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白熱電球（白熱ランプ、白熱電球とも呼ばれる）は、ジュール熱によってフィラメントが発熱し、発光することで光を発生させる電灯です。フィラメントはガラス製の電球の中に収められており、電球内部は真空状態、または不活性ガスが充填されています。これは、フィラメントの酸化を防ぐためです。電流は、ガラスに埋め込まれた端子または配線を通してフィラメントに供給されます。電球ソケットは、フィラメントを機械的に支え、電気的に接続します。
白熱電球は、1.5ボルトから約300ボルトまで、幅広いサイズ、光出力、電圧定格で製造されています。外部の電圧調整装置を必要とせず、製造コストが低く、交流でも直流でも同様に動作します。そのため、白熱電球は家庭用および商業用照明、テーブルランプ、自動車用ヘッドライト、懐中電灯などの携帯用照明、装飾照明や広告照明など、幅広い用途で広く使用されるようになりました。
白熱電球は、他の種類の電灯に比べて効率がはるかに低い。消費エネルギーの5%未満しか可視光に変換されず、残りは熱として放出される。[ 1 ] [ 2 ]一般的な白熱電球の光効率は、120V電球で1ワットあたり16ルーメン（lm /W） 、230V電球 で13 lm/Wであるのに対し、コンパクト蛍光 灯は60 lm/W 、一般的な白色LEDランプは100 lm/Wである。[ 3 ]その結果、白熱電球の市場シェアはLED電球に比べて低下している。これは、エネルギー消費を削減することを目的とした政府の禁止措置によって加速されている。これらの禁止措置は、場合によっては物議を醸している。
歴史家のロバート・フリーデルとポール・イスラエルは、ジョセフ・スワンとゼネラル・エレクトリックのトーマス・エジソンより前に白熱電球を発明した人物を挙げている。[ 4 ]彼らは、エジソンのバージョンが最初の実用的な実装であり、効果的な白熱材料、他の実装よりも高い真空度、集中電源からの電力供給を経済的に実現可能にする高い抵抗、大規模照明システムに必要な関連部品の開発という4つの要素の組み合わせにより、他のものを凌駕することができたと結論付けている。しかし、ジョセフ・スワンの白熱電球はエジソンのものより前に発明され、十分に実用的であったため、1881年にはロンドンで実際に設置され、日常的に使用されていた。
歴史家のトーマス・ヒューズは、エジソンの事業成功は、彼が電気照明の包括的な統合システムを開発したことに起因すると述べている。
そのランプは彼の電気照明システムの小さな構成要素であり、エジソンのジャンボ発電機、エジソンの主電源と給電線、そして並列配電システムと同様に、システムの効果的な機能にとって特に重要なものではなかった。発電機や白熱電球を発明し、同等の創意工夫と卓越性を持っていた他の発明家たちは、自らが照明システムへの導入を主導しなかったために、長い間忘れ去られてしまった。
1761年、エベネゼル・キナーズリーはワイヤーを白熱させることに成功した。[ 7 ]しかし、そのようなワイヤーは空気中で非常に急速に溶けたり酸化したり（燃えたり）する傾向があった。[ 8 ]ライムライトは、酸素水素トーチで酸化カルシウムを白熱させることで、19世紀初頭に舞台照明として普及した。[ 9 ]
1802年、ハンフリー・デービーは、英国王立研究所の地下室に設置された2,000個の電池からなる「巨大な電池」[ 10 ]を用いて、白金の薄い帯に電流を流すことで白熱灯を作り出した。白金は融点が非常に高いため選ばれた。明るさも持続時間も十分ではなかったため実用的ではなかったが、その後75年間にわたる多数の実験者の努力の先駆けとなった。[ 12 ]デービーはまた、 2つの木炭の間に大電流を流すことで電気アークを実証した。
その後40年間、炭素アーク灯を実用的な照明手段にするための研究が盛んに行われた。[ 8 ]炭素アーク自体は暗く紫色で、エネルギーの大部分を紫外線で放出していたが、正極は炭素の融点のすぐ下まで加熱され、太陽光に非常に近い白熱光で非常に明るく輝いた。[ 13 ]アーク灯は炭素棒を非常に速く燃焼させ、危険な一酸化炭素を放出し、数十キロワットの出力を生み出す傾向があった。そのため、広い範囲を照らすのにしか実用的ではなかったため、研究者たちはランプを家庭での使用に適したものにする方法を探し続けた。[ 8 ]
19世紀の最初の3四半期にわたり、多くの実験家が白金線やイリジウム線、炭素棒、真空または半真空の容器のさまざまな組み合わせで研究を行った。これらの装置の多くは実証され、一部は特許を取得した。[ 14 ]
1835年、ジェームズ・ボウマン・リンゼイはスコットランドのダンディーで開かれた集会で、一定の電灯を実演した。彼は「1.5フィートの距離から本を読むことができる」と述べた。しかし、彼は電灯の開発をそれ以上進めなかった。[ 15 ]
1838年、ベルギーの石版画家マルセラン・ジョバールは、炭素フィラメントを使用した真空雰囲気の白熱電球を発明した。[ 16 ]
1840年、イギリスの科学者ウォーレン・デ・ラ・ルーは、コイル状の白金フィラメントを真空管に封入し、そこに電流を流した。[ 17 ]この設計は、白金の融点が高いため高温で動作し、真空チャンバー内には白金と反応するガス分子が少なくなり、寿命が延びるという概念に基づいていた。実用的な設計ではあったが、白金のコストが高かったため、商業利用には不向きだった。
1841年、イギリスのフレデリック・デ・モリンズは、真空管内に白金線を使用した設計の白熱電球の最初の特許を取得しました。彼は炭素も使用しました。 [ 18 ] [ 19 ]
1845年、アメリカ人のジョン・W・スターは炭素フィラメントを使用した白熱電球の特許を取得した。[ 20 ] [ 21 ]彼の発明は商業的に生産されることはなかった。[ 22 ]
1851年、ジャン・ウジェーヌ・ロベール＝ウーダンは、フランスのブロワにある自身の邸宅で白熱電球の実演を一般公開した。彼の電球はブロワ城博物館に展示されている。[ a ]
1859年、モーゼス・G・ファーマーは白金フィラメントを使用した白熱電球を製作した。[ 23 ]トーマス・エジソンは後にマサチューセッツ州ボストンの店でこの電球を目にし、ファーマーに電灯事業について助言を求めた。
