est pas arrêté à améliorer l'ampoule - il a développé toute une série d'inventions qui ont rendu l'utilisation des ampoules pratique. Edison a modelé sa technologie d'éclairage sur le système d'éclairage au gaz existant. En 1882, avec le Holborn Viaduct à Londres, il a démontré que l'électricité pouvait être distribuée à partir d'un générateur situé au centre à travers une série de fils et de tubes (également appelés conduits). Simultanément, il s'est concentré sur l'amélioration de la production d'électricité, en développant le premier service public d'électricité commercial appelé Pearl Street Station dans le bas Manhattan. Et pour suivre la quantité d'électricité utilisée par chaque client, Edison a développé le premier compteur électrique.

Pendant qu'Edison travaillait sur l'ensemble du système d'éclairage, d'autres inventeurs continuaient à faire de petites avancées, améliorant le processus de fabrication du filament et l'efficacité de l'ampoule. Le prochain grand changement dans l'ampoule à incandescence est venu avec l'invention du filament de tungstène par les inventeurs européens en 1904. Ces nouvelles ampoules à filament de tungstène duraient plus longtemps et avaient une lumière plus brillante que les ampoules à filament de carbone. En 1913, Irving Langmuir a découvert que placer un gaz inerte comme l'azote à l'intérieur de l'ampoule doublait son efficacité. Les scientifiques ont continué à apporter des améliorations au cours des 40 années suivantes, ce qui a permis de réduire les coûts et d'augmenter l'efficacité de l'ampoule à incandescence. Mais dans les années 1950, les chercheurs n'avaient encore compris comment convertir environ 10 pour cent de l'énergie utilisée par l'ampoule à incandescence en lumière et ont commencé à concentrer leur énergie sur d'autres solutions d'éclairage.

Les pénuries d'énergie conduisent à des percées fluorescentes

Au XIXe siècle, deux Allemands - le souffleur de verre Heinrich Geissler et le médecin Julius Plücker - ont découvert qu'ils pouvaient produire de la lumière en retirant presque tout l'air d'un long tube de verre et en y faisant passer un courant électrique, une invention connue sous le nom de le tube Geissler. Type de lampe à décharge, ces lampes n'ont gagné en popularité qu'au début du 20e siècle, lorsque les chercheurs ont commencé à chercher un moyen d'améliorer l'efficacité de l'éclairage. Les lampes à décharge sont devenues la base de nombreuses technologies d'éclairage, notamment les néons, les lampes au sodium à basse pression (le type utilisé dans l'éclairage extérieur comme les lampadaires) et les lampes fluorescentes.

Thomas Edison et Nikola Tesla ont tous deux expérimenté des lampes fluorescentes dans les années 1890, mais aucun ne les a jamais produites commercialement. Au lieu de cela, c'est la percée de Peter Cooper Hewitt au début des années 1900 qui est devenue l'un des précurseurs de la lampe fluorescente. Hewitt a créé une lumière bleu-vert en faisant passer un courant électrique à travers de la vapeur de mercure et en incorporant un ballast (un dispositif connecté à l'ampoule qui régule le flux de courant à travers le tube). Alors que les lampes Cooper Hewitt étaient plus efficaces que les ampoules à incandescence, elles avaient peu d'utilisations appropriées en raison de la couleur de la lumière.

À la fin des années 1920 et au début des années 1930, des chercheurs européens faisaient des expériences avec des tubes au néon recouverts de phosphore (un matériau qui absorbe la lumière ultraviolette et convertit la lumière invisible en lumière blanche utile). Ces découvertes ont déclenché des programmes de recherche sur les lampes fluorescentes aux États-Unis et, au milieu et à la fin des années 1930, les sociétés d'éclairage américaines faisaient la démonstration de lampes fluorescentes à la marine américaine et à l'Exposition universelle de New York en 1939. Ces lampes duraient plus longtemps et étaient environ trois fois plus efficaces que les ampoules à incandescence. Le besoin d'éclairage économe en énergie Les usines de guerre américaines ont conduit à l'adoption rapide des lampes fluorescentes, et en 1951, plus de lumière aux États-Unis était produite par des lampes fluorescentes linéaires.

C'est une autre pénurie d'énergie - la crise pétrolière de 1973 - qui a poussé les ingénieurs en éclairage à développer une ampoule fluorescente qui pourrait être utilisée dans des applications résidentielles. En 1974, les chercheurs de Sylvania ont commencé à étudier comment ils pourraient miniaturiser le ballast et le rentrer dans la lampe. Alors qu'ils ont développé un brevet pour leur ampoule, ils n'ont pas pu trouver un moyen de le produire de manière réalisable. Deux ans plus tard, en 1976, Edward Hammer de General Electric a découvert comment plier le tube fluorescent en forme de spirale, créant ainsi la première lampe fluorescente compacte (CFL). Comme Sylvania, General Electric a abandonné cette conception parce que les nouvelles machines nécessaires pour produire en série ces lampes étaient trop chères.

Les premières LFC sont arrivées sur le marché au milieu des années 1980 à des prix de détail de 25 à 35 $, mais les prix pouvaient varier considérablement d'une région à l'autre en raison des différentes promotions effectuées par les entreprises de services publics. Les consommateurs ont indiqué que le prix élevé était leur principal obstacle à l'achat de LFC. Il y avait d'autres problèmes - de nombreuses LFC de 1990 étaient grosses et encombrantes, elles ne s'intégraient pas bien dans les luminaires, et elles avaient un faible rendement lumineux et des performances incohérentes. Depuis les années 1990, l'amélioration des performances, du prix, de l'efficacité (elles consomment environ 75 % moins d'énergie que les lampes à incandescence) et de la durée de vie (elles durent environ 10 fois plus longtemps) en ont fait une option viable pour les locataires et les propriétaires. Près de 30 ans après l'introduction des LFC sur le marché, une LFC ENERGY STAR® coûte aussi peu que 1,74 $ par ampoule lorsqu'elle est achetée en paquet de quatre.

LED : l'avenir est là

L'une des technologies d'éclairage qui se développe le plus rapidement aujourd'hui est la diode électroluminescente (ou LED). Type d'éclairage à semi-conducteurs, les LED utilisent un semi-conducteur pour convertir l'électricité en lumière, sont souvent de petite surface (moins de 1 millimètre carré) et émettent de la lumière dans une direction spécifique, réduisant ainsi le besoin de réflecteurs et de diffuseurs pouvant piéger la lumière.

Ce sont aussi les lampes les plus efficaces du marché. Également appelée efficacité lumineuse, l'efficacité d'une ampoule est une mesure de la lumière émise (lumens) divisée par la puissance qu'elle consomme (watts). Une ampoule 100 % efficace pour convertir l'énergie en lumière aurait une efficacité de 683 lm/W. Pour mettre cela en contexte, une ampoule à incandescence de 60 à 100 watts a une efficacité de 15 lm/W, une LFC équivalente a une efficacité de 73 lm/W, et les ampoules de remplacement à LED actuelles sur le marché vont de 70 à 120 lm/W avec une efficacité moyenne de 85 lm/W.

En 1962, alors qu'il travaillait pour General Electric, Nick Holonyak, Jr., a inventé la première LED à spectre visible sous la forme de diodes rouges. Les diodes jaune pâle et vertes ont été inventées ensuite. Alors que les entreprises continuaient d'améliorer les diodes rouges et leur fabrication, elles ont commencé à apparaître


Éclairage électrique - Histoire

Les premiers vendeurs de Delco-Light ont d'abord dû vendre le concept même d'énergie électrique à de nombreux agriculteurs avant de parler du système Delco-Light. L'expression « Delco-Light vend le mieux la nuit » était une devise populaire et réussie pour de nombreux vendeurs qui installaient un système de démonstration temporaire qui serait prêt à fonctionner juste après le crépuscule. Des lumières électriques éclairaient la maison pendant que les vendeurs préparaient un pot de café avec une cafetière électrique. Le vendeur, qui travaillait tout le temps à conclure l'affaire, pouvait même proposer de l'aider pour les tâches ménagères du soir, où il pouvait également signaler les nombreuses applications et avantages possibles de Delco-Light autour de la ferme.

Les moteurs à essence à haute compression alimentaient les premières usines Delco-Light, mais les règlements d'assurance de l'époque interdisaient d'avoir plus d'un gallon d'essence à l'intérieur d'une maison. Afin de contourner ce problème, les usines légères fonctionnaient simplement avec du kérosène qui était facilement disponible dans la plupart des fermes. Les faire fonctionner au kérosène les a fait cogner terriblement, ne laissant à l'inventeur Charles Kettering d'autre choix que de réduire la compression, réduisant ainsi la puissance. Cela posait un problème que Kettering était déterminé à résoudre. Ses recherches ont conduit au développement de l'essence Ethel en 1923.


Histoire

10 février 1916 : acceptation du titre de membre honoraire par Thomas Alva Edison présenté par John Lieb, un associé d'Edison, en présence de Mme Edison.

La plupart des hommes qui étaient les organisateurs, les fondateurs et les premiers membres de l'Illuminating Engineering Society sont nés à la fin de la guerre de Sécession, ou peu de temps après. Leurs parents ont élevé des familles dans une société transformée par la guerre. La plupart des hommes impliqués venaient de familles du Nord et ainsi, avec la prospérité d'après-guerre, ils ont pu obtenir une bonne éducation. Louis B. Marks, par exemple, a fait ses études au City College de New York et à Cornell, Louis Bell à Dartmouth et Van Rensselaer Lansingh au Massachusetts Institute of Technology. Ils possédaient l'une des meilleures formations techniques qui pouvaient être acquises aux États-Unis.à la fin du 19e siècle.

Pour beaucoup, leur entrée dans les affaires et la pratique professionnelle a été marquée par la panique de 1893 et ​​la grave dépression économique qui a suivi. Déclenché par une course sur l'or du Trésor et l'échec du Philadelphia and Reading Railroad, il y avait une panique généralisée. Des faillites bancaires en ont résulté, suivies d'autres faillites de chemins de fer et d'effondrements du cours des actions. La dépression économique qui en a résulté a duré plus de cinq ans, c'était de loin la crise financière la plus grave à avoir frappé les États-Unis jusqu'à ce moment-là, et l'industrie de l'éclairage n'était pas au-dessus de cette agitation.

Mais la reprise a commencé vers la fin de la décennie. L'augmentation de l'activité de construction en est l'une des marques. Au tournant du siècle, de nombreuses grandes villes américaines étaient au milieu d'un boom de la construction qui allait transformer les horizons urbains et de nombreuses industries, notamment l'éclairage.

1900-1905

Au cours des cinq années précédant la fondation de l'Illuminating Engineering Society, l'éclairage était assuré par des technologies aussi variées que jamais disponibles. En fonction du lieu, de la construction et de la disponibilité, l'une de ces sources d'éclairage peut être utilisée :

  • Éclairage au kérosène
  • Éclairage au gaz
  • Éclairage à incandescence au gaz avec manteaux
  • Éclairage à arc
  • Éclairage à arc de flamme
  • Éclairage électrique à incandescence
  • Eclairage à décharge par tube Moore
  • Éclairage à décharge de vapeur de mercure Cooper-Hewitt
  • Éclairage à l'acétylène

La concurrence entre l'éclairage au gaz et l'éclairage à incandescence électrique était féroce et a produit des améliorations qui ont alimenté la balançoire de la domination pendant 20 ans. On ne savait pas à l'époque quelle allait devenir la forme dominante de « lumière artificielle » et la question de la source la plus efficace et la plus économique était loin d'être réglée. Mais aussi compétitif que soient les autres formes d'éclairage, l'éclairage électrique à incandescence connaît la croissance la plus rapide. En 1905, 40 millions de lampes à incandescence ont été vendues aux États-Unis, et le total dépensé en éclairage électrique pour l'année était supérieur à 120 millions de dollars.

Cet état de la technologie d'éclairage signifiait que les hommes impliqués dans l'éclairage devaient avoir une maîtrise et une expérience avec un large éventail de technologies.

