蛍光灯の種類・仕組み

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蛍光灯とは

蛍光灯は、ランプ内の放電で発生する紫外線を蛍光物質に当て、可視光線として取り出すことができるランプです。電流を流すことで放出された電子と、蛍光灯内部の水銀が接触すると紫外線が発生します。この紫外線が蛍光物質と反応し、可視光線として光を生み出すというのが、蛍光灯の仕組みになっています。

蛍光灯の両端に取り付けられている「エミッタ」という部品は、電流を流すことで電子を放出します。蛍光灯の中には不活性ガスとともに水銀ガスが封入されており、管の内面には紫外線に反応して発光する蛍光物質が塗布されています。

蛍光灯の内部に塗布された蛍光物質の種類によって、電球色や温白色、昼白色、昼光色など、数多くの色温度を作りだすことができるため、家庭用、業務用などで幅広く使われています。

例えば、リビングなどで団らんのあかりを求めた場合は電球色の蛍光灯を選定したり、書斎や勉強室などでは昼白色を選定したりと、生活スタイルや用途にあわせて、蛍光灯の色を決めることが可能です。

蛍光灯技術の歴史

蛍光灯は、1954年頃に、国内初のラピッドスタート型蛍光灯が開発されました。事務所などの業務施設では、即時点灯型の蛍光灯が一般的になりました。その後、霞ヶ関ビルなどでシステム天井が採用されたのが1968年頃です。2灯用下面開放埋込型の蛍光灯が主流となりました。

1975年頃には、VDT作業が多くなり、グレアカットルーバを備えた蛍光灯が流通するようになりました。1991年には、インバーターにより点灯効率の向上やチラツキを防止したHf蛍光灯が開発されています。

現在では、Hf蛍光灯が主流ですが、長寿命Hf蛍光灯や、大光束Hf蛍光灯など、さらに改良が進められた製品が販売されています。なお、グローランプを使用した蛍光灯は1950年頃から販売されていますが、キッチンライトなど、FL10W程度の小型製品を除き、ほとんど採用されることはなくなっています。

蛍光灯器具の耐用年数と寿命

蛍光灯器具は、10年から15年が期待される耐用年数と言われています。メーカーでも、安定器の耐用年数を10年としており、10年を超えた照明器具は安定器交換や器具交換を薦めています。しかし、現実には15年を超え、20年や25年と使用している例も多くあります。屋内で使用する照明器具で、3,000h/年を超えるような過酷な点灯状況になければ、概ね15年程度は使用できると言えます。屋外に設置される照明器具の場合、10年程度使用できれば十分です。

数年から数十年使用した照明器具は、器具内電線のひび割れ、ソケットの変形や破損、端子台の変形破損などのおそれがあります。また、蛍光灯を点灯させた瞬間に漏電遮断器が動作したり、発煙や火花を発生された場合、器具に寿命が来たと判断し、リニューアルすると良いでしょう。

1972年以前の蛍光灯器具の場合、安定器にPCBが入っていることがあります。PCBは単純廃棄することができず、所定の機関に回収を依頼する必要があり、回収されるまでの期間は厳重な保管が必要です。

蛍光管の寿命

蛍光ランプの種類によって違いがありますが、施設照明として広く使用されているHf蛍光管は12,000時間の寿命を持っています。一般家庭で使用されているサークル形の蛍光灯は、6,000〜8,000時間程度、キッチン手元灯などに使用される直管蛍光灯は、3,000時間〜6,000時間の寿命です。

蛍光灯の頻繁なオンオフによる寿命の低減

蛍光灯の欠点として、頻繁なオンオフを繰り返すと寿命が短くなることがあります。蛍光灯の点灯は、エミッタに高電圧を印加して電子の放出を始めており、この高電圧によりエミッタが消耗するため、蛍光灯を点灯し状態よりも、点灯時に大きな負担が発生します。

一般の蛍光灯は、1回の点灯によって1時間程度の寿命が短くなると言われています。しかし、家庭用で使用されている電球型蛍光灯の場合、施設用のFHT蛍光灯やFL蛍光灯、Hf蛍光灯などよりも点滅性能が強化されており、20,000回から40,000回の点滅回数を耐える電球も販売されています。

点滅頻度の高い場所では、このような点滅性能の高い蛍光灯を使い分けることで、電球交換頻度を抑え、省エネルギーにつなげることができます。

蛍光灯安定器の寿命

蛍光灯安定器は、ソケットや電線など電気絶縁材料の性能限界として、40,000時間を性能維持限界として規定しています。安定器の平均寿命は8年〜10年とされており、この年数に至る頃には、設置した蛍光灯照明器具のうち半数が、寿命に至っていることを示しています。

日本照明器具工業会のガイドラインでは、照明器具の耐用年数を15年としています。15年を経過した照明器具は、照明器具としての機能が著しく低下し、絶縁劣化が進行している状況であり、安全のための器具交換を必要とします。

安定器の劣化は目視が難しく、外観上問題ないように見えても内部劣化が進んでいることがあります。安定器内部のビニル絶縁電線は、安定器から発生する熱によってもろくなっており、発煙や白化事故を起こしやすい状況になっています。また、コイルの異常発熱やコンデンサの破損など、発火事故の危険性が高まっています。