1872年、ロシア人のアレクサンドル・ロディギンは白熱電球を発明し、1874年にロシアの特許を取得しました。彼はガラス製の受器に、細くなった2本の炭素棒をバーナーとして使用し、密閉して窒素を充填し、最初の炭素棒が消費されたら2番目の炭素棒に電流が流れるように電気的に配置しました。[ 24 ]後に彼は米国に住み、アレクサンドル・ド・ロディギンと改名し、クロム、イリジウム、ロジウム、ルテニウム、オスミウム、モリブデン、タングステンのフィラメントを持つ白熱電球の特許を申請し、取得しました。[ 25 ]
1874年7月24日、ヘンリー・ウッドワードとマシュー・エバンスは、窒素を充填したガラスシリンダーに炭素棒を取り付けたランプのカナダ特許を申請した。彼らはランプの商業化に成功せず、1879年に特許権をトーマス・エジソンに売却した[ 26 ]。 (エジソンは、並列回路で接続されたランプという斬新な特許権を必要としていた。) [ 27 ] [ 28 ]カナダ政府は、電球を発明したのはウッドワードとエバンスであると主張している[ 29 ] 。
ジョセフ・スワン（1828年 - 1914年）はイギリスの物理学者であり化学者であった。1850年、彼は真空にしたガラス球の中で炭化紙フィラメントを使った研究を始めた。1860年までに彼は動作する装置を実証できたが、十分な真空と電力供給がなかったため、球の寿命が短く、光源としても非効率であった。1870年代半ばまでに、より優れたポンプが利用可能になり、スワンは実験を再開した。[ 30 ]
真空ポンプの専門家であるチャールズ・スターンの助けを借りて、1878年にスワンは初期の電球の黒化を回避する処理方法を開発した。これは1880年に英国特許を取得した。[ 31 ] 1878年12月18日、ニューカッスル化学協会の会合で細い炭素棒を使用したランプが実演されたが、数分間しか機能しなかった。スワンは1879年1月17日の別の会合で実演を繰り返し、今度は成功した。[ 32 ] 1879年2月3日、ニューカッスル・アポン・タインの文学哲学協会の会合に出席した700人に実演された。[ 33 ] [ 32 ]協会の建物は、電気で照明された最初の公共の建物だった。スワンが実演したランプは、細いフィラメントではなく、アーク灯の炭素棒を使用していた。そのため、抵抗が低く、必要な電流を供給するために非常に大きな導体が必要であったため、商業的には実用的ではなかったが、比較的高い真空度、炭素導体、および白金のリード線を使用した白熱灯の可能性を示した。この電球は約40時間持続した。[ 33 ]
スワンはその後、より優れた炭素フィラメントの製造と、その両端を取り付ける方法に注力した。1880年代初頭に綿を処理して「パーチメント糸」を製造する方法を考案し、同年、英国特許4933を取得した。[ 31 ]この年から、彼はイギリスの住宅やランドマークに電球を設置し始めた。彼の家、アンダーヒル、ロウ・フェル、ゲーツヘッドは、世界で初めて電球で照らされた家となった。1880年代初頭に彼は会社を設立した。[ 34 ] 1881年、ロンドンのシティ・オブ・ウェストミンスターにあるサヴォイ劇場は、スワンの白熱電球で照らされ、世界で初めて完全に電気で照らされた劇場、そして最初の公共建築物となった。[ 35 ]世界で初めて白熱灯で照らされた通りは、1880年にイギリスのニューカッスル・アポン・タインのモズリー通りだった。 [ 36 ] [ 37 ]
トーマス・エジソンは1878年に実用的な白熱電球の開発に関する本格的な研究を開始しました。エジソンは1878年10月14日に「電灯の改良」に関する最初の特許を出願しました。 [ 38 ] 1880年代初頭に炭素、次にプラチナやその他の金属を使った多くの実験の後、最終的にエジソンは炭素フィラメントに戻りました。[ 39 ]最初の成功したテストは1879年10月22日に行われ、[ 40 ] [ 41 ] 13.5時間続きました。エジソンはこの設計の改良を続け、1879年11月4日までに「銅フィラメントまたはストリップを巻き付けてプラチナ接点線に接続した」電灯の米国特許を出願しました。[ 42 ]特許には「綿糸や麻糸、木の破片、さまざまな方法で巻いた紙」など、炭素フィラメントを作るいくつかの方法が記載されていたが、[ 42 ]エジソンと彼のチームは後に、炭化した竹のフィラメントが 1200 時間以上持続することを発見した。[ 43 ] 1880 年、オレゴン鉄道航海会社の蒸気船コロンビア号は、エジソンの白熱電球の最初の応用例となった（ダイナモを使用した最初の船でもあった）。[ 44 ] [ 45 ] [ 46 ]
ニューヨークの弁護士であるアルボン・マンは、自身の特許とウィリアム・ソーヤーの特許を活用するために、1878年にエレクトロ・ダイナミック・ライト社を設立した。[ 47 ] [ 48 ]数週間後、ユナイテッド・ステーツ・エレクトリック・ライティング社が設立された。[ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]この会社は、エジソンの白熱電球がコロンビア号に設置されてから約6か月後の1880年秋、ニューヨーク市のマーカンタイル金庫会社で、白熱電球の最初の商業設置を行った。ハイラム・S・マキシムは、USエレクトリック・ライティング社の主任技師であった。[ 50 ]米国での大成功の後、エジソンが特許を取得した白熱電球はヨーロッパでも広く普及し始めた。北欧諸国で最初のエジソン電球が設置されたのは、1882年3月にフィンランドのタンペレにあるフィンレイソン繊維工場の織物工場であった。[ 51 ]
1880年3月4日、エジソンの電球の発明からわずか5か月後、アレッサンドロ・クルートは、気体状のエチルアルコールの存在下で細い白金フィラメントを加熱して純粋な黒鉛でコーティングし、その後高温で白金を昇華させることにより、細い炭素フィラメントを作るプロセスを開発した。1882年、ドイツのバイエルン州ミュンヘンで開催された電気博覧会で、クルートはエジソンの電球よりも効率が良く、より白く明るい光を発する電球を実演した。[ 52 ]
当時エジソンに雇われていたルイス・ラティマーは、炭素フィラメントの熱処理の改良法を開発し、破損を減らし、マキシムフィラメントの特徴的な「M」字型などの新しい形状に成形できるようにした。1882年1月17日、ラティマーは電球フィラメントの改良法である「炭素製造法」の特許を取得し、これはユナイテッド・ステーツ・エレクトリック・ライト社に買収された。 [ 53 ]ラティマーは、フィラメントをワイヤー支持具に取り付けるより良い方法など、他の改良についても特許を取得した。[ 54 ]
