《機械》〈照明〉[H22:問6]照明器具に使用する安定器に関する空欄穴埋問題

Contents

1 【問題】
2 【ワンポイント解説】
3 【解答】

【問題】

【難易度】★★★☆☆（普通）

次の文章は，安定器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式を解答群の中から選びなさい。

蛍光ランプや$ \ \mathrm {HID} \ $ランプ（高輝度放電ランプ）などの$ \ \fbox {　（１）　} \ $を利用した光源は，放電を開始するとランプ電流（放電電流）が増加し続け，ランプが破壊する。これを防止するために，安定器が必要になる。安定器には，ランプ電流を制限する機能とランプを点灯するために必要な$ \ \fbox {　（２）　} \ $を与える機能とがある。

電流を制限する回路としては，主に$ \ \fbox {　（３）　} \ $を利用した磁気式と，半導体デバイスを利用した電子式とがある。一般に電子式は主にインバータ回路で構成されるために，磁気式と比較して，軽量，回路損失が少ない，$ \ 50 \ \mathrm {[Hz]} / 60 \ \mathrm {[Hz]} \ $兼用，ちらつきが感じられないなどの特長がある半面，$ \ \fbox {　（４）　} \ $や高周波漏えい電流が比較的大きくなるなどの課題がある。

安定器の寿命は，通常の使用状態では$ \ \fbox {　（５）　} \ $による絶縁物やコンデンサなどの劣化が大きく影響し，一般に累積使用時間で$ \ 4 \ $万時間とされている。

〔問6の解答群〕
\[
\begin{eqnarray}
&（イ）&　始動電圧　　　　　&（ロ）&　電磁ノイズ　　　　　&（ハ）&　グロー放電 \\[ 5pt ] &（ニ）&　ランプ電圧　　　　　　　&（ホ）&　アーク放電　　　　　　　&（ヘ）&　キャパシタ \\[ 5pt ] &（ト）&　騒　音　　　　　&（チ）&　振　動　　　　　&（リ）&　乾　燥 \\[ 5pt ] &（ヌ）&　コロナ放電　　　　　&（ル）&　光出力変動　　　　　&（ヲ）&　抵抗器 \\[ 5pt ] &（ワ）&　励起電圧　　　　　&（カ）&　インダクタ　　　　　&（ヨ）&　温度上昇 \\[ 5pt ] \end{eqnarray}
\]

【ワンポイント解説】

蛍光ランプや$ \ \mathrm {HID} \ $ランプに使用される安定器に関する問題です。
$ \ 3 \ $種の問題では蛍光ランプの発光メカニズムやその特徴以上の内容は出題されなかったと思いますが，$ \ 2 \ $種の問題では受験生間で差をつけるためにやや踏み込んだ安定器の内容を取り入れています。

1.蛍光ランプの発光原理とその特徴
図1のように，蛍光物質を膜として塗布したガラス管にアルゴン等の不活性ガスを封入し，電極間にアーク放電をさせることにより水銀原子から紫外線が放出されます。紫外線が蛍光物質に当たることにより可視光に変換され発光され，これをフォトルミネッセンスによる発光といいます。
蛍光物質の組合せにより，昼白色や電球色等光色を変えられます。

2.蛍光ランプの安定器
蛍光ランプの安定器には放電を安定させ，始動を助ける役割があります。安定器には磁気式と電子式があります。

①磁気式安定器
鉄心に銅線を巻いたインダクタにより，始動電圧と安定した放電を維持させる方式です。
スタータ式安定器やラビットスタート式安定器等があります。
電磁ノイズが小さい，漏えい電流が少ない，等の特徴がありますが，省エネ性能の観点からも電子式安定器が採用される場合が多くなっています。

②電子式安定器
交流電流を直流電流に変換するインバータにより点灯させる方式です。
消費電力が少なく，発熱量も小さい，軽量化が図れる，ちらつきが少ない，騒音も少ない等の特徴があります。

出典：電気工学ハンドブック（第7版）　一般社団法人電気学会　オーム社　P.2284

【解答】

(1)解答：ホ
題意より解答候補は，（ハ）グロー放電，（ホ）アーク放電，（ヌ）コロナ放電，等になると思います。
ワンポイント解説「1.蛍光ランプの発光原理とその特徴」の通り，蛍光ランプや$ \ \mathrm {HID} \ $ランプ（高輝度放電ランプ）はアーク放電を利用した光源です。

(2)解答：イ
題意より解答候補は，（イ）始動電圧，（ニ）ランプ電圧，（ワ）励起電圧，になると思います。
ワンポイント解説「2.蛍光ランプの安定器」の通り，安定器にはランプを点灯するために必要な始動電圧を与える機能があります。

(3)解答：カ
題意より解答候補は，（ヘ）キャパシタ，（ヲ）抵抗器，（カ）インダクタ，になると思います。
ワンポイント解説「2.蛍光ランプの安定器」の通り，磁気式安定器はインダクタを利用した安定器です。

(4)解答：ロ
題意より解答候補は，（ロ）電磁ノイズ，（ト）騒音，（チ）振動，等になると思います。
ワンポイント解説「2.蛍光ランプの安定器」の通り，電子式安定器は電磁ノイズが比較的大きいという課題があります。

(5)解答：ヨ
題意より解答候補は，（リ）乾燥，（ル）光出力変動，（ヨ）温度上昇，等になると思います。
安定器の劣化原因としては，温度上昇による絶縁物やコンデンサ等の劣化等があります。