安定器は一般的に、周囲温度5℃〜35℃程度の範囲で使用することを前提にしており、周囲温度を逸脱した環境においては寿命が著しく短くなります。絶縁材料の場合、周囲温度が10℃程度上昇すると、期待寿命が半減すると言われていますので、設置場所の周囲温度には十分な注意が必要です。

例えば、天井裏に安定器を設置する場合、グラスウールで安定器が覆われてしまうと、安定器周囲温度が著しく上昇し、絶縁材料が熱によって劣化するおそれがありますので避けなければいけません。

電子安定器の寿命

電子安定器の場合、内蔵しているトランスやコンデンサ、半導体部品の寿命によって、耐用年数が左右されます。耐用年数の限界に近づくと、蛍光灯ランプの不点、チラツキが発生するようになります。絶縁劣化が進んでいるコンデンサから発煙・発火することも考えられるため、早期の交換が望まれます。

電子安定器は、トランスチョーク・コンデンサ・半導体部品をプリント基板にはんだ付けされており、それぞれの部品に劣化のおそれがあります。トランスチョークは絶縁性能が低下することにより層間短絡を発生させるおそれがあります。

コンデンサ類は絶縁性能の低下や電解液の蒸発によって温度上昇し、容量低下を引き起こします。半導体やプリント基板も絶縁性能が低下すれば、温度上昇の原因となり、短絡してしまう可能性があります。

これらの劣化現象は、蛍光灯の不点灯につながる上、コンデンサ類はとくに電解液の漏れや、破損するおそれが高いため、耐用年数に近づいた安定器は早期に交換することが望まれます。

安定器の24時間365日連続稼動

24時間稼働の工場やコンビニ、防犯灯など、昼夜を問わず24時間連続稼動する安定器は、期待寿命が半分以下になりますので、運用コストの算出や、照明器具のメンテナンス計画を立てる場合には注意が必要です。

蛍光灯のランプと安定器の価格

カタログ定価ベースにおける蛍光灯の価格と安定器の価格です。希望小売価格として一般的に設定されている数値を紹介します。蛍光灯器具を購入する場合、安定器が内蔵された灯具を購入することになりますので、安定器単体を購入するのは、長期間使用した後のリニューアル時に限られます。

蛍光灯器具の安定器は概ね、1台あたり10,000円程度が希望小売価格として設定されています。ランプのメーカー希望小売価格は下記の通りです。

  • G-Hf63形:2,700円
  • Hf16形:1,100円
  • Hf32形:1,700円
  • Hf86形:4,300円
  • FL10〜15形:800円
  • FL40形:1,600円
  • FLR20形:1,100円
  • FLR40形:1,700円
  • FLR110形:4,300円

安定器とグローランプ(点灯管)の役割

蛍光灯を点灯させるには、エミッタから電子を放出させるための高電圧が必要です。蛍光灯の両端へ単に電圧を印加しても、蛍光灯は点灯しません。蛍光灯を点灯させるには、エミッタから電子を放出させるための高い電圧(キック電圧)を与える必要があります。また、蛍光灯に高電圧を与えるためには、安定器(チョークコイル)が必要になります。

グローランプ点灯方式の蛍光灯点灯手順

グローランプとは、固定された電極と、熱を加えると湾曲するバイメタル電極を近接させたものです。グローランプに電圧を印加すると、電極間の絶縁が破壊され、空中放電するように作られています。この空中放電によって発生する熱を利用し、バイメタル電極を湾曲させ、蛍光灯の点灯回路に閉回路を構成させるという仕組みです。

グローランプ点灯方式の蛍光灯では、蛍光灯とグローランプが並列接続になっています。並列接続ですから、電流は抵抗が少ない方に多く流れようとしますので、蛍光灯ではなくグローランプ側の方に全電流が流れ込むことになります。

スイッチを入れ電圧を印加すると、グローランプの電極間で放電します。放電により熱が発生し、過熱されたバイメタル電極が湾曲し、近接していた電極同士が接触します。グローランプ内の電極同士が接触すると、グローランプ側で閉回路が構成されるので、蛍光灯のエミッタが余熱され、直列に接続された安定器によって、流れる電流値は一定に保たれます。

グローランプ側ではアーク放電が消えるため、すぐに内部が冷やされ、加熱されていたバイメタル電極が冷却されて元の形に戻り、接触していた電極が離れます。

バイメタル電極が離れると、閉回路を流れていた電流が突然0になるため、安定器内を貫く磁束が大きく変化し、電磁誘導の効果により大きな起電圧が発生します。この起電圧をきっかけに、余熱されたエミッタに高電圧が印加され、電子の放出が始まって蛍光灯側に電流が流れ始めます。(蛍光灯がうまく発光しなかった場合、グローランプ側が再放電して閉回路を作り、同じ順序で起電圧を発生させ、蛍光灯側が点灯するまで繰り返されます。)

一度蛍光灯側に電流が流れれば、グローランプ側に電流の分流がなくなるため、放電することはなくなります。常にバイメタル電極は離れた状態になり、蛍光灯が点灯し続ける状態を継続することができます。

グロースタータ点灯管

バイメタルを内蔵し、蛍光灯を点灯させるためのキック電圧を発生させるもので、グロースタータとも呼ばれています。約6,000回の点灯寿命を持っており、寿命に到達した点灯管は使い捨て、新品に交換する必要があります。数百円から購入できる安価な製品であり、交換も容易です。