イギリスでは、エジソン社とスワン社が合併し、エジソン・アンド・スワン・ユナイテッド・エレクトリック社（後にエディスワン社として知られるようになり、最終的にはソーン・ライティング社に統合された）が設立された。エジソンは当初この合併に反対していたが、最終的には協力せざるを得なくなり、合併は実現した。最終的に、エジソンはスワン社の全株式を取得した。スワンは1882年6月に、米国における特許権をブラッシュ・エレクトリック社に売却した。
米国特許庁は1883年10月8日、エジソンの特許はウィリアム・ソーヤーの先行技術に基づいているため無効であるとの裁定を下した。訴訟は数年間続いた。最終的に1889年10月6日、裁判官はエジソンの「高抵抗の炭素フィラメント」に関する電灯改良のクレームは有効であるとの判決を下した。[ 55 ]
1893年、ハインリヒ・ゲーベルは、高抵抗の細い炭化竹フィラメント、全ガラス製の封筒に収められた白金のリード線、そして高真空を備えた最初の白熱電球を1854年に設計したと主張した。4つの裁判所の裁判官はゲーベルの先取り疑惑に疑問を呈したが、エジソンの特許が失効したため、最終審理で判決が下されることはなかった。2007年に発表された研究では、1850年代のゲーベルランプの話は作り話であると結論づけられている。[ 56 ]
ランプの真空引きの主な難点は、ランプ点灯時に割れた電球内部の水分で、その結果生じた酸素がフィラメントを攻撃することであった。 [ 57 ] 1880年代には、リン酸無水物が高価な水銀真空ポンプと組み合わせて使用された。[ 58 ]しかし、1893年頃、これらのポンプを持っていなかったイタリアの発明家アルトゥーロ・マリニャーニ（1865-1939）は、リン蒸気が残りの水分と酸素を化学的に結合する役割を果たすことを発見した。[ 57 ] [ 58 ] 1896年、彼は電球内部にいわゆるゲッターとして赤リンを導入するプロセスを特許取得した。[ 57 ]これにより、800時間持続する経済的な電球の製造が可能になった。彼の特許は1898年にエジソンによって取得された。[ 30 ]
1897年、ドイツの物理学者で化学者のヴァルター・ネルンストは、セラミック製のグローバーを使用し、真空や不活性ガスで囲む必要のない白熱電球の一種であるネルンストランプを開発した。 [ 59 ] [ 60 ]炭素フィラメントランプの2倍の効率を持つネルンストランプは、金属フィラメントを使用したランプに取って代わられるまで、一時的に人気を博した。
1897年12月1日にアレクサンダー・ロディギン（ロシア、ロディギン）が取得した米国特許US575002Aは、タングステンなどの希少金属で作られたフィラメントについて記述している。ロディギンは、タングステンなどの希少金属を、一時的な基材または骨格として機能する電気加熱された糸状のワイヤー（プラチナ、炭素、金）上に化学処理および熱蒸発させるプロセスを発明した（米国特許575,002）。ロディギンは後にこの特許権をゼネラル・エレクトリック社に売却した。
1902年、シーメンスはタンタルランプフィラメントを開発しました。これは、グラファイト化炭素フィラメントよりも高温で動作できるため、より効率的でした。タンタル金属は炭素よりも抵抗率が低いため、タンタルランプフィラメントは非常に長く、複数の内部支持が必要でした。金属フィラメントは使用中に徐々に短くなり、フィラメントは大きなたるみループを付けて取り付けられました。数百時間使用されたランプは非常に壊れやすくなりました。[ 61 ]金属フィラメントは切断して再溶接する性質がありましたが、これは通常、抵抗を低下させ、フィラメントの寿命を短くしました。ゼネラル・エレクトリックはタンタルフィラメントの使用権を購入し、1913年まで米国で生産しました。[ 62 ]
1898年から1905年頃まで、オスミウムはカール・アウアー・フォン・ウェルスバッハが製造したランプのフィラメントとしても使用されました。この金属は非常に高価だったため、使用済みのランプは一部返金で返品することができました。[ 63 ] 110Vまたは220V用に製造できなかった ため、標準電圧回路で使用するために複数のランプを直列に接続しました。これらは主にヨーロッパで販売されました。
1904 年 12 月 13 日、ハンガリー人のSándor Justとクロアチア人のFranjo Hanaman は、炭素フィラメントよりも長持ちし、より明るい光を発するタングステンフィラメントランプのハンガリー特許 (No. 34541) を取得しました。 [ 30 ]タングステンフィラメントランプは、1904 年にハンガリーのTungsram社によって初めて販売されました。このタイプは、多くのヨーロッパ諸国で Tungsram 電球と呼ばれることがよくあります。[ 64 ]電球にアルゴンや窒素などの不活性ガスを充填すると、真空中で動作させる場合と比較してタングステンフィラメントの蒸発が遅くなります。これにより、より高い温度が可能になり、フィラメントの寿命の低下を抑えながら効率を高めることができます。[ 65 ]
1906年、ウィリアム・D・クーリッジはゼネラル・エレクトリック社に勤務していた際に、焼結タングステンからフィラメントに加工できる「延性タングステン」を作る方法を開発した。[ 66 ] 1911年までにゼネラル・エレクトリック社は延性タングステン線を使用した白熱電球の販売を開始した。[ 67 ]
1913年、アーヴィング・ラングミュアは、ランプを真空ではなく不活性ガス（最初は窒素、後にアルゴン）で満たすと、発光効率が2倍になり、電球の黒ずみが軽減されることを発見した。彼は1916年4月18日にこの装置の特許を取得した。 [ 68 ]
1917年、バーニー・リー・ベンボウは、コイル状のフィラメントをマンドレルを使ってさらにコイル状に巻いたコイルコイルフィラメントの特許を取得しました。[ 69 ] [ 70 ] 1921年、三浦淳一は白熱社（東芝の前身）に勤務していた際に、コイルコイルタングステンフィラメントを使用した最初のダブルコイル電球を製作しました。当時、コイルコイルフィラメントを大量生産する機械は存在しませんでした。白熱社は1936年までにコイルコイルフィラメントを大量生産する方法を開発しました。[ 71 ]
1924年から第二次世界大戦勃発までの間、フェブス・カルテルは北米以外の球根製造業者の価格と販売割当量を固定しようと試みた。[ 72 ]
1925年、アメリカの化学者マービン・ピプキンは、電球を弱めることなく電球の内側を曇らせる方法の特許を取得した。 [ 73 ] 1947年には、電球の内側をシリカでコーティングする方法の特許を取得した。[ 74 ]