Au tournant du 20e siècle, l'électricité était fournie par ce qu'on appelle des gares centrales : des bâtiments abritant des dynamos alimentées par des machines à vapeur et l'équipement nécessaire pour contrôler l'énergie électrique. Les stations centrales possédaient le câblage qui distribuait l'électricité et vendaient les appareils électriques finaux aux clients qui utilisaient l'électricité. La première gare centrale des États-Unis a été construite à San Francisco en 1879 et alimentait le système d'éclairage à arc Brush. Les entreprises possédaient des stations centrales et recevaient généralement une licence exclusive d'un fabricant de matériel d'éclairage pour un territoire. Les lampes n'étaient pas achetées auprès des fabricants, elles n'étaient pas disponibles auprès des détaillants ou des grossistes. Les lampes étaient vendues par les principaux fabricants de lampes presque exclusivement aux exploitants de stations centrales.

Le groupe qui a fondé la Société et l'a aidée à prospérer était composé d'hommes de cinq domaines de l'éclairage. Les hommes qui exploitaient les gares centrales et ceux qui travaillaient pour les fabricants de lampes constituaient deux groupes de professionnels impliqués dans l'éclairage.

Les sociétés gazières avaient été choquées de rénover leurs produits et services alors que la concurrence de l'éclairage électrique augmentait. Les hommes de ces sociétés formaient un troisième groupe, entièrement distinct, impliqué dans l'éclairage.

Un quatrième groupe était celui qui travaillait pour les nombreuses entreprises qui fabriquaient des appareils d'éclairage. La Holophane Glass Company et ses titulaires de licence ont fabriqué les globes en verre réfractif qui étaient devenus largement utilisés et d'une importance cruciale pour l'éclairage électrique. Les réflecteurs métalliques fabriqués par des sociétés telles que la Federal Electric Company, la Benjamin Electric Manufacturing Company et I. P. Frink étaient encore plus largement utilisés. Quelques hommes d'entreprises qui fabriquaient des appareils combinés – un brûleur à gaz et une douille pour une lampe à incandescence – étaient également impliqués.

Le cinquième et certainement le plus petit groupe était constitué de consultants et de concepteurs de systèmes d'éclairage, d'universitaires et d'autres scientifiques. Il n'est pas surprenant que ceux-ci aient été parmi les plus déterminants dans la fondation de la Société. Les hommes les plus en vue de ce groupe étaient Louis Marks, Louis Bell, Norman Macbeth, Clayton Sharp et Herbert Ives.

Les sociétés professionnelles qui s'occupaient le plus de l'éclairage à cette époque étaient l'American Institute of Electrical Engineers et l'American Gas Light Association. À bien des égards, leur inattention à l'éclairage a suscité le besoin perçu d'une organisation professionnelle consacrée exclusivement à l'éclairage. Les deux groupes avaient été distraits par l'énorme croissance de leurs industries – croissance dans des domaines autres que l'éclairage – et l'éclairage ne bénéficiait d'aucun leadership de la part de l'une ou l'autre des organisations. Un indicateur de ceci était l'incapacité de l'un ou l'autre groupe à se mettre d'accord sur une norme unique d'intensité lumineuse à utiliser en photométrie.

Première réunion et dirigeants

En octobre 1905, Louis Marks, alors consultant indépendant, contacte son collègue Van Rensselaer Lansingh de la Holophane Glass Company pour former une nouvelle société dédiée à l'éclairage. Leurs conversations ont finalement inclus E. Leavenworth Elliott qui était sur le point de commencer à publier ce qu'il a appelé « un journal technique consacré à l'utilisation de la lumière artificielle », The Illuminating Engineer. Ils voulaient déterminer s'il y avait suffisamment d'intérêt pour former une telle société, et donc du bureau Holophane de Lansingh, les trois ont envoyé la lettre suivante à environ 30 hommes à New York et dans les environs qu'ils savaient intéressés par l'éclairage. Les réponses devaient être adressées à Marks.

227, rue Fulton.
New York,
13 décembre 1905.

Cher Monsieur:-
Il a été proposé de former une société des ingénieurs de l'éclairage, composée de personnes particulièrement intéressées par la question de la lumière et de sa distribution. À cette fin, les soussignés ont demandé à un certain nombre de personnes particulièrement intéressées par ces questions de se réunir à l'hôtel Astor, 44th Street et Broadway, cette ville, le jeudi soir 21 décembre, à 18h30, pour parler sur la formation d'une telle société et de discuter de tout ce qui est nécessaire pour atteindre cet objectif. Nous espérons que vous pourrez assister à cette réunion et vous prions de bien vouloir informer à l'avance M. L. B. Marks, 202 Broadway, New York City, afin que des dispositions soient prises pour un dîner informel. Le prix de ce dîner sera de 1,00 $ chacun.

Espérant que nous aurons le plaisir de vous rencontrer à ce moment-là, nous sommes,

Sincèrement votre,
L.B. Marks,
E. Leavenworth Elliott,
Van Rensselaer Lansingh.

P.S.-Le dîner sera purement informel et les costumes d'affaires seront de mise.

Parmi la liste des personnes contactées figuraient le professeur Charles P. Matthews, le professeur Edward L. Nichols Proctor Dougherty Albert Spies, John W. Lieb et W.D. Weaver.

Charles P. Matthews enseignait à l'Université Purdue et était très actif dans le domaine de la photométrie, ayant développé l'un des premiers intégrateurs de flux. Il avait publié de nombreux articles sur l'éclairage et son intérêt pour une nouvelle organisation aurait été naturel.

Le professeur Edward L. Nichols avait été l'un des instructeurs de Marks alors qu'il était à l'Université Cornell pour obtenir sa maîtrise. Il était un leader reconnu à l'échelle nationale en physique et une figure importante du génie électrique et de l'éclairage. Son statut et son influence faisaient de lui une personne évidente à inviter. Bien que Nichols n'ait pas pu assister à la réunion, il était enthousiaste.

Lansingh connaissait Proctor Dougherty depuis ses jours au MIT et la connexion de Dougherty avec le gouvernement fédéral doit avoir été considérée comme prometteuse.

La réponse d'Albert Spies, rédacteur en chef de The Electrical Age, a été mesurée mais favorable.

Au moment de l'invitation de Mark, John W. Lieb était un vétéran important de l'éclairage électrique à incandescence, président de l'American Institute of Electrical Engineers, l'ingénieur de gare centrale le plus célèbre de l'industrie de l'éclairage et extrêmement influent. Il deviendra vice-président et directeur général de la New York Edison Company. Lieb avait été envoyé à Milan, en Italie, pour superviser les aspects techniques de l'établissement des gares centrales d'Edison. Lieb est resté 10 ans, devenant bien connu dans toute l'Europe. Il est revenu en 1894 pour travailler dans la New York Edison Company. Lieb était enthousiaste mais était conscient des problèmes politiques potentiels.

La réponse de W.D. Weaver, rédacteur en chef de Electrical Word, a été considérablement plus mesurée et réservée que toute autre, arguant qu'il était prématuré de former une nouvelle organisation et décrivant plusieurs problèmes politiques qui surgiraient probablement si une nouvelle organisation était formée. Weaver a prédit une guerre de territoire entre l'American Institute of Electrical Engineers et toute nouvelle organisation qui promouvait l'idée que des spécialistes devraient faire le travail d'éclairage qui était alors effectué par des ingénieurs électriciens. En l'occurrence, bien que sa lettre indiquait qu'il ne serait pas en mesure d'y assister, il y assista, indiquant peut-être l'importance du développement.

Vingt-cinq hommes se sont réunis à l'hôtel Astor en réponse à l'invitation de Marks, Elliott et Lansingh. Lors de cette réunion, rappelée à l'ordre par Lansingh, la position de Marks en tant qu'instigateur et leader a été reconnue et il a été élu président temporaire. Elliott a été élu pour servir de secrétaire temporaire. Ce rendez-vous ultérieur a été une chance, car les détails de cette réunion et des réunions suivantes sont apparus dans The Illuminating Engineer d'Elliott. Marks a déclaré que le but de la réunion devrait être de déterminer l'objet de la société proposée et sa relation avec ce qu'il a appelé « son institution sœur, l'American Institute of Electrical Engineers ».

Le besoin d'une nouvelle organisation semble avoir été évident pour tous les participants. Trois des lettres de réponse que Marks a reçues parlaient d'un mouvement visant à établir une ingénierie d'éclairage. Le « Mouvement de l'ingénierie d'éclairage » deviendrait bientôt quelque chose dont les professionnels ont discuté et plus tard les historiens ont reconnu. Les travaux qui étaient clairement reconnus comme une ingénierie d'éclairage, distincte de l'ingénierie électrique, se développaient et tout indiquait que la croissance serait maintenue. W. D'Arcy Ryan, l'un des participants à la réunion, a déclaré :

« Il y a cinq ans, il était presque impossible pour un ingénieur éclairagiste-conseil d'entrer dans un bureau d'architecte. Il y a trois ans, le travail avait augmenté à un point tel que j'ai été obligé d'abandonner tout autre travail et de suivre exclusivement le génie de l'éclairage. J'ai maintenant six ingénieurs assistants et chacun d'entre nous est en déplacement…"

La question la plus difficile discutée ce soir-là était la question du nom de l'organisation. Tout le monde n'était pas convaincu qu'il devrait contenir le mot « ingénieur » – l'idée étant qu'il s'agissait d'une élite et qu'il contrarierait l'American Institute of Electrical Engineers. Elliott et Otis Mygatt, fondateur de Holophane Glass Company, ont fait valoir qu'une partie du but de la nouvelle organisation était de faire avancer le mouvement pour établir des spécialistes de l'éclairage - des ingénieurs en éclairage - et le nom de l'organisation devrait refléter cela.

La réunion s'est terminée avec tous les participants qui ont convenu qu'un comité sur l'organisation, composé de sept personnes présentes, rédigerait une constitution et des statuts et proposerait un nom pour la nouvelle organisation. De toute évidence, toutes les personnes impliquées ont considéré la question de la création d'une nouvelle organisation appropriée et opportune, ne nécessitant pas beaucoup de recherche : le comité devait avoir son rapport prêt dans deux semaines et la prochaine réunion devait avoir lieu à ce moment-là.

Le mercredi soir 10 janvier 1906, à l'hôtel Astor, une autre réunion fut convoquée « pour achever la formation d'une société vouée à la science et à l'art de l'illumination ». Le rapport de la Commission d'organisation est lu et adopté sans modification. Le contenu avait manifestement été vérifié par de nombreuses parties intéressées et des modifications avaient été apportées avant la réunion. Des officiers ont ensuite été élus : L.B. Marks président, A.A. Pape et C.H. Les vice-présidents de Sharp, V.R. Trésorier de Lansingh et E.L. Secrétaire d'Elliott. Fait révélateur, Marks a été élu par acclamation, tandis que les autres bureaux avaient plusieurs candidats et nécessitaient un scrutin. En plus des dirigeants, un conseil d'administration a également été élu : W.D. Weaver, A.H. Elliott. W.S. Kellogg, E.C. Brown, F.N. Olcott et W. D'Arcy Ryan. La réunion s'est terminée par l'accord que la prochaine réunion aurait lieu le mardi soir 13 février, à nouveau à l'hôtel Astor.

Première rencontre, première année

Insigne IES 1906 d'origine

La réunion prévue pour le 13 février 1906 a eu lieu à l'hôtel Astor et était la première réunion technique complète de l'Illuminating Engineering Society. Dans l'intervalle, plus de 150 membres se sont inscrits dans la nouvelle organisation et l'intérêt pour l'établissement de succursales dans d'autres villes américaines a été immédiat.

Lors de cette réunion, L.B. Marks a prononcé son discours présidentiel, décrivant "l'état actuel de la science et de l'art de l'illumination", la portée de la nouvelle société, ses objectifs et ses objets, et la relation de la nouvelle société avec d'autres organisations. Le résumé des marques de l'état actuel de l'éclairage s'est concentré sur deux questions : le problème de l'éblouissement d'inconfort et la fourniture d'un meilleur rapport qualité-prix pour le consommateur. Sur l'éblouissement d'inconfort, il a noté que :

« Bien qu'une grande attention ait été récemment accordée au sujet des globes, des abat-jour et des réflecteurs, il n'en demeure pas moins que les lampes non ombragées ou insuffisamment ombragées sont la règle plutôt que l'exception. En considérant l'état actuel de la science et de l'art de l'illumination, il n'y a peut-être aucune question qui ait besoin d'une attention plus immédiate que celle-ci. La pratique consistant à placer des lumières d'une luminosité intrinsèque excessive dans le champ de vision ordinaire est si courante qu'elle suscite une grande appréhension chez ceux qui ont étudié la question d'un point de vue physiologique que notre vue souffre d'une blessure permanente.

