蛍光灯について

質問

この頃、蛍光灯のランプ交換の回数が増えてきました。そこで、質問したいと思います。蛍光灯の安定器が古くなるとランプ交換の頻度も増えますか？また、電源電圧が 定格より低い場合でも、ランプ交換頻度は増えますか？できれば、理由も教えて頂きたいです。

回答No.3

eiectron · ベストアンサー

しばらくぶりに見ましたら、まだ残っていましたので、考えをお話します。
　正確な実験をした事がありません。厳密な事を言うと、同じ定格の蛍光管を（といっても微妙な違いが有るかもしれませんから何本かテストして平均を取る必要があります）比較しないとなりません。

　定格電圧の意味は、その電圧で、蛍光灯の両電極のヒーターが、電子放出用塗布物質（酸化皮膜）から丁度良く電子が放出される温度になる電流に設計されている筈です。　同時に、この設計電流がグロースイッチ部分で切断される時、安定器に、蛍光管内を放電開始できる電圧が発生するように、高くも低くもなく定格電圧が決められている筈です。
　その放出電子が点灯したとき管内電流になり、この電流で管壁の蛍光塗料を刺激して明るさになるのですが、この電流が規定値（ワット数がこれ、１００で割り算すると出る）になるように設計して有るのが定格電圧のはずです。
　寿命も計算されて設計されている電圧と思います。

さて、
　定格電圧より低い電圧を加えると、といっても程度の問題ですが、理論的には次の様になります。

　電圧が低いと、ヒーターに流れる電流が少なくなるから、温度が下がり、熱で放出される電極からの電子放出が減ります。これは、蛍光灯の管内が放電して流れる電流になるものです。だから発光量＝明るさが減る筈です。
　何より、安定器のコイルに流れる電流が少なくなったものをグロースイッチ部分で切ると、安定器に発生する蛍光管の放電開始電圧が小さくなり不十分になることが考えられます。点灯しても暗いだろうし（丁度、塗布物質が何年も使ってスパッタリングで減ったのと同じに）。点灯放電も不安定になり、消えやすいかもしれない。
　点灯放電しているのが切れると、直ちにグローランプが管が放電する迄、点滅し始めるから、グローランプの消耗が激しくなると思う。
　グローランプの間隙も１００Ｖの定格電圧でグロー放電が始まり、放電熱で電極が伸び縮みして、グロースイッチがオンオフ動作をするよう設計されています。

　以上の理由で、定格電圧より低い電圧を加えることは、
　管の電極は寿命が長くなりますが、暗くなるやら、点灯が切れやすくなるやらで、嫌気がさすのではないでしょうか。
　管の電極がスパッタリング（電流放出用塗布物質が飛び散り管璧が黒ずむ現象）で電流が減り、明るさが以前より暗く感じただけで（人体の感覚は、案外敏感）管を交換したくなるのが人情なのに、電圧が低いと暗さが一番気になる様に思いますが。それで我慢できるだろうか。
　程度問題ですけれど、以上のことが考えられます。
　遅くなりました。

お礼

かなり、参考になりました。ありがとうございます。。

回答No.2

eiectron

蛍光灯の動作原理を知っておきましょう。

　安定器は、正体はコイルです。電気回路の専門用語で正体を言うと、インダクタンスと言い、Ｌの文字で表します。コイル状にして電流を流し、それを変化させると、コイル内に「電圧を誘発、誘導する性質があるもの」と言う意味でつけた名前です。コイルの中が鉄ならその作用が空気の場合の何千倍にもなります。
　コイル（安定器）に流れている電流を切断する時が電流変化が一番大きく、誘発電圧が大きくなります。蛍光灯の点灯は、この動作で点灯させています。

　ラジオ、テレビ、ＶＴＲ、コンピューター、モーター、電気器具・・全てに大なり小なり、電気回路にはＬが入っていますから、Ｌの大きい部分には高圧が発生しているので要注意なのです。