1930年、ハンガリー人のイムレ・ブロディはランプにアルゴンではなくクリプトンガスを充填し、空気からクリプトンを得るプロセスを設計した。彼の発明に基づくクリプトン充填ランプの生産は、 1937年にハンガリーのアイカで、ポラーニとハンガリー生まれの物理学者エゴン・オロワンが共同設計した工場で始まった。[ 75 ]
1964年までに、白熱電球の効率と生産の改善により、一定量の光を提供するコストは、エジソンの照明システム導入時のコストと比較して30分の1に削減された。[ 76 ]
アメリカでは白熱電球の消費が急速に増加した。1885年には、推定30万個の一般照明用ランプが販売され、すべて炭素フィラメントを使用していた。タングステンフィラメントが導入された当時、アメリカには約5000万個のランプソケットが存在していた。1914年には8850万個のランプが使用され（炭素フィラメントはわずか15%）、1945年にはランプの年間販売数は7億9500万個（1人当たり年間5個以上）に達した。[ 77 ]
一般的なタングステン白熱電球が消費する電力のうち、可視光に変換されるのは5%未満で、残りの大部分は目に見えない赤外線として放出されます。[ 1 ] [ 78 ]放出された赤外線を利用する用途もあり、例えば、インキュベーターのヒートランプ、ラバランプ、エジソン効果電球、イージーベイクオーブンのおもちゃなどがあります。石英エンベロープハロゲン赤外線ヒーターは、塗料の硬化や暖房などの工業プロセスに使用されます。
電球は、発光効率によって評価されます。発光効率とは、放出される可視光の量（光束）と消費される電力の比率です。[ 79 ]発光効率は、ルーメン/ワット（lm/W）で測定されます。
光源の発光効率は 、その発光効率と最大発光効率（683 lm/W）の比として定義されます。 [ 80 ] [ 81 ]理想的な白色光源は、1ワットあたり約250ルーメンを生成でき、これは発光効率37%に相当します。[ 82 ]
同じ量の光量の場合、白熱電球は他のほとんどの種類の電灯よりも多くの電力を消費し、より多くの熱を放出します。空調を使用する建物では、白熱電球の熱出力により空調システムへの負荷が増加します。[ 83 ]照明からの熱は建物の暖房システムの稼働の必要性を減らしますが、暖房システムは通常、白熱電球よりも低いコストで同じ量の熱を生成できます。
下の表は、数種類の白熱電球の光束効率と発光効率を示しています。光束効率に関するより詳細な表では、より幅広い光源を比較しています。
白熱灯が発する光のスペクトルは、同じ温度の黒体放射体のスペクトルに非常に近い。 [ 85 ]色覚の基準として使用される光源の基礎は、一定の温度で動作するタングステン白熱灯である。[ 86 ]
蛍光灯、高輝度放電ランプ、LEDランプなどの光源は、発光効率が高い。これらのデバイスは発光によって光を生成する。これらの光は、熱源によって生成される連続スペクトルではなく、目に見えない赤外線放射の「裾」がなく、特徴的な波長の帯を持つ。スペクトル分布を変化させる蛍光体コーティングまたはフィルターを慎重に選択することにより、放出されるスペクトルは、白熱光源の外観、または白色光のさまざまな色温度を模倣するように調整できる。映画照明など、色に敏感なタスクで使用する場合、これらの光源は、白熱照明の外観を再現するために特別な技術を必要とする場合がある。[ 87 ]メタメリズムは、異なる光スペクトル分布が色の知覚に及ぼす影響を説明する。
白熱電球の初期費用は、その寿命期間中に使用するエネルギーの費用に比べると小さい。白熱電球は他のほとんどの照明よりも寿命が短いが、交換が不便または高価な場合は重要な要素となる。白熱電球や蛍光灯など、一部のランプは経年劣化とともに光量が減少する。これは不便な場合もあれば、完全に故障する前にランプを交換することで実効寿命が短くなる場合もある。白熱電球の運転コストを他の光源と比較するには、照明要件、ランプのコスト、ランプ交換の人件費（実効ランプ寿命を考慮）、電気代、ランプの運転が暖房および空調システムに与える影響を含める必要がある。住宅や商業ビルの照明に使用する場合、熱として失われるエネルギーは、建物の空調システムに必要なエネルギーを大幅に増加させる可能性がある。暖房シーズン中は、電球から発生する熱は無駄にならないが[ 88 ] 、ほとんどの場合、建物の暖房システムから熱を得る方が費用対効果が高い。いずれにせよ、年間を通して見ると、白熱電球よりも効率的な照明システムは、ほぼすべての気候でエネルギーを節約できる。[ 89 ]
白熱電球はコンパクト蛍光灯（CFL）やLEDランプなどの代替品よりも多くのエネルギーを消費するため、多くの政府は白熱電球で達成できる以上の最低効率基準を設定することで、白熱電球を禁止する措置を導入しています。白熱電球の禁止措置は、欧州連合、米国、ロシア、ブラジル、アルゼンチン、カナダ、オーストラリアなどで実施されています。欧州委員会は、この禁止措置により経済に50億ユーロから100億ユーロの貢献があり、毎年40TWhの 電力が節約 さ れ、1500万トン（330億ポンド）のCO2排出量削減につながると試算しています。[ 90 ] [ 91 ]
白熱電球の禁止に対する反対意見としては、代替品の初期費用が高いこと、蛍光灯の光の質が低いこと、政府規制への抵抗などが挙げられる。[ 92 ]蛍光灯の健康への影響を懸念する人もいる。World Journal of Biological Psychiatryの 2017 年のレビューでは、青色を多く含む白色 LED 照明がメラトニンを抑制し、睡眠と概日リズムを乱し、精神疾患に影響を与える可能性があると報告されている。[ 93 ]
市販の白熱電球の効率を向上させるための研究がいくつか行われてきました。2007年、ゼネラル・エレクトリック社は高効率白熱電球（HEI）プロジェクトを発表し、当初の生産目標は効率を約2倍にすることであったものの、最終的には現在の白熱電球の4倍の効率になると主張しました。[ 94 ] [ 95 ] HEIプログラムは進捗が遅かったため、2008年に中止されました。[ 96 ] [ 97 ]米国エネルギー省のサンディア国立研究所での研究では、当初、フォトニック格子フィラメントによる効率の大幅な向上の可能性が示されました。[ 94 ]しかし、その後の研究では、当初有望とされた結果が誤りであったことが示されました。[ 98 ]
