街灯

古代ギリシャと古代ローマの文明では、初期のランプは主に安全確保の目的で使用されていました。これは、歩行者が道で何かに躓くのを防ぎ、潜在的な強盗を寄せ付けないためでした。当時、長持ちして適度な炎を提供する油ランプが主に使用されていました。ローマの別荘の前に油ランプを灯す責任を負う奴隷は、ランテルナリウスと呼ばれていました。^{[ 1 ]}

エドウィン・ヒースコートの言葉を借りれば、「ローマ人は油ランプで街路を照らし、バグダッドからコルドバまでの都市も同様に照らされていた。当時ヨーロッパの大部分は、今では暗黒時代と呼ぶのはあまり流行らないが、街路照明の観点から見ればまさに暗黒時代だった。」^{[ 2 ] [ 3 ]}

いわゆる「案内人」たちは、中世の町の薄暗く曲がりくねった通りを通って、人々をある場所から別の場所へと案内した。

白熱灯が普及する以前は、都市ではろうそくの灯りが使われていた。初期のランプでは、ランプ点灯係が夕暮れ時に町中を巡回し、それぞれのランプに火を灯す必要があった。いくつかの資料によると、1417年にロンドン市長のヘンリー・バートン卿がロンドンで照明を命じたとされているが、確固たる証拠はない。^{[ 4 ]}

公共の街路灯は16世紀に初めて開発され^{[ 5 ]} 、ロンドンのエドマンド・ヘミングとアムステルダムのヤン・ファン・デル・ヘイデンによるガラス窓付きランタンの発明^{[ 6 ]}によって急速に普及し、光量が大幅に向上した。1588年、パリ議会は各交差点に松明を設置して点灯することを布告し、1594年には警察がこれをランタンに変更した^{[ 7 ]} 。それでも、17世紀半ばには、旅行者が夜間に暗く曲がりくねった通りを移動しなければならない場合、ランタン持ちを雇うのが一般的だった^{[ 8 ]。} 1667年、ルイ14世はパリで大規模な改革を承認し、これには街路や交差点への照明の設置と維持、照明器具の破壊や盗難に対する厳しい罰則が含まれていた。^{[ 9 ]}パリには17世紀末までに2,700以上の街灯があり、^{[ 9 ]} 1730年までにはその2倍の数になった。^{[ 10 ]}このシステムでは、通りの真ん中に高さ20フィート（6.1メートル）の紐で20ヤード（18メートル）間隔で吊るされたランタンで通りが照らされていた。1698年に訪れたイギリス人が「冬の間も、満月の夜でさえ通りが照らされている！」と興奮気味に語っている。 ^{[ 11 ]}ロンドンでは、17世紀末頃に公共の街路灯が導入された。 1712年に日記を書いた人は「ハイドパークを通り抜けてケンジントンの女王の宮殿までずっと、暗い夜に道路を照らすためにランタンが設置されていた」と記している。^{[ 12 ]}  

大幅に改良された石油ランプ、レヴェルベールが1745年に導入され、その後数年間で改良されました。これらのレヴェルベールから放たれる光はかなり明るく、眩しすぎると苦情を言う人もいました。^{[ 12 ]}これらのランプは街灯柱の頂上に取り付けられました。^{[ 12 ]} 1817年までに、パリの街路には4,694個のランプがありました。フランス革命（1789～1799年）の間、革命家たちは街灯柱が貴族やその他の反対者を吊るすのに都合の良い場所であることを発見しました。^{[ 13 ]}

街路灯の最初の普及システムは、燃料としてパイプで送る石炭ガスを使用していた。スティーブン・ヘイルズは1726年に石炭の実際の蒸留から可燃性液体を初めて入手した人物であり、ジョン・クレイトンは1735年にガスを石炭の「精霊」と呼び、偶然その可燃性を発見した。ウィリアム・マードック（綴りは「Murdock」と表記されることもある）は、このガスを照明の実用化に初めて使用した人物である。1790年代初頭、コーンウォールの錫鉱山で自社の蒸気機関の使用を監督していたマードックは、さまざまな種類のガスの実験を開始し、最終的に石炭ガスが最も効果的であると結論付けた。彼は1792年にコーンウォールのレドルースにある自分の家を初めて点灯した。^{[ 14 ]} 1798年には、ソーホー鋳造所のメインビルをガスで照らし、1802年にはガス灯の公開展示で外を照らし、その光は地元住民を驚かせた。