Marks avait effectué des recherches avec les rapports de recensement américains actuels, Union Carbide (acétylène) et Standard Oil, et avait répertorié les coûts d'éclairage suivants pour les consommateurs pour 1905 :

  • Lumière électrique 120 millions de dollars
  • Charbon et eau gaz 40 millions $
  • Gaz naturel 1,7 million de dollars
  • Acétylène 2,5 millions de dollars
  • Pétrole 60 millions de dollars

Le total, environ 220 millions de dollars, était probablement une sous-estimation. À propos de la portée de la société, Marks a noté que :

« Le terme « ingénierie », tel qu'il est utilisé dans le nom de cette Société, à moins qu'il ne soit considéré dans son sens large, est dans une certaine mesure un abus de langage, car la Société traitera de certaines phases d'illumination qui peuvent ne pas être correctement considérées comme relevant de le domaine distinct de l'ingénierie, comme par exemple le côté physiologique de la question. La Société s'intéressera à toutes les phases du sujet de l'éclairage, que ce soit d'un point de vue technique ou autre, et ouvrira ses portes aussi bien au profane qu'au professionnel. Il ne traitera cependant pas des questions relatives à la production ou à la distribution de l'énergie à partir de laquelle la lumière est produite.

La discussion du discours présidentiel de Marks a été longue et détaillée. Les personnes présentes comprenaient des représentants de tous les secteurs de l'industrie de l'éclairage : fournisseurs d'électricité et de gaz, équipementiers, consultants et universitaires. L'enthousiasme est né de tous les coins. La réunion et ses participants ont attiré l'attention de la presse. Le lendemain matin, un éditorial parut dans le New York Tribune intitulé The Art of Lighting.

Le 28 janvier 1907, le siège social a été déplacé de l'espace temporaire qui avait été fourni par la Holophane Glass Company, à un bureau dans le bâtiment des sociétés d'ingénierie, au 29 West 39th Street. La première réunion annuelle a eu lieu le 7 janvier 1907. À ce moment-là, l'organisation s'était établie à l'échelle nationale, avec des sections en Nouvelle-Angleterre, à Chicago, à Pittsburgh, à Philadelphie et à New York. Le nombre de membres s'élevait à 815 au moment de cette première réunion anniversaire et le budget de la première année avait été de 4 000 $.

La Société a commencé à publier immédiatement. Le volume 1, numéro 1 des Transactions de l'Illuminating Engineering Society est paru en février 1906. Au cours des 11 mois de sa première année de publication, la Society a imprimé plus de 400 pages de présentations techniques et de discussions traitant de tous les aspects de l'éclairage. Il le fait sans interruption depuis 100 ans.


Histoire de l'électricité

Une électricité abordable et fiable est essentielle à la vie moderne. L'électricité fournit une lumière propre et sûre 24 heures sur 24, elle refroidit nos maisons pendant les chaudes journées d'été (et en chauffe beaucoup en hiver) et elle insuffle tranquillement vie au monde numérique dans lequel nous puisons avec nos smartphones et nos ordinateurs. Bien que des centaines de millions d'Américains se connectent au réseau électrique chaque jour, la plupart d'entre nous ne réfléchissent pas à l'histoire de l'électricité. D'où est ce que ça vient? Quelle est son histoire ?

Lorsque nous jetons un regard neuf sur l'électricité, nous constatons que maintenir l'Amérique sous tension est en fait un exploit incroyable, un miracle de tous les jours. Voici l'histoire de l'électricité.

Pouvoir révolutionnaire

Bien que les gens connaissent l'électricité depuis l'Antiquité, ils n'exploitent sa puissance que depuis environ 250 ans. Les expériences sur l'électricité de Benjamin Franklin, y compris sa célèbre expérience sur le cerf-volant en 1752, ont montré à quel point nous en savions peu sur l'électricité à l'époque de la révolution américaine et de la première révolution industrielle.[1] Depuis les expériences de Franklin, notre compréhension de l'électricité s'est considérablement développée et nous trouvons constamment de nouvelles façons de l'utiliser pour améliorer nos vies.

La célèbre expérience de cerf-volant de Ben Franklin

L'une des premières percées majeures dans le domaine de l'électricité a eu lieu en 1831, lorsque le scientifique britannique Michael Faraday a découvert les principes de base de la production d'électricité.[2] S'appuyant sur les expériences de Franklin et d'autres, il a observé qu'il pouvait créer ou « induire » un courant électrique en déplaçant des aimants à l'intérieur de bobines de fil de cuivre. La découverte de l'induction électromagnétique a révolutionné notre façon d'utiliser l'énergie. En fait, le procédé de Faraday est utilisé dans la production d'électricité moderne, bien que les centrales électriques d'aujourd'hui produisent des courants beaucoup plus forts à une échelle beaucoup plus grande que l'appareil portatif de Faraday.

À l'ère des centrales électriques modernes, le charbon a toujours produit plus d'électricité aux États-Unis que toute autre source de combustible. Au cours des dernières décennies, nous avons vu d'autres sources se disputer la deuxième place : d'abord l'hydroélectricité, puis le gaz naturel, le nucléaire et à nouveau le gaz naturel.

Mix de production d'électricité par type de combustible, 1949-2011

Nous utilisons également l'électricité pour alimenter un nombre croissant d'appareils. Notre monde électrique moderne a commencé avec des applications comme le télégraphe, l'ampoule électrique et le téléphone, et s'est poursuivi avec la radio, la télévision et de nombreux appareils électroménagers.Plus récemment, les électrons ont alimenté l'ère numérique pour créer ce que l'expert en énergie Vaclav Smil appelle notre « civilisation mondiale instantanément interconnectée ».[3] L'expert en technologie Mark Mills souligne que l'électricité alimente une partie croissante de notre économie. Les centres de données toujours actifs qui prennent en charge Internet et le « cloud computing » continueront d'augmenter la demande d'électricité, écrasant les baisses modestes de la consommation d'électricité dans d'autres parties de l'économie, telles que les processus de fabrication.[4][5]

Les applications sans cesse croissantes de l'électricité expliquent l'utilisation croissante de combustibles comme le gaz naturel, le pétrole et le charbon dans la production d'électricité par opposition aux utilisations directes telles que le chauffage ou le transport. En 1900, par exemple, moins de deux pour cent du gaz naturel, du pétrole et du charbon étaient utilisés pour produire de l'électricité. Un siècle plus tard, 30 % de notre consommation de gaz naturel, de pétrole et de charbon était consacrée à l'électricité.[6] Smil explique l'attrait de l'électricité : « L'électricité est la forme d'énergie préférée en raison de son rendement élevé, de son accès instantané et sans effort, de son débit parfait et facilement réglable, de sa propreté et de son silence au point d'utilisation. »[7]

L'accès accru à l'électricité a éclairé des coins du monde autrefois sombres. Comme le soulignent les groupes internationaux de développement et les économistes, l'accès à l'électricité est une caractéristique des sociétés avancées et une exigence fondamentale pour le progrès économique.[8] « En plus de l'importance croissante des hydrocarbures en tant que sources d'énergie, a écrit l'économiste Erich Zimmermann en 1951, l'essor de l'électricité est le trait le plus caractéristique de la soi-disant deuxième révolution industrielle. ces dernières années, les habitants de pays allant de la Chine au Kenya ont connu une augmentation du niveau de vie, car de plus en plus de personnes sont en mesure d'utiliser l'électricité pour garder leurs maisons et leurs écoles au frais pendant les étés torrides, pour réfrigérer des aliments qui auraient autrement été avariés et pour purifier l'eau qui serait ont autrement été impropres à la consommation.

Il y a, bien sûr, encore beaucoup à faire. En 2009, l'Agence internationale de l'énergie estimait que près de 70 % des habitants de l'Afrique subsaharienne n'avaient pas accès à l'électricité. Cela signifie que 585,2 millions de personnes restent dans l'ignorance.[10]

De nombreuses régions du monde restent dans le noir.

L'aube de la lumière électrique aux États-Unis

L'un des plus grands pionniers de l'électricité était Thomas Edison, qui considérait l'électricité comme son « champ de champs » pour « réorganiser la vie du monde ». Travaillant sans relâche sur l'électricité de son laboratoire du New Jersey dans les années 1870, le plus grand inventeur américain a mis l'ampoule électrique à incandescence en pratique à la fin de cette décennie et a breveté l'ampoule à incandescence en 1880.[11] « Quand Edison… a saisi l'étincelle de Prométhée dans sa petite ampoule de verre en forme de poire », a observé l'historien allemand Emil Ludwig, « cela signifiait que le feu avait été découvert pour la deuxième fois, que l'humanité avait à nouveau été délivrée de la malédiction de la nuit. . »[12] Pourtant, la lumière électrique d'Edison était encore meilleure que le feu – elle était plus brillante, plus cohérente et plus sûre que la flamme des bougies ou des lampes.

L'ampoule d'Edison a été l'une des premières applications de l'électricité à la vie moderne. Il a d'abord travaillé avec J.P. Morgan et quelques clients privilégiés à New York dans les années 1880 pour éclairer leurs maisons, en associant ses nouvelles ampoules à incandescence à de petits générateurs. Les systèmes d'éclairage électrique d'Edison étaient basiques par rapport aux normes d'aujourd'hui, mais audacieux à l'époque. En quelques années à peine, Edison a transformé l'électricité d'une expérience scientifique en un luxe passionnant, sûr et convoité.

L'ampoule électrique, symbole d'innovation et d'invention qui a déclenché la révolution électrique.

L'essor d'une industrie

Pour que la magie de l'électricité s'installe vraiment dans la vie américaine, de nouvelles industries étaient nécessaires pour construire les générateurs pour fournir de l'énergie électrique, ainsi que les nouveaux appareils et lampes électriques qui l'utilisaient. En 1882, avec J.P. Morgan finançant ses efforts, Edison a lancé les entreprises qui seraient plus tard connues sous le nom de General Electric. En septembre de la même année, il a ouvert la première centrale électrique des États-Unis dans le sud de Manhattan, la Pearl Street Station.

Pearl Street était un coup de génie. Edison a connecté une grande banque de générateurs aux maisons et aux entreprises (y compris le New York Times) dans les environs immédiats grâce à un réseau de fils de cuivre enterrés. À cette époque, il n'y avait pas de « réseau électrique ». Avant Pearl Street, les clients qui voulaient de l'électricité pour les lumières ou les moteurs électriques comptaient sur des générateurs situés sur place, généralement au sous-sol. La conception de la centrale électrique « centrale » de Pearl Street était un changement important de la production à petite échelle sur site vers une puissance à l'échelle industrielle, et est rapidement devenue le modèle pour l'ensemble de l'industrie de la production d'électricité.[13]

La salle Dynamo de la station Pearl Street, la première centrale électrique des États-Unis.

Entre Samuel Insull

Bien qu'Edison ait été un brillant inventeur, il était un homme d'affaires désorganisé. Ses inventions lui parvenaient plus rapidement que le capital financier nécessaire pour les réaliser, et Edison préférait se concentrer sur les inventions elles-mêmes plutôt que sur la paperasse qu'elles créaient. L'inventeur avait besoin d'un homologue managérial. Cet homologue est arrivé en 1881, sous la forme d'un jeune anglais prometteur de 21 ans. Samuel Insull, qui a commencé sa carrière aux États-Unis en tant qu'assistant personnel d'Edison, a étonné l'inventeur par ses prouesses commerciales, à tel point qu'Edison a rapidement accordé à Insull une procuration sur ses entreprises.[14] Mais le travail avec Edison ne serait que le début pour Insull - au cours des quatre décennies suivantes, il a construit une entreprise d'électricité qui a fait de lui le Henry Ford de l'industrie électrique moderne.

