照明器具の劣化と寿命

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照明器具とランプの劣化

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照明器具は、表面の清掃やランプ交換によって、外観上は綺麗に見えたとしても、安定器などの内部機器が劣化していることがあります。

照明器具の内部にほこりが堆積していると、湿気を吸収してトラッキング現象を起こしたり、絶縁性能の低下を引き起こす可能性があります。絶縁抵抗が悪化した照明器具は、漏電遮断器を動作させるおそれがあり、事故停電の原因となりますので、定期的な清掃や点検が重要です。

照明器具とランプの寿命

照明器具は、10年〜15年が耐用年数と言われています。使用時間1,500h/年程度の使い方であれば、15年以上の寿命を持つことがあります。実際には、20年以上使われている照明器具も見受けられます。

設置場所によって寿命は大きく変化し、屋内に設置する場合よりも屋外に設置した場合の方が、寿命は短くなります。また、沿岸部や工場内など、塩分を含んだ外気にさらされる場合、腐食性ガスを含んだ外気にさらされる場合は、より激しく腐食が進行するため、寿命はさらに短くなります。

ランプの寿命は照明器具の種類によって多々ありますが、白熱電球は1,000〜3,000時間、蛍光灯・HID灯は6,000〜12,000時間が一般的です。長寿命化したHf蛍光灯や高圧ナトリウムランプなどでは、20,000〜24,000時間の寿命を持つ製品もあります。

白熱電球は電圧と寿命が比例関係にあり、電圧を下げればフィラメントの蒸発量が少なくなるため、光束が少なくなりますが、寿命は長くなります。しかし、蛍光灯やHID灯の場合、電圧が変動すれば寿命が短くなる特性があります。

また、急激な電圧変動や電流変動でも、寿命が短くなります。白熱電球では、ランプを付けたまま寿命を迎えることはあまりなく、多くは「電球に電源を入れた瞬間」の突入電流によって、フィラメントが焼き切れることによります。電源をオンにした瞬間、突入電流が流れることでフィラメントに負担が掛かり、切れてしまうというものです。

蛍光灯の場合も、電子放出物質であるエミッタに突入電流が加えられると、消耗が促進されて寿命が短くなります。頻繁に電源を入切する環境下では寿命が短くなることを考慮しなければいけません。LED照明の場合は、入切に強いため、点滅回数によって寿命が左右されることがありませんので、頻繁にオンオフを繰り返す環境であれば、蛍光灯ではなくLED照明を選定することも考慮します。

白熱電球の劣化と寿命

白熱電球は、フィラメントに電流を流して加熱し、放射熱によって発光させています。フィラメントが消耗し、断線した瞬間が寿命となります。定格電圧よりも高い電圧を印加したり、繰り返し点滅させたりすれば、期待される寿命が大幅に減少してしまいます。

蛍光灯・安定器の劣化と寿命

蛍光灯が不点灯、または光束維持率が70%以下となった瞬間をもって寿命とされています。蛍光灯の光束維持率が70%となる頃には、ちらつき、部分発光、黒化等が発生している可能性が高く、目視でも異常を確認することが可能です。

蛍光灯の不点灯は、電極から電子を放射させるエミッタが消耗し、電子が放出されないことが原因です。この時点でランプ寿命と判断し、電球交換を行うのが良いでしょう。

蛍光灯は白熱電球と違い、電圧は定格電圧よりも高くても低くても寿命が短くなります。定格電圧で点灯させるのが最も長寿命ですから、供給電圧の変動に注意が必要です。白熱電球のように、電圧を下げたとしても寿命が長くなることはありません。

HIDランプの劣化と寿命

HIDランプは、蛍光灯と似た性質を持っているランプです。蛍光灯と同じように、内蔵する電子放出物質が消耗すると、始動放電が始まらず、ランプが点灯しなくなります。電圧と寿命については蛍光灯と同様、電圧が高くなっても低くなっても、寿命が短くなります。

15年以上使用している、または40,000時間以上の累積点灯時間となっているHID照明器具は、器具本体・安定器に深刻な劣化が進んでいるものと考えられます。灯具本体の塗装剥離、鉄部や樹脂部分の腐食発生、内部電線の硬化、変色ひび割れ、ランプソケットの破損、焦げなど、劣化を表す要素は多岐に渡ります。