寿命を3倍程度まで延長した、長寿命点灯管が、メーカーから販売されています。点灯回数18,000回程度が可能であり、値段は従来形の点灯管とほぼ同等です。

電子点灯管

グロー点灯方式よりも長寿命、即時点灯が可能なグローランプです。点灯回数100,000回以上の寿命を持っており、ランプの点灯時間も、従来の点灯管では、蛍光管が点灯するまで3秒程度の時間を要していましたが、電子点灯管では、点灯までの時間を0.7秒〜1.0秒まで短縮することができます。

長寿命点灯管と比較し、点灯回数は5倍程度強化されており、値段は4倍〜5倍のため、総額コストはあまり変わりません。しかし、点灯までの時間短縮や、交換回数の削減が図れるため、電子点灯管の採用は多くの利点があります。

電子点灯管は、内部に電子回路を内蔵しているため、既に蛍光灯器具に取り付けられている従来形点灯管を交換するだけで、使用が可能です。ただし従来の点灯管に比べて、価格が高いものなので、多くの台数を交換する場合、コストについて考慮する必要があります。

なお、点灯管を使用するグロースタータ方式の蛍光灯器具は、ラピッドスタート形やHf蛍光灯の普及により、年々台数が減少する傾向にあります。

デジタル点灯管

デジタルIC回路を点灯管に組み込み、電子点灯管の3倍以上の点灯回数を保障している点灯管です。普通点灯管や電子点灯管と違い、生産販売しているメーカーが限られており、流通量は多くありません。電子点灯管よりも単価が高いですが、200,000回以上という点灯回数のため、多頻度点滅を行う照明器具に適しています。

点滅寿命を200,000回としたとき、毎日10回点滅させても54年持つことになります。照明器具の一般的な寿命は10年前後ですから、点灯管よりも先に灯具本体が寿命を迎えます。デジタル点灯管は、一度照明器具に取付してしまえば、半永久的に使用可能と考えて差し支えないでしょう。

点灯管についての詳細情報は点灯管の種類・仕組みを参照。

グロー式蛍光灯における周波数違いの影響

60Hz専用安定器を50Hzで使用した場合、明るさが増加しますが、ランプ寿命が短くなり、安定器が異常過熱状態になります。

50Hz専用安定器を60Hzで使用した場合、明るさが低下し、ランプ寿命が短くなります。安定器の異常過熱はありませんが、始動しないことがあります。周波数の違いによって安定器に過度の負担が発生し、焼損事故の原因となりますので注意しましょう。

ラピッドスタート蛍光灯の点灯方式と手順

ラピッドスタート式の蛍光灯はグローランプを使用しません。電圧を印加した瞬間から、約1秒程度の時間で点灯することができる蛍光灯です。従来は、事務所などでよく使用されており、今でも現役で使用されている蛍光灯です。

ラピッドスタート点灯方式の蛍光灯も、蛍光灯を点灯させるために高電圧を発生させているという点では、仕組みは同様です。ラピッドスタート点灯方式の蛍光灯の場合、磁気漏れ変圧器を搭載しており、電流を流すことでエミッタを余熱し、さらに変圧器によって高電圧を誘起させて、エミッタから放電を開始させています。

省エネルギーの観点から、ラピッドスタート式の蛍光灯をHf蛍光灯に交換することが望まれます。Hf蛍光灯は、同じ本数で照度を高く確保することができるので、消費電力を小さく抑えることができる上、台数を減らすことで天井空間をスッキリと見せることもできます。

内面導電被膜方式

蛍光管のガラス内面に、導電性の被膜を設けた蛍光管です。20Wから40Wまでの、一般出力の蛍光管として普及しています。一般屋内用のラピッドスタート形蛍光灯だけでなく、防水タイプや防爆タイプの蛍光灯にも使用することができるオールラウンドな蛍光管です。寿命は、20Wのものは8,500時間と若干短いですが、32Wや40Wの蛍光管では、12,000時間の寿命が確保されています。調光用器具としては使用できないので、後述する外面ストライプ形の蛍光管を使用しましょう。

外面ストライプ方式

蛍光灯のガラス管外面に、導電性のストライプを塗布し、高抵抗を介して電極と接続した蛍光管です。連続調光型の蛍光灯で使用することを前提としたランプですが、一般器具として使用することも可能です。防水タイプの器具や、防爆タイプの器具に、外面ストライプ方式の蛍光管を使用することはできませんので、注意しましょう。

外面シリコン方式

ガラス管外面に、撥水性皮膜(シリコン)を塗布した蛍光管です。主に、110形用の蛍光管として普及しています。器具への接地が必要とされていますので、注意が必要です。

ラピッド式蛍光灯における周波数違いの影響

60Hz専用安定器を50Hzで使用した場合、明るさが低下し、ランプ寿命が短くなります。50Hz専用安定器を60Hzで使用した場合、明るさが増加しますが、ランプ寿命が短くなります。安定器の異常過熱を伴い、入力電流も増加するため危険です。周波数の違いによって安定器に過度の負担が発生し、焼損事故の原因となりますので注意しましょう。