L'électricité nécessitait un modèle commercial différent car il était différent de pratiquement tous les autres produits de base. L'électricité devait être consommée au moment où elle était produite. (Le stockage était très coûteux et limité – et l'est toujours.) Pour que l'électricité devienne accessible et abordable, il fallait que quelqu'un rassemble des efficacités de masse dans la production et la consommation. Insull a vu les opportunités qui s'offraient à lui. Quiconque maîtrisait l'ingénierie et l'économie du réseau électrique pouvait prendre les rênes de l'industrie électrique en plein essor, une industrie qui faisait déjà renverser les actions des sociétés d'éclairage au gaz et attirait de gros investisseurs comme J.P. Morgan. En 1892, Insull a quitté son poste de cadre dans la société d'éclairage créée par Edison (General Electric près de New York) pour Chicago Edison (une société de production/distribution d'électricité, plus tard connue sous le nom de Commonwealth Edison).[15] C'était un geste qui allait changer de façon indélébile l'industrie.

Les premières lignes de transmission dans l'Amérique rurale. Crédit photo: Tours

Insull construit le réseau électrique moderne

Insull a pu réaliser ce que les économistes appellent des « économies d'échelle » (économies de coûts résultant d'opérations à grande échelle) en consolidant les fournisseurs d'électricité familiaux et en fermant les petits générateurs au profit d'unités plus grandes et plus efficaces fabriquées par General Electric. Il a également trouvé des gains d'efficacité dans les ventes aux clients : plus il avait de clients, plus il pouvait faire fonctionner ses générateurs efficacement et moins il coûtait cher de fournir de l'électricité. Au fur et à mesure que l'entreprise d'Insull grandissait, il a pu trouver de meilleurs moyens de fournir de l'électricité à de plus en plus de personnes.

Salle des turbines de 1903 à la gare de Fisk Street

Insull est devenu un maître vendeur pour tout ce qui est électrique. Afin d'utiliser ses générateurs plus efficacement (c'est-à-dire de les faire fonctionner à pleine capacité pendant plus d'heures de la journée), il a proposé d'alimenter les ascenseurs et les tramways pendant la journée, lorsque la demande d'éclairage électrique était moindre.

Insull a également utilisé des lignes de transmission à haute tension pour diffuser l'électricité vers les banlieues, puis vers la campagne. Étant donné que les clients à l'intérieur et à l'extérieur des villes utilisaient l'électricité à des moments différents, Insull était en mesure de fournir de l'électricité aux deux types de clients plus efficacement que s'il les avait servis indépendamment. Une telle diversification, servie par des générateurs toujours plus gros et plus efficaces, a fait baisser le prix du kilowattheure. Les prix de l'électricité ont chuté d'année en année alors que la jeune industrie s'est développée entre 1902 et 1930.


Insull a également créé de nouveaux systèmes de tarification de l'électricité. Par exemple, il a introduit une tarification en deux parties pour gérer les clients dont la consommation d'électricité fluctuait considérablement ou augmentait pendant de brèves périodes. Étant donné que l'électricité doit être produite et consommée simultanément, fournir de l'électricité à un client qui a demandé de l'électricité lors de fortes poussées pourrait ne pas être rentable : les nouveaux générateurs construits pour répondre aux poussées intermittentes de la demande ne fonctionneraient qu'une fraction du temps, mais devraient rester toujours prêt. Des exemples de clients qui ont une demande « de pointe »[16] comprennent des usines de fusion de métaux qui utilisent d'énormes quantités d'énergie en de brèves rafales pour faire fonctionner des fours électriques.

Pour pouvoir alimenter en électricité les clients « pointus », Insull a mis en place un demande frais (un tarif fixe) en plus du tarif habituel usage charger. De cette façon, le client a payé pour le privilège d'utiliser beaucoup d'électricité en peu de temps. De cette façon, Insull pourrait étendre de manière rentable son entreprise pour inclure tous les types de clients.

Enfin, Insull a trouvé des gains d'efficacité en interconnectant ou en « réseautant » les réseaux électriques pour la sauvegarde et la fiabilité, éliminant ainsi le besoin de construire une production (redondant) dans la même zone de service.

Consolidation. Production de masse. Consommation de masse. Électrification rurale. Tarification en deux parties. Puissance en réseau. Samuel Insull a fait pour l'électricité ce qu'Henry Ford a fait pour l'automobile : il a transformé un produit de luxe en un élément abordable de la vie quotidienne de millions d'Américains. Là où Edison a fourni la nouveauté de la lumière électrique à la classe supérieure de Manhattan, les innovations d'Insull ont rendu l'électricité accessible à tous.

L'électricité devient politisée

L'industrie de l'électricité aux États-Unis était étroitement liée à la politique depuis le début. Avant l'ouverture de Pearl Street, Edison a dû soudoyer des politiciens new-yorkais juste pour commencer à jeter les bases de son travail. Comme Temps raconte le magazine, Edison « a obtenu avec beaucoup de difficulté le consentement du gouvernement de la ville de New York, notoirement corrompu, pour construire son projet de réseau sur la pointe sud de Manhattan. (Il a obtenu leur approbation en partie en leur offrant un somptueux dîner au champagne à Menlo Park préparé par Delmonico's, alors le meilleur restaurant de New York.) »[17] Au fur et à mesure que l'industrie de l'électricité se développait, elle s'est impliquée davantage dans la politique de la ville sur les contrats d'éclairage. . Les fournisseurs d'électricité devaient recevoir des droits de franchise des fonctionnaires municipaux afin de desservir les zones locales, ouvrant la porte à ces fonctionnaires pour extorquer des compagnies d'électricité pour des contributions de campagne ou des pots-de-vin personnels.


Au début, les pionniers de l'électricité ont été confrontés à deux menaces populistes de la part des gouvernements locaux. L'un était les ordonnances tarifaires qui pouvaient arbitrairement exiger des réductions tarifaires ou imposer des plafonds tarifaires, ruinant ainsi la rentabilité. La seconde était la municipalisation, par laquelle les investissements privés dans les infrastructures électriques seraient pris en charge par le gouvernement de la ville ou du comté.[18] C'était l'environnement politique que Samuel Insull a trouvé à Chicago et d'autres entrepreneurs en électricité à travers le pays.

La solution d'Insull était une nouvelle législation qui remplacerait la réglementation locale par une réglementation à l'échelle de l'État des compagnies d'électricité par les commissions des services publics (sur le modèle des commissions des chemins de fer de l'État). Dans cet arrangement, les commissions d'État établiraient un taux maximum que la compagnie d'électricité facturerait à ses clients en fonction du coût de la compagnie pour la fourniture du service électrique (plus un taux de rendement raisonnable).

En échange d'une telle régulation des tarifs, les commissions d'État accordaient à la compagnie d'électricité une franchise exclusive pour desservir une zone géographique donnée (monopole légal). La première industrie de l'électricité était un Naturel monopole (selon de nombreux économistes et régulateurs, et Insull lui-même) qui s'est avéré être une prophétie auto-réalisatrice : les régulateurs de l'État supposaient que les sociétés d'électricité étaient vouées à être des monopoles, ils les ont donc réglementés en conséquence et leur ont donné le statut de monopole légal. La perspective d'un véritable marché de l'électricité de laissez-faire n'a jamais été sur la table.

Insull a eu besoin de temps et d'un énorme effort de relations publiques pour convaincre l'industrie que la réglementation des services publics à l'échelle de l'État était le meilleur moyen de fournir de l'électricité à faible coût et d'éviter une réglementation locale sévère ou une prise de contrôle. Le Wisconsin et New York ont ​​été les premiers États à étendre la réglementation des tarifs au niveau de l'État à l'industrie de l'électricité en 1907. En 1914, quarante-trois autres États avaient emboîté le pas et créé des commissions au niveau de l'État pour superviser les services publics d'électricité.[19]

Ces commissions des services publics d'État, formées au début du 20 e siècle, réglementent toujours les services publics. En théorie, leur réglementation des tarifs est censée protéger le consommateur, mais en pratique, elle profite souvent à d'autres groupes d'intérêt – ou aux services publics eux-mêmes – au détriment des consommateurs. Malgré ces réglementations, Insull a continué à fournir de l'électricité bon marché à un plus grand nombre de clients au cours des trois premières décennies du 20 e siècle.

Tragiquement, la Grande Dépression a ruiné financièrement les entreprises en expansion d'Insull. Sa société holding endettée s'effondre et des batailles juridiques s'ensuivent. Confronté à un procès en 1934, il a été cité dans les journaux comme disant : « Je me bats non seulement pour la liberté, mais pour une justification complète. Je me suis trompé, mais ma plus grande erreur a été de sous-estimer les effets de la panique financière sur les valeurs américaines, et en particulier sur les sociétés que j'essayais de construire. J'ai travaillé avec toute mon énergie pour sauver ces entreprises.”[20]

Insull a été acquitté mais a perdu ses entreprises et sa richesse, et est tombé dans le discrédit et l'obscurité. La connaissance publique de ses contributions en tant que pionnier du réseau électrique moderne semble avoir disparu avec lui en 1938. Comme Forrest McDonald l'a écrit à propos de l'acquittement dans la biographie d'Insull, « Pour ses cinquante-trois années de travail pour rendre l'électricité universellement bon marché et abondant, Insull a reçu sa récompense d'un peuple reconnaissant : il a été autorisé à mourir en dehors de la prison. »[21]

La réglementation de l'État et la chute tragique d'Insull ont finalement conduit à une intervention fédérale dans l'électricité au-delà des licences hydroélectriques, le travail fondateur de la Federal Power Commission (est. 1920.) En 1935, la Federal Power Act a autorisé la Federal Power Commission - maintenant la Federal Energy Regulatory Commission (FERC) — pour appliquer une réglementation tarifaire « juste et raisonnable » au marché de gros de l'électricité (de la même manière que la réglementation des tarifs de détail au niveau de l'État). Une autre loi, la Public Utility Holding Company Act de 1935, obligeait les sociétés multi-étatiques à céder leurs propriétés pour opérer dans un seul État.[22]

L'intervention fédérale s'est à nouveau accrue dans les années 1970, troublées par l'énergie. La loi de 1978 sur les politiques de réglementation des services publics exigeait que les services publics d'électricité achètent de l'électricité à des générateurs indépendants, créant avec succès un nouveau segment de l'industrie, mais ouvrant également la porte à la production intermittente à partir de sources renouvelables pour entrer - et même déstabiliser - le réseau en pleine croissance. 23] Dans la crainte d'utiliser une énergie et des ressources naturelles limitées, le Congrès a également adopté une nouvelle législation visant à réduire la consommation d'électricité et à promouvoir des objectifs environnementaux. De nouvelles agences telles que l'Environmental Protection Agency (1970) et le Department of Energy (1977) ont été créées pour réglementer différents aspects de l'électricité, y compris la production à partir de centrales électriques au charbon.

Dans les années 1990, la réglementation fédérale de l'électricité a évolué vers une approche fondée sur le marché.[24] La déréglementation s'était avérée bénéfique pour réduire les coûts et améliorer la qualité de domaines étroitement réglementés comme l'industrie du transport aérien, et les régulateurs souhaitaient apporter les mêmes avantages à l'industrie de l'électricité.

En 1996, la FERC a tenté de restructurer l'industrie en imposant un modèle d'« accès ouvert »[25] aux services publics.[26] L'intention de la FERC était de « supprimer les obstacles à la concurrence sur le marché de gros de l'électricité en vrac ». Malgré l'accent mis par la FERC sur la concurrence, le transport d'électricité reste fortement réglementé. Ainsi, la « déréglementation » de l'électricité dans les années 1990 était en fait une « re-réglementation ». Les marchés de gros de l'électricité continuent d'évoluer, les forces du marché et les réglementations fédérales se heurtant à chaque étape.

