弧灯

电灯的第一种形式
碳弧灯的历史
(1800 - 1980年)
所有信用和来源都位于每个照明页面的底部

介绍与统计 设计变体

它们是如何工作的

时间线

发明人和发展

现代祖先:氙气弧灯

T.HE碳弧灯是第一种广泛使用的电光类型,以及第一商业成功的电灯形式。

不像其他类型的照明在我们的电气照明佩奇,弧光灯的发展必须与基础发电的发展相一致。随着电池、发电机和电力调节技术的发展,弧光灯可以变得更加复杂。到1905年,为了延长寿命,碳棒经常被磁铁矿(铁矿石)取代。碳弧灯导致了其他类似的电弧放电灯汞蒸气荧光灯。今天灯已经被短弧氙灯

剩下:两个弧灯:由Elihu Thomson设计的单弧和双弧灯和汤姆森 - 休斯顿电气公司1880年代的米饭

碳弧灯:
好处:
-super明亮的光线,能够照亮大长度的街道或大型工厂内部
从1800年到1901年,是唯一一种用于大面积照明的电灯
- 与弧灯比气体或油灯更便宜

缺点:
-碳棒必须在短时间内更换,这成为了一个城市的全职工作
-产生危险的UV-A, UV-B和UV-C射线
-产生了一个嗡嗡声和闪烁的光燃烧
-Created大量的RFI(射频干扰)
- 坚定:这是一种火灾危险,许多剧院由于发射过多的热量或火花而燃烧,也可以轻松触发或周末燃烧技术人员。
-一氧化碳排放(室内使用有害!)它只在过去起作用,因为建筑物隔热效果差,新鲜空气可以进入。今天的一些节能建筑几乎是密闭的。

统计数据
*每瓦流明的:2 - 7(最佳评级为封闭的灯)
*灯寿命(碳棒寿命):平均75小时(19世纪90年代)
175小时(1911)
600小时(磁铁电极)
寿命取决于电极的长度(每英寸使用的时间)
*中国国际广播电台NA
*色温:NA
预热时间:瞬间开启

常用用途:户外照明:街道照明,手推车路线照明,电影和幻灯片投影机灯,室内工厂和磨坊,零售店照明和宫殿/舞厅照明,搜索灯,斑点灯

1。这个怎么运作 2。变化和用途 3.发展,时间表和发明人

以下:碳弧灯上的4分钟视频。您必须在Internet服务器上访问YouTube以便此工作。

1.)它是如何工作的:

这种灯是通过两根碳棒之间的空气产生的火花或电弧。这些棒之间必须有合适大小的间隙。如果间隙太大,电弧就会闪烁更多或可能熄灭,如果间隙变小,就会产生更少的光。

第一个碳是由木炭(由木头制成)制成的。碳物质是蒸发在电弧的高温下(大约6500华氏度,3600摄氏度),碳蒸汽非常发光(非常亮),这就是为什么我们在灯中使用碳。这种光比下面雅各布斯梯子的例子照片中钢之间的电弧更有用和明亮。碳蒸气和普通空气很容易电离,这有助于发光。当碳原子和空气电离时,意味着它们放弃并得到电子。当电流从一个电极(这里是一个碳棒)传到另一个电极时,就会发生这种情况。光线使经过的空气电离。

下面:一个雅各布梯,一个常见的科学教学玩具显示电弧通过空气。与碳弧灯相比,电弧不是很明亮。通过气体的电弧行为的研究是覆盖的等离子体物理学

火花,汞,遏制和粉碎

碳弧灯一旦点亮,就会产生有用的强光,但也存在不良的方面。这种灯产生的热火花和巴基球可以引起火灾。百货公司早期使用的弧光灯令人担忧,因为灼热的火花会随机地落在地板上、人身上或商品上。这种灯还会发出对眼睛和皮肤都有害的UV-A、UV-B和UV-C光。早期的弧光灯制造商还不知道紫外线,但确实意识到漫射光可以产生更好的光亚博体育官方app质量。