Hf蛍光灯(インバーター蛍光灯)の概要

インバーターを内蔵することで高効率化し、消費電力を抑えた蛍光灯器具です。高出力安定器を使用することで、30%程度の光束アップを図ることができます。事務所等のベース照明として、最も普及している蛍光灯です。

特殊使用の蛍光灯として、さらに長寿命化して15,000〜18,000時間の寿命を持つものや、飛散防止加工を施したもの、演色性能を高めたものなど、用途と場所に応じて使い分けが出来るようになっています。

Hf蛍光灯は従来のラピッドスタート式やグロー式の蛍光灯よりも高効率高照度で、点灯の周波数を高めることによりチラツキを軽減し、ランプ径を一回り小さくした高品位な蛍光管です。蛍光管の電極で発生する損失を小さくすることにより、ランプの点灯効率が向上するため、同じ照度を確保するための消費電力を、従来の蛍光灯器具よりも30%程度削減することができるため、省エネルギーに貢献することができます。

また、インバーター方式の蛍光灯では、安定器を小型かつ計量に製作することができるため、器具本体を従来のFLR蛍光灯よりもコンパクトにすることができます。また、ランプサイズが小さいため、器具本体を薄く設計することが出来、従来の埋込2灯用蛍光灯は幅300mm程度必要でしたが、Hf照明による埋込2灯用蛍光灯は、幅220mmで設計することが可能です。

Hf蛍光灯の使用場所による安定器の選定

Hf蛍光灯は、安定器の選定により各種用途に対応することができます。一般のHf蛍光灯は3,500lm程度の光束を確保していますが、安定器を高出力型とすることで、5,000lm近い照度を同じ器具で出すことが可能です。また、初期照度の高さを補正する機能を持つものや、明るさ2段階切り替え(一般型と高出力型の切り替え)による省エネが図れる安定器などが販売されています。

Hf蛍光灯の消費電力は、一般出力の場合35W程度、高出力の場合45W程度になります。同一の蛍光灯でも、出力の違いによって消費電力に差がありますので、計算する場合には注意が必要です。

Hf蛍光灯のその他の特徴

蛍光灯に電子安定器を組込み、磁気回路を小型化しているため、照明器具からの騒音の発生がほとんどありません。また、従来のラピッドスタータタイプと違い、磁気漏れ変圧器の内蔵もありませんので、器具本体の重量も小さくなり、天井材への負担が軽くなり、施工の難しさも軽減されます。また、蛍光灯に内蔵されている電子安定器はボルトフリー・ヘルツフリーですので、電源電圧が単相200V回路でも単相100V回路でも、使用することが可能です。周波数も60Hz/50Hzの制限なく使用することができます。

Hf蛍光灯の寿命は、ラピッドスタート式と同様、12,000時間程度が確保されています。最新機種においては、さらに長寿命化し15,000〜18,000時間以上という寿命を確保したHf蛍光灯も生産されています。

Hf蛍光灯の高調波の影響

Hf蛍光灯は、電子回路を組込みインバーターによる制御を行っていますので、若干ながら、電路に高調波を流し込みます。

一般的に、電気機器の高調波対策は「高圧または特別高圧で受電する需要家の高調波抑制対策ガイドライン」によって方針付けされていますので、このガイドラインに準拠していない電気機器については、高調波対策を求められることになります。

Hf蛍光灯の場合、JIS C61000-3-2 クラスCという規格が該当しており、この仕様に基づいた品質を保っていれば、高調波に対する影響は、ほとんどないものとして考えることが出来ます。ほぼ全ての照明器具メーカーは、蛍光灯についてはこの規格に準拠したHf蛍光灯を販売しています。よって、高調波の電路に及ぼす影響はないものと考えて、設計することが可能です。

蛍光灯ランプ取外しによる電流・電力変化

省エネルギーを図る場合、省エネルギーに配慮された高効率光源に照明交換を行うのが主流ですが、そもそもの設計的考え方を改め、「照度を下げる」という手法で省エネルギーを図ることも考えられます。

照明器具は、灯具とランプで成り立っているため、ランプを取り外せば電流の行き場がなくなり、電力の消費も発生しません。これを目的に、ランプの取り外しによ省エネルギーを図っている事例が多数ありますが、蛍光灯器具の種類によっては異常電流の発生や高電圧パルスの発生などにより、電気事故の原因となることがあります。

ランプ取り外しの可否は、蛍光灯照明の点灯方式によって大きく違っており、その特性も大きく違います。下記はパナソニック製照明器具における、蛍光灯照明器具のランプを取り外した場合の電流・電力特性です。

蛍光灯ランプ取外し状態の電流・電力特性(パナソニック)

