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蛍光灯が切れる原理と、長持ちさせる為のカンタンひと工夫

2017.9.9

私たちの生活を明るく照らしてくれる蛍光灯。

実は結構デリケートで、複雑な仕組みからなっています。

この蛍光灯が切れる原理を調べる事で、今お使いのランプを、より長持ちさせる秘訣を知るヒントになります。

この記事では、蛍光灯の基本的な仕組みと、寿命を迎え明かりが切れる原理、そして、その寿命をできるだけ延ばすためのちょっとした工夫をご紹介します。

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蛍光灯のキホン、光る原理

蛍光灯が切れる原理を知るには、まず、何故光るのか、蛍光灯の構造について知る必要があります。

スイッチ一つで、一瞬にしてお部屋を明るく照らしてくれる蛍光灯ですが、仕組みはとても複雑です。

その仕組みをできるだけ簡単にご紹介していきましょう。

蛍光灯を見ればわかるように、その両端には銀色の金具(フィラメント)が付いています。

まず、照明のスイッチを入れることで、そのフィラメントに「熱を持った電流」を流し、高温になったエミッターと呼ばれる電子放出物質から電子を放出させます。

それと同時に、電極間に「高電圧」を掛けます。

高電圧がかかることで、エミッターから放出された電子が、ガラス管の中で電極と電極の間を移動します。

移動する電子は、ガラス管の中に閉じ込められている水銀原子と衝突し、そのことによって紫外線が発生します。

そして、この紫外線がガラスの内側に塗布されている蛍光物質にあたることにより、人の目に光として見えるようになるのです。

ちなみに、この高電圧のかけ方(点灯方式)の違いにより、「スターター型」「ラピッドスタート型」など、ランプや安定期の構造が変わってきますが、おおよそこのような仕組みになっています。

蛍光灯が切れる原理、蛍光灯の寿命はどう決まるか

前の項目で、蛍光灯の光る仕組みについてご説明しました。

蛍光灯の構造で重要なのは、電子を飛ばす「エミッター」が、紫外線とぶつかる事で光って見える「蛍光物質」でした。

これらのいずれかが「劣化」・「消耗」することにより、蛍光灯が切れる原因になります。

長年の使用により、エミッターが劣化しても電子を放出する事ができなくなり、蛍光物質が消耗しても、紫外線がぶつかる相手がいなくなるため蛍光灯が切れるのです。

しかし、蛍光灯よって切れるタイミングが違います。

それぞれの寿命を変化させる、4つの要因が挙げられます。

それは、

「点灯(点滅)回数」
「周囲の温度」
「電圧の変動」
「電源周波数と安定器」

です。

これらの要因が、結果的に蛍光灯の切れる原理に関係してきます。

点灯回数で蛍光灯の寿命が短くなる?

点灯回数、つまり、蛍光灯を付けたり消したりする行為が多ければ多いほど、蛍光灯の寿命に関わるのでしょうか?

答えはYESです。

多くの家電は、付けたり消したりするよりも、付けっぱなしのほうが省エネだ、エコだと言われます。

蛍光灯のエミッターも、点灯させ続けている時より、蛍光灯の始動時(明かりをつけるとき)に消耗します。

このような原理から、付けたり消したりする頻度が多いほど、その分、蛍光灯が切れるまでの寿命を早めることになると言えます。

おおよそ1回点灯させることで、ランプ寿命はなんと、1時間程度短くなるとされています。

使用しない部屋でずっと付けっぱなしでいる訳にもいかないので、これを知ってしまうと、ほんの少しスイッチの入/切が心苦しくなってしまいますね。

お手洗いや玄関に「電球」が設置してあることが多いのは、照明のオン・オフが頻繁であるため、蛍光灯が適していないからです。

温度が蛍光灯の寿命を早める?

蛍光灯の周囲の温度が高くなることも、寿命を早める要因の1つです。

その原理は以下の通りです。

周囲の温度が高いと、蛍光灯の「電流」が増加します。

そうするとフィラメント(両端の金属)の温度も高くなり、フィラメントに塗布されているエミッター(電子放出物質)の蒸発が激しくなります。

こうなることで、エミッターの消耗が起こってしまうわけです。

では、周囲温度が低ければ、蛍光灯の寿命は守られるのでしょうか?

