コンパクト蛍光灯(CFL)は、白熱電球の代替として設計された蛍光灯で、省エネ電球、コンパクト蛍光灯、コンパクト蛍光管とも呼ばれます。一部のタイプは白熱電球用に設計された照明器具に取り付けられます。このランプは、白熱電球のスペースに収まるように湾曲または折り畳まれた蛍光管と、ランプの口金内に 小型の電子安定器を備えています。
同じ量の可視光線を発する一般的な白熱電球と比較すると、CFLは消費電力が4分の1から3分の1で、寿命は8倍から15倍長い。CFLは白熱電球よりも購入価格は高いが、電球の寿命全体では購入価格の5倍以上の電気代を節約できる。[ 1 ]すべての蛍光灯と同様に、CFLには有毒な水銀が含まれており[ 2 ]、廃棄が複雑になる。多くの国では、政府はCFLを一般ゴミと一緒に廃棄することを禁止しており、CFLやその他の有害廃棄物のための特別な収集システムを確立している。
動作原理は他の蛍光灯と同じです。水銀原子に結合した電子は、低いエネルギーレベルに戻る際に紫外線を放射する状態に励起されます。放射された紫外線は蛍光コーティングに当たると可視光に変換されます。
CFLは白熱電球とは異なるスペクトル分布で発光します。蛍光体の配合が改良されたことで、CFLから発せられる光の色彩感覚が向上し、一部の情報源では、最高の「ソフトホワイト」CFLは標準的な白熱電球と主観的に色彩が似ていると評価されています。[ 3 ]
白色LEDランプは、高効率照明としてCFLと競合している。[ 4 ]ゼネラル・エレクトリック社はその後、米国国内でのCFLランプの生産を中止し、LEDに切り替えた。[ 5 ]
現代の蛍光灯の原型は、1890年代にピーター・クーパー・ヒューイットによって発明されました。[ 6 ]クーパー・ヒューイットのランプは写真スタジオや産業で使用されました。[ 6 ]
エドムンド・ゲルマー、フリードリヒ・マイヤー、ハンス・スパナーは1927年に高圧蒸気ランプの特許を取得しました。[ 6 ]その後、ジョージ・インマンはゼネラル・エレクトリック社と共同で実用的な蛍光ランプを開発し、1938年に販売、1941年に特許を取得しました。[ 6 ]蛍光灯器具の長さを短縮するために、円形とU字型のランプが考案されました。最初の蛍光灯と器具は、1939年のニューヨーク万国博覧会で一般公開されました。
スパイラルCFLは、1973年の石油危機への対応として、ゼネラル・エレクトリック社のエンジニアであったエドワード・E・ハマーによって1976年に発明されました。[ 7 ] [ 8 ]設計は目標を達成しましたが、ランプを生産するための新しい工場を建設するにはGEに約2500万ドルの費用がかかり、この発明は棚上げされました。[ 9 ]この設計は最終的に他の人に模倣されました。[ 9 ]
1980年、フィリップスは、一体型磁気安定器を備えたねじ込み式またはバヨネットマウント式のランプであるモデルSL*18を発表しました。[ 10 ]このランプは、折り畳み式のT4管、安定した3色蛍光体、および水銀アマルガムを使用していました。これは、白熱電球のねじ込み式の代替品として初めて成功したもので、新しい希土類アルミニウム格子蛍光体を使用することで、通常このような細い管で急速に発生するルーメン減衰の問題を解決しました。しかし、サイズが大きく、重量があり(0.5キログラム以上)、50 Hzで顕著なちらつきがあり、3分間のウォームアップ時間が必要であるため、広く採用されませんでした。[ 11 ]これは、1976年のSL1000プロトタイプに基づいています。[ 12 ] 1985年、オスラムは、電子安定器を搭載した最初のCFLであるモデルDulux ELの販売を開始しました。[ 13 ]
CFLの開発においては、蛍光灯を同等の白熱電球と同じ容積に収める必要があったため、容積が課題となりました。そのため、従来の大型蛍光灯に使用されていた蛍光体よりも単位面積あたりの電力に耐えられる、新しい高効率蛍光体の開発が必要でした。[ 13 ]
1995年、上海象山が中国で製造した螺旋型CFLが市販されました。このCFLを最初に提案したのはゼネラル・エレクトリック社で、同社は自動機械でガラス管を螺旋状に曲げるのが難しいと感じていました。象山は、当時の中国の低賃金を背景に、手作業で管を曲げることでこの問題を解決しました。[ 14 ]それ以来、売上は着実に増加しました。[ 15 ]螺旋型CFLの蛍光体コーティングは、コーティング工程中の重力の影響により、下部が上部よりも厚くなる不均一な構造になっています。[ 14 ]国によって人気は異なりますが、中国では2011年にCFLが「住宅用蛍光灯分野で主流の技術」となりました。[ 16 ]