Actuellement, le secteur de l'énergie électrique fait face à une quantité sans précédent d'intervention fédérale de plusieurs agences différentes. Certains des plus actifs sont l'Environmental Protection Agency (EPA), la FERC et le Department of Energy.[27]

L'EPA a proposé une nouvelle règle en 2014 pour limiter les émissions de dioxyde de carbone des centrales électriques existantes. La règle menace de fermer une grande partie de l'approvisionnement fiable en électricité au charbon aux États-Unis. En conséquence, la règle compromettra la capacité des compagnies d'électricité à répondre à la demande d'électricité de manière sûre et fiable. La règle de l'EPA a également un coût énorme pour les familles et les entreprises américaines qui utilisent de l'électricité tous les jours. D'ici 2030, la règle devrait augmenter les factures d'électricité de 290 milliards de dollars.[29]

La FERC, avec son mandat d'assurer des tarifs de gros justes et raisonnables, est impliquée depuis longtemps dans tous les aspects des marchés de gros de l'électricité. En 2005, il a reçu une autorité accrue du Congrès pour réglementer davantage la fiabilité du réseau électrique et pour superviser les marchés de gros de l'électricité. Les récentes règles de la FERC favorisant les sources d'électricité renouvelables ont rendu l'agence plus politique que jamais et ont rehaussé sa visibilité. Les conflits sur le leadership de la FERC - entre le Congrès, la Maison Blanche et les groupes politiques et industriels - ont atteint leur paroxysme en 2013 et 2014, deux candidats à la présidence de l'agence se voyant refuser le poste par le Congrès.

Pendant ce temps, le ministère de l'Énergie a également encouragé les sources d'électricité renouvelables par le biais de ses laboratoires nationaux et a essentiellement interdit l'utilisation de certaines technologies, telles que l'ampoule à incandescence familière, en établissant des mandats d'efficacité énergétique. En bref, presque tous les aspects de l'électricité sont désormais fortement réglementés par de multiples agences fédérales.

Une vision puissante

L'électricité reste une industrie en croissance aujourd'hui, malgré l'ingérence politique au niveau local, étatique et fédéral. De nouvelles perspectives pour l'électricité seront toujours là pour les gens à découvrir, mais cette découverte nécessitera la liberté d'inspirer de nouvelles inventions. Que la prochaine génération d'entrepreneurs en électricité soit guidée, comme Edison et Insull, par les forces productives de l'ingéniosité humaine et d'une saine concurrence.

L'électricité est la vie moderne.Sans accès à une énergie fiable, nos vies ressembleraient beaucoup plus à ce qu'elles étaient avant la révolution industrielle (pour citer Thomas Hobbes) : « solitaire, pauvre, méchant, brutal et court. »[30] Presque toutes les caractéristiques de la civilisation moderne dépendent de une électricité abordable et fiable et les éléments qu'elle alimente - des lampes et des radiateurs pour garder nos maisons bien éclairées et confortables en toute sécurité, des téléphones intelligents pour rester en contact avec vos proches et des centres de données toujours actifs pour nous offrir un Internet fiable - parmi d'innombrables autres . C'est tellement crucial pour la vie moderne, en fait, que l'histoire de l'électricité est vraiment l'histoire du monde moderne.


Éclairage électrique - Histoire

13 février 2007 | Auteur : Administrateur

1752 En attachant une clé à une corde de cerf-volant pendant un orage, Ben Franklin prouve que l'électricité statique et la foudre sont identiques. Sa compréhension correcte de la nature de l'électricité a ouvert la voie à l'avenir.

1800 Première batterie électrique inventée par Alessandro Volta. Le “volt” est nommé en son honneur.

1808 Humphry Davy a inventé la première lampe à arc efficace. La lampe à arc était un morceau de carbone qui brillait lorsqu'il était attaché à une batterie par des fils.

1820 Expériences séparées par Hans Christian Oersted, A.M. Ampère et D.F.G. Arago a confirmé la relation entre l'électricité et le magnétisme.

1821 Le premier moteur électrique est inventé par Michael Faraday.

1826 Georg Ohm a défini la relation entre la puissance, la tension, le courant et la résistance dans la “Ohms Law.”

1831 En utilisant son invention l'anneau d'induction, Michael Faraday a prouvé que l'électricité peut être induite (faite) par des changements dans un champ électromagnétique. Les expériences de Faraday sur le fonctionnement du courant électrique ont permis de comprendre les transformateurs et les moteurs électriques.
Joseph Henry a découvert séparément le principe de l'induction électromagnétique mais n'a pas publié son travail. Il a également décrit un moteur électrique.

1832 En utilisant les principes de Faraday, Hippolyte Pixii construit la première dynamo, un générateur électrique capable de fournir de l'énergie à l'industrie. La dynamo de Pixxi utilisait une manivelle pour faire tourner un aimant autour d'un morceau de fer enveloppé de fil. Parce que ce dispositif utilisait une bobine de fil, il produisait des pointes de courant électrique suivies d'aucun courant.

1835 Joseph Henry invente le relais électrique, utilisé pour envoyer des courants électriques sur de longues distances.

1837 Thomas Davenport a inventé le moteur électrique, une invention qui est utilisée dans la plupart des appareils électriques aujourd'hui.

1839 Sir William Robert Grove met au point la première pile à combustible, un appareil qui produit de l'énergie électrique en combinant de l'hydrogène et de l'oxygène.

1841 James Prescott Joule a montré que l'énergie est conservée dans les circuits électriques impliquant un flux de courant, un chauffage thermique et des transformations chimiques. Une unité d'énergie thermique, le Joule, porte son nom.

1844 Samuel Morse invente le télégraphe électrique, une machine capable d'envoyer des messages sur de longues distances par fil.
Publication de la théorie mathématique des champs électromagnétiques dans les années 1860. J.C. Maxwell a créé une nouvelle ère de la physique en unifiant le magnétisme, l'électricité et la lumière. Les quatre lois de l'électrodynamique de Maxwell (les équations de Maxwell) ont finalement conduit à l'énergie électrique, aux radios et à la télévision.

1876 ​​Charles Brush a inventé la dynamo (ou générateur) à bobine ouverte qui pouvait produire un courant d'étude de l'électricité.

1878 Joseph Swan et l'Anglais inventèrent la première ampoule à incandescence (également appelée « lampe électrique »). Son ampoule a brûlé rapidement.
Charles Brush a développé une lampe à arc qui pouvait être alimentée par un générateur.
Thomas Edison a fondé la Edison Electric Light Co. (États-Unis), à New York. Il a acheté un certain nombre de brevets liés à l'éclairage électrique et a commencé des expériences pour développer une ampoule pratique et durable.

1879 Après de nombreuses expériences, Thomas Edison invente une ampoule à incandescence qui peut être utilisée pendant environ 40 heures sans s'éteindre. En 1880, ses ampoules pouvaient être utilisées pendant 1200 heures.

1879 Les lampes électriques (lampes à arc Brush) ont été utilisées pour la première fois pour l'éclairage des rues publiques, à Cleveland, Ohio.
California Electric Light Company, Inc. à San Fransicso a été la première entreprise d'électricité à vendre de l'électricité à ses clients. L'entreprise a utilisé deux petits générateurs Brush pour alimenter 21 lampes à arc Brush.

1881 Le tramway électrique est inventé par E.W. c. Siemens

1882 Thomas Edison ouvre la centrale électrique de Pearl Street à New York. La station Pearl Street était l'une des premières centrales électriques au monde et pouvait alimenter 5 000 lumières. La station Pearl Street était un système d'alimentation à courant continu (CC), contrairement aux systèmes d'alimentation que nous utilisons aujourd'hui qui utilisent du courant alternatif (CA).
La première centrale hydroélectrique a ouvert dans le Wisconsin.
Edward Johnson a d'abord mis des lumières électriques sur un arbre de Noël.

1883 Nikola Tesla a inventé la bobine de Tesla, un transformateur qui transforme l'électricité de basse tension en haute tension, ce qui facilite son transport sur de longues distances. Le transformateur était une partie importante du système de courant alternatif (AC) de Tesla, encore utilisé aujourd'hui pour fournir de l'électricité.

1884 Nikola Tesla invente l'alternateur électrique, un générateur électrique qui produit du courant alternatif (AC). Jusqu'à cette époque, l'électricité était produite à l'aide de courant continu (CC) à partir de batteries. Les systèmes électriques à courant alternatif sont meilleurs pour envoyer de l'électricité sur de longues distances.
Le générateur à turbine à vapeur, capable de générer d'énormes quantités d'électricité, a été inventé par Sir Charles Algernon Parsons.

1886 William Stanley a développé le transformateur à bobine d'induction et un système électrique à courant alternatif.

1888 Nikola Tesla a fait la démonstration du premier système électrique à courant alternatif (CA) « polyphasé ». Son système AC comprenant tout le nécessaire pour la production et l'utilisation de l'électricité : générateur, transformateurs, système de transmission, moteur (utilisé dans les appareils) et lumières. George Westinghouse, le chef de Westinghouse Electric Company, a acheté les droits de brevet du système AC.
La première utilisation d'un grand moulin à vent pour produire de l'électricité a été construite par l'inventeur Charles Brush. Il a utilisé le moulin à vent pour charger les batteries dans la cave de sa maison à Cleveland, Ohio.

1893 La Westinghouse Electric Company utilise un système à courant alternatif (AC) pour éclairer l'Exposition universelle de Chicago.

Une ligne électrique à courant alternatif de 22 miles a été ouverte, envoyant de l'électricité de Folsom Powerhouse en Californie à Sacramento.

1896 Une ligne électrique à courant alternatif qui transmet l'électricité à 20 miles des chutes du Niagara à Buffalo, New York, a été ouverte.

1897 Electron découvert par Joseph John Thomson.

1900 Ligne de transmission à plus haute tension 60 kilovolts.

1901 Première ligne électrique entre les États-Unis et le Canada à Niagara Falls.

1902 Turbine de 5 mégawatts pour la station Fisk St. (Chicago).

1903 Première turbine à gaz réussie (France).
Première station au monde entièrement à turbine (Chicago).
Shawinigan Water & Power installe la plus grande génératrice au monde (5 000 watts) et la ligne de tension la plus grande et la plus élevée au monde — 136 km et 50 kilovolts (vers Montréal).

1908 Aspirateur électrique – J. Spangler.
Lave-linge électrique - A. Fisher.

1909 Première station de pompage (Suisse).

1911 Climatisation électrique – W. Carrier.

1913 T. Murray a créé le premier dispositif de contrôle de la pollution de l'air, le “cinder catcher.”
Réfrigérateur électrique – A. Goss.

1920 Commission fédérale de l'électricité (FPC).

1921 Lakeside Power Plant dans le Wisconsin devient la première centrale électrique au monde à ne brûler que du charbon pulvérisé.

1922 Lancement du Connecticut Valley Power Exchange (CONVEX), pionnier de l'interconnexion entre les services publics.

1923 Des cellules photoélectriques sont découvertes.

1928 Début de la construction du barrage de Boulder.
La Federal Trade Commission entame une enquête sur les sociétés de portefeuille.

1933 Création de la Tennessee Valley Authority (TVA).

1935 Loi sur la société de portefeuille d'utilité publique.
Loi fédérale sur l'électricité.
Commission de Sécurité et d'Echanges.
Administration de l'énergie de Bonneville.
Le premier match de baseball des ligues majeures (Reds contre Phillies) a eu lieu dans l'Ohio le 24 mai.

1936 La température de vapeur la plus élevée atteint 900 degrés Fahrenheit contre 600 degrés Fahrenheit au début des années 1920.
Le barrage de Boulder (Hoover) a été achevé. Une ligne électrique de 287 kilovolts s'étendait sur 266 milles jusqu'au barrage de Boulder (Hoover).
Loi sur l'électrification rurale.

1947 Transistor inventé par des scientifiques des Laboratoires téléphoniques Bell.

1953 Première ligne de transmission de 345 kilovolts.
Première centrale nucléaire commandée en Angleterre.

1954 La première centrale nucléaire au monde (Russie) commence à produire de l'électricité.
Première ligne à courant continu à haute tension (CCHT) (20 mégawatts/1900 kilovolts, 96 km).
La loi sur l'énergie atomique de 1954 autorise la propriété privée de réacteurs nucléaires.