早期弧灯发明家创造玻璃球适合灯。一些地球仪由蛋白石玻璃制成,以扩散光线,二氧化硅玻璃阻断了一些有害的紫外线。最早的地球群体经常有一个敞开的顶部,以便逃避热量(参见本页底部附近的各种设计在这里)。不要把这些保护罩与“封闭碳弧”混淆。

封闭的碳弧是一种完全封闭电极的弧光灯。上电极是通过顶部的一个孔送入的。这种封闭的灯防止氧气轻易到达电弧。在可用氧气较少的情况下,电弧燃烧较慢,灯管的寿命大大提高。

水星弧:一些早期的梦想家发现,在封闭弧光灯中加入水银,就会产生绿光。这是水银灯的早期前身。当热灯照射时,它将粘在灯泡内部的水银蒸发,这有助于产生更高效率的更好的光。汞弧不受欢迎,并没有占领市场,因为它有一个丑陋的绿色。它确实被用作杀菌灯,因为它增加了紫外线发射。我们不叫它“水银灯”,我们今天所知道的“水银灯”使用一个密封的高压或低压灯泡/管,两个电极是由金属或钨制成的,而不是碳棒。我们为这种更先进的灯有一个单独的页面在这里

巴基球由碳-20到碳- 60组成。巴基球是一种巨大的分子,接近于“固体”,而不是小颗粒。与普通分子相比,这些大分子表现得很奇怪。总共有240个电子,它们在被激发时共同作用,来回振荡,形成一个表面等离子体。它们是用天然的煤烟和木炭制成的,而这些是制作灯用碳棒的过程的一部分。

注意间隔
碳弧灯的一个问题是碳的杆随时间烧毁。因此,如果您有两个碳棒牢固地安装,间隙将在碳棒本身蒸发时变得更大。最终弧将停止差距足够大。在第一个实验灯中的解决方案是使用绝缘钳子,并在燃烧时再次滑动杆。

制作商业产品(这是我们所有照明页面中的一个核心问题)发明人和工程师必须设计一个可靠的系统。虽然科学家可以用手工制造原型进行实验和观察,但工程师致力于使灯具有用的方法(换句话说,易于使用/维持)。这是科学家和工程师之间的区别。

碳弧灯发明人不得不弄清楚烧成碳的机械方式,因为它被烧毁。控制工程用于弄清楚识别灯的电流和电压拉伸的方法(随着间隙变大而变大)并控制一组磁体和将保持间隙尺寸恒定和灯泡工作时间的磁体。

19世纪70年代和之前的灯使用的是发条式的供给装置——齿轮、离合器和缓慢地供给碳。工程师在汤姆森-休斯顿公司想出了如何使用差动系统,这比早期刷离合器系统工作得更好。弧光灯的馈电装置是一个很大的课题。


上图左边
:一种19世纪80年代的弧光灯,用于城市照明和工厂。Michael Spadafora拍摄

在上面的原理图中,您将看到通过感知和对当前作出的设备引导电力的电力如何进行多项工作:
1.)保持理想距离的间隙
2)。作为一个电阻(镇流器)来限制电弧的电流
3)。控制和控制可能不稳定的传入功率

早期弧光系统组成:


由e.W.米Jr开发的目前正规。允许更多的灯光成为一个电路的地方



由此开发的控制磁铁埃莉普汤姆森

汤姆森的发电机在1880年代出售,在费城用于费城

进一步的改进:
为了使电弧灯的使用寿命更长,因此需要更少的修整(即添加新的碳棒),工程师们试验了在碳棒上添加化合物。威廉华莱士碰巧来自康涅狄格的铜城镇开发了一个镀铜电极,中间有碳。

火焰弧灯:
直到1890年灯发出的大部分光都来自发光的碳尖端。火焰弧灯产生更多的碳蒸汽,这使得产生大部分光的火焰。火焰弧灯持续了更长时间,现在一盏灯可能会持续数天没有修剪。

