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2019.07.07

身近な存在なのに意外と知らない蛍光灯が光る原理

白熱電球と同様に、昔から私たちの身近にある蛍光灯。白熱電球はどんどんLED電球に置き換えられているのに、蛍光灯はなかなかLED化が進まない印象はないだろうか? 実は蛍光灯の光る原理と取り付ける器具の構造が、LED化が進まない要因に関係している。

それではLEDと蛍光灯の違いは何なのか。今回は、今まで知っているようで知らなかった、蛍光灯が光る原理とその仕組みをご紹介しよう。

蛍光灯はどのような仕組みで点灯するのか?

蛍光灯は、ガスが封入されたガラス管と、両端の電極(フィラメント)で構成されている。ガラス管内のガスに電極から放たれた電子が衝突して紫外線を発生させ、内壁に塗られた蛍光物質がこの紫外線に反応して光を放つ仕組みだ。

蛍光灯が光る原理の秘密は水銀!

ガラス管内のガスは、アルゴンもしくは混合希ガス、微量の水銀で構成されている。電極から放たれた電子は水銀(電子)とぶつかることで紫外線を発生させる。蛍光灯が光るには水銀が必須だ。

蛍光灯を廃棄時に分別するのは水銀が理由?

水銀は生き物の体内に入ると水銀中毒を引き起こすので、その廃棄は「水銀による環境の汚染の防止に関する法律」によって厳しく制限されている。蛍光灯の廃棄には環境汚染に対する配慮が必要で、自治体によっては「割れないように箱に入れた状態で捨てること」と指定されている場合もある。

【参照】環境省 大臣官房廃棄物・リサイクル対策部 産業廃棄物課

 蛍光灯が光る原理は真空放電

封入前、蛍光灯の管内をいったん真空にして、希薄なガスを流し込む。このような空気の密度が低い状態で電気が流れる現象を「真空放電」といい、この原理によって蛍光灯は光っている。

蛍光灯の寿命は原理が決める

蛍光灯は長く使っていると、電極から電子を放出させるエミッタが消耗し、電子が放出されなくなって寿命を迎える。寿命と判別する基準は、蛍光灯が点灯しなくなるか、光束維持率が70%以下となった時だ。

※光束維持率とは、新品時と比べてどれ程の明るさを保っているかを示す割合のこと。ちなみに私たちがこの光束維持率の数値を判別することは、難しいようです。

蛍光灯と白熱電球は光る原理が違う?

もう一つ照明器具でポピュラーなものに、白熱電球がある。同じ照明ではあるが、蛍光灯と発熱電球では、光る原理が異なる。白熱電球もガラス内は真空だが、ガスは封入されておらずフィラメントを流れる電子の摩擦(電気抵抗)により発光するのだ。

蛍光灯に必要な安定器とは?

蛍光灯は点灯方法で大きく3つに分けられる。グロースタータ型とラピッドスタータ型、インバーター型だ。それぞれに専用の安定器があり、蛍光灯を安定して点灯させるためには欠かせない部品だ。

蛍光灯の安定器はどのような仕組み?

安定器は蛍光灯が点灯する際の開始電圧と、点灯後は電極が安定して電子を発するための予熱電圧を供給する。予熱電圧が不安定になったり、電極が劣化し安定して電子が発せられなかったりすると、蛍光灯が点滅し始めるわけだ。

蛍光灯の安定器には配線図が書かれている?

蛍光灯の安定器には配線図が記載されているが、安定器の交換など配線周りの工事は、専門の資格が必要となるケースが多い。もし安定器を交換したい場合などは、専門の人におまかせしよう。

調光できる仕組みの蛍光灯はある?

近年普及し始めているLED蛍光灯には、調光機能の付いたものがある。しかし種類によっては、調光できない蛍光灯もある。

蛍光灯にはどんな種類がある?

前述のように蛍光灯には、グロースタータ型とラピッドスタータ型、インバーター型の3種類がある。それぞれ型番にFL、FCL、FLR、FHFなどの記号が付いているので、基本は蛍光灯の取り付け器具に合った型番のものを購入すると良い。

【参考】長さはどこからどこまで測る?型番の数字やアルファベットの意味は?覚えておきたい蛍光灯の基礎知識

最近の蛍光灯は丸型の種類が多い?

最近の蛍光灯は直管型よりも丸型の種類が増えている。一般家庭のリビングでは、天井にピッタリと付くペンダント型が主流になっているからだ。
しかし丸形蛍光灯の種類は増えてきているとはいえ、その生産数は直管型が上回っている。

【参照】一般社団法人日本照明工業会

蛍光灯の横にあるグローの原理とは?

グロースタータ型の蛍光灯の点灯には、グローランプが必要だ。これによって電極は余熱され、自動的にランプを点灯させてくれる。

蛍光灯は色温度で種類が分かれている

蛍光灯は色温度によって「昼光色」「昼白色」「白色」「温白色」「電球色」に分かれている。用途や場所によって使い分けよう。

最近普及が進んできたLED蛍光灯って?

最近目にすることが増えてきたLED蛍光灯は、半導体の一種であるLEDの「電気を流すと発光する」という特性を利用している。

LED蛍光灯とふつうの蛍光灯では内部構造に違いあり!

LED蛍光灯には安定器が不要で、内部にはガスも封入されていない。照明器具としての寿命も長く、同じ明るさなら消費電力も少ない。

蛍光灯とLED蛍光灯では消費電力が違う

同じ明るさ相当の蛍光灯とLED蛍光灯を比較すると、消費電力は約1/2だといわれている。

蛍光灯とLED蛍光灯の明るさに差はある?

蛍光灯とLED蛍光灯は発光範囲が違う(蛍光灯に比べLEDは1/3の光束)ので単純に比較はできない。同じ明るさ相当の蛍光灯に比べ、LED蛍光灯は直下に光束が集中するので、真下ならば明るく感じる場合がある。

LED蛍光灯は蛍光灯と同じ照明器具では使えない可能性がある

基本的には工事なしには使えない。蛍光灯をLED蛍光灯に換えるには、安定器への配線を工事によってバイパスするか、取り付け器具そのものを交換しなければならない(最近はグロースタータ型のLED蛍光灯も普及しつつある)。
LED蛍光灯へ換える場合は資格が必要なので、資格がない場合は専門の業者などへ依頼しよう。

【参考】交換したけどつかないのはなぜ? 蛍光灯をLEDに交換する時の注意点

白熱電球はその省エネ効果の大きさから、LED電球への置き換えが進んでいる。LED蛍光灯も普及し始めているが、本体の価格で比べれば蛍光灯のコストパフォーマンスはとても優秀だ。原理や種類を理解した上で、賢く使いこなしたい。

文/ねこリセット

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