白熱電球の種類と特徴

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電球とは、電球の定義

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白熱電球は、フィラメントや放電素子を内蔵した電気光源の一種です。昔から住宅用の照明として白熱電球が広く使用されており、店舗などの業務用施設では、ミニクリプトン電球やハロゲン電球が使用されてきました。

暖かみのある赤い光は演色性が良く、照射対象の本来の色を再現し、かつ調光が可能なため、明るさを変化させることで様々なシーンに適合します。安定器など複雑な点灯回路を構築することなく、100V電源を供給するだけで点灯させることが可能で、ランプ本体も安価であるという特徴があります。

しかし白熱電球には、消費電力が高くCO2発生量が大きいという欠点があります。省エネルギー化を図るため、シリカ電球やクリア電球など、LEDで同等の光を再現できると判断された電球は、LEDに置き換える動きがあります。現に一部の照明メーカーでは、白熱電球の生産を中止しています。

ハロゲン電球やミニクリプトン電球は、LEDで同様の光を再現できないため、まだ生産が続いています。しかし今後、LEDによって同等の光を再現できるようになれば、順次生産中止を進めていくとされます。

白熱電球の構造

家庭でも電球型蛍光灯やLED照明が、白熱電球に替わって普及しており、昔ながらの白熱電球の光は少なくなっています。照明のデザインを重視している家庭では、ミニハロゲン電球によるスポットライトやダウンライトを使用し、さながら商業施設のような装飾を行っている所もあります。

白熱電球は、その寿命の短さと発熱の大きさがエネルギーを無駄にしているとされます。寿命が長く発熱の少ない蛍光灯器具は省エネルギーの観点から有利です。しかし、演色性能の高さは、蛍光灯・LED照明共に白熱電球に及ばず、照射対象を綺麗に見せる効果については、白熱電球に替えられません。また白熱電球のきらめき感が好きで使用したいという方もいます。

しかし経済産業省の方針として2012年までに白熱電球を全面的に生産中止とし、電球型蛍光灯に切り替えていくことが決まっています。ただし、生産中止となるのは一般白熱電球であるクリア電球やシリカ電球などが主体で、まだ代替が利かないクリプトン電球やハロゲン電球は、まだ生産中止にはなりませんが、いずれ代替製品が開発されれば生産中止となっていくことが予想されます。

白熱電球の仕組みと特徴

白熱電球は、バルブと呼ばれるガラス体の内部に不活性ガスを充填し、発光体であるフィラメントが内部に取り付けられています。不活性ガスを充填することにより、バルブ内部のフィラメントの蒸発速度を抑え、一定時間の寿命を保つことができます。

フィラメントはタングステンという金属をコイル化したもので出来ており、フィラメントに電流を流すことで発熱、発光して、光束を確保できます。熱と光を同時に発生させるため、バルブやランプ周囲に熱が伝わり、温度が上昇します。白熱電球内部のフィラメントは3,000℃程度の高温になっているため、バルブへの熱の伝達により、バルブのガラス面は100~200℃の高温になっていますので、触ってはいけません。

内部に充填しているガスの種類によって寿命が左右され、アルゴンと窒素の混合ガスが封入されている「シリカ電球・クリア電球」では、約1,000時間程度の寿命を確保しているのに対し、クリプトンガスを充填している「クリプトン電球」では、2,000時間程度の寿命が確保されています。

白熱電球の長寿命化

白熱電球は、定格電圧100Vの電球の場合で、1,000時間程度の寿命しかありません。白熱電球を毎日5時間使用すれば半年も経過しないうちにフィラメントが切れてしまいます。まず、この電球を110V定格のものに交換するという方法が挙げられます。こうすることで1,500~2,000時間の寿命を確保できます。

さらに寿命を延ばしたい場合は、白熱電球の制御に調光器を使用します。調光器によって90V~85V程度まで供給電圧を下げ、フィラメントへの負担を抑えるという方法です。電圧を下げることにより発熱が抑えられるため、光束が減少し部屋が暗くなりますが、蛍光灯同等の10,000時間近い寿命を確保できます。

また白熱電球の点灯の際、調光器によってゆっくりと照度を高めるようにすれば、フィラメントへの突入電流を小さくでき、フィラメント断線の可能性を低く抑えられます。よって、さらなる長寿命化を図れます。

業務用施設の計画においては、シリカ電球やクリア電球を使用することはまずありませんが、ハロゲン電球はまだ主流です。これらの照明器具では「ロングライフトランス」という機器が付属します。これはハロゲン電球が白熱電球系であることから、電圧の調整で寿命を操作し、光束と寿命を3段階程度で設定できます。寿命を長くすれば光束が小さくなってしまうため、照明計画の際には注意が必要ですが、蛍光灯やHIDが使用できない場合には重宝されます。