各国で電球の効率向上を義務付ける法律が制定されたことを受けて、フィリップスはハイブリッド白熱電球を導入しました。Halogena Energy Saver白熱電球は、反射カプセルを使用して以前は無駄になっていた赤外線をフィラメントに反射させ、そこから一部を可視光として再放出することで、約23 lm/Wの効率を実現しています。これは従来の白熱電球よりも約30%効率が高いものです。[ 92 ]このコンセプトは、1980年にDuro-Testが29.8 lm/Wの市販製品で初めて採用しました。 [ 99 ] [ 100 ]干渉フィルターやフォトニック結晶に基づくより高度な反射器は、理論的には約270 lm/W（可能な最大効率の40%）まで、より高い効率を実現できます。[ 101 ]実験室での概念実証実験では、コンパクト蛍光灯の効率に近づく45 lm/Wという結果が得られましたが[ 101 ] [ 102 ]、それでもLED電球よりは低い値です。
白熱電球は、気密性の高いガラス製の筐体（エンベロープ、または電球）の中にタングステン線のフィラメントが収められており、このフィラメントを通して電流が流れます。接点線と2本（またはそれ以上）の導線を持つベースが、フィラメントへの電気接続を提供します。白熱電球には通常、電球のベースに固定されたステムまたはガラス製のマウントがあり、これにより電気接点が空気やガスの漏れなくエンベロープを貫通できるようになっています。ステムに埋め込まれた細い線が、フィラメントとそのリード線を支えています。
電流によってフィラメントは通常2,000～3,300 K（1,730～3,030 °C、3,140～5,480 °F）まで加熱されますが、これはタングステンの融点である3,695 K（3,422 °C、6,191 °F）をはるかに下回ります。フィラメントの温度は、フィラメントの種類、形状、サイズ、および流れる電流の量によって異なります。加熱されたフィラメントは、ほぼ連続スペクトルの光を放出します。放出されるエネルギーのうち有用な部分は可視光ですが、エネルギーの大部分は近赤外線波長で熱として放出されます。
ほとんどの電球は、透明ガラスかコーティングガラスのいずれかです。コーティングガラス電球は、カオリン粘土を吹き込み、電球の内側に静電的に堆積させます。粉末層がフィラメントからの光を拡散します。放出される光の色を調整するために、粘土に顔料を加えることができます。カオリン拡散電球は、比較的柔らかな光のため、室内照明に広く使用されています。その他の色の電球も製造されており、「パーティー電球」、クリスマスツリーライト、その他の装飾照明に使用されるさまざまな色が含まれます。これらは、コバルト（青）やクロム（緑）などの金属であるドーパントでガラスを着色することによって作られます。[ 103 ]ネオジム含有ガラスは、より自然な光を提供するために使用されることがあります。
一般照明用ランプのガラス球は、200～260 ℃（392～500 °F）の温度に達することがあります。高出力動作を目的としたランプや暖房目的で使用されるランプは、硬質ガラスまたは溶融石英製の外殻を備えています。[ 76 ]
電球の被覆が破裂すると、高温のタングステンフィラメントが空気と反応し、茶色の窒化タングステン、茶色の二酸化タングステン、紫青色の五酸化タングステン、黄色の三酸化タングステンのエアロゾルが発生し、それが周囲の表面や電球内部に付着する。
現代の電球のほとんどは、フィラメントの蒸発を減らし、酸化を防ぐために不活性ガスが充填されています。ガスの圧力は約70 kPa (0.7 atm)です。[ 104 ]
ガスはフィラメントの蒸発を抑制しますが、大きな熱損失を避けるためには、充填ガスを慎重に選択する必要があります。これらの特性を実現するには、化学的不活性と高い原子量または分子量が望ましいです。ガスの存在によりタングステンは蒸気圧以下に保たれるため、寿命を縮めることなくより高い温度で動作させることが可能です（あるいは、同じ温度で動作させる場合は、フィラメントの寿命を延ばすことができます）。一方、ガスの存在は、熱伝導と熱対流によってフィラメントからの熱損失を引き起こし、その結果、白熱度の低下による効率損失につながります。
初期の電球は、フィラメントを酸素から保護するために真空のみを使用していた。真空はフィラメントの蒸発を促進するが、2つの熱損失経路を排除する。現代の小型電球の中にも真空を使用しているものがある。
最も一般的に使用される塗りつぶしは次のとおりです。[ 105 ]
ガス充填液には微量の水分が含まれていてはなりません。水分が含まれていると、電球の黒化が著しく促進されます（下記参照）。
フィラメント近傍のガス層（ラングミュア層と呼ばれる）は停滞しており、熱伝達は伝導のみによって行われる。ある程度の距離が離れると対流が発生し、熱が電球の外皮へと運ばれる。
フィラメントの向きは効率に影響を与える。ガス流がフィラメントに平行な場合、例えば、垂直に配置されたバルブに垂直（または軸方向）のフィラメントがある場合、対流損失が減少する。
ランプの効率は、フィラメントの直径が大きいほど向上する。細いフィラメントの低電力電球は、充填ガスによる恩恵が少ないため、多くの場合、真空のみで製造される。
初期の炭素フィラメント電球では、一酸化炭素、窒素、または水銀蒸気が充填ガスとして使用されていた。しかし、炭素フィラメントはタングステンフィラメントよりも低い温度で動作するため、熱損失が利点を相殺し、充填ガスの効果はそれほど大きくなかった。
初期の電球は、手間をかけて手作業で組み立てられていました。自動機械が開発されると、電球のコストは下がりました。1910年にリビーのウェストレイク機械が生産されるまで、電球は一般的に、3人の作業員（2人の収集者と1人の熟練した吹き込み職人）がペーストを塗った木製または鋳鉄製の型に電球を吹き込むことで生産されていました。[ 106 ] 1880年代には、コーニング・グラス・ワークスで手吹き工程により1時間に約150個の電球が生産されていました。[ 106 ]
リビー・グラス社が開発したウェストレイク機は、オーウェンス・リビー社のボトル吹き機を改良したものであった。コーニング・グラス・ワークス社は間もなく競合する自動バルブ吹き機の開発に着手し、生産に使用された最初の機はEマシンであった。[ 106 ]
コーニングは電球の自動生産機の開発を続け、1926年にペンシルベニア州ウェルズボロの工場にリボンマシンを設置した。[ 107 ]リボンマシンはそれまでの電球生産の自動化の試みを凌駕し、21世紀まで白熱電球の生産に使用された。発明者のウィリアム・ウッズは、コーニング・グラス・ワークスの同僚であるデイビッド・E・グレイと共に、1939年までに1分間に1,000個の電球を生産できる機械を開発した。[ 106 ]