ガス灯を使った最初の公共街路灯は、 1807年6月4日にフレデリック・アルバート・ウィンザーによってロンドンのパル・モールで実演された。^{[ 15 ]}

1811年、エンジニアのサミュエル・クレッグは、現在世界最古の現存するガス工場と考えられているものを設計・建設しました。ガスは、北ランカシャーのドルフィンホルム村にある梳毛工場の照明に使用されました。煙突やガスプラントを含む工場の遺構は、イングランドの国家遺産リストに登録されています。クレッグの設置により、建物の所有者は毎晩最大1,500本のろうそくの費用を節約できました。また、工場の所有者の家とドルフィンホルムの工場労働者の家が並ぶ通りも照らされました。^{[ 16 ]}

1812年、議会はロンドン・ウェストミンスター・ガス灯・コーク会社に特許状を与え、世界初のガス会社が誕生した。それから2年も経たない1813年12月31日、ウェストミンスター橋はガス灯で照らされた。^{[ 17 ]}

この成功を受けて、ガス灯はロンドン以外にも、イギリス国内だけでなく海外にも広まった。イギリスでロンドン以外で最初にガス灯が導入されたのは、1816年のランカシャー州プレストンで、ジョセフ・ダンのプレストン・ガスライト社が新しく明るいガス灯を導入した。もう一つの早期導入地はボルチモア市で、1816年にレンブラント・ピール美術館でガス灯が初めて実演され、ボルチモアのピール・ガスライト社が米国初のガス街灯を提供した。1860年代には、南半球のニュージーランドで街灯が導入された。

パリでは、公共の街路灯が最初に屋根付きの商店街であるパサージュ・デ・パノラマに設置されたのは1817年のことだった。それ以前の17年間、サン＝ドミニク通りの住宅で、個人宅のガス灯による室内照明が実演されていた。パリの主要道路に初めてガス灯が設置されたのは1829年1月で、カルーゼル広場とリヴォリ通りに始まり、その後、ラ・ペ通り、ヴァンドーム広場、カスティリオーネ通りにも設置された。1857年までには、グラン・ブールバールはすべてガス灯で照らされるようになり、同年8月にはパリの作家が熱狂的にこう記している。「パリ市民を最も魅了するのは、ブールバールのガス灯による新たな照明である。マドレーヌ寺院からモンマルトル通りまで、2列に並んだランプは、白く澄んだ光を放ち、素晴らしい効果を生み出している。」 19世紀に大通りや都市の記念碑に設置されたガス灯は、この都市に「光の都」というニックネームを与えた。^{[ 18 ]}

灯油 街灯は、1853年にポーランドの薬剤師イグナツィ・ウカシェヴィチによってレンベルク（オーストリア帝国）で発明されました。彼の灯油ランプは後にブカレスト、パリ、その他のヨーロッパの都市で広く使用されるようになりました。彼は1854年に世界初の鉱山を、1856年にはポーランドのヤスウォに世界初の灯油精製所を開設しました。^{[ 19 ]}

石油ガスは石炭ガスに対抗する存在として登場した。1815年、ジョン・テイラーは「油」やその他の動物性物質を分解する装置の特許を取得した。テイラーとマルティノーが薬局ホールで特許取得済みの装置を展示したことで、「石油ガス」への世間の注目が集まった。

During the period of gas lighting, lights were not generally left on for the entire night, nor were they necessarily turned on during periods of moonlight. In an article about the development of streetlighting in three industrial cities, Mark Bouman reported that Max Greve, the mayor of Bochum, Germany, "fought all his life against 'absurd modernism,' which would have had the lights on even when the moon shone."^[20]

The first electric street lighting employed arc lamps, initially the "electric candle", "Jablotchkoff candle", or "Yablochkov candle", developed by Russian Pavel Yablochkov in 1875. This was a carbon arc lamp employing alternating current, which ensured that both electrodes were consumed at equal rates. In 1876, the common council of the city of Los Angeles ordered four arc lights installed in various places in the fledgling town for street lighting.^[23]

