技術革新

130年ぶりの照明革命（LED照明）

(1)照明の歴史

今から133年前の、1879年10月21日にアメリカのトーマス・アルバ・エジソンが
初めて実用的な白熱電球を発明しています。
日本の京都府八幡市の竹を炭化させてフィラメントに使った話は有名ですが、
実際には綿糸を炭化した真空炭素電球を作って実用的な白熱電球を発明しました。

白熱電球の基本原理は、1850年にドイツのゴーベルが考え出しています。
発光体として竹の繊維を炭化させてフィラメントにした最初の炭素電球を作り、
1878年にはイギリスのジョゼフスワンがガラス球内を真空にした、今の白熱電球の
原型である真空炭素電球を作り出しています。

しかし、ゴーベルやスワンの作った電球は寿命が短くて使い物にならなかったのに
対して、エジソンの開発した白熱電球は現在のものと比べて４パーセントの寿命があり
何とか使い物になったので電球はエジソンの発明とされました。
50～100時間程度は点灯したようです。

ついでに、その後の白熱電球の進化をたどってみますと、
1908年にアメリカのクーリッジがタングステンフィラメントを開発し、寿命も
1000時間になりました。
1913年にはアメリカのラングミュアが電球に窒素ガスを入れる方法を開発し、
1915年には日本の東京電気が窒素をアルゴンガスに変えてガス入り電球の開発、
今日使われている電球はこのアルゴンガスがはいった電球です。

タングステンは金属の中でも融点が高く3382℃もあります。さらに膨張係数が小さく
電気抵抗が大きいのでフィラメントには最適です。
アルゴンガスはタングステンが高温になったときに蒸発するのを防ぐ役割をして
いますが、アルゴンガスの熱伝導によりフィラメントの熱が奪われ、照明としての
効率低下を招きます。

1921年、日本の三浦順一が二重コイルフィラメントを発明します。これによって
熱損失の少ない明るい電球が製造できるようになりました。

1938年、アメリカのインマンがガラス管に水銀とアルゴンガスを入れ、
ガラス管の内面に蛍光物質を塗った蛍光ランプを発明します。
1940年、東芝電気が日本で初めて蛍光灯を作ります。

最近は特に消費電力のことがうるさく言われていますので、蛍光灯はワット数と
消費電力が一致しないことを述べておきます。
蛍光灯は、発光体である蛍光ランプ、点灯管であるグロースイッチ、安定器の
３つで構成されています。

この安定器がクセ者で、かなりの電力を消費するので蛍光灯のワット数に
２割～３割の電力を加えたものが正確な消費電力になります。
白熱電球の場合はワット数がそのまま消費電力になります。

15ワットの蛍光灯なら、消費電力は19ワット。
20ワットの蛍光灯なら、消費電力は24ワット。
30ワットの蛍光灯なら、消費電力は36ワット。
40ワットの蛍光灯なら、消費電力は49ワット。
110ワットの蛍光灯なら、消費電力は140ワット。

LEDなら、蛍光灯の安定器ロス電力だけで部屋の中を明るく照らし出すことが
できます。蛍光灯は実にもったいないことをしているわけです。

さらに、蛍光灯の場合は白色がもっとも効率が高くなっていて、
昼光色は明るさが15パーセント減、
DL型は20パーセントも効率が悪くなります。

これらのことを知っておられる方は意外と少ないようです。

知っておいて損をしないのは白熱電球にもあります。
白熱電球の特性として、電圧が５ボルト高くなると２割明るさが増しますが
消費電力は８パーセントアップして寿命は半分以下になります。

逆に、電圧が５ボルト下がると明るさは15パーセント低下し、消費電力は
８パーセントダウンして寿命が２倍以上になります。

したがって、白熱電球が高価な時代には変圧器で90ボルトにまで電圧を下げ、
明るさを犠牲にして、寿命を４～５倍にして使っていた人もいたようです。

もうひとつ、知っておいて損をしないのは、白熱電球の寿命の定義です。
一般には球が切れて点灯しなくなるのを寿命としている人が多いようですが
正確には、最初の明るさの８割に低下するまでの時間を寿命としています。

電気製品の場合は定義とは呼ばずに定格としているようですが同じことです。

そして、本題のLED革命ですが、前置きが長くなってしまいましたので
次回にします。

（2）ミスターＬＥＤまたしても大ヒット

（3) 太陽光発電の変換効率一気に70パーセントに

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