1904年,Steinmetz使用了磁铁矿碳的寿命更长。碳棒主要由铁的磁氧化物制成。有时也加入有时碳化钛和氧化钛。该灯是火焰弧灯型。

如何建立自己的碳弧灯还有关于它的工作原理的更多细节亚博体育官方app

3.发展,时间线和发明家

今天没有使用弧灯,但由于其在历史中的作用,这是极为重要的。所以我们在这里有更多的材料而不是其他灯具类型。

A.)弧光的生长

b .)时间线

c .)历史的应用程序

d .)发明家列表

A.)弧光的生长

欧洲的第一装置:

第一次使用弧灯在实验室中直到1870年代。在1870年代之前的时间内,欧洲的大部分工作都发生在欧洲。弧灯不在街道上的主要原因是因为需要一种可靠的发电机来生产直流电源。在1870年之前,大多数人使用电池供电电弧灯。这是对客户的困难销售,因为电池不可靠,非常昂贵,寿命短暂。Gamme的Dynamo于1869年掀起了比赛。只有几年,许多发明人都有自己独特的发电机设计,花了很短的时间来调整Dynamo与Arc Light System一起使用。最后,弧光已准备好进行商业销售。

剩下:Yablochkov (Jablochkoff)蜡烛是第一款产品,它有两个碳棒并排(见图)由石膏隔开,它从顶部燃烧,弧开始保持在理想的间隙宽度。这是一种解决在常规灯模型中将两根碳棒放在一起的问题的方法。完成后更换棒材的操作很简单。这种装置产生的光不稳定,从深紫色到明亮的白色。有时它会熄灭,这将导致整个系列的灯(多达6个)熄灭。但这是重要的一步,也是第一个商业上成功的电灯。

第一个安装很小(1-12灯)。第一个安装是灯光Heilmann,Ducommun和Steinlein磨坊在法国Mulhausen(1875年)。另一种安装是La Chapelle火车站(法国)的照明。巴黎拥有1875年第一街照明的记录。泰晤士河堤(伦敦)于1878年点亮(使用Jaulchoff蜡烛)。尽管这些安装需要做大量的作品。理解电力是原油,并且没有办法测量功率或充分控制电力系统以获得更多性能。

1878年,阿姆斯特朗勋爵在英国诺森伯兰地的Cragside House安装了第一个Residencial电光。这座房子也可能是第一家专门的水力发电屋的家。学到更多亚博体育官方app关于在这里

北美首次安装:

查尔斯F.刷子在俄亥俄州克利夫兰(Public Square 4/29/1879)开发了北美的第一个商业成功的弧光系统。他的弧光和发电机(Dynamo产生DC Power)的设计被证明是在1977年费城富兰克林学院的不同发明人举行的几个实验系统中最好的。这一活动也受到启发E.W. Rice Jr.,埃德温·j·休斯顿,还有埃莉普汤姆森创造属于自己的弧光灯系统。当托马斯·爱迪生(Thomas Edison)在俄亥俄州旅行时,他受到了布拉什(Brush)的弧光工作的启发,并开始了自己的电灯工作。电刷改进的能力不仅增加了更多的灯到电路,但发展了电刷发电机。这个发电机是巨大的成就发电。

电灯的第一次商业成功,以及更快乐的鲸鱼。

在1880年在Wabash的当局中,印第安纳州的刷子电弧灯系统的灰色电弧系统每年耗费800美元,而不是天然气照明。他们还说他们会得到更多的照明。这是世界各地的革命的开始,可以切换到电光。通过证明在经济上比石油和天然气所设定的未来。这也停止完全消除了一定的鲸鱼种类,提供了石油,这些鲸鱼由于过度狩猎而在1880年的灭绝中已经接近灭绝。

