《機械》〈照明〉[H21:問7]電球形蛍光ランプの構造や特徴に関する空欄穴埋問題

【問題】

【難易度】★★★☆☆（普通）

次の文章は，電球形蛍光ランプに関する記述である。文中の\( \ \fbox{$\hskip3em\Rule{0pt}{0.8em}{0em}$} \ \)に当てはまる最も適切な語句又は数値を解答群の中から選び，その記号をマークシートに記入しなさい。

近年，白熱電球と同じ口金で，ほぼ同じ形状・寸法をもつ電球形蛍光ランプが開発された。このランプは，\( \ \mathrm {U} \ \)字形の発光管を複数接合したものやスパイラル形の発光管を\( \ \fbox {　 （１） 　} \ \)とともに，一つのコンパクトなグローブ内に収納した光源である。

発光原理は，一般の蛍光ランプと同様であり，約\( \ \fbox {　 （２） 　} \ \mathrm {[Pa]} \ \)の水銀蒸気圧中の放電で発生した紫外放射を\( \ \fbox {　 （３） 　} \ \)に塗布した蛍光物質によって可視光に変換する。

一般に，発光管と\( \ \fbox {　 （１） 　} \ \)をコンパクトなグローブ内に収納して点灯すると，熱がこもり，水銀蒸気圧が\( \ \fbox {　 （４） 　} \ \)して，発光効率が大きく低下する。そこで，電球形蛍光ランプでは，発光管内の電極近傍に水銀アマルガムを封入し，水銀蒸気圧を適切に制御することによってこの問題を解決し，\( \ 10 \ \mathrm {[W]} \ ～ \ 13 \ \mathrm {[W]} \ \)程度で白熱電球\( \ \fbox {　 （５） 　} \ \mathrm {[W]} \ \)とほぼ同じ光出力を得ている。

〔問7の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　低　下　　　　　&（ロ）&　60　　　　　&（ハ）&　電流制御抵抗 \\[ 5pt ] &（ニ）&　1　　　　　&（ホ）&　グローブ内面　　　　　&（ヘ）&　周期的に変動 \\[ 5pt ] &（ト）&　40　　　　　&（チ）&　上　昇　　　　　&（リ）&　10 \\[ 5pt ] &（ヌ）&　発光管内面　　　　　　　　&（ル）&　0.1　　　　　&（ヲ）&　100 \\[ 5pt ] &（ワ）&　発光管外面　　　　　&（カ）&　点灯回路　　　　　&（ヨ）&　グロースタータ \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

電球形蛍光ランプに関する問題です。
平成21年ですので，まだまだ一般の電球や電球形蛍光ランプが普及しており，\( \ \mathrm {LED} \ \)電球が高価であった時かと思います。
水銀を微量ながら使用しており，国際的にも使用を禁止する流れなので，今後は\( \ \mathrm {LED} \ \)化が進み電験での再出題の可能性は低いかと思いますが，参考程度に見ておいて下さい。

1.電球形蛍光ランプ
一般的な蛍光灯と同様，形状を工夫したガラス管内に微量の水銀（アマルガム）を入れた構造のランプです。
放電により電子を水銀原子に衝突させ，電子からエネルギーを得た水銀原子が励起され紫外線を放出し，その紫外線を管内面に塗布した蛍光物質により可視光に変換し発光します。
電球形蛍光ランプには以下のような特徴があります。
・白熱電球より効率が高く，消費電力も\( \ 1 / 5 \ \)程度に抑えられる
・白熱電球より長寿命
・白熱電球のソケットをそのまま使用可能
・白熱電球に比べ点灯にやや時間がかかる
・微量の水銀を使用するため，国際的に使用を禁止する流れがある

【解答】

(1)解答：カ
題意より解答候補は，（ハ）電流制御抵抗，（カ）点灯回路，（ヨ）グロースタータ，になると思います。
電球形蛍光ランプには，スパイラル形の発光管を点灯回路とともにグローブ内に収納した構造のものがあります。グロースタータ（点灯管）は初期の電球形蛍光ランプに採用されていたものですが，点灯時間の改良化とともに採用されなくなりました。

(2)解答：ニ
題意より解答候補は，（ロ）\( \ 60 \ \)，（ニ）\( \ 1 \ \)，（ト）\( \ 40 \ \)，（リ）\( \ 10 \ \)，（ル）\( \ 0.1 \ \)，（ヲ）\( \ 100 \ \)，になると思います。
電球形蛍光ランプ内の水銀蒸気圧は約\( \ 1 \ \mathrm {[Pa]} \ \)となります。

(3)解答：ヌ
題意より解答候補は，（ホ）グローブ内面，（ヌ）発光管内面，（ワ）発光管外面，になると思います。
ワンポイント解説「1.電球形蛍光ランプ」の通り，電球形蛍光ランプの蛍光物質は発光管内面に塗布されます。

(4)解答：チ
題意より解答候補は，（イ）低下，（ヘ）周期的に変動，（チ）上昇，になると思います。
電球形蛍光ランプは一般的な蛍光灯に比べ放熱効果が低いため，熱がこもりやすく，水銀蒸気圧が上昇して，発光効率が大きく低下する問題がありました。

(5)解答：ロ
題意より解答候補は，（ロ）\( \ 60 \ \)，（ニ）\( \ 1 \ \)，（ト）\( \ 40 \ \)，（リ）\( \ 10 \ \)，（ル）\( \ 0.1 \ \)，（ヲ）\( \ 100 \ \)，になると思います。
ワンポイント解説「1.電球形蛍光ランプ」の通り，電球形蛍光ランプは白熱電球より効率が高く，\( \ 10 \ \mathrm {[W]} \ ～ \ 13 \ \mathrm {[W]} \ \)程度であれば白熱電球の\( \ 60 \ \mathrm {[W]} \ \)と同等の光出力を得られます。