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» 2012年09月27日 12時59分 UPDATE

いまさら聞けないデジタル技術の仕組みを解説:照明の主役が交代、LED/蛍光灯/白熱電球の違い (1/2)

省エネが求められる中、LED照明の普及が急速に進んでいます。本稿では、LED、蛍光灯、白熱電球の違いについて解説します。

[上口 翔子,@IT MONOist]
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MONOistで2009年04月23日に掲載された記事を転載しています



登場人物の紹介

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乙女
文系女子

デジタル製品に興味はあるが、細かいスペックの話をされるとよく分からない。結局、デザイン重視で選びがちになるが、どうせ買うなら、きちんと製品の性能を理解して自分に合った良い物を買いたいという思いがある


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ムサシ
理系男子

自称デジタル人間。スケジュール管理に紙なんて論外。デジタル製品のことなら、細かいICの隅々まで、何でもこい。基本的には物静かだが、得意分野となると熱く語り始める。女の子に「すごい!」といわれると、やる気が出る



はじめに

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乙女ちゃん、知ってる? 照明の歴史をさかのぼると、これまでおよそ60年に一度のサイクルで新しい照明技術が誕生してきたんだ。1810年代にガス灯、1879年に白熱灯、1938年に蛍光灯。そして次にくるといわれているのがLED(発光ダイオード)照明。研究自体は1990年代初頭から開始されていて、ここ最近やっと一般家庭用に販売が開始されたんだよ。


mm120927_digi_fig1.jpg 画像1 照明は用途やシーンに合わせてさまざまな種類が作られている
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ふーん、じゃあそのLED照明が一番すごいの?


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そうともいえない。それぞれ寿命や輝度が違うからね。


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同じ照明なのにどうして違いが出るの?教えて!


白熱電球

mm120927_digi_fig2.jpg 図1 白熱電球の構造(パナソニック ランプ総合カタログより転載)

 白熱電球と呼ばれる、いわゆる一般的な電球は、図1のように電気を通すフィラメント、電球を覆うバルブ(ガラス管)、口金(ソケット)により構成されています。

 フィラメントは電気が流れることで2000度近い温度まで発熱し、同時にやや赤みを帯びた白色光を発生(白熱化)します。これが電球の発光原理です。

 バルブはフィラメントを保護するとともに、フィラメントの酸化(燃焼)や蒸発を抑えています。また、できるだけ寿命を保つために、不活性ガス(アルゴンと窒素の混合ガス)が封入されています。クリプトン電球などの名前は、この封入されているガスの名称に由来しています。

 電球と器具の差込部分に当たる口金は、その幅ごとにE-26などの名称が付いていますが、これは国際的な基準(幅サイズ)に基づくものです。ただしE-17については、日本のみのサイズで、シャンデリアやダウンライト、浴室の照明など、多くの場所で使用されています。

mm120927_digi_fig3.jpg 図2 白熱電球の発光原理(パナソニック ランプ総合カタログより転載)

 主な特徴は小型・軽量で、集光・散光・調光が可能なこと。あたたかみのある光色で、効率の良いスポットライトなどの局所照明としても使用できます。

 ただし、エネルギーのほとんどが熱として放出され、効率という面で考えると非常に悪いことから、省エネ効果が見込まれない照明として、各照明器具メーカーは白熱電球の製造中止を発表しています。

蛍光灯

 放電灯の一種である蛍光灯は、ガラス管の中に放電しやすくするためのアルゴンガスと、ごくわずかな水銀が封入されており、内壁に蛍光体が塗布されています。管の両端にはタングステンで作成された二重コイルのフィラメントが取り付けられた電極があり、コイルにはエミッタ(電子放出物質)が塗布されています。

mm120927_digi_fig4.jpg 図3 蛍光灯の構造(パナソニック ランプ総合カタログより転載)

 発光原理は、まず蛍光灯内の電極に電気を流すことで発熱します。電極は白熱化させるものではなく、電子を放出する物質が塗布されていて、そこから、電子を飛ばすために電圧をかけています。

mm120927_digi_fig5.jpg 図4 蛍光灯の発光原理(パナソニック ランプ総合カタログより転載)

 電子が出てくると、蛍光管の中にある水銀原子とぶつかり、紫外線を放出します。紫外線は人の目には見えないため、見える光の波長に紫外線を変えるために蛍光体を塗っています。紫外線はその蛍光体に当たると、可視光(人が見ることのできる光)に変わります。

 なお、蛍光灯は白熱電球のようにフィラメントの酸化が激しくないため、白熱電球より長寿命となっています。また白熱電球のように、発熱させて光を得ているわけではなく、電子と原子を衝突させて光を放出しているため、無駄が少なくなっています。蛍光灯の寿命は短いもので6000時間。長いものだと、1万6000時間となっています。

mm120927_digi_fig6.jpg 画像2 LED/白熱電球/蛍光灯の消費電力を比較した様子
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