フィリップスライティングは2008年にコンパクト蛍光灯の研究を中止し、研究開発予算の大半をLED照明などの固体照明に投入し始めました。[ 17 ]
LED照明の普及は、CFLの販売と生産に大きな影響を与えました。2015年、米国では基本的なLED電球の価格は5ドル未満でした。また、2017年に提案された規制では、CFLがEnergy Starの認証を取得する難易度を高めることが試みられました。[ 18 ]ゼネラル・エレクトリックは2016年初頭にCFLの生産を段階的に廃止し始めました。[ 18 ] [ 5 ]また、インドでは2018年までに照明市場の約60%がLEDになりました。[ 19 ]
2021年9月1日、EUは安定器を内蔵したすべてのコンパクト蛍光灯の輸出、輸入、製造、販売を禁止した。[ 20 ]
CFLには、一体型と非一体型の2種類があります。CFL-iは安定器一体型、CFL-niは非一体型の安定器を表します。一体型ランプは、蛍光灯と安定器が一体化したユニットです。これらのランプにより、消費者は白熱電球をCFLに簡単に置き換えることができます。一体型CFLは多くの標準的な白熱電球器具に適合するため、蛍光灯への置き換えコストを削減できます。3ウェイランプと、標準口金を備えた調光可能なモデルもご用意しています。
一体型でない CFL では安定器が照明器具内に恒久的に設置されており、通常は蛍光灯のみが寿命を迎えたときに交換されます。安定器は照明器具内に設置されているため、一体型よりも大きくて長持ちし、管が寿命を迎えても交換する必要がありません。一体型でない CFL ハウジングはより高価で高度です。このハウジングには 2 種類のチューブがあります。従来型安定器用に設計された 2 ピン チューブ (例: G23 または G24d プラグイン ベース) と、電子安定器または外部スターター付きの従来型安定器用に設計された 4 ピン チューブです。2 ピン チューブには一体型スターターが内蔵されており、外部加熱ピンは不要になりますが、電子安定器との互換性がありません。一体型でない CFL は、磁気安定器を内蔵したアダプターを使用して従来型の照明器具に取り付けることもできます。アダプタは、通常の電球ネジ、バラスト自体、およびランプのコネクタ用のクリップで構成されています。


CFLは、磁気式または電子式の安定器とガス入りの管(バルブまたはバーナーとも呼ばれます)という2つの主要部品で構成されています。磁気式安定器を電子式安定器に置き換えることで、従来蛍光灯に見られたちらつきや始動の遅れがほぼ解消され、より小型の電球が開発され、より多くのサイズの白熱電球と直接交換できるようになりました。
電子安定器には、ブリッジ整流器、フィルタコンデンサ、および通常は2つのスイッチングトランジスタ(多くの場合、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)を備えた小型の回路基板が含まれています。入力されたAC電流は、まずDCに整流され、次に共振直列DC-ACインバータとして接続されたトランジスタによって高周波ACに変換されます。結果として得られた高周波がランプチューブに適用されます。共振コンバータは、入力電圧の範囲にわたってランプ電流(および発光光)を安定させる傾向があるため、標準的なCFLは調光アプリケーションに適切に応答せず、寿命が短くなり、場合によっては壊滅的な故障が発生します。調光サービスには、特別な電子安定器(一体型または別体型)が必要です。
CFLの光出力は蛍光体の表面積にほぼ比例し、高出力CFLは白熱電球よりもサイズが大きいことがよくあります。そのため、CFLは既存の照明器具にうまく収まらない可能性があります。白熱電球のおおよその寸法内に十分な蛍光体コーティング面積を収めるため、CFLチューブの標準的な形状は、1回以上の巻き付けによる螺旋形、複数の平行チューブ、円弧形、または蝶形です。