Éclairage électrique - Histoire

Concours à la lampe d'Edison

"Si vous voulez réussir, obtenez des ennemis."
(Edison, cité dans le Ladies Home Journal, avril 1898).

Les inventions réussies engendrent une concurrence qui, à son tour, stimule souvent de nouvelles inventions. Le système d'éclairage d'Edison n'a pas fait exception et les concurrents ont très rapidement introduit des produits similaires. Certains ont copié ce qu'il avait fait, d'autres ont utilisé leur propre talent inventif pour créer de nouvelles idées et de nouveaux appareils. La compétition a provoqué une controverse et beaucoup d'activité.

En 1891, il y avait plus de 1 300 stations centrales d'éclairage à incandescence aux États-Unis avec une capacité d'environ trois millions de lampes. Les villes de tout le pays se sont affrontées pour avoir le privilège d'être les premières de leur région à accéder à la nouvelle technologie.

Développée en Angleterre dans les années 1790, la technologie des lampes à gaz s'est rapidement répandue. En 1816, les lampadaires à gaz sont entrés en service à Baltimore, et au moment de l'invention de la lampe d'Edison en 1879, l'éclairage au gaz était une industrie mature et bien établie. L'infrastructure gazière était en place, des concessions avaient été accordées et les installations de fabrication de gaz et d'équipement fonctionnaient de manière rentable. Peut-être aussi important, les gens s'étaient habitués à l'idée de s'éclairer au gaz.

Edison a consciemment modelé ses plans pour un système d'éclairage électrique sur la technologie d'éclairage au gaz. Au lieu d'usines à gaz, il a conçu des générateurs. Là où des tuyaux couraient sous les rues distribuant du gaz aux utilisateurs finaux, il prévoyait de placer des « réseaux » électriques (conducteurs) pour transporter le courant. Étant donné que les gens pouvaient avoir des lampes à gaz dans de nombreuses pièces et les contrôler individuellement, Edison voulait que ses lampes puissent fonctionner de manière indépendante.

Même avant qu'Edison ne fasse la démonstration d'une lampe fonctionnelle, les prix des stocks de gaz ont commencé à baisser. À la fin de 1879, lui et ses hommes commencèrent à faire des études détaillées des coûts de l'éclairage au gaz afin de déterminer les objectifs de prix que l'éclairage électrique devrait atteindre. Après l'invention de la lampe, les promotions du système Edison ont dûment signalé les décès et les blessures dus au gaz.

Malgré des cauchemars comme celui décrit ci-dessus, les fabricants de gaz ont relevé le défi avec deux avancées majeures. Le premier était un gaz de meilleure qualité. Le second était un manteau à incandescence inventé par Carl Auer von Welsbach d'Autriche (qui a plus tard inventé la première ampoule à incandescence métallique commerciale). Les deux innovations ont abouti à une lumière plus lumineuse et plus efficace.

Le gaz s'est avéré un concurrent de taille car l'infrastructure existait déjà, tandis que l'éclairage électrique ne pouvait pas être utilisé tant que les centrales n'étaient pas construites et que les fils étaient enfilés. En outre, le gaz pourrait être utilisé pour le chauffage et la cuisine ainsi que pour l'éclairage. En 1910, William Coolidge de GE a inventé une lampe à filament de tungstène capable de donner 10 lumens par watt. Cette invention, combinée au niveau croissant d'électrification dans le pays, a effectivement éliminé la concurrence de l'éclairage au gaz.

Edison n'était ni le premier ni le seul à essayer d'inventer une lampe électrique à incandescence. Aux États-Unis, Moses Farmer, William Sawyer et Albon Man, et Hiram Maxim poursuivaient tous l'objectif, tout comme St. George Lane-Fox et Joseph Swan en Angleterre.

Swan a démontré une lampe de travail de la conception vue à gauche dans plusieurs conférences au début de 1879. Mais sa lampe (comme celles des autres prétendants) utilisait une tige de carbone de résistance électrique relativement faible. Il n'était pratique que s'il était utilisé en série (où le courant passait successivement à travers plusieurs lampes qui s'éteindraient et s'éteignaient ensemble) ou s'il était proche de l'alimentation (de sorte que les fils conducteurs seraient courts).

Swan avait cependant expérimenté des filaments de papier carbonisé pendant quelques années. Une fois qu'il a appris qu'un filament à haute résistance était nécessaire, il l'a rapidement adapté à ses propres lampes et a créé la Swan Electric Light Company. Il convient de noter que Swan avait obtenu plusieurs brevets pour diverses caractéristiques de la lampe avant la percée d'Edison. En effet, la position de brevet de Swan en Angleterre était suffisamment forte pour qu'au milieu de l'année 1882 une fusion soit organisée et la Edison & Swan United Company ("Ediswan") fut formée.

Hiram Maxim a également rapidement produit une lampe contenant un filament à haute résistance en 1880. L'une des raisons pour lesquelles Maxim a pu introduire un produit si rapidement était qu'il avait embauché Ludwig Boehm (le souffleur de verre d'Edison) loin de Menlo Park plus tôt cette année-là. Maxim est rapidement passé à d'autres inventions (comme les mitrailleuses), mais la United States Electric Lighting Company a installé des systèmes utilisant la lampe Maxim pendant plusieurs années. La société a été achetée par George Westinghouse en 1888.

La société Elihu Thomson et Edwin Houston créée en 1880 pour vendre des systèmes de lampes à arc a connu un grand succès et s'est diversifiée sur d'autres marchés électriques. En 1886, ils achetèrent la Sawyer & Man Electric Co. et commencèrent à fabriquer des lampes à incandescence sous les brevets Sawyer-Man. En 1890, Edison, Thomson-Houston et Westinghouse étaient les "Big 3" de l'industrie américaine de l'éclairage. En 1892, J. Pierpont Morgan a organisé une fusion entre les intérêts d'Edison et Thomson-Houston. La société résultante a été nommée General Electric.

La renommée initiale de George Westinghouse découle de son invention d'un aérofrein qui a considérablement amélioré la sécurité ferroviaire. Dans les années 1880, il se diversifie lui aussi dans l'équipement électrique puis dans les lampes électriques. Au moment où il a acheté US Electric Lighting Co. et a commencé à fabriquer des lampes, la société était poursuivie par Edison pour contrefaçon de brevet. En 1892, les tribunaux donnèrent raison à Edison et forcèrent Westinghouse à arrêter la production. Cependant, Westinghouse avait obtenu les droits sur les brevets Sawyer-Man et s'était rapidement rééquipé pour fabriquer des lampes non contrefaisantes basées sur ces brevets. Il a produit ces "lampes à bouchon" jusqu'à l'expiration des brevets d'Edison en 1897.

La capacité de mesurer à tout moment le flux d'électricité (le courant) et la force exercée sur celui-ci (la tension) est essentielle à tout système électrique. Ces techniques étaient bien connues et il était relativement simple de concevoir des instruments capables de gérer le débit relativement élevé des circuits d'éclairage (comme le voltmètre Elihu Thomson illustré ici). Pour une entreprise commerciale, il était également important de savoir combien d'énergie le client utilisait. Edison a conçu un compteur chimique dans lequel une partie du courant fourni provoquait le dépôt de métal sur une électrode. L'électrode pourrait alors être pesée pour donner une mesure de l'énergie consommée. Plus tard, les compteurs électromagnétiques ont enregistré les wattheures directement en mesurant le produit de la tension et du courant au fil du temps.

Le courant alternatif et le courant continu avaient été utilisés pour les lampes à arc, et les deux pouvaient être utilisés pour les lampes à incandescence. Cependant, au début des années 1880, les moteurs ne pouvaient fonctionner efficacement qu'en courant continu. On s'attendait à ce que l'électricité puisse être stockée dans des batteries pendant les heures creuses, et cela n'était possible qu'avec le courant continu. Enfin, il y avait des preuves qu'aux mêmes tensions, le courant alternatif était plus dangereux que le courant continu. Tout cela a conduit Edison à préférer un système à courant continu.

Un avantage important pour le courant alternatif est devenu évident avec l'invention du transformateur en 1883. Cela signifiait que la tension d'un générateur de courant alternatif pouvait être efficacement augmentée pour la transmission, puis diminuée à l'autre extrémité pour une utilisation à la maison ou en usine. (L'énergie électrique est proportionnelle à la tension multipliée par le courant, de sorte que l'augmentation de la tension signifie que la même quantité d'énergie peut être transmise avec moins de courant. Étant donné que la chaleur produite dans la ligne est fonction du courant et de la résistance, donc avec moins de courant les pertes sont moindres.) Pour les lignes courtes (d'un mile environ), cela faisait peu de différence. Mais pour de longues distances, ce serait critique.

Les sociétés Westinghouse et Thomson-Houston ont préféré le courant alternatif, et leur foi a été justifiée lorsque Nikola Tesla a inventé un moteur à courant alternatif pratique en 1888 (un premier exemple est montré sur la photo). Des brevets polyphasés supplémentaires de Tesla ont rendu les systèmes à courant alternatif plus efficaces. Ces brevets ont été utilisés par Westinghouse à Niagara Falls en 1895.


Thomas Davenport (1802-1851), un forgeron de Brandon, dans le Vermont, a construit une voiture électrique en état de rouler en 1835. Douze ans plus tard, l'ingénieur électricien américain Moses Farmer (1820-1893) a exposé une locomotive électrique. En 1851, l'inventeur du Massachusetts Charles Grafton Page (1712-1868) conduisait une voiture électrique sur les voies du Baltimore and Ohio Railroad, de Washington à Bladensburg, à une vitesse de 19 milles à l'heure.

Cependant, le coût des batteries était trop élevé à l'époque et l'utilisation du moteur électrique dans les transports n'était pas encore pratique.


Éclairage électrique - Histoire

La première forme de lumière électrique
Histoire de la lampe à arc au carbone
(1800 - années 1980)
Tous les crédits et sources sont situés en bas de chaque page d'éclairage

Introduction et statistiques Variations de conception

Comment ils travaillent

Chronologie

Inventeurs et développements

Ancêtre des temps modernes : lampe à arc au xénon

T a lampe à arc au carbone a été le premier type de lampe électrique largement utilisé et la première forme de lampe électrique à succès commercial.

Contrairement aux autres types d'éclairage décrits dans nos pages sur l'éclairage électrique, le développement de la lampe à arc devait coïncider avec les développements de base de la production d'électricité. Au fur et à mesure que les batteries, les générateurs et la technologie de conditionnement d'énergie se développaient, les lampes à arc pouvaient devenir plus sophistiquées. La tige de carbone a souvent été remplacée par de la magnétite (minerai de fer) pour une durée de vie plus longue en 1905. La lampe à arc au carbone a conduit à d'autres lampes à décharge comme les lampes à vapeur de mercure, au sodium et fluorescentes. Aujourd'hui, la lampe a été remplacée par la lampe au xénon à arc court.

La gauche : Deux lampes à arc : lampe à arc simple et double conçue par Elihu Thomson et E.W. Rice pour la Thomson-Houston Electric Company des années 1880

Lampe à arc au carbone :
Avantages :
-Lumière super brillante, capable d'éclairer une grande longueur de rue ou un grand intérieur d'usine
-Était la SEULE lumière électrique disponible pour éclairer de grandes surfaces de 1800 à 1901
-Était moins cher d'éclairer les rues avec la lampe à arc que les lampes à gaz ou à huile

Désavantages:
-Les tiges de carbone ont dû être remplacées après une courte période de temps, cela est devenu un travail à temps plein dans une ville
-Produit des rayons UV-A, UV-B et UV-C dangereux
-Créé un bourdonnement et un scintillement lorsque la lumière brûlait
-Créé de grandes quantités de RFI (interférences radiofréquence)
-Dangereux : il s'agissait d'un risque d'incendie, de nombreux théâtres ont brûlé à cause de la chaleur excessive ou des étincelles émises, de plus la lampe non fermée pouvait facilement électrocuter ou brûler plusieurs techniciens.
-Émissions de monoxyde de carbone (mauvais pour une utilisation en intérieur!) Cela ne fonctionnait que dans le passé car les bâtiments étaient mal isolés et l'air frais pouvait entrer. Certains des bâtiments éconergétiques d'aujourd'hui sont presque étanches à l'air.