周囲温度が低いと、今度はフィラメントが十分に温まることができず、エミッターの無駄な飛散が多くなることで、やはり寿命が短くなってしまいます。

蛍光灯にとって適温とされる周囲温度は、おおよそ20℃くらいで、この温度を保つ事が、蛍光灯を最も長持ちさせると言われています。

ちなみに、室温が上がりやすい工場や厨房は、蛍光灯自身の熱を発散させにくいです。
蛍光灯にとって、少し過酷なその環境は、蛍光灯の寿命が切れる原因に直結してくると言えます。

蛍光灯が切れる原理を探る

蛍光灯を含む全ての照明は、「定格電圧」に合った設計で作られています。

もし、電圧の合わない電球や蛍光灯を設置し、使用するならどうなるでしょうか?

先ほどの項目でご説明した「周囲温度」の場合と同じく、電圧が高すぎればエミッターが蒸発し、低すぎると飛散する、という事態が起こってしまうのです。

これも、寿命と言う点から「蛍光灯が切れる原理」に繋がってくるのですが、一般家庭に供給されているのが100vの定格電圧(決まった電圧)です。

このことが原因で寿命を縮めてしまう、というケースはあまり無いでしょう。

そして、「電源周波数」にも注意が必要です。

日本は、大まかに東日本・西日本で、電源周波数が、50hzと60hzの地域に分かれています。

ランプ以外の家電についても同様ですが、周波数の異なる蛍光灯を使用するなら、寿命が2割程度短くなる、と言われています。

また、蛍光灯は「安定器」を噛ませて設置します。

この安定器は、電流が際限なく増えてしまう事態や、電圧の減少などを安定させることで、蛍光灯の破損を防ぎ、安定して点灯させるために必要な器具です。

周波数が異なる地域で使用することにより、この安定器自体が破損し、事故に繋がる恐れもあるので注意が必要です。

最新の家電であれば、周波数の変換器が付いていることもあります。

さらに、蛍光灯も最新の点灯方式である「高周波点灯方式(Hf型)」を採用したものであれば、周波数を問わず使用することができます。

蛍光灯が切れるまでの寿命は簡単に延ばせる

ここまでで、蛍光灯の原理・仕組み、寿命に関することが大まかにわかりました。

これらのことを踏まえた上で、普段の生活で蛍光灯を長持ちさせるような工夫は何ができるでしょうか?

前述したように、エミッターの消耗を促進させてしまうため蛍光灯のオン・オフをこまめに行うのはタブーです。

15分以内でお部屋を空けるくらいならば、付けっぱなしの方がおすすめです。

また、蛍光灯の「光にならなかったエネルギー」は熱となって放出されます。

その熱がこもったり、放出できない状態のまま使用し続けてしまうと、電子回路が劣化し、寿命が大幅に短くなってしまいます。

ですから、十分に放熱ができる環境、つまり、周囲温度が適切である事、空気循環がよいところで使用するのがベストです。

フィラメントを数秒間かけて予め予熱して放電する、「スターター方式」と呼ばれる古いタイプの点灯方式の蛍光灯は、安価のためよく使用されています。

このタイプの蛍光灯には、「点灯管」という、フィラメントを余熱をしてくれる器具が必要です。

この点灯管を、「電子点灯管」というものに交換するだけで、蛍光灯の持ちがなんと30倍もよくなると言われています。

スターター方式の蛍光灯は通常、スイッチを入れてから蛍光灯が光りきるまでに数秒のタイムラグがあります。
これを「電子点灯管」に交換し、余熱時間を短縮できるようになる事で、フィラメントへの負担を減らし、エミッターの消耗も抑える事ができるからです。

スイッチを入れてから点灯するまでの体感時間も劇的に違い、一瞬で蛍光灯が灯ってくれます。

通常の点灯管は、2個で100円以下販売されている事もありますが、この電子点灯管は500円前後します。

しかし、電子点灯管に交換したことにより、蛍光灯が「10年切れることなく使えた」という例も報告されていますので、長い目で見ればお得な選択と言えるかもしれません。

また、電子点灯管より更に持ちのよい、「デジタル点灯管」というものもあります。

蛍光灯が切れる原理を理解し、長く付き合う

いかがでしたでしょうか。

思っていたより複雑でデリケートな構造だったかもしれません。

しかし、これらのことを頭の隅で押さえておくなら、ほんの少しの工夫で、今お使いの蛍光灯も更に長いお付き合いを望めることでしょう。

蛍光灯のことを調べるとき、他にも明るさの段階や色の種類、形状も様々に用意されており、奥が深いことがわかります。

知れば知るほど面白みも沸きますし、作業面やデザイン面でお部屋を彩るため、好みの明かりを選ぶときにもきっと役立つでしょう。

 - 照明, 生活