一部のCFLには、熱によって安定器の寿命が短くなるため、ベースアップでの使用は避けるようラベルが貼られています。このようなCFLはペンダントライト、特に埋め込み型の照明器具には適していません。このような照明器具用に設計されたCFLが販売されています。[ 21 ]現在、完全に密閉された換気のない照明器具(断熱天井に埋め込まれたものなど)については、「反射型CFL」(R-CFL)[ 22 ] 、 [ 23 ] 、冷陰極型CFLを使用するか、またはそのような照明器具をCFL用に設計されたものに交換することが推奨されています。[ 22 ] CFLは、テーブルランプなど、風通しの良い場所で効果的に機能します。[ 24 ]



CFLは、複数の蛍光体の混合物から光を発します。各蛍光体は、光のスペクトルに見られるように、紫外線領域にある特定の色帯域を含む、特定の色帯域を発します。現代の蛍光体設計は、発光色、エネルギー効率、そしてコストのバランスをとっています。コーティング混合物に蛍光体を追加すると演色性は向上しますが、効率は低下し、コストは増加します。高品質の消費者向けCFLは、3つまたは4つの蛍光体を使用して、演色評価数(CRI)が約80の「白色」光を実現します。最大の100は、日光や白熱電球などの黒体放射光源(相関色温度によって異なります)の下での色の見え方を表します。
色温度はケルビンまたはミレッド(100万をケルビン単位の色温度で割った値)で表されます。光源の色温度とは、光源と同じ色度(すなわち色)を持つ黒体の温度です。相関色温度と呼ばれる概念的な温度、つまり人間の色覚においてランプからの光に最も近い色相の光を発する黒体の温度が割り当てられます。
色温度は黒体放射の特性です。実用的な白色光源は、特定の温度における黒体放射に近似しますが、同一のスペクトルを持つわけではありません。特に、色温度の低いランプ(「暖色」光)であっても、通常、短波長の放射の狭い帯域が存在します。[ 25 ]
色温度が上昇するにつれて、白色光の陰影は赤から黄色、白、そして青へと変化します。現代のCFLやその他の三リン光体ランプに用いられる色名は、古いハロリン酸蛍光灯に用いられていた標準化された名称とは異なり、メーカーによって異なります。例えば、シルバニア社のデイライトCFLの色温度は3500Kですが、デイライトと呼ばれる他のほとんどのランプの色温度は少なくとも5000Kです。米国では、Energy Starの仕様において、認証照明器具に一連の色温度が定められています。
| 名前 | 色温度 | |
|---|---|---|
| (K) | (泥沼) | |
| ソフトホワイト | 2700 | 370 |
| 温白色 | 3000 | 333 |
| ニュートラルホワイト | 3500 | 286 |
| クールホワイト | 4000〜4100 | 250—243 |
| 日光 | 5000〜6500 | 200〜154 |
CFLの定格寿命は通常6000~15,000時間であるのに対し、標準的な白熱電球の寿命は750時間または1000時間である。[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]しかし、ランプの実際の寿命は、動作電圧、製造上の欠陥、電圧スパイクへの曝露、機械的衝撃、オンとオフの頻度、ランプの向き、周囲の動作温度など、多くの要因に左右される。[ 30 ]
CFL は、頻繁にオン/オフをしたり、完全に密閉された器具で使用したりすると、寿命が著しく短くなります。これは、CFL 内の電極がオンの度にスパッタリングを起こすためです。これは蛍光灯でも起こります。スパッタリングが起こる度に電極から物質が噴き出し、それが蛍光灯の壁に堆積して、ランプ端が黒ずんで現れます。5 分間のオン/オフ サイクルの場合、一部の CFL の寿命は白熱電球と同程度に短くなることがあります。米国エネルギー スタープログラムでは、この問題を軽減するために、15 分未満部屋を離れる場合は蛍光灯をつけたままにすることを推奨しています。[ 31 ] CFL は、新品時よりも寿命が進むにつれて発光量が少なくなります。光出力の減衰は指数関数的で、ランプを初めて使用した直後に最も急速に低下します。寿命が尽きるまでに、CFL は元の光出力の 70~80% を放射すると予想されます。[ 32 ]人間の目の光に対する反応は対数的です。つまり、人間の目は弱い光源の強度変化には非常に敏感ですが、明るい光源の強度変化にはそれほど敏感ではありません。これは、瞳孔が拡張または収縮することでそれを補うためです。[ 33 ]そのため、ランプの寿命初期には十分な照度があり、電球の光出力が徐々に25%減少すると仮定すると、視聴者ははるかに小さな光強度の変化を認識することになります。[ 34 ]
