白熱電球・蛍光灯・LEDの3つは、効率と寿命の比較が定番の出題です。あわせて光束・照度などの単位も整理しておきましょう。
雪村 ましろ
うちの実家の和菓子屋、去年ぜんぶLEDに替えたんです。
電気代がびっくりするくらい下がったって、お父さんが言ってました。
香月 リサ 先生
それは正しい投資ね。
今日は照明の3兄弟、白熱電球・蛍光灯・LEDを比べてみましょう。
深見 つむぎ
比較の軸はランプ効率と寿命ですね。
先生、質問があります。
順番はやはりLEDが最も優秀ですか?
香月 リサ 先生
ええ。
効率も寿命も、白熱電球が最下位、蛍光灯が中間、LEDが最上位。
この順番は揺るがないわ。
戸倉 ジャスミン
白熱電球って、あの黄色っぽくてすぐ熱くなるやつ? 触ると熱いよね。
深見 つむぎ
その熱がまさに無駄なの。
白熱電球はフィラメントを高温にして光らせるから、エネルギーの大半が熱に化けてしまう。
効率が低い直接の理由よ。
雪村 ましろ
ぽわわ〜…でも白熱電球の光、あったかくて好きです。
お店の和菓子がおいしそうに見えるんです。
香月 リサ 先生
それも大事な性質よ、ましろちゃん。演色性ね。Raという指標で表して、白熱電球はRaが非常に高いの。
戸倉 ジャスミン
ふーん。
効率は悪いけど、色を見せるのは得意ってことか。
得意分野が違うんだね。
香月 リサ 先生
そのとおり。
次は蛍光灯。
蛍光灯は放電で光る放電ランプだから、そのままでは電流が際限なく増えて壊れてしまうの。
だから必ず安定器を入れるわ。
深見 つむぎ
安定器の役割は2つ。
始動時に高い電圧を発生させて放電を開始させることと、点灯後は電流を適正な値に制限すること。
補足すると、鉄心とコイルでできているので力率が低くなりがちです。
戸倉 ジャスミン
力率が低い? それって前にやった進相コンデンサの出番じゃん!
香月 リサ 先生
そのとおり。
だから蛍光灯器具には力率改善用のコンデンサが組み込まれているものが多いのよ。
知識がつながってきたわね。
雪村 ましろ
ふぇぇ〜、蛍光灯って意外と複雑…。
あの、点灯管って何をしてるんですか?
深見 つむぎ
点灯管ね。
中のバイメタルが温度で開閉して、その瞬間に安定器から高電圧が生じる。
それが放電のきっかけになるの。
香月 リサ 先生
だから点灯管方式は、スイッチを入れてから点くまで少し待たされるでしょう?
あの「チカチカ」は点灯管が働いている時間なのよ。
戸倉 ジャスミン
あー! 学校の古い教室のやつ、まさにそれ! 謎が解けた。
香月 リサ 先生
最後に単位を整理しましょう。
光源から出る光の総量が光束で単位はlm。
照らされた面の明るさが照度で単位はlxよ。
深見 つむぎ
1m²あたりに1lmの光束が入射したときが1lx。
ランプの明るさと、机の上の明るさは別物ということですね。
確認クイズ
光源から放出される光の量(光束)を表す単位として、正しいものはどれか。
- カンデラ[cd]
- ルーメン[lm]
- ルクス[lx]
- ワット[W]
こたえを見る
正解: 2. ルーメン[lm]
光源から放出される光の総量である光束の単位はルーメン[lm]です。カンデラ[cd]は光度、ルクス[lx]は照らされた面の明るさである照度、ワット[W]は消費電力の単位です。ランプ効率は光束を消費電力で割った[lm/W]で表します。
確認クイズ
蛍光灯を点灯させるために用いる安定器の役割として、正しいものはどれか。
- ランプの力率を改善する
- 始動時に高電圧を発生させ、点灯後は放電電流を制限する
- 交流を直流に変換する
- 点灯までの時間を長くして寿命を延ばす
こたえを見る
正解: 2. 始動時に高電圧を発生させ、点灯後は放電電流を制限する
安定器は始動時に高電圧を発生させて放電を開始させ、点灯後は放電電流が過大にならないよう制限する役割を持ちます。放電ランプは電流が増えるほど電圧が下がる特性があり、安定器がないと電流が際限なく増えて破損します。安定器自体はコイルを含むため力率はむしろ低下し、力率改善は別途コンデンサが担当します。