　蛍光灯の点灯が、手動スイッチの場合は、指でスイッチを長めに押して、蛍光灯の両端の電極に電流を流して両電極のヒーターを熱して、ヒーター電極の回りに熱で電流の素になる電子放出用塗布物質から、予め両電極の回りに電子群を放出させておいて（夏の夜、丁度光の回りに集まる虫の様に）から、手を放すと、ばねでスイッチが切れます。その瞬間、安定器のコイルに発生する電圧（５００Ｖ～１０００Ｖ、流れている電流の大きさと、切れ具合で誘導電圧が違ってきます）で蛍光灯の電極の回りに群がっていた電子群が、一斉に片方の電極から他方の電極に向かって流れ着いて放電が始まります。電源が交流（５０Ｈｚ，６０Ｈｚ）の100ボルトですから蛍光灯の放電電流もこれで交互に流れ、蛍光管に封入した電磁波放出用ガスに衝突して光線を出させ、この光線が、蛍光管に塗布した、ガスが出す紫外線が当たると蛍光を発する蛍光塗料（色々混ぜてある）を刺激（専門語で励起すると言う）して昼光色、白色を出させています。

　自動点火は、グローランプ（グロースイッチ）にさせます。

１００Ｖの交流電源スイッチを入れると、交流100ボルトでグローランプの電極間にグロー放電を起こし、回路に電流を流し、同時にその電流で蛍光管の電極のヒーターを熱します。最初にに戻り、グローランプの放電電流の衝突で熱を持ったグローランプの１方の電極が伸び、接触し、接触した途端、電極が冷えて縮まり、電流が切れて、その瞬間安定器に発生する電圧で、蛍光灯を点灯するのです。

　交流電流で電極を熱しますから、電流の小さい瞬間にグロースイッチが切れると、誘導電圧が小さいから点灯しません。すると、グローランプは、点灯するまで繰り返します。
　一度点灯すると、蛍光管の部分にかかる電圧は９０Ｖ程度で点灯し続けます。蛍光灯は電気溶接と同じ放電回路です。コイルＬを放電回路に直列につないでやると、不安定で切れやすい放電動作を安定に継続させる作用があるのです。図無しでは理解してもらえないので説明は省略します。放電回路の放電を安定にする性質を強調して、放電回路に接続するコイルＬを、安定器と名付けているのです。
　１．コイルのＬは、交流電流を制限して流す作用と、
　２．切断の際、高電圧を誘発する作用（性質）と、
　３．放電回路の放電を、安定に持続させる
３つの作用をしているのです。
　この設計が悪いのに当たると、次に説明する理由で、蛍光管の寿命が縮まります。

　そこで管の寿命ですが。
　安定器のコイルが交流を制限する抵抗のことをインピーダンスと言いオームで表しますが、設計不良であれば、電流が少なく、切れる時の誘導電圧が十分でなく、点灯しづらいことが考えられます。グローランプの点灯回数が多くなり、寿命が早いと考えられます。
　グローランプの設計不良も影響します。
　蛍光管の両電極（同じ構造）の電子放出用塗布物質が点灯消灯の回数が多いと切断の際の高圧電圧で飛び散る回数が多く寿命が短くなります。
　点灯時間が長いと、電子流の衝突と、熱で、やはり電子放出用塗布物質が飛散蒸発して付着し、やはり管壁を黒くします。寿命は、点灯回数と、点灯時間の兼ね合いになります。どこかに1番良い所があるわけです。
　塗布物質がなくなると、放電電流の本体である電子の供給源がなくなり、蛍光管は放電しません。寿命です。

　安定器のインピ－ダンスの設計が小さめで電流が大きく流れると、熱で蛍光管のヒーターの寿命に響くほか、何よりも電子放出塗布物質の蒸発が多くなり（管璧に付着し黒く色づく）寿命が縮まる。誘導電圧も大きく、塗布物質の飛び散りも多くなり（管璧に付着し黒く色づく）寿命が短くなる。

一般に
　同じメーカーの場合、１方がどうしても管の寿命が早い場合は、安定器の設計が悪いため、交流電流の値が正常からずれると、上の説明原理により、寿命が早くなると考えます。
　点灯回数が多いと、電極塗布物質の飛び散りが多く、電極の周りの管の部分の黒ずみが早くなります。

補足

つまり、安定器への入力電圧が高いとか、インピーダンスが低くて電流が大きくてと、寿命が短くなるのですね？
反対に、入力電圧が 定格より低い場合はどうなるのでしょうか？

回答No.1

itab

蛍光ランプの放電開始には高電圧が必要です。
この安定器が古くなると、絶縁の劣化などで出力電圧が安定せず、ランプ自体の寿命も縮めてしまいます。

ご参考までに↓

参考URL：

http://www.eccj.or.jp/he_qa/elec/d0206.html