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照明器具【第2種電気工事士合格までの道】

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 こんにちは、

 キムチ鍋の中の、キノコが好きです。☆しまじです☆ 

 第2種電気工事士試験合格への道、第26回っ。今日は、照明器具について学びます。

 

  目次

 

今日のNYダウ

 今日のNYダウです。

 NYダウ  24,462.94

 米ドル/円 107.595

 4月もあと1週間となりました。今年に入って、もう4か月も経つのですね。1年の約\frac{1}{3}が経過し、NYダウは、年初めの水準まで、まだ回復していません。

 

照明器具

照明器具、すなわち電球や蛍光灯やLEDランプなんかについて学んでいきます。

照明の単位

照明の明るさを表す単位についての表になります。

用語 単位 意味
光束 lm (ルーメン) 光源から出る光の量
照度 lx (ルクス) 照らされる場所の明るさ
発光効率 lm/W (ルーメン/ワット) 消費電力1 (W)あたりに出すランプの光の量

LED電球なんかで、明るさを表すための単位として見ることがあると思います。光の量をlm(ルーメン)で表し、明るさをlx(ルクス)で表します。

光源の種類

 照明にはいろいろなものがあり、光る原理や特徴がそれぞれ違います。その場に合った場所で適した照明を使う、適材適所ですね。

光源 発光原理 特徴
白熱電球 高温度のフィラメントによる発光。

小型

軽量

安定気がいらない

ハロゲン電球

高温度のフィラメントによる発光。

管内にハロゲン元素を封入され、タングステンの蒸発による管壁黒化の発生がほとんど起きない。

小型

高出力

白熱電球に比べて長寿命

発光効率が良い

安定気が不要

蛍光灯

蛍光体を塗ったガラス管内に、水銀を封入して放電を起こさせる。

発生した紫外線が蛍光体を励起して発光する。

白熱灯に比べて発光効率が高い

白熱灯に比べて寿命が長い

演色性に優れる

安定気が必要

水銀灯

水銀蒸気中の放電による発光や、発生した紫外線による発光体からの発光を利用。

水銀蒸発の圧力によって、低圧・高圧等に分けられる。

寿命が長い

発光効率が高い

安定気が必要

ナトリウム灯

ナトリウム蒸気中の放電による発光。

黄橙色

トンネル内や霧の多い場所に適する

水銀灯に比べて発光効率が高い

寿命が長い

安定器が必要

LEDランプ

発光ダイオードを利用。

長寿命

発光効率が高い

調光・調色が容易

 6個の光源でした。昨今、注目されているのはLEDランプですね。電気代が安くなり、長寿命、良いとこだらけです。ただ、購入コストが高めですけどねっ。

 ちなみにLEDとは、「Light Emitting Diode」の頭文字をとっています。 

蛍光灯(スタータ形)

上の光源の中で、蛍光灯について詳しく見ていきましょう。まずは、スタータ形について。余熱始動形とも言います。

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 事務所の天井などによく取付けられている照明、それが蛍光灯。そして、上の図は、蛍光灯の構造を表しています。グローランプ、バイメタル、雑音防止用コンデンサ、フィラメント、蛍光ランプ、安定器というものが使われています。

  • グローランプ : 蛍光灯を点灯させるために使われる放電管
  • バイメタル : 熱膨張の異なる2枚の金属板を張り合わせたのもで、温度変化により曲がる
  • 雑音防止用コンデンサ : ノイズや電波障害を防ぐためのコンデンサ
  • フィラメント : タングステンやニッケルによってつくられた、糸状の細い線
  • 蛍光ランプ : 放電で発生する紫外線を蛍光体にあてて、可視光線に変換するもの
  • 安定器 : ランプに流れる電流を制限し、ランプを守る電気装置

 では、蛍光灯が光るまでの過程を順を追ってみていきましょう。

  ① 蛍光灯のスイッチをONにする。すなわち、電源側から電圧が蛍光灯にかかる

  ② グローランプの中で放電が起きる

  ③ 放電した熱により、グローランプの中にあるバイメタルが曲がる

  ④ グローランプ内にて、接点が閉じ回路がつながる

  ⑤ 回路がつながる事で、蛍光ランプに電気が流れて、フィラメントが過熱される

  ⑥ 蛍光ランプの両極にあるフィラメントが過熱されると、蛍光ランプ内にて放電が起こりやすくなる

  ⑦ グローランプ内にて、放電から少し時間が経つと、バイメタルが冷えて元の温度になり、曲がりが戻る

  ⑧ グローランプ内にて、接点が開き、回路が瞬時に遮断される

  ⑨ 流れていた電流が瞬時に遮断されることで、安定器から高電圧が発生

  ⑩ 蛍光ランプにて放電が発生

  ⑪ 蛍光ランプが光る

といった流れになります。一度、蛍光ランプにて放電が起きると、グローランプにはほとんど電圧がかかることがない為、グローランプでの放電は起きなくなります。

 蛍光灯が光るまでに、この様な工程が、毎回繰り返されていたのですね。なかなか、奥が深いです。

蛍光灯(高周波点灯形)

 続いて、蛍光灯の種類には、先ほどのグローランプを使用したスタータ形の他に、高周波点灯形と呼ばれるものがあります。インバータ形とも言います。

 この高周波点灯形による蛍光灯ですが、電子式安定器を使用し、50(Hz)や60(Hz)の商用周波数を数10(kHz)の高周波に変換をして、蛍光灯を点灯させる方式のものになります。特徴としては、次のようなものがあります。

  • 電子安定器は、スタータ形で使用する安定器より、小型で軽量、そして損失が少なく、騒音も小さい
  • ちらつきが少ない
  • 発光効率が高い
  • 点灯に要する時間が短い
  • スタータ形の蛍光灯は使えない。高周波点灯専用の蛍光灯を使用

などになります。 

 

例題1

水銀灯についている安定器の目的は?

  1. 放電の安定のため
  2. 力率を改善するため
  3. 雑音(電波障害)を防止するため
  4. 光速を増やすため

【解き方】

水銀灯は、蛍光灯と同じく、放電ランプが一度放電すると、流れる電流が増加し続ける傾向があります。なので、安定器を用い、電流が増加したら、放電ランプに加わる電圧を下げて、流れる電流を抑制し、放電を安定させます。よって、放電安定のためが正解。

【解答】1

 

例題2

 

グローランプを用いる蛍光灯と比較して、高周波点灯の蛍光灯の特徴として、誤っているのはどれ?

  1. ちらつきが少ない
  2. 発光効率が高い
  3. インバータが使用されている
  4. 点灯に時間がかかる

【解き方】

今日、学んだ内容そのままですね。高周波点灯形の蛍光灯としては、ちらつきが少ない、発光効率が高い、インバータが使用されているという特徴があります。対し、グローランプは、蛍光灯のスイッチを入れた後、蛍光管が光るまでの間に、バイメタルの曲りから始まりさまざまな工程を要する為、点灯までに時間がかかります。よって、4が誤り。

【解答】4

 

今日のまとめ 

 今日は、「照明器具」について学びました。蛍光灯が光る原理って、なかなk複雑なんですねっ

 次回は、電気機器の特性についての内容になります。

 

 それでは