工具の通販モノタロウ 照明 照明のことが分かる講座 蛍光ランプ、その進化とプロセス

照明のことが分かる講座

照明とは人々の生活に役立つ光の仕事のことを言います。 照明の主光源がLEDに変わりつつあるなか、照明を知ることで生活はより豊かに変わります。 そこで本連載では照明の基礎知識から光源や照明器具の種類、照明方式、照明がもたらす心理・ 生理効果を分かりやすくご紹介していきます。
第2章 光源の種類と特徴

2-3 蛍光ランプ、その進化とプロセス

いままで家庭やオフィス照明などで欠かせない 蛍光ランプ(熱陰極蛍光ランプ)は1935年アメリカの大手電気メーカであるGE(ゼネラルエレクトロニクス社)のインマンによって発明されました。蛍光ランプの発光原理はそれまでの白熱電球の温度放射とは全く異なる新しい放電発光で、これをルミネセンスと呼んでいます。 その仕組みを簡単に説明すると、フィラメントの熱で生じた熱電子が水銀原子にぶつかって紫外線を発生します。それが管の内側に塗布された蛍光体を刺激して光になるわけです。(図1、蛍光灯の発光原理)

光に熱を伴わないため冷光とも言われていますが、実際点灯した状態で管を触ると熱を持っており、フィラメント近くは触れないほど熱いです。

日本では1940年の法隆寺昭和大修理の一環として、壁画の模写に20Wの直管型蛍光灯が初めて使われたという記録が残っています。発明されてから僅か5年後(昭和15年)の出来事です。 初期の蛍光ランプは演色性もあまりよくなく、またランプ効率は30lm/w 前後で今日のものと比べると決して明るくはありませんでした。しかし法隆寺の模写に使われた蛍光灯は、そこに参加した人から聞いた話によると、明るく色も綺麗に見えていたそうです。

蛍光ランプの点灯には安定器と言う装置が欠かせません。安定器はおもにランプの点灯に必要なフィラメントの予熱と点灯後の過電流を阻止して安定的な光を維持する役割があります。 そのためランプ電流をランプに合わせて制御する必要があり、一つの安定器でいろいろな種類の蛍光ランプを点灯させることはできません。また安定器にはランプの点灯に必要な始動電圧を供給し、種類によって力率改善や調光などの付加機能もあります。

蛍光灯の点灯方式を大別すると、グロースタータ形、ラピッドスタート形、インバーター形があります。

グロースタータ形はグロー管で点灯させる方式です。安価なため住宅用照明を中心に普及しましたが、光にチラツキが生じたり、点灯するのにスイッチを入れて若干の時間がかかったりする、といったデメリットもあります。

ラピッドスタート形は読んで字のごとくランプを瞬時に点灯させることのできる方式です。オフィスや学校の教室のように多くの器具を一斉点灯するところで利用されています。

インバーター形は蛍光灯代替のLEDが普及し始める直前まで主流になっていました。これは高周波で点灯させることにより50、60ヘルツ共用で、瞬時点灯を可能にします。 これにより専用蛍光ランプとの組み合わせで100 lm/w を超える高いランプ効率を実現しています。さらにチラツキが無くなり、安定器も軽量ですむなどの特徴から広く普及しました。

蛍光灯が日本で普及した訳

2005年、わが国では蛍光ランプの年間製造量が5億本を超え、世界有数の蛍光灯大国になっています。日本人は何故この光が好きなのでしょうか。それには幾つかの理由が考えられます。

第1に蛍光ランプの電気代が安くランプ寿命が長い、という経済的特長にあると思います。それは資源の少ない我が国にとって大きな課題である、エネルギー有効利用について人々の関心の高さが影響していると考えられます。

第2は白熱電球では出せない白い光が日本の高温多湿の風土に適合していることです。光も夏の暑さを考えると特に白色や昼白色蛍光灯は何とも涼しげに感じられます。

投光照明用電球の明るさは光束より直下光度(cd、カンデラ)で確認します。光度を距離の二乗で割ることで局部的ではありますが最大照度が算出できます。例えば光の広がり15度で最大光度7000cdのPAR型電球の場合、5m直下の照度が幾らかと言えば、7000÷5の二乗で280ルクスになります。

第3に蛍光灯の柔らかな拡散光に関係します。この光は天井の低い日本の家屋に適しており、床面を含め部屋の隅々まで明るく見せる効果があります。さらに先人は行灯や明かり障子の柔らかな光の下で生活していたせいもあって、私たち現代人も明暗コントラストの効いた照明効果より柔らかな「光と影」の雰囲気に高い感受性があるのかも知れません。

装飾用電球

装飾照明用電球はバルブの形状や色に様々な種類があります。なかでもバルブの形状が蝋燭の炎のような形をしたシャンデリア型電球(記号C―Conical円錐形の略)、または(記号F―Flame炎の略)と、それに幾つかの直径を持ったボール型電球(記号G)が良く使われています。 シャンデリア型電球はクラシックシャンデリアや燭台を模した照明器具によく合います。特にバルブが透明のタイプはフィラメントの輝きが直接見え、例えばクリスタルガラスに光が当たると、ガラスのカットによってきれいな虹が生じます。(写真3 装飾照明用電球)

  • 図1 蛍光灯の発光原理
  • 写真1 直管型蛍光灯器具の内部
    (左端のソケットと右の安定器)
執筆: 中島龍興照明デザイン研究所 中島龍興

『照明のことが分かる講座』の目次

第1章 照明の基礎知識

第2章 光源の種類と特徴

第3章 LED照明器具の選び方

第4章 照明方式

第5章 照明の視覚心理・生理

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