气体用于灯由煤制成。将煤炭运送到城市,并在坩埚中煮熟,燃气导致提供该镇的光学系统。该方法非常脏,它产生了大量的一氧化碳,并且焦炭仍然是作为脏燃燃料的其他用途的储存。电弧灯消除了生产城市局部污染的植物的需求。

汤姆森 - 休斯顿公司

Elihu Thomson创立了汤姆森 - 休斯顿电气公司后来吸收了刷电器y. E. W. Rice Jr.帮助开发了一种电压调节系统以及汤姆森的避雷器系统,这些与Brush的工作相结合,使世界上最成功的弧光系统。你可以通过我们的网站看到这段早期历史的纪录片E.W.米纪录片

电灯的生长:

1890-美国有13万多盏弧光灯在使用。

今天,大量的碳弧灯的证据已经基本消失。大多数灯的尸体都被熔化了,作为第一次世界大战的废料。

B.)开发时间表:

碳弧灯今天是所有电灯的50%以上,如下图所示,但需要近70年的时间才能获得开发阶段的可靠碳弧灯。



1705.Francis Hauksbee(法国)使用带静电的真空玻璃管制造了一种气体放电灯。管子发出微弱的光。
1800- Volta(意大利)开发了西方世界的第一个电池,这立即引发了一段时间的电力测试和发现从俄罗斯到英国。
〜1800- Vasily Petrov(俄罗斯)首先公开说明电弧的现象。尚未确认这一年。
〜1800或1809 -汉弗莱·戴维爵士(英国)——用木炭棒和电池制造出第一盏实验性弧光灯,这一年是有争议的。
1840年代-让·伯纳德·利昂·福柯开发了给碳棒的机制,使电弧灯持续时间更长。
1844年- 第一次主要公开演示巴黎弧灯
1875-帕维尔Yablochkov-亚布洛奇科夫蜡烛,一种弧光灯的形式,这种灯是可靠的,使用两个碳棒并排,解决了如何在燃烧碳的情况下保持间隙不变的问题。机械进给还不够复杂,不够可靠。巴黎安装了第一批路灯。弧光灯进入商业舞台。
1876-查尔斯F.刷子华莱士,克- 开发更先进的电弧设计和发电机。
1877-查尔斯F.刷子采用0.03%灰分,电镀铜,研制出更好的碳棒,降低碳棒消耗。
1875-大道de l 'Opera由Jablochkoff蜡烛点燃巴黎
1878阿姆斯特朗勋爵安装了可能是第一个家庭电灯
1879- Brush在费城沃纳梅克百货公司制造了美国第一个公共照明设备。
1879- 刷子开发了“刷系统”,他可以串联运行许多灯。在此系统之前有一个或几个灯。发明人无法理解,为什么电力通过添加更多灯光改变其性能,刷子理解电压和电流下降,尽管他仍然无法测量电力。它是在1880年代后来测量的重要性,允许更好,更复杂的电气设备。
1879- 威廉华莱士利用铜和其他成分改善了碳棒的寿命。
1879- 尼亚加拉瀑布首先用带16刷电弧灯的电灯点亮。
1879- Elihu Thomson建立了一个系统,可以处理多达9个弧光灯串联,电流为10安培。

1880年代
-埃莉普汤姆森,托马斯爱迪生,Frantisek Krizik,Nikola Tesla,已经大米- 通过改善碳组合物,机械进料装置和其他组分来改进电弧灯。
1890年代- 在电流战争结束后法兰克福,德国1891年,AC系统在10年内从阿根廷到瑞典建造的。电弧灯适用于110和220伏系统。
1904年-Charles P. Steinmetz.通过用磁铁矿替换碳电极,一种铁矿石通过改善灯。灯泡寿命射击到600小时或每英寸电极30小时。同时,碳棒只有125小时的最大寿命(用于平均碳棒杆refill长度)
1915年-
Elmer Ambrose Sperry.开发了一种碳弧射灯,首次应用于肚脐