点灯方式 器具 電圧 ランプ外し本数 入力電流 入力電力 備考
グロー 40形1灯用低力率形 100V 1本取外し 15% 7%
200V 1本取外し 0% 0%
40形1灯用高力率形 100V 1本取外し 105% 17% 電流増加のため禁止
200V 1本取外し 115% 1% 電流増加のため禁止
40形2灯用高力率形 100V 2本取外し 105% 17% 電流増加のため禁止
1本取外し 103% 60% 電流増加のため禁止
200V 2本取外し 115% 1% 電流増加のため禁止
1本取外し 60% 50%
ラピッド 40形1灯用低力率形 100V 1本取外し 60% 7%
200V 1本取外し 60% 7%
40形2灯用高力率形 100V 2本取外し 50% 6% 低力率化
1本取外し 不点灯 不点灯 消灯または微放電のため禁止
200V 2本取外し 50% 3% 低力率化
1本取外し 不点灯 不点灯 消灯または微放電のため禁止
40形2灯用フリッカレス 100V 2本取外し 25% 5%
1本取外し 95% 50%
200V 2本取外し 25% 5%
1本取外し 85% 50%
110形1灯用高力率形 100V 1本取外し 危険 危険 高電圧パルス発生のため禁止
200V 1本取外し 危険 危険 高電圧パルス発生のため禁止
110形2灯用 200V 2本取外し 不点灯 不点灯 インターロックにより回路遮断
100V 1本取外し 不点灯 不点灯 インターロックにより回路遮断
インバータ Hf32形1灯用高力率形 100V 1本取外し 2% 2%
200V 1本取外し 2% 2%
Hf32形2灯用高力率形 100V 2本取外し 2% 2%
1本取外し 不点灯 不点灯 発振停止のためランプ不点灯
200V 2本取外し 2% 2%
1本取外し 不点灯 不点灯 発振停止のためランプ不点灯

水銀封入方式の違いと特徴

蛍光ランプの内部には水銀が封入されており、この水銀が無ければ発光することができません。しかし、水銀は環境上有害な物質であるため、過多な封入を行うことは出来ません。水銀を蛍光ランプ内部に封入する方法としては、水銀ペレット方式、水銀放出リング方式、アマルガム方式の3種類が代表的です。

水銀ペレット封入方式

鮨銀ペレットは、水銀と亜鉛を合金とした、直径1mmの粒状のものです。水銀ペレットの大きさ・個数を調整することで、蛍光ランプ内に一定量の水銀を封入します。

水銀ペレット方式を採用している蛍光ランプは、ランプ内部に金属粒子を入れている関係上、ランプを振るとカラカラと音がします。また、ランプを点灯した際に、水銀ペレットの影が見えることがあります。

水銀放出リング方式

黒化防止のため、電極にシールドリングを使用しているランプの場合、水銀化合物を塗布した金属リポンをシールドリングとして電極部に取付け、ランプ製造工程中に管内で水銀を放出させる方式を採用しています。

アマルガム方式

コンパクト蛍光ランプや電球形蛍光灯は、コンパクト化による放熱性能の悪化により、ランプ温度が高くなります。高温でも安定した明るさを維持するため、アマルガムという水銀合金によって水蒸気圧の制御を行います。

蛍光ランプの黒化

蛍光灯を使用していると、表面が黒ずんだり、黒褐色状の帯が発生したりすることがあります。黒化には、アノードスポット、エンドバンド、EC黒化の3種類があります。

アノードスポット

蛍光ランプの電極付近に、黒い斑点が発生することがあります。これはアノードスポットと呼ばれ、電極に塗布されているエミッタが飛散し、電極付近のランプに付着したものです。長時間点灯した蛍光管に発生する現象ですが、点滅を頻繁に行ったり、電圧異常が発生している電路だったりすると、早期にアノードスポットが発生することがあります。

エンドバンド

蛍光ランプ先端から数cm離れた場所を境界に、ランプ内側に向かって黒いグラデーション状の黒化が発生することを、エンドバンドと言います。エミッタの蒸発によって発生するガスと水銀が化合したもので、ランプ本体が黒く見えますが、明るさに大きな影響はありません。これも長期間使用した蛍光ランプに発生する現象です。

EC黒化

内面導電性皮膜処理を施したラピッドスタート形の蛍光ランプに発生する現象で、内部の蛍光物質が、放電によって変色することが原因で発生する黒化です。空調吹き出し口からの冷気が直接ランプに当たるなど、ランプ内部の水銀が付着しやすい環境において多発します。

寿命や点灯品質に影響のない蛍光ランプの黒化

蛍光ランプの内壁に水銀が付着し、黒ずんで見える場合があります。これらは蛍光ランプの寿命や明るさに影響することがない黒化現象です。

電極付近の黒ずみ

長時間使用していない蛍光ランプに多発する黒ずみで、しばらく点灯すると消失します。これは蛍光ランプを放置している間に、付着した水銀が点灯直後の瞬間的な蒸発で凝縮したものです。

蛍光ランプ中央部の黒ずみ

ランプ中央下部、冷房の風が当たる部分など、部分的にランプが冷やされる部分に発生する黒ずみです。水銀が冷却された部分に集まってしまうために発生する現象です。

水銀ペレットによる影

水銀ペレットは直径1mmの粒子ですが、場合によっては影が見えてしまうことがあります。しかし、寿命や点灯品質に影響はありません。

蛍光灯の形状と性質の違い

蛍光灯には種々の形状があり、ベース照明用として頻繁に使用される直管形、デスクライトなどに使用されるコンパクト形、トイレや廊下などダウンライトに使用する電球型蛍光灯などが普及しています。

直管蛍光灯

棒状の蛍光灯器具で、4Wから110Wまで多種多様なラインナップがあります。住宅では洗面器やキッチン手元灯として20Wのランプを使用することが多く、業務用では40W級(Hf32W)、スーパーマーケット等では40W級(Hf32W)の他に110W級が良く使われます。