目視で異常がなかったとしても、絶縁抵抗試験などで異常状態を検出することがあります。絶縁劣化を引き起こした灯具については、器具交換を視野に入れたメンテナンス計画を考えるのが良いでしょう。

蛍光灯安定器の劣化と寿命

磁気回路式の安定器は、内蔵しているチョークコイルの巻線劣化、絶縁物の劣化による絶縁不良、コンデンサの劣化等が考えられます。電子回路式の安定器は、磁気回路式安定器に含まれる機器類に加えて、半導体素子類の劣化が考えられます。

安定器は劣化することにより、異常振動、発熱、点灯不良、漏電等が発生することがあります。目視による診断では正常に見えたとしても、内部劣化が進行していることがあります。特に長期間使用した安定器では、目視確認で異常を判断するのは困難なため、絶縁抵抗測定や、異音・異臭・発熱状況を確認することが重要です。

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器具本体の劣化と診断

器具本体の劣化には、反射板やカバーの傷、塗装のはがれ、腐食や錆の発生があります。補修をしなければ腐食や錆が進行し、内部まで進行するおされがあります。

照明器具の診断をする場合、ソケットが割れていないか、照明器具にカバーがある場合、つまみネジが正常に回るかなど、外観だけでなく機能についても確認することが重要です。

安定器の劣化と診断

安定器は、磁気回路式と電子回路式の2種類があります。寿命は10年程度です。使用限界を超えた安定器では、内部の巻線やコンデンサが劣化しており、異音・発熱・発煙、ランプのちらつきなどが発生するおそれがあります。

グロースターター型やラピットスタート型の蛍光灯、水銀灯等は磁気回路式の安定器が使われています。周囲温度や湿度、供給電圧が適正でなければ、規定の寿命を維持することができず、早期に寿命となることがあります。

電気回路式の安定器は、Hf蛍光灯などに使用されています。半導体などを内蔵したプリント基板を搭載していますが、劣化する原因は磁気回路型安定器と同様です。

照明器具の診断方法

照明器具は、目視によって錆や腐食が発生しているかを確認します。また、内部の安定器が焦げていないか、異常に発熱している部分はないか、焦げ臭さはないかなど、五感を活用した診断を行います。

また、安定器の内部回路や電線の診断を目視では行えませんから、絶縁抵抗計を用いて絶縁抵抗値を測定し、法定以上の値を維持しているかを確認します。絶縁抵抗値が法定値以下であれば、電線の交換、安定器の交換などが必要になります。

照度の低下と耐用年数

照明器具は、使用時間や使用場所、周囲温度などの影響で、照度が変化します。使用時間が長くなったり、周囲温度が低かったりすると、作業面照度が低下します。この特徴から、照明をある期間以上使用したあとでも、当初設定した照度を維持できるように、保守率や照明率を考慮して照度設計されます。

蛍光灯や水銀灯は、4,000時間程度点灯した後の照度は、約20%程度暗くなります。点滅回数も寿命に影響し、繰り返しオンオフを行ったランプは、寿命が短くなります。一般的には1回のオンオフで1時間、寿命が短くなると言われます。点滅寿命を飛躍的に延ばしたランプもありますが、汎用的なFHTランプや水銀灯では、概ねこの数値が適用できるでしょう。

蛍光灯の寿命の判断

蛍光灯を長期間使用していると、照度の低下だけでなく、ランプ本体にも異常を確認することができます。例えば、ランプ端部の黒ずみ、部分発光、ちらつきなどの異常点滅があります。最終的には不点灯となりますので、この段階ではランプを交換するしかありません。

照明器具の台数が少なければ、ランプが切れる毎に交換することで問題ありませんが、数百〜数千台の照明器具が設置されている場合、個別に交換することは非効率的ですから、照度が70%まで低減している場合、または2年程度の運用後に全ての電球を交換する方法があります。

塩害地域に設置した場合の腐食進行

耐塩害性能が要求される地域では、特に腐食が著しく発生するため、照明器具の耐用年数は短くなります。常時、飛来塩分が高濃度な地域(沿岸から200〜300m)では、照明器具に重耐塩仕様が求められます。重塩害地域よりも少ないものの、気象条件によっては塩分が高濃度となる地域(沿岸から300m〜2km)では、耐塩仕様を考慮する必要があります。

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