1900 - 1980年代- 碳弧光用于强烈的斑点灯和一些投影仪,主要由氙和金属卤化物灯代替。较新的灯泡的优势在于,由于将弧形放在玻璃包膜中,它们不会放弃开放的火花,并且它们不会随着碳弧灯中使用的碳棒快速燃烧。

许多类型的弧灯由查尔斯刷子提供,从他的公司目录

c .)应用程序

由于其极端亮度,碳弧灯首先用于街道和工厂照明,这可能很容易淹没一个大面积。它用于早期薄膜生产,但证明对演员造成危险。电弧灯用一段时间使用投影仪光源。由于开放的火花,这种光线确实导致剧院中的火灾。
在1880年代开始的白炽灯替代碳弧灯。它仍然用于街道和工厂照明进入1900年代初。Elmer Ambrose Sperry.开发了1915年海军船舶使用的聚光灯。

数十万弧灯和灯具的大部分都是为世界大战而报废的。留在工厂中的一些灯具被摧毁了,并将插座放在其中马自达白炽灯泡。

碳弧灯时代的终结

碳素弧光灯在20世纪10年代之后就被淘汰了。在20世纪20年代和30年代,大多数城市的普通照明灯具被取代。该灯继续用于聚光灯,电影生产照明和电影放映机灯。大多数剩余的碳弧灯停止生产,到1980年代由于性能的改善明亮的短弧氙金属卤化物短弧灯。新的气体放电灯使用一个玻璃/石英灯泡充满了诺贝尔气体和其他添加剂,他们有更长的寿命和更有效的比碳弧灯。在这种新型灯具中,气体被电离,自由电子与添加剂(如金属卤化物)碰撞,释放出同样或更好质量的白光光子。

碳弧灯仍然存在在一个非常有限的应用中。用于纺织品的色牢度测试。这些灯是测试仪器的一部分,在受控的环境中使用这种灯发出紫外线。看看这些机器中的一个Shinyei Corporation

下面的该视频显示了作为一部分工作的弧灯
一个魔术灯笼(一个将玻璃拖动到大屏幕上的早期投影设备)

d .)发明家列表

许多创新者在这盏灯上工作,我们将提到与照片中最突出的。事实上是在这个页面上展示了太多,但如果你有兴趣,那里还有关于电弧灯的早期发展的整本书。亚博体育官方app许多人回顾一下浪漫主义的弧光天。在此列表的底部,我们将列出主要列表中未提及的其他其他人,但照片的主要列表涵盖了弧灯世界中非常重要的人。

1800汉弗莱·戴维爵士在英国发现了碳弧,而瓦西里·彼得罗夫在俄罗斯发现了它。确切的发现年份是有争议的,可能是1800年或1802年。
英国

1800瓦西里•诉彼得罗夫发现并演示碳弧。Petrov和Davy都使用了连接到原始电池的简单系统。
俄罗斯

1840年代让·伯纳德·利昂·福柯开发了一种用于碳棒的机械进给装置,这是迈向功能性、商业化产品的重要一步。法国

1875帕维尔Yablochkov已开发Yablochkov蜡烛是第一个可靠的碳弧灯,并用于巴黎。他还开发了功率调节系统,开发了多灯交流电源电路,是电动照明中的第一个商业成功。看他的发明以上俄罗斯/法国

1879威廉华莱士通过将材料添加到碳组合物中,他的工作产生了掺杂有某些材料的铜镀碳电极和碳掺杂有某些材料的碳碳电极和碳。
康涅狄格州,美国

1879查尔斯F.刷子将电气系统的每个部分从新灯开发到更好的发电机(DC)和功率调节。他成为美国许多城市的商业成功。
克利夫兰,哦,美国

1870年代-1890s.埃莉普汤姆森开发成功的弧光灯和功率调节系统,包括一个有效的避雷器。他成立了汤姆森-休斯顿公司,并在1892年合并后成为最大的公司,合并后成立了通用电气公司。
林恩,马,美国