最近では演色AAAの蛍光灯や演色性重視型LED照明の製造が進んでいるため、シリカ電球やクリア電球系の白熱電球の立場はもうほとんど無いと言っても良いと考えられます。しかしミニハロゲン電球やクリプトン電球はまだまだ現役であり、完全に代替できるLED照明が開発されないかぎり、これからも生産され続けることと考えられます。しかし、白熱電球のエネルギーの損失が大きいことは事実なので、少しでも省エネルギーを考慮した設計を行うことが重要です。

白熱電球の温度による劣化

白熱電球は、周囲温度によっても寿命が変化します。基本的に、温度が低くなっても寿命には影響しませんが、周囲温度が高くなることで、電球の寿命が短くなる傾向があります。周囲温度60℃以下であれば寿命の変化はありませんが、60℃を超えると、ガラス球や口金に付けられた接着剤が劣化するおそれがあり、口金からランプが外れてしまうなど、事故の原因になります。

周囲温度が80~100℃になると、無点灯状態でも電球の劣化が進みますので、白熱電球を設置する場合、周囲温度が60℃を超えないように注意しましょう。ただし、電球だけでなく、電球に接続するケーブルの許容電流が低減するなど、温度が電球以外の設備にも影響を及ぼしていることにも配慮が必要です。

白熱電球の種類と使用場所

シリカ電球・クリア電球

コンビニでも販売されている簡易な仕組みの白熱電球です。シリカ電球はくもりガラス仕上げとなっており、クリア電球は透明な仕上げです。クリア電球は輝度が極めて高いため、きらめき感による演出をしたい場合に採用されます。住宅などの照明用途としては、まぶしさが不快グレアとなることが懸念されるため、シリカ電球を使用した方が良い場合があります。寿命は1,000時間前後であり、かなり短くなっています。

ボール電球

シリカ電球やクリア電球と同様の特性がありますが、その形状が丸型になっています。落ち着いた雰囲気を出すための演出照明として使用されます。

シリカ電球、クリア電球、ボール電球は、生産を終了する白熱電球として代表的なものです。今後は電球型蛍光灯やLED照明に代替されていくことになります。

ミニ電球

シリカ電球やクリア電球と同様の特性を持つ小型の白熱電球です。口金はE17という小さなものを使用しており、シャンデリアやブラケットなどに使用されています。寿命が短いためランプ交換頻度が多くなりますので、設置場所には注意が必要です。高所のシャンデリアや構造が複雑なブラケット照明に用いると、ランプ交換が煩わしくなる原因になります。

クリプトン電球

クリプトンガスを電球内に封入使用し、シリカ電球やクリア電球よりも長寿命化・効率向上を行った白熱電球です。一般電球よりも2倍の長寿命で、消費電力を約10%低減できます。クリプトンガスは、アルゴンガスよりも熱を伝えにくいため、熱損失が小さいため寿命が長くなり、発光効率も改善されます。

ミニクリプトン電球

ミニクリプトン電球は、シリカ電球やクリア電球よりも長寿命(約2,000時間)な白熱電球で、形状がとても小さく抑えられています。ダウンライト等のベース照明のほか、スタンド照明やブラケット照明に使用されています。

電球サイズが小さいことにより、使用名器具を小さく製作できるうえ、輝度を高く設計できるので、パウダーコーナーやトイレ用のブラケットなどでの使用例が数多くあります。

小丸電球(ナツメ球)

小型で長寿命な白熱電球です。常夜灯や残置灯として使用されるため長寿命であることが必須条件であり、約5,000時間の寿命を確保しています。白熱電球の特性上消費電力が高く、5W程度が一般的で、長時間使用するには若干大きめです。最近は消費電力が小さいLED球による代替品も販売されていますので、これを採用すれば寿命も4~8倍延長できます。

レフ電球

内部に反射板を取付け、光に指向性を持たせた白熱電球です。スポットライトやディスプレー照明として使用されています。クリプトン電球と同様の特性となっているため、約2,000時間の寿命を持っています。

シャンデリア電球

炎の形を模したバルブ形状を持つ白熱電球で、きらびやかな演出が可能です。シャンデリア器具だけでなく、ペンダント照明やブラケット照明でも、シャンデリア電球を採用した製品があります。一般電球と同様、ホワイトバルブとクリアバルブが存在します。近年は、シャンデリア専用のLED照明が普及しており、超小型のLEDをフィラメントと似た形状に配置し、その外側をガラスグローブで覆った「LEDシャンデリア電球」によって、長寿命化と省電力化が進んでいます。

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