リボンマシンは、連続したガラスリボンをコンベアベルトに沿って通し、炉で加熱した後、コンベアベルトの穴を通して正確に位置合わせされた空気ノズルから吹き込み、型に流し込むことで機能します。こうしてガラス製の電球またはエンベロープが作られます。一般的な機械は、電球のサイズに応じて、1時間に50,000個から120,000個の電球を生産できます。[ 108 ] [ 109 ] 1970年代までに、世界中の工場に設置された15台のリボンマシンが白熱電球の供給全体を生産していました。[ 110 ]フィラメントとその支持部はガラスステムに組み立てられ、その後電球に融着されます。電球から空気が排出され、ステムプレスの排気管が炎で密封されます。次に電球がランプベースに挿入され、アセンブリ全体がテストされます。 2016年にオスラム・シルバニアのペンシルベニア州ウェルズボロ工場が閉鎖されたことで、米国に残っていた最後のリボン製造機の1つが停止した。[ 110 ]
炭素はあらゆる元素の中で最も高い融点を持ち、炭素アーク灯では太陽光にかなり近い白熱を発することが実証されていました。しかし、炭素は圧力によっては融点に達する前に昇華する傾向があり、真空電球が急速に黒くなる原因となっていました。最初に商業的に成功した電球のフィラメントは、炭化紙または竹で作られていました。炭素フィラメントは負の抵抗温度係数を持っています。つまり、温度が上がると電気抵抗が減少します。このため、ランプは電源の変動に敏感でした。電圧がわずかに上昇するとフィラメントが熱くなり、抵抗が減少して、さらに多くの電力と熱を消費することになるからです。
炭素フィラメントは、強度と均一性を向上させるため、炭化水素蒸気（通常はガソリン）中で加熱して「フラッシュ処理」を施した。金属化または「黒鉛化」されたフィラメントは、まず高温に加熱して黒鉛に変化させ、フィラメントをさらに強化し、滑らかにした。これらのフィラメントは、金属導体と同様に正の温度係数を持つため、供給電圧のわずかな変動に対してランプの動作特性を安定させることができた。
金属フィラメントは1897年に試作され[ 111 ]、1904年頃から炭素に取って代わり始めた。タングステンは利用可能な金属の中で最も高い融点を持つが、脆さが障害となっていた。1910年までに、ゼネラル・エレクトリック社のウィリアム・D・クーリッジによって延性のあるタングステンを製造するプロセスが開発された。このプロセスでは、タングステン粉末を棒状にプレスし、焼結、スウェージング、線引きのいくつかの工程が必要であった。非常に純度の高いタングステンでは、使用中に垂れ下がるフィラメントが形成されることがわかった。また、数百万分の数百のレベルでカリウム、ケイ素、アルミニウム酸化物によるごくわずかな「ドーピング」処理（いわゆるAKSタングステン）を行うことで、タングステンフィラメントの寿命と耐久性が大幅に向上することがわかった[ 112 ] 。
タングステンフィラメントの故障の主なメカニズムは、現在でも拡散クリープによって緩和される粒界すべりです。[ 113 ]動作中、タングステン線は自重の負荷によって応力を受け、高温で発生する拡散により、結晶粒が回転してすべり始めます。この応力は、フィラメントのばらつきにより、フィラメントが不均一にたるみ、最終的にフィラメントにさらなるトルクをもたらします。[ 113 ]このたるみが必然的にフィラメントの破断を引き起こし、白熱電球を役に立たなくします。[ 113 ]
ランプの効率を向上させるために、フィラメントは通常、コイル状の細いワイヤーを複数巻いたもので、コイルドコイルとも呼ばれます。コイルドコイルフィラメントを使用する電球は、ダブルコイル電球と呼ばれることもあります。60ワット120ボルトのランプの場合、タングステンフィラメントの巻き戻し長さは通常580ミリメートル（22.8インチ）[ 76 ]で、フィラメントの直径は0.046ミリメートル（0.0018インチ）です。コイルドコイルの利点は、フィラメントワイヤー自体の表面に沿って電球内のガスの流れが少なくなることです。代わりに、ガスはコイルドコイル全体の外側だけを流れるため、材料の蒸発とワイヤーからの熱損失の両方が減少します。[ 114 ]コイル状のフィラメントは、同じ表面積と発光電力を持つ直線状のフィラメントよりも蒸発が遅いため、電球の寿命が長くなります。フィラメントに保持される熱量が増えるため、フィラメントの温度が高くなり、結果として光源の効率が向上します。
電気フィラメントは、蛍光灯や真空管の熱陰極において電子源として、あるいは真空管において電子放出電極を加熱するために使用される。電子源として使用される場合、電子生成量を増加させる特殊なコーティングが施されることがある。
通常の動作中、フィラメントのタングステンは蒸発します。より高温で効率の良いフィラメントはより速く蒸発します。[ 115 ]このため、フィラメントランプの寿命は効率と寿命のトレードオフになります。このトレードオフは通常、一般照明に使用されるランプの寿命が1,000～2,000時間になるように設定されています。劇場、写真、およびプロジェクターランプは、コンパクトな形状で高出力を得るために寿命を犠牲にしているため、有用寿命がわずか数時間しかない場合があります。長寿命の一般サービスランプは効率が低いですが、コンパクト蛍光灯やLEDランプが開発される前は、電球の交換が困難な用途で役立っていました。
アーヴィング・ラングミュアは、真空ではなく不活性ガスが蒸発を遅らせることを発見した。定格出力が約25ワットを超える一般用白熱電球には、現在、主にアルゴンと少量の窒素の混合物[ 116 ]、またはクリプトン[ 117 ]が充填されている。不活性ガスはフィラメントの蒸発を減らす一方で、フィラメントから熱を伝導するため、フィラメントが冷却され、効率が低下する。一定の圧力と温度では、ガスの熱伝導率は、ガスの分子量とガス分子の断面積に依存する。分子量が大きいガスは、分子量と断面積の両方が大きいため、熱伝導率が低くなる。キセノンガスは分子量が大きいため効率が向上するが、高価でもあるため、小型ランプでの使用に限られる[ 118 ] 。
フィラメントのノッチングは、フィラメントの蒸発が不均一なために発生します。フィラメントに沿った抵抗率のわずかな変化により、抵抗率の高い箇所に「ホットスポット」が形成されます。 [ 77 ]直径がわずか1%変化するだけでも、耐用年数が25%減少します。[ 76 ]フィラメントの抵抗は温度に大きく依存するため、温度が高い箇所は抵抗が高くなり、より多くのエネルギーを放散するため、さらに高温になります。これは正のフィードバックループです。これらのホットスポットはフィラメントの他の部分よりも速く蒸発し、その箇所の抵抗が永久的に増加します。このプロセスは、それ以外は正常に見えるフィラメントに、おなじみの小さな隙間が生じることで終了します。