蛍光灯は3波長域発光をさせることで、高い発光効率と演色性を持たせることができるとされています。「青:波長450nm」「緑:波長450nm」「赤:波長610nm」の3波長域の光を特に集中させることで、明るさを損なうことなく、演色性を高める事ができる技術として普及しています。

演色性能が高い蛍光灯を利用することで、光の照射対象の本来の色を再現できます。一般に市販されている蛍光灯では70%〜80%の演色性しか得ることができませんが、美術館用や食品陳列用として、演色性能99%の演色AAAというクラスの器具も販売されています。

蛍光灯の点灯方式は、グロースタータ形蛍光灯(FL)とラピッドスタート形蛍光灯(FLR)があります。FLは住宅用として広く普及しており、ランプの種類が非常に多いという特徴があります。ただし点灯に時間がかかるため、頻繁にオンオフする部屋や即時点灯を求める部屋などには向いていません。また長さによって寿命がまちまちなので注意が必要です。

FLRは電球の種類が非常に少ないですが、即時点灯性能が非常に良いため事務所等の業務施設に大量に使用されていました。今はHf蛍光灯が主流になっています。

コンパクト形蛍光灯

片口金のピン構造になっており、ダウンライト等で使用されている蛍光灯です。抜き差しが簡単なのでランプ交換が容易です。スクエア型蛍光灯や電気スタンド照明に良く使われているFPL蛍光灯やFPH蛍光灯、ダウンライトに使われているFDL蛍光灯、FHT蛍光灯など、色々な種類があります。

ピンを差し込むだけでランプ交換ができるため、メンテナンスが容易です。ランプを回転させて固定する必要がないため、大量のランプ交換を行う場合に適しています。

電球形蛍光灯

蛍光灯を構成する機器を電球サイズに納め、白熱電球で使われているE26口金やE17口金器具に入れることができる電球型蛍光灯です。家庭用で普及している電球では、点滅回数を大幅に強化したランプが開発されており、繰り返し点滅させても、寿命に大きな影響を与えないようになっています。安定器とスターターが電球に内蔵されており、レセプタクル等に取付るだけで点灯させることが可能です。

点灯直後の光束が低く、最大光束になるまで数秒から数十秒の時間を要します。トイレなど頻繁にオンオフを繰り返し、かつ使用時間が短い用途だと、最大光束に達する前に照明をオフにすることになり、合理的ではありません。

埋込型蛍光灯の特徴

直管蛍光灯は、主に事務所等の執務室で使用されます。床面や机上面を効率良く照射することに特化した器具であり、天井内に器具全体を飲み込ませることで天井面がすっきりとします。下面にルーバーやパネルを設置できるものも販売されており、室用途によって使い分ける必要があります。

昔ながらのFLRタイプの蛍光灯は幅300mmでしたが、今はHf蛍光灯が主流なので幅220mmのものが多く使用されており、より天井面がすっきりとするようになりました。Hf蛍光灯は輝度が若干高めなので、グレア対策をより神経質に行う必要があります。

下面開放蛍光灯

もっとも基本になる方式の蛍光灯です。天井内に蛍光灯器具本体を埋め込んで使用します。蛍光灯が露出しているため、最も効率的に光を活用することができ、ランプ交換も容易で低コストです。ランプがそのまま見えることにより、グレアが気になることがあります。

ルーバー付蛍光灯

下面開放器具に遮光ルーバーを設置したタイプの蛍光灯です。ランプ本体をルーバーで目隠しすることで、ディスプレイやモニターへのランプ映り込みを防止しており、OA化された事務所では必須の蛍光灯方式です。ランプ交換などでルーバーが汚れることがあるので、清掃をこまめに行う必要があります。

近年の事務所は、ディスプレイ操作を前提とした運用になっていますので、新築事務所の計画においては、ルーバー付の蛍光灯器具とすることが望まれます。

パネル付蛍光灯

下面開放の蛍光灯器具に、アクリルやガラスの曇りパネルを設置したものです。蛍光灯の光を和らげ、不快グレアを大きく緩和します。ただし手元照度が若干低くなりますし、パネルの清掃を頻繁に行わないと汚れが目立つうえ、照明効率が悪化しますので、規定の照度を確保する場合、設計照度を若干高めにする必要があります。

グレアカット型蛍光灯

埋込形蛍光灯の取付位置が上部奥深くなっており、蛍光灯を目視しにくくしているタイプです。人間の目の高さから、上下30度に高原がある場合、グレアを感じると言われますが、このタイプの蛍光灯器具では、30度のグレアをカットするように作られているため、グレアを感じません。グレアによる集中力の欠如を防止できるため、主に学校教室などで使用されます。

空調ダクト回避型蛍光灯

蛍光灯本体の埋込深さが60mm程度になっているため、天井裏に敷設する空調や換気ダクトと干渉しない蛍光灯です。建築計画上、天井裏に余裕が取れない場合に良く採用され、空調機やダクトの配置に左右されず、照明計画を行うことができます。一般的な埋込型器具と比較してコストが割高ですので、多用するとコストアップになります。