On 30 May 1878, the first electric streetlights in Paris were installed on the avenue de l'Opera and the Place de l'Étoile, around the Arc de Triomphe, to celebrate the opening of the Paris Universal Exposition. In 1881, to coincide with the Paris International Exposition of Electricity, streetlights were installed on the major boulevards.^[24]

ロンドンで最初に電気アーク灯で照らされた通りは、 1878年のホルボーン高架橋とテムズ川堤防付近であった。1881年までに4,000基以上が使用されるようになったが、その頃にはシーメンス・ハルスケ社のフリードリヒ・フォン・ヘフナー＝アルテネックによって改良された差動アーク灯が開発されていた。米国はアーク照明の採用に早く、1890年までに13万基以上が稼働し、非常に高い月光塔に設置されることが多かった。

アーク灯には2つの大きな欠点があった。第一に、アーク灯は強烈で不快な光を発するため、造船所のような工業地帯では有用であったものの、一般の街路では不快であった。第二に、炭素電極が急速に消耗するため、メンテナンスに手間がかかる。19世紀末に安価で信頼性が高く明るい白熱電球が開発されると、アーク灯は街路照明としては使われなくなったが、工業用途ではその後も長く使われ続けた。

白熱電球で照らされた最初の通りは、ニューカッスルのモズリー通りでした。この通りは、1879年2月3日にジョセフ・スワンの白熱ランプで一晩だけ照らされました。 ^{[ 25 ] [ 26 ]}その結果、ニューカッスルは世界で初めて電灯で照らされた街路を持つ都市となりました。^{[ 27 ]}米国で最初に電灯の実証に成功した都市は、オハイオ州クリーブランドで、1879年4月29日にパブリックスクエアの道路システムの周りに12個の電灯が設置されました。 ^{[ 28 ] [ 29 ]}インディアナ州ワバッシュでは、1880年2月2日に裁判所の上に吊り下げられたそれぞれ3,000カンデラのブラシアーク灯4個が点灯され、町の広場は「真昼のように明るくなった」。^{[ 30 ]}

ケープ植民地（現在の南アフリカ）のキンバリーは、南半球とアフリカで初めて電気街灯が設置された都市であり、1882年9月2日に16基が初めて点灯された。^{[ 31 ] [ 32 ]}このシステムは、フィラデルフィアに次いで世界で2番目に自治体によって電力供給されたシステムだった。

中央アメリカのコスタリカのサンホセでは、1884年8月9日に水力発電所から供給される電力で25個のランプが点灯された。 ^{[ 33 ]}

ニュルンベルクは、1882年6月7日にドイツで初めて公共照明に電気を使用した都市であり、続いてベルリンが1882年9月20日に（ポツダム広場のみ）電気照明を導入した。

ティミショアラ（現在のルーマニア）は、 1884年11月12日にオーストリア＝ハンガリー帝国で初めて電気による公共照明を導入した都市であり、731個のランプが使用されました。^{[ 34 ]}

1882年12月9日、オーストラリアのクイーンズランド州ブリスベンで、クイーンストリートモール沿いに8つのアーク灯を設置し、電気のデモンストレーションが行われた。これらのアーク灯に電力を供給するために、JWサットン社 がアデレードストリートに所有する小さな鋳造所で、ロビー蒸気機関で駆動される10馬力のクロンプトン直流発電機が使用された。^{[ 35 ]} 1884年、ビクトリア州ワルハラでは、ロングトンネル（ゴールド）マイニング社によってメインストリートに2つのランプが設置された。1886年、タスマニア州の孤立した鉱山町ワラタでは、電気で動く街路灯の大規模なシステムが設置された最初の町となった。^{[ 36 ]} 1888年、ニューサウスウェールズ州のタムワースでは、 52個の白熱灯と3つのアーク灯で13km以上の通りを照らす大規模なシステムが設置された。^{[ 37 ] [ 38 ]}市営電力会社によって電力供給されたこのシステムにより、タムワースはオーストラリアで「最初の光の都市」という称号を得ました。 