Statistiques
*Lumens par watt : 2 - 7 (la meilleure note est pour une lampe fermée)
*Durée de vie de la lampe (durée de vie des tiges de carbone) : 75 heures en moyenne (1890)
175 heures (1911)
600 heures (électrode de magnétite)
La durée de vie dépend de la longueur de l'électrode (heures par pouce ont été utilisées)
*IRC N / A
*Température de couleur: N / A
Temps de préchauffage : instantané

Utilisations courantes : éclairage extérieur : éclairage public, éclairage des itinéraires de chariots, lampes de projection de films et de diapositives, éclairage intérieur d'usine et de moulin, éclairage de magasin de détail et éclairage de palais/salle de bal, projecteurs, projecteurs

Ci-dessous : vidéo de 4 minutes sur la lampe à arc au carbone. Youtube doit être accessible sur votre serveur Internet pour que cela fonctionne.

1.) Comment ça marche :

La lampe est une étincelle ou un arc électrique dans l'air entre deux tiges de carbone. Les tiges doivent avoir un espace entre les deux de la bonne taille. Si l'espace est trop grand, l'arc scintillera davantage ou peut s'éteindre, si l'espace est trop étroit, il produira moins de lumière.

Le premier carbone était fait de charbon de bois (fabriqué à partir de bois). La substance carbonée est vaporisé dans la haute température de l'arc (autour de 6500 F, 3600 C). La vapeur de carbone est très lumineuse (très brillante) et c'est pourquoi nous utilisons du carbone dans la lampe. Cette lumière est beaucoup plus utile et lumineuse que celle d'un arc entre l'acier comme dans l'exemple de photo Jacobs Ladder ci-dessous. La vapeur de carbone et l'air normal s'ionisent facilement, ce qui aide à produire de la lumière. Lorsque les atomes de carbone et d'air s'ionisent, cela signifie qu'ils abandonnent et prennent des électrons. Cela se produit lorsque le courant électrique passe d'une électrode (dans ce cas l'une des tiges de carbone) à l'autre électrode. L'éclairage ionise l'air qui passe.

Ci-dessous : Une échelle Jacobs, un jouet d'enseignement des sciences commun montre l'arc électrique à travers l'air. L'arc n'est pas très brillant par rapport à une lampe à arc au carbone. L'étude du comportement de l'arc électrique à travers le gaz est abordée dans le domaine de la physique des plasmas.

Étincelles, Mercure, Confinement et Buckyballs

La lampe à arc au carbone une fois allumée produit une lumière vive utile, cependant des aspects indésirables existent. La lampe produit des étincelles chaudes et des buckyballs qui peuvent et ont causé des incendies. Les premières lampes à arc utilisées dans les grands magasins étaient préoccupantes car des étincelles chaudes tombaient au hasard sur le sol, sur les personnes ou sur les marchandises. La lampe produit également une lumière UV-A, UV-B et UV-C qui est nocive pour les yeux et la peau. Les premiers fabricants de lampes à arc ne connaissaient pas encore la lumière UV, mais se sont rendu compte que la diffusion de la lumière permettait d'obtenir une lumière de meilleure qualité.

Les premiers inventeurs de la lampe à arc ont créé globes de verre pour s'adapter autour de la lampe. Certains globes étaient en verre opale pour diffuser la lumière et le verre de silice bloquait certains des rayons UV nocifs. Les premiers globes avaient souvent un dessus ouvert pour permettre à la chaleur de s'échapper (voir les différents modèles près du bas de cette page ici). Ces globes protecteurs ne sont pas à confondre avec l'"arc de carbone fermé".

L'arc de carbone fermé était une lampe à arc qui enfermait complètement les électrodes. L'électrode supérieure a été introduite à travers un trou dans le haut. Cette lampe fermée empêchait l'oxygène d'atteindre facilement l'arc. Avec moins d'oxygène disponible, l'arc brûlait plus lentement et la durée de vie de la lampe était considérablement améliorée.

L'Arc de Mercure : Certains des premiers visionnaires ont découvert qu'en ajoutant du mercure dans la lampe à arc fermée, une lumière verte était créée. C'était l'un des premiers prédécesseurs de la lampe à vapeur de mercure. Lorsque la lampe chaude a frappé, elle a vaporisé le mercure collé à l'intérieur de l'ampoule, ce qui a permis de produire une meilleure lumière avec une efficacité plus élevée. L'arc au mercure n'était pas populaire et n'a pas conquis le marché car il avait une couleur verdâtre laide. Elle a été utilisée comme lampe germicide en raison de son émission UV accrue. Nous n'appelons pas cela une "lampe à vapeur de mercure", la "lampe à vapeur de mercure" telle que nous la connaissons aujourd'hui utilise une ampoule/tube scellé à basse ou haute pression et les deux électrodes sont en métal ou en tungstène, pas en bâtons de carbone. Nous avons une page séparée pour ce type de lampe plus avancé ici.

Les Buckyballs sont faits de Carbone-20 à 60. Les Buckyballs sont des molécules géantes qui confinent à être un «solide» pas une petite particule. Ces grosses molécules se comportent étrangement par rapport aux molécules normales. Il y a jusqu'à 240 électrons au total, ils agissent collectivement lorsqu'ils sont excités et oscillent d'avant en arrière pour former un plasmon de surface. Ils sont créés à partir de suie naturelle et de charbon de bois qui font partie du processus de fabrication des tiges de carbone pour la lampe.

Attention à l'écart :
Un problème avec la lampe à arc au carbone est que les tiges de carbone sont brûlées au fil du temps. Par conséquent, si vous avez deux tiges de carbone solidement montées, l'écart s'agrandira au fur et à mesure que la tige de carbone elle-même se vaporisera. Finalement, l'arc cessera lorsque l'écart sera suffisamment grand. La solution à ce problème dans les premières lampes expérimentales consistait à utiliser des pinces isolées et à refermer les tiges pendant qu'elles brûlaient.

Pour fabriquer un produit commercial (ce qui est un problème central dans toutes nos pages d'éclairage) les inventeurs et les ingénieurs doivent concevoir un système FIABLE. Alors que les scientifiques peuvent faire des expériences et des observations avec des prototypes faits à la main, il appartient à l'ingénieur de trouver des moyens de rendre une lampe utile (en d'autres termes fiable et facile à utiliser/maintenir) pour le grand public. C'est la différence entre les scientifiques et les ingénieurs.

Dans le lampe à arc au carbone les inventeurs ont dû trouver un moyen mécanique d'introduire du carbone dans l'appareil pendant qu'il brûlait. L'ingénierie de contrôle a été utilisée pour trouver un moyen de détecter le courant et la tension de la lampe (qui changent à mesure que l'écart s'agrandit) et de contrôler un ensemble d'aimants et de dispositifs qui maintiendraient la taille de l'écart constante et la lampe fonctionnerait pendant des heures.

Les lampes des années 1870 et avant utilisaient des dispositifs d'alimentation de type horlogerie - engrenages, embrayages et travaux en alimentant lentement les charbons. Les ingénieurs de la société Thomson-Houston ont compris comment utiliser un système différentiel qui fonctionnait mieux que les premiers systèmes d'embrayage à balais. Les dispositifs d'alimentation pour lampes à arc sont un vaste sujet.


En haut à gauche
: Une lampe à arc allumée des années 1880 telle qu'elle était utilisée dans l'éclairage urbain et les usines. Photo de Michael Spadafora

Composants du premier système d'éclairage à arc :

Un aimant de contrôle développé par Elihu Thomson

La dynamo de Thomson à vendre dans les années 1880, utilisée à Philadelphie

La lampe à arc n'est pas utilisée aujourd'hui, mais elle est extrêmement importante en raison de son rôle dans l'histoire. Nous avons donc plus de matière ici que sur les autres types de lampes.

Les premières installations étaient petites (1-12 lumières). La première installation a été l'éclairage de la Moulin de Heilmann, Ducommun et Steinlein à Mulhausen, France (1875). Une autre installation était l'éclairage de la gare de La Chapelle (France). Paris détient le record du premier éclairage public en 1875. Le Thames Embankment (Londres) a été éclairé en 1878 (à l'aide de bougies Jablochoff). Malgré ces installations, beaucoup de travail a dû être fait. La compréhension de l'énergie électrique était grossière et il n'y avait aucun moyen de mesurer la puissance ou de contrôler adéquatement les systèmes d'alimentation pour obtenir plus de performances.

En 1878, Lord Armstrong installe le premier éclairage électrique résidentiel à Cragside House dans le Northumberland, en Angleterre. La maison était aussi probablement la première maison avec une centrale hydroélectrique dédiée. Apprenez-en plus ici.

Premières installations en Amérique du Nord :

Charles F. Brosse a développé les premiers systèmes d'éclairage à arc commercialement réussis en Amérique du Nord à Cleveland, OH (à Public Square 29/4/1879). Sa conception de la lumière à arc ET de la dynamo (une dynamo génère du courant continu) s'est avérée être le meilleur de plusieurs systèmes expérimentaux par différents inventeurs lors d'une exposition au Franklin Institute de Philadelphie en 1977. Cet événement a également inspiré EW Rice Jr., Edwin J Houston et Elihu Thomson pour créer leurs propres systèmes d'éclairage à arc. Lorsque Thomas Edison a voyagé dans l'Ohio, il a été inspiré par le travail d'éclairage à arc de Brush et il a lancé son propre travail d'éclairage électrique. Brush a non seulement amélioré la capacité d'ajouter plus de lumières au circuit, mais a également développé le Brush Dynamo. Cette dynamo était un réalisation monumentale dans la production d'électricité.

Le premier succès commercial de l'Electric Light, et des baleines plus heureuses.

En 1880, les autorités de Wabash, dans l'Indiana, découvrent que le système d'éclairage à arc électrique Brush pour ses rues coûterait 800 $ de moins par an que l'éclairage au gaz. Ils ont également déclaré qu'ils obtiendraient un plus grand volume d'éclairage. Ce fut le début de la révolution à travers le monde pour passer à la lumière électrique. En s'avérant économiquement meilleur que le pétrole et le gaz, l'avenir était tracé. Cela a également arrêté l'éradication complète de certaines espèces de baleines qui fournissaient le pétrole, ces baleines étaient déjà proches de l'extinction dans les années 1880 en raison d'une chasse excessive.

Gaz utilisé dans les lumières était fabriqué à partir de charbon. Le charbon était expédié vers les villes et cuit dans un creuset, un gaz en résultait qui alimentait les systèmes d'éclairage de la ville. Ce processus était très sale, il produisait des quantités massives de monoxyde de carbone et un reste de coke qui était ensuite expédié pour d'autres usages comme combustible sale. La lumière à arc électrique a éliminé le besoin de plantes qui produisaient une pollution urbaine localisée.

La société Thomson Houston

Elihu Thomson a fondé le Compagnie d'électricité Thomson-Houston qui absorba plus tard le Brosse Électrique Company. E. W. Rice Jr. a aidé à développer un système de régulation de tension ainsi que le système d'arrêt d'éclairage de Thomson, ceux-ci combinés avec le travail de Brush ont fait le système d'éclairage à arc le plus réussi au monde. Vous pouvez voir le documentaire sur cette première période de l'histoire via notre documentaire E.W. Rice.

Croissance de la lumière électrique :

1890 - Il y avait plus de 130 000 lampes à arc en service aux États-Unis.

Aujourd'hui, la preuve du grand nombre de lampes à arc au carbone a pour la plupart disparu. La plupart des corps des lampes ont été fondus pour la ferraille pour la Première Guerre mondiale.

La lampe à arc au carbone est à l'origine de plus de 50% de toutes les lampes électriques aujourd'hui, comme vous pouvez le voir dans le schéma ci-dessous, mais il a fallu près de 70 ans pour obtenir une lampe à arc au carbone fiable hors du stade de développement.