直流で動作するランプは、フィラメント表面にランダムな階段状の不規則性が発生し、交流動作に比べて寿命が半分になる場合があります。タングステンとレニウムの異なる合金を使用して、この影響を打ち消すことができます。[ 119 ] [ 120 ]
ガス入り電球のフィラメントが切れると電気アークが発生し、端子間に広がって非常に大きな電流が流れる可能性があるため、電球にはヒューズとして意図的に細いリード線やより複雑な保護装置がよく使用されます。 [ 121 ]アークの発生の可能性を減らすために、高電圧ランプではより多くの窒素が使用されます。[ 116 ]
従来のランプでは、蒸発したタングステンがガラス管の内面に凝縮し、それを黒くします。真空状態の電球では、黒ずみは管の表面全体に均一に広がります。不活性ガスを充填すると、蒸発したタングステンはガスの熱対流によって運ばれ、管の最上部に優先的に堆積し、管のその部分だけが黒くなります。電球の黒ずみの問題の研究は、熱電子放出の発見、真空管の発明、鏡やその他の光学コーティングの製造に使用される蒸着堆積につながりました。[ 122 ] [ 123 ] [ 124 ]
電球内部のごくわずかな水蒸気でも、ランプの暗さが著しく増加する可能性があります。水蒸気は高温のフィラメントで水素と酸素に解離します。酸素はタングステン金属を攻撃し、生成された酸化タングステン粒子はランプのより低温の部分に移動します。水蒸気からの水素は酸化物を還元し、水蒸気を再生してこの水のサイクルを継続します。[ 77 ] 50万個のランプに1滴の水が分散すると、暗さが著しく増加します。[ 76 ]ランプ内部には、動作中にランプ部品から焼き切れる可能性のある酸素と反応するゲッターとして、ジルコニウムなどの少量の物質が配置されています。[ 125 ]
劇場、映写、サーチライト、灯台などで使用されていた、重くて丈夫なフィラメントを備えた古い高出力ランプの中には、封筒の中にタングステン粉末がばらばらに入っているものがあった。時々、作業員は電球を取り外して振ることで、封筒の内側に凝縮したタングステン粉末の大部分をこすり落とし、黒ずみを取り除き、ランプを再び明るくした。[ 126 ]
ハロゲンランプは、ランプ内部に不活性ガスとともに低圧のハロゲンガスを充填することで、フィラメントの不均一な蒸発を抑制し、ランプ本体の黒ずみを防止します。ハロゲンサイクルは、ランプ内部のタングステンをフィラメントに再析出させることで、ランプの寿命を延ばし、黒ずみを防ぎます。ハロゲンランプは、同等の出力を持つ標準的なガス封入ランプよりも高い温度でフィラメントを動作させることができ、動作寿命を損なうこともありません。このようなランプは通常の白熱電球よりもはるかに小型で、限られた空間で強力な照明が必要な場合に広く使用されています。光学顕微鏡用の光ファイバーランプは、その代表的な用途の一つです。
白熱電球の変種では、熱線フィラメントを使用せず、球状ビーズ電極にアーク放電を起こして熱を発生させた。電極が白熱し、アーク放電は光の生成にはほとんど寄与しなかった。このようなランプは、投影や顕微鏡などの科学機器の照明に使用された。これらのアークランプは比較的低電圧で動作し、タングステンフィラメントを使用してエンベロープ内でイオン化を開始した。アークランプの強力で集中した光を提供したが、操作は容易だった。1915年頃に開発されたこれらのランプは、水銀アークランプやキセノンアークランプに取って代わられた。[ 127 ] [ 128 ] [ 129 ]
白熱電球は、力率が1のほぼ純粋な抵抗負荷です。放電ランプやLEDランプとは異なり、消費電力は回路の皮相電力と等しくなります。白熱電球は通常、消費電力に基づいて販売されています。これは主にフィラメントの動作抵抗に依存します。同じ電圧と種類の電球であれば、消費電力の高い電球の方が明るくなります。
この表は、さまざまな電力における標準的な 120 ボルト白熱電球の概算の典型的な出力 (ルーメン) を示しています。同様の 230 V 電球の光出力は通常わずかに低くなりますが、この表では 25 W の場合に逆のことが当てはまります。 低電流 (高電圧) のフィラメントは細く、同じ寿命のためにわずかに低い温度で動作させる必要があり、エネルギー効率が低下します。[ 132 ]
「ソフトホワイト」電球のルーメン値は、同じ電力のクリア電球に比べて一般的にわずかに低くなります。
フィラメントの抵抗は温度に依存します。タングステンフィラメントランプの冷間抵抗は、動作時の抵抗の約 1/15 です。たとえば、100 ワット、120 ボルトのランプは、点灯時の抵抗が 144 オームですが、冷間抵抗ははるかに低く (約 9.5オーム) なります。[ 76 ] [ b ]白熱ランプは抵抗負荷であるため、単純な位相制御TRIAC調光器を使用して明るさを制御できます。電気接点には、タングステンランプの特徴である高い突入電流を持つ回路を制御するように設計されていることを示す「T」定格記号が付いている場合があります。100 ワット、120 ボルトの一般用ランプの場合、電流は約 0.10 秒で安定し、ランプは約 0.13 秒後に最大輝度の 90% に達します。[ 134 ]
タングステン電球のフィラメントは、電球が冷えているときは切れにくいですが、熱くなると白熱金属の剛性が低下するため、フィラメントはより脆弱になります。電球の外側に衝撃が加わると、フィラメントが切れたり、電流が急激に増加して一部が溶けたり蒸発したりすることがあります。現代の白熱電球のほとんどでは、電球内部のワイヤーの一部がヒューズのように機能します。フィラメントが切れて電球内部で短絡が発生すると、ヒューズ部分が溶けて電流を遮断し、電源ラインの損傷を防ぎます。
高温のガラス球は、冷たい物体に触れると割れることがあります。ガラスの外装が割れると、球は内破し、フィラメントが外気にさらされます。すると、通常は外気によって高温のフィラメントが酸化され、破壊されます。
電球の形状とサイズは、各国の規格で定められています。一部の規格は、1つ以上の文字とそれに続く1つ以上の数字で構成されており、例えばA55やPAR38のように、文字は形状を、数字は代表的なサイズを表しています。
