第二種電気工事士の筆記試験対策「蛍光灯回路とその他のランプ」の説明

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1.蛍光灯回路とその他の照明ランプの種類

♦蛍光灯回路について♦

蛍光灯は、低圧放電で発光する照明器具で、次の3つの機器で成り立っています。
それぞれの機器の名称と役割を説明します。

安定器
蛍光灯が点灯した時に高電圧(100V以上)を発生させます。点灯中は一定の放電電圧を保ちながら放電を安定させます。
点灯管(グローランプ)
バイメタルを応用して、安定器に高電圧を発生させ放電を始動させます。
コンデンサ
放電による高周波雑音を防止します。

蛍光灯の回路図は、次の通りです。

蛍光灯の回路図

蛍光灯回路は、安定器と点灯管とコンデンサで構成されています。
安定器は蛍光灯に対して直列に接続、グローランプとコンデンサは蛍光灯に対して並列に接続します。

蛍光灯は、放電を利用した放電発光により光を放出して、蛍光灯が放電発光する仕組みは、

  1. 電極に電流を流して加熱する
  2. 電子が放出される
  3. 水銀と衝突して紫外線を発生する
  4. 電子がもう一方の電極へ移動する

という行程を繰り返して紫外線を発生させることによるものです。

蛍光灯の管内で発生した紫外線は、蛍光灯の管内に塗られた蛍光塗料が紫外線を吸収して可視光線を放出することで白い光となり私たちの人間の目に見えるようになります。
※蛍光塗料はお馴染みの白色の他に昼光色などの色があります。

蛍光灯は、エネルギー効率が良く寿命も長いので、事務所や一般住宅などで広く普及している照明器具で、蛍光灯の形は、事務所で使う直管形、一般住宅の部屋で使う丸形、トイレや浴室などで使う電球形があります。
※昔はトイレや浴室の電球は白熱電球が主流でしたが、エネルギー効率が悪くほとんどが熱や赤外線となり放出されるので、現在では製造が中止され蛍光灯やLED灯に代わっています。

♦蛍光灯以外の照明ランプの種類と特徴♦

室内の照明には蛍光灯が広く使われていますが、その他に、蛍光灯が適していない箇所には、ハロゲンランプ、HIDランプ(高圧水銀灯や高圧ナトリウム灯など)が広く使われています。
また、最近では蛍光灯から消費電力が少ないLED灯への置き換えが進んでいます。

ここでは、ハロゲンランプ、LED灯、HIDランプの特徴について説明します。

ハロゲンランプ
ハロゲンランプは、白熱電球と同じようにフィラメントに電流を流して熱放射による発光(熱と光を発生)をするランプです。ランプが点灯すると熱くなることがデメリットですが、暖かみがある発色で白熱電球よりも寿命が長い特徴があるので店舗のスポットライトなどで使われています。
LED灯
LEDとは発光ダイオードという半導体素子のことで、電気エネルギーを光に変換し、光の三原色(赤色、緑色、青色)を使って白色を表現しています。
LED灯の価格は高いですが寿命が長く消費電力も少ないという理由で現在では、一般家庭のトイレの白熱電球や部屋の蛍光灯に代わって普及が進んでいます。
HIDランプ
HIDランプとは、水銀灯、メタルハライドランプ、高圧ナトリウム灯などの高輝度放電ランプ(高電圧を加えて放電するランプ)の総称のことです。
HIDランプ全般にいえることは、光源から出る光のエネルギー量が大きいので光源が明るい照明という特徴があります。
3つのHIDランプを比べると、メタルハライドランプと高圧ナトリウム灯は水銀灯よりもランプ効率が良いです。
また、それぞれのHIDランプを点灯した時の発光色は、水銀灯は青白い色、ナトリウム灯はオレンジ色、メタルハライドランプはいろいろな色を発光させているので自然光に近く演色性が良い色となります。

HIDランプの使用場所は、

で使われています。

♦光の単位について♦

光の単位には、光束、光度、照度、輝度があります。

第二種電気工事士の筆記試験には出題されませんが、オフィスの電気工事で照明器具を扱う時は、光の単位の知識も必要になるので覚えておきましょう。

光束(こうそく)
光の物理エネルギー量(単位時間当たりの光の量)を表す単位のことです。光源(照明器具の光源など)の光の明るさを表わします。
単位:lm(ルーメン)
光度(こうど)
光のエネルギーの強さを表す単位のことです。光源からある方向への単位立体角当たりの光束で与えられるものが光度となります。
単位:cd(カンデラ)
照度(しょうど)
光を受ける面の単位面積当たりに入射する光束のことです。光源から受照面が受ける明るさを表します。
日本工業規格(JIS)の照度基準では、事務所の推奨照度は750ルクスが目安とされています。
単位:lx(ルクス)
輝度(きど)
光源からある方向に向かう単位面積当たり、単位立体角当たりの光束のことです。光源をどこから見るかによって輝度が異なり、人の目で見る明るさの指標で使われます。
単位:cd/m2
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蛍光灯回路とその他のランプの問題を解いてみよう

♦問題1♦

蛍光灯回路にグローランプを使う理由はなぜか?次の中から1つ選べ。

考え方:蛍光灯回路を構成する機器の役割を覚えてください。
放電を安定させるのは安定器、放電を始動させるのは(点灯管)グローランプ、雑音を防止させるのはコンデンサです。

答え:

♦問題2♦

体育館の一般照明に適している光源はどれか?次の中から1つ選べ。

考え方:蛍光灯は室内の照明など、水銀灯は青白い光で工場や体育館の照明など、白熱灯はトイレの照明(最近はLED灯に置き換えられている)などに使われています。

答え:

♦問題3♦

霧が多い場所に適している光源はどれか?次の中から1つ選べ。

考え方:光の透過率が高いものを選んでください。
ナトリウム灯は、オレンジ色の光で透過率が高いです。

答え:

♦問題4♦

光の単位である、光束、光度、照度、輝度の説明として次の記述はそれぞれ正しいか答えよ。

考え方:lx(ルクス)は照度の単位です。上記の光の単位の説明を確認してください。

答え:
イ.正しい
ロ.正しい
ハ.正しい
二.間違っています。輝度の単位は、cd/m2です。

♦独学の方への試験勉強の提案♦

第二種電気工事士の試験勉強を独学で始めるには何を用意すればいいのかな?とお悩みの方は、筆記・技能試験対策に使う おすすめの参考書・過去問題集おすすめの工具・練習材料 のページで詳しく紹介しているので、ぜひ参考にしてみてください。

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