1705 - Francis Hauksbee (France) construit une lampe à décharge à l'aide d'un tube de verre sous vide chargé d'électricité statique. Le tube brillait faiblement.
1800 - Volta (Italie) développe la première batterie dans le monde occidental, cela déclenche immédiatement une période de test d'électricité et de découverte de la Russie à l'Angleterre.

1800 - Vasily Petrov (Russie) décrit pour la première fois publiquement le phénomène de l'arc électrique. L'année de ce n'est pas encore confirmée.

1800 ou 1809 - Monsieur Humphry Davy (Angleterre) - utilisé des bâtons de charbon et des piles pour fabriquer la première lampe à arc expérimentale, l'année de celle-ci est en débat.
années 1840 - Jean Bernard Léon Foucault développé des mécanismes pour alimenter des tiges de carbone afin de prolonger la durée de vie d'une lampe à arc.
1844 - première grande démonstration publique d'une lampe à arc à Paris
1875 - Pavel Yablochkov - La bougie Yablochkov, une forme de lampe à arc est développée, cette lampe est fiable et utilise deux bâtons de carbone côte à côte, ce qui résout le problème de savoir comment maintenir l'écart constant malgré la combustion du carbone. Les alimentations mécaniques n'étaient pas encore assez sophistiquées pour être fiables. Les premiers lampadaires sont installés à Paris. La lampe à arc entre sur la scène commerciale.
1876 - Charles F. Brush, Wallace, Gramme - développé des conceptions de lumière à arc plus avancées et des dynamos pour l'accompagner.
1877 -Charles F. Brosse développe un meilleur bâton de carbone en utilisant 0,03 % de cendres et en galvanisant les tiges avec du cuivre pour ralentir la consommation du bâton.
1875 - Avenue de l'Opéra est éclairé à Paris par les bougies Jablochkoff
1878 - Lord Armstrong installe ce qui pourrait être le premier éclairage domestique électrique
1879 - Brush réalise le premier éclairage public aux États-Unis dans le grand magasin Wanamakers de Philadelphie.
1879 - Brush a développé le "Brush System" dans lequel il pouvait faire fonctionner un certain nombre de lumières en série. Avant cela, les systèmes avaient une ou plusieurs lumières. Les inventeurs ne pouvaient pas comprendre pourquoi l'électricité changeait ses propriétés en ajoutant plus de lumières, Brush comprit la chute de tension et de courant bien qu'il n'ait toujours aucun moyen de mesurer l'électricité. C'est plus tard dans les années 1880 que l'importance de la mesure a permis de fabriquer des appareils électriques meilleurs et plus complexes.
1879 - William Wallace améliore la durée de vie de la tige de carbone avec une conception utilisant du cuivre et d'autres ingrédients.
1879 - Les chutes du Niagara sont d'abord éclairées par la lumière électrique avec 16 lampes à arc Brush.
1879 - Elihu Thomson a construit un système pouvant gérer jusqu'à 9 lampes à arc en série avec 10 ampères de courant.

années 1880
- Elihu Thomson, Thomas Edison, Frantisek Krizik, Nikola Tesla, E.W. Rice - tous ont amélioré la lampe à arc en améliorant la composition en carbone, le dispositif d'alimentation mécanique et d'autres composants.
années 1890 - Après la fin de la guerre des courants à Francfort, en Allemagne, en 1891, des systèmes à courant alternatif ont été construits dans le monde entier, de l'Argentine à la Suède en 10 ans. Les lampes à arc ont été adaptées pour fonctionner avec des systèmes de 110 et 220 volts.
1904 - Charles P. Steinmetz améliore la lampe en remplaçant l'électrode de carbone par de la magnétite, un type de minerai de fer. La durée de vie de la lampe atteint 600 heures ou 30 heures par pouce d'électrode. Dans le même temps, les tiges de carbone n'avaient qu'une durée de vie maximale de 125 heures (pour la longueur de recharge moyenne des tiges de carbone)
1915 - Elmer Ambrose Sperry développe un projecteur à arc au carbone, utilisé pour la première fois dans les applications Navel.

1900-1980s - La lampe à arc au carbone est utilisée pour les projecteurs intenses et certains projecteurs, et est principalement remplacée par des lampes au xénon et aux halogénures métalliques. Les lampes les plus récentes sont supérieures en ce qu'elles ne dégagent pas d'étincelles ouvertes en raison du fait que leurs arcs sont placés dans une enveloppe de verre, et elles ne brûlent pas rapidement car les bâtons de carbone utilisés dans les lampes à arc de carbone.

Les nombreux types de lampes à arc proposés par Charles Brush, extraits de son catalogue d'entreprise

C.) Candidatures

La lampe à arc au carbone a d'abord été utilisée pour l'éclairage des rues et des usines en raison de sa luminosité extrême qui pouvait facilement inonder une grande surface. Il a été utilisé au début de la production cinématographique mais s'est avéré dangereux pour les acteurs. La lampe à arc a été utilisée comme source lumineuse de projecteur pendant un certain temps. Cette lumière a causé des incendies dans les théâtres en raison des étincelles ouvertes.
La lampe à arc au carbone a été remplacée par la lampe à incandescence à partir des années 1880. Il était encore utilisé pour l'éclairage des rues et des usines jusqu'au début des années 1900. Elmer Ambrose Sperry a développé un projecteur qui a été utilisé par les navires de la MARINE en 1915.

La plupart des centaines de milliers de lampes à arc et de luminaires ont été mis au rebut pour la Première Guerre mondiale. Certains luminaires restés dans les usines ont été vidés et des douilles ont été placées pour l'ampoule à incandescence Mazda.

La fin de l'ère des lampes à arc au carbone

Les lampes à arc au carbone ont été progressivement supprimées après les années 1910. Pour l'éclairage général, la lampe a été remplacée par les années 1920 et 1930 dans la plupart des villes. La lampe a continué à être utilisée pour les projecteurs, l'éclairage de production de films et les lampes de projecteur de film. La plupart des lampes à arc au carbone restantes ont cessé leur production dans les années 1980 en raison de l'amélioration des performances des lampes au xénon à arc court et aux halogénures métalliques à arc court. Les nouvelles lampes à décharge de gaz utilisent une ampoule en verre/quartz remplie d'un gaz noble et d'autres additifs, elles ont une durée de vie plus longue et plus efficace que la lampe à arc au carbone. Dans les nouvelles lampes, le gaz est ionisé et les électrons libres se brisent dans les additifs (comme les halogénures métalliques) en dégageant des photons avec une lumière blanche de qualité égale ou supérieure.

La lampe à arc au carbone existe toujours dans une application extrêmement limitée. Il est utilisé pour un test de solidité des couleurs des textiles. Les lampes font partie de machines d'essai qui utilisent la lampe pour produire de la lumière UV dans un environnement contrôlé. Voir l'une de ces machines dans le cadre de cette liste chez Shinyei Corporation.

1800 Vasily V. Petrov découvre et démontre l'arc de carbone. Petrov et Davy ont tous deux utilisé des systèmes simples attachés à des batteries primitives.
Russie

années 1840 Jean Bernard Léon Foucault développe un dispositif d'alimentation mécanique de la tige de carbone, il s'agit d'une étape importante vers un produit fonctionnel et commercial. La France

1875 Pavel Yablochkov avait développé la bougie Yablochkov qui était la première lampe à arc au carbone fiable et a été utilisée à Paris. Il a également développé des systèmes de régulation de puissance, développé des circuits d'alimentation CA multi-lampes et a été le premier succès commercial dans l'éclairage électrique. Voir son invention ci-dessus. Russie/France

1879 William Wallace développe une électrode de carbone plaquée de cuivre et du carbone dopé avec certains matériaux, son travail a abouti à un carbone plus durable, il était l'un des nombreux qui travaillaient à prolonger la durée de vie du carbone en ajoutant des matériaux à la composition du carbone.
Connecticut, Etats-Unis

1879 Charles F. Brosse développe chaque partie du système électrique, des nouvelles lampes aux meilleures dynamos (DC) et conditionnement de l'alimentation. Il devient un succès commercial avec de nombreuses installations dans les villes américaines.
Cleveland, Ohio, États-Unis

Années 1870-1890 E.W. Rice Jr travaillé avec Elihu Thomson, améliorant de nombreuses parties du système d'éclairage à arc à la fois en courant continu et en courant alternatif.
Schenectady, NY, États-Unis

1904 Charles P. Steinmetz développe une lampe à arc avec des électrodes en magnétite. Cela prolonge la durée de vie de la lampe de 125 à 600 heures tout en ne sacrifiant qu'une petite quantité de luminosité. Cela signifiait que les lampes à arc devaient être "rognées" (remplacement du carbone) avec la même fréquence que les ampoules à incandescence de l'époque. Plus tard, Steinmetz a également inventé la lampe aux halogénures métalliques.
Schenectady, NY, États-Unis

1915 Elmer A. Sperry a développé un projecteur à haute intensité jusqu'à 2 milliards de bougies. Les projecteurs de Sperry sont devenus essentiels pour la guerre navale et aérienne pendant la Première et la Seconde Guerre mondiale.
Schenectady, NY, États-Unis

Le grand ingénieur et innovateur des lampes à arc Elihu Thomson mentionne quelques autres noms de développeurs importants : Wallace Farmer, Weston, Wood, Hochhausen et William Stanley qui ont développé la connaissance des lampes à arc de Westinghouse.

Il y en a BEAUCOUP d'autres qui a aidé à développer la lampe à arc au carbone dans de nombreux pays d'Europe et d'Amérique du Nord entre 1805 et 1915. Ci-dessus, nous avons répertorié les noms les plus importants, même s'il était difficile de choisir. L'histoire est une affaire complexe, plus on creuse, plus on trouve d'ambiguïté. Si vous souhaitez obtenir plus de détails sur l'histoire fascinante de la lampe à arc, nous vous recommandons le livre : A History of Electric Light and Power de B. Bowers et Men and Volts de John Hammond

La lampe au xénon à arc court

La lampe à arc au carbone a été remplacée par la lampe à arc court au xénon pour de nombreuses applications. La lampe fait un arc à travers du gaz xénon ionisé dans une ampoule à très haute pression. La haute pression donne à la lampe un rendement élevé. La lumière est très intense et proche en fréquence de celle de la lumière du soleil. La lampe à arc au xénon a l'avantage par rapport aux lampes à arc au carbone de ne pas avoir besoin d'être alimentée (comme les tiges), elle ne clignote pas, c'est plus compact, et est moins un risque d'incendie en raison de l'arc enfermé.

La lampe n'est pas sûre pour les techniciens, la pression extrêmement élevée (440 psi / 3040 kPa) la rend semblable à une petite grenade si elle est brisée.Des éclats de verre et de métal ont tué et blessé des personnes qui ont fait tomber ou rompu les lampes lors de l'installation. Les blessures s'étendent au jeu moins qu'intelligent avec les lampes (voir le carnage ici sur Youtube).

Évaluations : 900W - 15kW
Matériaux: Tungstène, molybdène, silice fondue synthétique ultra pure (Suprasil), alliage d'Invar
Inventeur: s'il vous plaît contactez-nous si vous savez

Histoire:

La lampe a été inventée dans les années 40 et était utilisée commercialement dans les années 50 comme lampe de projecteur de film. La lampe a été développée par Osram. Si vous connaissez l'inventeur ou les inventeurs de cette ampoule et avez une photo merci de nous les honorer en nous contactant.

Dessus : une grande lampe à arc au xénon utilisée dans les projecteurs Imax modernes. Photo : Atlant

Droit: Une petite ampoule à arc court au xénon dans un boîtier de protection en plastique. Les instructions disent de ne pas retirer le boîtier avant l'installation de la lampe.

Voir une autre vidéo de lampes à arc court au xénon de différentes tailles ici (cette vidéo n'est pas une vidéo Edison Tech Center donc la résolution/qualité est limitée).


Voir la vidéo: ÉCLAIRAGE, LE SIMPLE ALLUMAGE, COMMENT ÇA MARCHE? (Juin 2022).


Commentaires:

  1. Patrido

    Juste super!

  2. Mazunos

    Je m'excuse, mais, à mon avis, vous commettez une erreur. Écrivez-moi en MP, on en parlera.

  3. Zulkizahn

    Très informatif. Merci.



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