1870年代-1890s.已经小米饭与Elihu Thomson合作,在直流和交流电源方面改进了弧光系统的许多部分。
美国纽约斯克内克塔迪

1904年Charles P. Steinmetz.用磁铁电极开发电弧灯。这将灯泡寿命从125升至600小时,同时只牺牲少量亮度。这意味着弧灯需要“修剪”(碳替代),与时间的白炽灯泡相同。后来斯坦梅茨也发明了金属卤化物灯
美国纽约斯克内克塔迪

1915年Elmer A. Sperry.开发出高于20亿烛光的高强度聚光灯。在WWI和WWII期间,Sperry的聚光灯对海军和航空战争至关重要。
美国纽约斯克内克塔迪

伟大的工程师和弧灯创新者Elihu Thomson提到了其他一些重要的开发者的名字:Wallace Farmer, Weston, Wood, Hochhausen和William Stanley,他们发展了Westinghouse的弧灯知识。

还有很多其他的在1805年到1915年间,他帮助欧洲和北美的许多国家开发了碳弧灯。以上我们列出了最著名的名字,尽管很难选择。历史是一个复杂的问题,你挖掘得越深,你就会发现越模糊。如果你有兴趣了解更多关于弧光灯迷人历史的细节,我们推荐B.鲍尔斯的《电灯和电力的历史亚博体育官方app》和约翰·哈蒙德的《男人和电压》

氙气短弧灯

在许多应用场合,碳弧灯被氙气短弧灯所取代。这种灯在高压灯泡中通过电离氙气体形成电弧。高压使灯的效率高。这种光非常强烈,频率接近阳光。T.he xenon arc lamp has the advantage over carbon arc lamps in that it does not need to be supplied with anything(like the rods), it does not flicker, it is more compact, and is less of a fire hazard because of having the arc enclosed.

灯泡不安全对于技术人员来说,极高的压力(440 psi / 3040 kPa)使其类似于小榴弹,如果破碎。玻璃和金属弹片造成杀害和受伤的人在安装上丢弃或破坏灯具。伤病延伸到灯具的较低智能效果(见烤肉)在这里在YouTube上)。

评级:900w - 15kw
材料:钨、钼、超纯合成熔融二氧化硅(Suprasil)、因瓦合金
发明人:如果你知道,请联系我们

历史:

该灯在40s中发明,并在2050年代作为薄膜投影灯的商业用途。该灯由欧司朗开发。如果你知道这个灯泡的发明者,并有照片,请让我们尊敬他们联系我们

以上:一种用于现代Imax放映机的大型氙气弧灯。照片:atlant.

正确的:塑料保护壳内的小氙气短弧灯泡。说明书上说在灯安装好之前不要拆下外壳。

查看另一个不同尺寸的氙气短弧灯的视频在这里(此视频不是Edison Tech Cent亚慱足球网址多少er视频,因此分辨率/质量有限)。

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由M.惠兰写 Rick DeLair的进一步研究
如果您是历史学家并希望纠正或改进本文件,请与我们联系。

来源:
The General Electric Story: A Heritage of Innovation 1876-1999, 1999,由Hall of Electrical History出版社出版
Wikipedia,www.debook.com:弗兰克安德鲁斯的“电动光线历史悠久”
约翰·哈蒙德的《男人与伏特》,
插图部分的汤姆森 - 休斯顿目录,在斯克人博物馆馆藏
维基百科“超级捣蛋”光,氙气短弧灯
铁贸易审查。1909年8月
Samuel Goldwasser和Don Klipstein的碳弧基础1996
电工(1904年6月17日
Elihu Thomson术语“电光细分”。电气世界。1922年
灯的细分由未知
Elihu Thomson的“电弧照明的发展”。电气世界Vol。80 922年9月11日

《四十年前的爱迪生系统》艾蒂安·德·福多著,1921年

相片:
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惠兰通信
斯克人博物馆
Michael Spadafora(弧灯收集器)
Atlant

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