ANSI C79.1-2002、IS 14897:2000 [ 135 ]、JIS C 7710:1988 [ 136 ]などの国家規格は、電球の形状に関する共通の用語を規定している。
大型ランプには、ねじ式ベースまたはバヨネット式ベースがあり、ベースに 1 つ以上の接点があります。シェルは電気接点として機能する場合もあれば、機械的なサポートとしてのみ機能する場合もあります。バヨネット式ベースのランプは、振動による緩みを防ぐために自動車用ランプによく使用されます。一部の管状ランプは、両端に電気接点があります。小型ランプには、ウェッジベースとワイヤ接点があり、一部の自動車用ランプや特殊用途ランプには、ワイヤ接続用のねじ端子があります。非常に小さなランプでは、接続のためにフィラメント支持ワイヤがランプのベースを通して延長されている場合があります。バイピンベースは、ハロゲンランプや反射ランプによく使用されます。[ 139 ]
19世紀後半、メーカー各社は互換性のない多数のランプベースを導入した。ゼネラル・エレクトリック社の「マツダ」規格のベースサイズは、間もなく全米で採用された。
ランプの台座は、接着剤で電球に固定することも、ガラス電球に成形された凹みに機械的に圧着して固定することもできる。
光学システムで使用することを目的としたランプは、フィラメントが光学システム内で正確に配置されるように、位置合わせ機能を備えたベースを備えています。一方、ねじ込み式ベースのランプは、ソケットに取り付けた際にフィラメントの向きがランダムになる場合があります。
電球ソケット内の接点により、電流はベースを通してフィラメントへと流れます。ソケットは電気的な接続と機械的な支持を提供し、電球が切れた際に交換することを可能にします。
白熱電球は電源電圧の変化に非常に敏感です。これらの特性は、実用面および経済面で非常に重要です。
ランプの定格電圧に近い供給電圧Vの場合：
電圧を 5% 下げると電球の寿命は 2 倍になりますが、光出力は約 16% 低下します。長寿命電球は、交通信号灯などの用途でこのトレードオフを利用しています。一般サービスランプは、使用する電気エネルギーのコストが電球のコストよりも高いため、長い動作寿命よりも効率を重視します。目的は、ランプのコストではなく、光のコストを最小限に抑えることです。[ 76 ]初期の電球の寿命は最大 2500 時間でしたが、1924 年にPhoebus カルテルが寿命を 1000 時間に制限することに合意しました。[ 140 ] 1953 年にこれが暴露されると、ゼネラル エレクトリックや他の主要なアメリカのメーカーは寿命を制限することを禁じられました。[ 141 ]
上記の関係は、標準定格条件付近で電圧が数パーセント変化した場合にのみ有効ですが、低電圧で動作するランプは、定格電圧で動作するランプよりもはるかに長く使用できることを示していますが、光出力は大幅に低下します。「センテニアルライト」は、1901年からカリフォルニア州リバモアの消防署でほぼ連続して点灯している電球としてギネス世界記録に認められています。ただし、この電球は4ワットの電球と同等の光を発します。1908年9月21日から点灯しているテキサス州の40ワットの電球についても同様の話をすることができます。かつてはオペラハウスにあり、著名人がその輝きを見に立ち寄り、1977年に地域の博物館に移されました。[ 142 ]
写真撮影用照明に使用されるフォトフラッドランプは、寿命よりも光出力を重視しており、中にはわずか2時間しか持たないものもあります。フィラメントの最高温度は金属の融点です。タングステンは最も融点の高い金属で、3,695 K (3,422 °C; 6,191 °F)です。例えば、50時間寿命のプロジェクター用電球は、その融点より50 °C (122 °F)低い温度でのみ動作するように設計されています。このようなランプは、750時間寿命の一般用ランプの17.5ルーメン/ワットと比較して、最大22ルーメン/ワットを達成できます。[ 76 ]
同じ電力定格でも、異なる電圧用に設計されたランプは、発光効率が異なります。たとえば、100 ワット、1000 時間、120 ボルトのランプは、1 ワットあたり約 17.1 ルーメンを生成します。230 V 用に設計された同様のランプは、1 ワットあたり約 12.8 ルーメンしか生成せず、30 ボルト (列車の照明) 用に設計されたランプは、1 ワットあたり最大 19.8 ルーメンを生成します。[ 76 ]低電圧ランプは、同じ電力定格でフィラメントが太くなっています。フィラメントが蒸発するまでの寿命が同じであれば、より高温で動作できます。
フィラメントを支えるワイヤーは、フィラメントの機械的強度を高める一方で、熱を逃がすため、効率と寿命の間にトレードオフが生じます。一般的な120ボルトランプの多くは追加の支持ワイヤーを使用していませんが、「過酷な使用環境」や「振動環境」向けに設計されたランプには、最大5本の支持ワイヤーが使用されている場合があります。低電圧ランプは、より太いワイヤーで作られたフィラメントを使用しているため、追加の支持ワイヤーは必要ありません。
非常に低い電圧では、リード線がフィラメントから熱を過剰に伝導してしまうため効率が悪く、白熱電球の実用的な下限は1.5ボルトです。高電圧用の非常に長いフィラメントは壊れやすく、ランプベースの絶縁が難しくなるため、照明用のランプは定格電圧が300ボルトを超えるものは作られていません。[ 76 ]一部の赤外線加熱素子はより高い電圧用に作られていますが、これらは端子が広く離れた管状の電球を使用しています。
{{cite book}}ISBN /日付の不一致（ヘルプ）エジソン特許1200。
コンソリデーテッド社は、ニューヨークのエレクトロ・ダイナミック・ライト社の後継企業であり、米国で初めて白熱電球の製造販売のために設立された企業で、競合他社が依拠していた特許よりも古い多数の特許を所有していた。...ユナイテッド・ステーツ・エレクトリック・ライティング社は、エレクトロ・ダイナミック社の数週間後の1878年に設立された。
ユナイテッド・ステイツ・エレクトリック・ライティング・カンパニーは、エレクトロ・ダイナミック・ライト・カンパニーの数週間後の1878年に設立された。
ユナイテッド・ステーツ・エレクトリック・ライティング・カンパニーは、エレクトロ・ダイナミック・カンパニーの数週間後の1878年に設立され、米国で最も古い電力機器製造会社の後継企業であった。
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