1885年12月10日、ガデオ発電所が稼働を開始したことを受け、ヘルネサンドはスウェーデンで初めて電気街灯が設置された町となった。 ^{[ 39 ]}

白熱電球は、高輝度放電ランプが登場するまで、主に街路灯として使用されていました。これらはしばしば高電圧直列回路で動作していました。直列回路が普及したのは、1か所から多数のランプを制御できること、そしてループを流れる一定電流が配線の電圧降下を補償し、ランプごとに均一な明るさが得られるためです。さらに、個々の6.6アンペアのランプは低電圧で動作するため、消費電力1ワットあたりの光量が多くなります。これは、太くて短いフィラメントは、長くて細いフィラメントよりも表面積が小さく、熱損失が少ないためです。

1つのランプが切れただけでシステム全体が暗くなるのを避けるため、各街路灯には回路が損なわれないようにする装置が備え付けられていました。初期のシリーズの街路灯には絶縁トランスが装備されていました。^{[ 40 ]}これにより、電球が点灯しているかどうかに関わらず、トランスを介して電流が流れるようになっていました。

その後、フィルムカットアウトが発明されました。これは、ランプにつながる2本の電線に接続された2つの接点を隔てる小さな絶縁フィルムの円盤でした。ランプが故障した場合（開回路）、ストリングを流れる電流はゼロになり、回路の電圧（数千ボルト）が絶縁フィルムに印加され、フィルムを貫通します（オームの法則を参照）。このようにして、故障したランプはバイパスされ、地区の残りの部分に電力が供給されました。街路灯回路には自動電流調整器が組み込まれており、ランプが切れても電流が増加するのを防ぎ、残りのランプの寿命を延ばしました。故障したランプを交換する際には、新しいフィルムが取り付けられ、再びカットアウト内の接点を隔てました。このシステムは、ランプと反射板をマウントアームから隔てる大きな磁器製の絶縁体によって識別できました。これは、ランプのベースにある2つの接点が、地上から数千ボルトの電圧で動作する可能性があるため必要でした。

街路灯の設置においては、認識しておくべき3つの光学現象がある。

• 運転者の目の調節反射による夜間視力の低下が最大の危険です。運転者が暗い場所から街灯の光のプールに出ると、瞳孔はすぐに収縮して明るい光に順応しますが、光のプールから出ると、瞳孔の拡張は暗い光に順応するのに非常に時間がかかるため、視力が低下した状態で運転することになります。さらに、研究によると、青色光にさらされた後は、赤色光にさらされた後よりも瞳孔反射がより顕著で、光後の回復に時間がかかることが示されています。道路照明や車のヘッドライトで青色光を多く含む光源が一般的になるにつれて、このリスクは継続的に増加します。^{[ 69 ] [ 70 ]}年齢を重ねるにつれて、目の回復速度は遅くなるため、視力が低下した状態での運転時間と距離が増加します。
• 夜間視力の喪失は、街灯によって提供される高輝度レベルへの網膜細胞の視覚順応によるものです。人が照明されたエリアを離れると、網膜細胞は、照明のないエリアの低輝度レベル下で物体や動きに敏感になる前に順応時間を必要とします。^{[ 44 ] [ 58 ]}
• 対向車のヘッドライトは、灰色の背景よりも黒い背景の方が視認性が高い。コントラストが強いことで、対向車の存在をより意識しやすくなる。
• 迷走電圧も多くの都市で懸念事項となっている。迷走電圧は街灯柱を誤って帯電させ、街灯柱に接触した人に怪我や死亡事故を引き起こす可能性がある。^{[ 71 ]}

街灯の支柱には、子供たちが遊びで登る以外にも、物理的な危険があります。街灯の支柱は、特に視力の弱い人や飲酒運転者にとって、自動車運転者や歩行者との衝突の危険性があります。この危険性は、衝撃を受けた際に支柱が折れるように設計する（脆弱型、折りたたみ式、または受動的に安全な支柱と呼ばれる）、ガードレールで支柱を保護する、または下部に標識を付けて視認性を高めることで軽減できます。強風や金属疲労の蓄積によって街灯が倒れることもあります。