Cチャンネル回避型蛍光灯

空調ダクト回避型蛍光灯をよりも薄く、本体埋め込み深さが20mm程度の蛍光灯です。軽天下地と干渉しない薄さであり、ボードと吊り材分の厚さがあれば、照明器具が設置できます。

Cチャンネル回避型蛍光灯の場合、パネル付器具の採用が困難です。蛍光灯とパネルの距離がほとんどないため、パネル面に蛍光灯のラインがはっきりと見えてしまいますので、パネル全体を明るくする演出性が失われます。原則は、下面開放とするのが良いでしょう。

直管蛍光灯直付型

倉庫や機械室など、機能性を重視した室に採用されます。埋込型器具と比べて意匠性に劣りますが、ランプ効率が高く、より明るく照らしたい場合に有効な器具です。

富士型蛍光灯

反射板が山形になっている蛍光灯であり、天井がある部屋で使用されます。器具効率が非常に良く、床面だけでなく天井面も明るく照らされるため、部屋全体が明るい雰囲気になります。直付型蛍光灯の中ではもっとも安価です。逆富士器具とも呼ばれています。

反射笠付蛍光灯

両端に下向きの反射板を取り付けた蛍光灯で、下向きの照明効率を向上させています。レースウェイやケーブルラックの下部に設置したり、天井スラブから吊り下げたりして設置します。機械室や駐車場に良く使われます。

片反射笠付蛍光灯

器具片側に反射板を取り付けた蛍光灯で、片側を重点的に照射したい場合に使用します。駐車場の外周部や、屋外避難階段、室外機置場など、意匠性を重視しない場所で使用されます。

笠なし蛍光灯

トラフとも呼ばれ、直方体のベースに蛍光灯を取付けて点灯させます。反射板がないため、間接照明として使用するのに向いています。

防湿・防雨型蛍光灯

ランプ差込口に防水キャップが付いており、湿気や水が入らないような措置を施した蛍光灯です。軒下など、雨掛りになる部分に設置します。雨掛りで一般器具を使用すると、器具が漏電を起こしたり、ランプ接点が本体と接点癒着を起こし、ランプが外れなくなったりすることがありますので、適正な器具を選定します。

密閉型蛍光灯

ランプ、充電部をカバーで密閉した蛍光灯器具です。ランプの保温効果があるので、低温でも照度が十分に確保でき、また充電部が密閉されているので火花による引火の可能性を低減することができます。IP性能が規定されており、防塵・防水性能が数値で規定されています。

蛍光灯の周囲環境と防爆・低温

照明器具を危険性ガスの発生する場所や、著しく定温な場所に設置する場合、特殊仕様の器具を選定しなければいけません。

危険場所への蛍光灯設置

照明器具を設置する場所により、防爆仕様の器具を選定しなければならないことがあります。例えば工場など、爆発性ガスなどを取り扱ったり、保存したりしている場所で、一般器具を選定すると、点灯・消灯によって発生する火花により、ガスに引火するおそれがあります。

このような事故を防止するため、爆発事故が発生する確率や頻度によって、0種場所・1種場所・2種場所の3種類に分けて、設置できる照明器具が管理されています。

0種場所は、危険ガスを保管するタンク内や開放容器の近くなど、常時危険ガスにさらされる場所です。一般器具を使用するのは不可能で、本質防爆タイプと呼ばれる、爆発に対して極めて性能の高い照明器具を選定しなければいけません。

1種場所は、通常から危険ガスが発生する可能性がある場所です。例えば修繕やメンテナンスのたびにガスが必ず漏れるといった場所であれば1種場所として規定されます。防爆タイプの照明器具が必要です。

2種場所は、通常時は危険ガスが発生することはなく、容器破損などの事故が発生した場合に危険性ガスが発生する場所です。安全増照明器具など、防爆タイプよりも若干安価な照明器具を選定することが可能です。

安全増防爆型蛍光灯(2種場所用)

異常事態によって、空間が危険状態になる室に設置する蛍光灯器具です。例えば換気装置が故障したらガスが充満する場合、隣接する室からガスが流入してきたら危険になる場合など、通常時は比較的安全ながらも異常があれば危険になる部屋が該当します。安全増を安増(あんまし)という略称で呼ぶこともあります。

耐圧防爆型蛍光灯(1種場所用)

通常から危険ガスが発生するような、爆発の危険がある空間に設置する蛍光灯器具です。防爆を計画する場合は照明器具の防爆設計を参考として下さい。

蛍光灯の低温特性

蛍光灯は5℃〜35℃の周囲温度で使用するのが最も効率よく点灯させることが可能であり、冬場の屋外など周囲温度が低い場合、点灯直後の明るさが弱く、チラツキが発生することがあります。この場合、安定した明るさになるまで数分を要します。また、風が直接が当たるような場所に蛍光灯を設置した場合も、水銀蒸気圧が低下することにより、照度が低下することがあります。

特殊蛍光管の種類と特徴

特殊用途の蛍光灯として、飛散防止膜付き、紫外線カットタイプ、殺菌ランプ、ブラックランプなど多種多様な蛍光管が生産されています。

飛散防止膜付蛍光灯

蛍光管の外面に、ポリエステルフィルムなどの合成樹脂被膜を施し、破損時の飛散を防止したものです。万が一ランプに衝撃を受けたとしても、ガラス片の破損が少なく安全です。学校教室、美術館や博物館、食品工場、電車などの車両内部、サーバー室やコンピュータールームなど、ランプ破損による二次被害が大きくなる場所では、飛散防止膜付きの蛍光灯採用が望まれます。