蛍光灯は寿命とともに暗くなります[ 35 ]。そのため、最初は十分な明るさだったものも、次第に明るさが不足することがあります。米国エネルギー省が2003~2004年に実施したEnergy Star製品を対象とした試験では、試験対象のCFLの4分の1が、定格寿命の40%を経過した時点で定格出力を満たさなくなりました。一部のCFLは寿命末期に水銀が失われ、ランプの出力が低下し、最終的には薄暗いピンク色に変化することがあります[ 36 ] [ 37 ] 。

目の感度は波長によって変化するため、ランプの出力は通常、人間の目が知覚する光の強さの尺度であるルーメンで測定されます。ランプの発光効率は、使用される電力1ワットあたりに放出されるルーメンの数です。一般的なCFLの発光効率は1ワットあたり50~70ルーメン(lm/W)で、一般的な白熱電球の発光効率は10~17 lm/Wです。[ 38 ]理論上の100%効率のランプ(680 lm/W )と比較すると、CFLランプの照明効率は7 ~ 10%の範囲であり、[ 39 ]白熱電球の場合は1.5 ~ 2.5%です。[ 40 ]
CFLは効率が高いため、同等の白熱電球の7分の1から3分の1の電力しか使用しません。[ 38 ] 2010年の世界全体の照明の総売上のうち、50~70%は白熱電球でした。[ 42 ]非効率的な照明をすべてCFLに置き換えると、年間409テラワット時(1.47エクサジュール)の電力が節約され、これは世界の電力使用量の2.5%に相当します。米国では、すべての白熱電球を交換すると、年間80 TWhの節約になると推定されています。[ 43 ] CFLは白熱電球(IL)よりもはるかに少ないエネルギーを使用するため、ILを段階的に廃止すれば、大気中に排出される二酸化炭素(CO2 )も削減されます。世界規模でILを効率的なCFLに交換すると、年間2億3000万トンのCO2削減が達成され、これはオランダとポルトガルの年間CO2排出量の合計を上回る。[ 44 ]
| 最小光出力(ルーメン) | 電力使用量(ワット) | ||
|---|---|---|---|
| 白熱灯 | コンパクト蛍光灯 | 導かれた | |
| 450 | 40 | 9~11 | 6~8 |
| 800 | 60 | 13~15歳 | 9~12歳 |
| 1100 | 75 | 18~20歳 | 13~16歳 |
| 1600 | 100 | 23~28 | 15~22歳 |
| 2400 | 150 | 30~52歳 | 24~28 |
| 3100 | 200 | 49~75 | 30 |
| 4000 | 300 | 75~100 | 38 |
建物の屋内の白熱電球をCFLに交換すると、照明から放出される熱が大幅に削減されます。温暖な気候や、空調が頻繁に必要なオフィスビルや工業ビルでは、白熱電球を使用する場合と比較してCFLを使用すると冷却システムの負荷が軽減されるため、電球の省エネ効果に加えて電気代も節約できます。しかし、寒冷な気候で建物に暖房が必要な場合は、照明器具から発生する熱の減少分を暖房システムで補う必要があります。カナダのウィニペグでは、CFLは白熱電球に比べて17%のエネルギー節約しか生み出さないと推定されましたが、暖房を考慮しなければ75%の節約が期待できました。[ 46 ]
CFLの購入価格は通常、同等の白熱電球の3~10倍ですが、寿命は8~15倍長く、消費電力は3分の2~4分の3です。ある米国の記事では、「90ドルを投じて30個の照明器具をCFLに交換した家庭は、電気代にもよりますが、電球の5年間の寿命で440ドルから1,500ドルの節約になります。光熱費の請求書を見て、12%の割引を想像してみてください。」と述べられています。[ 47 ]