2017年現在、世界の電力の70%は化石燃料の燃焼によって発電されており^{[ 80 ]} 、大気汚染や温室効果ガスの発生源となっています。また、世界中で約3億個の街灯がその電力を使用しています^{[ 81 ]} 。都市は、オフピーク時に街灯を暗くしたり、より狭い範囲をより低い輝度で照らすLED街灯に切り替えたりすることで、街灯の電力消費を削減するなど、より効率的なエネルギー利用を模索しています^{[ 82 ]} 。多くの自治体は、夜間の静かな時間帯に照明を消す部分夜間照明計画を採用しています。これは通常、午前0時から午前5時30分までで、右側の標識に示されています。しかし、犯罪率への影響については疑問が呈されています。ニューヨーク州の一般的な集光道路照明は、高圧ナトリウムランプで8.5kW /マイルの場合、1マイルあたり年間6,400ドル、発光ダイオード照明器具で5.4kW/マイルの場合、4,000ドルかかります。^{[ 83 ]}ただし、方向性と形状を最適化することで改善できます。広角ライトへの移行により、フランダース地方の街路灯間の距離を45mから90mに倍増させることができ、改修された2,150kmのネットワークの年間街路照明電気費を900万ユーロに削減し、これは約4,186ユーロ/kmに相当します。^{[ 84 ]}   

プロジェクトの経済性は、ベースライン技術、使用時間、電気料金、インセンティブ、および選択された制御戦略に依存します。研究によると、LEDは最大の節約効果をもたらし、ネットワーク制御は追加のエネルギーとメンテナンスのメリットをもたらすことができます。費用対効果は、サイトとプログラム設計によって異なります。^{[ 90 ] [ 91 ]}

研究では、道路や歩道で検出された活動や速度に応じて光レベルを調整する画像ベースまたはマルチセンサーの「適応型」制御戦略も評価されている。^{[ 92 ]}

2つの道路の交差点にある控えめな常時点灯灯は、ドライバーが脇道に近づくにつれてその位置を把握し、ブレーキを調整したり、本線から外れたり、車両や歩行者を確認したりする際に、どこに曲がるべきかを正確に把握したりできるため、ナビゲーションの補助となります。ビーコンライトの機能は「私はここにいます」と知らせることであり、暗い夜には暗い光でも十分なコントラストが得られるため、その目的を果たすことができます。車が光のプールを通過することによる危険を防ぐため、ビーコンライトは本線に光を当ててはならず、脇道にも明るく照らしてはなりません。住宅地では、これが通常唯一適切な照明であり、歩行者のために歩道にも光が届くという副次的な効果もあります。州間高速道路では、この目的は通常、道路の両側に反射板を設置することで達成されます。

上述の危険性があるため、道路照明は適切に控えめに使用され、特定の状況でリスクを高めることが正当化される場合にのみ使用されます。これは通常、複数の方向転換と多くの標識がある交差点、つまり運転者がヘッドライトの光が届かない多くの情報を素早く把握しなければならない状況を指します。このような状況（高速道路のジャンクションや出口ランプなど）では、運転者がすべての危険を素早く認識できるように交差点が照明されることがあり、適切に設計された計画では、交差点の約15分前から徐々に照明が明るくなり、交差点を過ぎた後は徐々に暗くなります。高速道路の主要区間は、運転者の夜間視力を維持し、対向車のヘッドライトの視認性を高めるために照明がありません。ヘッドライトが道路を照らさない急カーブがある場合は、カーブの外側に照明を設置することが正当化されることがよくあります。

（例えば、交通量が多く高速な複数車線の道路など）道路を照らす必要がある場合、街灯を無造作に設置することによる危険を避けるため、断続的な照明は避けるべきです。断続的な照明では、光の照射範囲に出入りする際に目の調整が繰り返し必要となり、眼精疲労や一時的な失明を引き起こすからです。このような場合、ヘッドライトを不要にするよう設計されたシステムが採用されます。これは通常、高いポールに明るい照明を密集した一定の間隔で設置することで実現され、道路全体に均一な光が照射されます。照明は路肩から路肩までを照らします。

夜間の安全性を高めるための自転車道の照明設置など、通勤・通学における自転車利用を促進する政策が提案され、実施されている。