なお、飛散防止膜付き蛍光灯は非常用照明、誘導灯用のランプとして使用することはできません。防爆形や高温型など、特殊環境用照明器具の内蔵ランプとして使用することもできませんので、使用時には注意が必要です。

飛散防止膜付き蛍光灯は、一般使用の蛍光管にフィルムが付着している関係上、産業廃棄物として処分・撤去する場合に追加料金が発生することがあります。処分・撤去を依頼する業者へ確認すると良いでしょう。分別や排出を区別するよう求められることがあります。

高演色性蛍光灯

演色評価数を100に近づけることで、照射対象物の色を忠実に再現することが出来る蛍光ランプです。色彩検査用として適しています。一般蛍光灯よりも演色評価数が高いのが特徴ですが、演色性を高めることにより光束量が少なくなっているため、同一照度を確保する場合は台数を増やす必要があります。

紫外線吸収膜付蛍光灯

蛍光灯からの紫外線放射量を抑え、衣料や書籍などへの色あせ被害を防止することができる蛍光ランプです。演色性が低いため、美術館や博物館の展示物照射用に使用するのには適していません。

副次的な効果として、紫外線放出量が少ないことにより、若干の低誘虫効果を期待することができます。ただし、イエローランプなど専用の低誘虫ランプよりも効果が薄いため、荷捌き場、料金徴収所など、本格的な低誘虫効果を必要とする場所での採用は避けるべきです、

カラー蛍光灯

単色の蛍光物質を塗布した蛍光灯で、赤、青、緑のカラー照明を行うことができます。商業施設やショーウインドウ等の演出用として広く使用されています。果樹園など害虫の誘引を出来る限り避けたい場合、純黄色の蛍光灯を使用することが望まれます。すべての色が黄色となるため、色の判別は不可能となります。

低誘虫蛍光灯

虫が集まりやすい光の波長をカットした蛍光灯で、黄色掛かった光を放出します。低誘虫蛍光灯の近くで水銀灯や蛍光灯を使用すると、そのランプに虫が多く集まります。対象施設全体に低誘虫蛍光灯を設置し、影響の少ない場所に一般蛍光灯や水銀灯を配置すると特に効果的です。

植物育成用蛍光灯

植物の成長に効率の良い波長の光を放出する蛍光灯です。主に400nm・450nm・650nmの波長を放出し、植物の育成を促進する蛍光ランプです。鑑賞用のランプと育成用のランプがあり、用途によって使い分けることができます。

捕虫用蛍光灯

虫が集まりやすい、青色光と近接紫外線を放出する蛍光灯です。350nm前後の波長を特に強く放出するので、捕虫器用の光源として利用されています。殺菌灯よりも紫外線による盈虚ぅは少ないですが、目など、紫外線の被害を受けやすい部位を保護するため、長時間光を浴びる場合には保護眼鏡を使用することが望まれます。

殺菌灯

253.7nmの光の波長(紫外線)による殺菌作用を利用した蛍光灯です。空気の殺菌、水の殺菌などに広く利用されています。殺菌後の被照射物に変化を残さず、設備が安価に構築できるのも利点です。

紫外線による殺菌は、細菌細胞に紫外線を吸収させ、核蛋白構造の構造を変化させることにより細菌の生命活動に障害を与えるという原理に基づきます。肉眼で殺菌灯を直視すると眼を強く傷めてしまうため、直視することは禁止されています。点灯中に短時間直視しただけで、眼の痛みにより結膜炎のような症状を引き起こします。皮膚に殺菌灯の光を当てると、炎症を起こすことがあります。

殺菌のための波長はほぼ同一で、250〜260nmの範囲となっており、紫外線照度と照射時間によって殺菌力も変化します。殺菌灯は周囲温度20℃が最も効率の良い殺菌性能を保ち、10〜35℃の範囲では効率の低下はあまりありません。周囲温度が推奨範囲外になると、殺菌力が低下し、本来必要な性能が維持できなくなります。植物等の近くで使用すると、葉を枯らすなど育成障害を及ぼすことがあるため、設置には細心の注意が必要です。

ブラックライト蛍光灯

可視波長をカットし、蛍光作用の強い近紫外線域である352nmの波長を効率良く放射させる蛍光灯です。可視光線を吸収し紫外線を透過させる特殊なフィルターコーティングがされています。

鉱石等の鑑定、衣類のシミや汚れの検出などに使用されます。カラオケボックス等で、ブラックライト蛍光灯を用いて演出している事例もあります。

一般照明器具にそのまま取り付けることが可能ですが、通常蛍光灯の反射板は白色のメラミン塗装がされているため、波長400nm以下の光をほとんど反射しません。もし反射効率を上げる場合、メラミン塗装ではなくアルミニウム反射板を利用するのが効果的です。

ブラックライト蛍光灯の光は、殺菌効果のある蛍光灯ではないですが、長時間接近していると眼や肌に悪影響を及ぼす可能性があるため、保護のため眼鏡やグローブを装備することが望まれます。

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