CFLは、商業ビルにおいて白熱電球の交換に使用した場合、極めて費用対効果が高い。2006年の米国商業用電気・ガス料金の平均を用いた2008年の記事によると、75Wの白熱電球をCFLに交換すると、年間22ドルのエネルギー使用量の節約、HVACコストの削減、電球交換の労力の削減につながるという。器具1個あたり2ドルの増分資本投資は、通常約1か月で回収される。電気料金が高い地域では節約額は大きくなり、回収期間は短くなるが、米国平均よりも冷房要件が高い地域でも、その程度は低い。[ 48 ]しかし、CFLの頻繁なオンオフサイクル(オンとオフ)は、その寿命を大幅に縮める。
現在のCFLの価格は、ほぼ全てのCFLが人件費の安い中国で製造されていることを反映している。2010年9月、バージニア州ウィンチェスターのゼネラル・エレクトリック工場が閉鎖され、[ 49 ]オスラム・シルバニアと小規模なアメリカン・ライト・バルブ・マニュファクチャリング社が、米国で標準白熱電球を製造する最後の企業となった。[ 50 ]当時、米国で販売されるCFLの大半を製造していた中国企業のエリス・ヤン氏は、CFL電球を製造する米国工場の建設に関心があると述べたが、そのためには米国政府から1,250万ドルの資金が必要だと述べた。ゼネラル・エレクトリックは電球工場の1つをCFL製造工場に転換することを検討したが、工場転換に4,000万ドルを投資した後でも、賃金差によりコストが50%高くなると述べた。[ 49 ]
2009年8月の新聞報道によると、一部のメーカーは、CFLは光出力に見合った以上の高出力の白熱電球の代わりに使用できると主張していた。[ 51 ]同等のワット数の主張は、ランプから放出される実際の光出力との比較によって置き換えることができる。実際の光出力はルーメンで測定され、パッケージに記載されている。[ 52 ]
すべての蛍光灯に共通する摩耗故障モードに加えて、電子安定器は多くの部品で構成されているため故障する可能性があります。安定器の故障は通常過熱が原因で、安定器筐体の変色や変形、悪臭、煙の発生を伴うことがあります。[ 53 ]ランプは内部保護されており、寿命が尽きると安全に故障するように設計されています。2012年までに、業界団体は消費者に白熱電球と比較したCFLの異なる故障モードについてアドバイスし、無害な故障モードのランプを開発することに取り組んでいました。[ 54 ]北米の新しい技術基準は、ランプ寿命末期の煙や過剰な熱を排除することを目的としていました。[ 55 ]

一部の CFL のみが調光制御のラベルが付いています。標準の CFL で調光器を使用しても効果がなく、電球の寿命が短くなり、保証が無効になる場合があります。[ 56 ] [ 57 ]調光可能な CFL が利用可能です。調光可能な CFL と組み合わせて使用する調光器スイッチは、消費電力範囲に一致させる必要があります。[ 58 ]白熱電球用に取り付けられた多くの調光器は 40 W 未満では適切に機能しませんが、CFL アプリケーションでは一般に 7~20 W の範囲の電力を消費します。調光可能な CFL は、適切な調光器が利用可能になる前から販売されていました。CFL の調光範囲は通常 20% ~ 90% ですが、[ 59 ]最近の CFL の多くは 2% ~ 100% の調光範囲を持ち、白熱灯の調光範囲に近いものとなっています。市場には、調光可能なCFL(電球色蛍光灯)の2種類があります。標準的な調光可能なCFLと「スイッチ調光」可能なCFLです。後者は標準的な照明スイッチを使用し、内蔵の電子回路がスイッチのオン/オフの回数に基づいて光出力レベルを選択します。調光可能なCFLは、ダイニングエリアのウォールスコンセなど、「ムードシーン」に合わせて調光される白熱電球の完全な代替品ではありません。20%以下の場合、ランプは20%のままになったり、ちらついたり、スターター回路が停止して再起動したりすることがあります。[ 60 ] 80%を超えると、電球は100%で動作することがあります。しかし、最近の製品はこれらの問題を解決し、白熱電球に近い性能を実現しています。調光可能なCFLは、追加の回路が必要なため、標準的なCFLよりも高価です。
冷陰極 CFL は低いレベルまで調光できるため、調光回路において白熱電球の代替品として人気があります。
CFL(電球色蛍光灯)を調光しても、色温度(暖色)は変わりません。これは、光源が暗くなるにつれて色が赤みを帯びる白熱灯とは対照的です。 1934年に発表されたKruithof曲線は、視覚的に心地よい光源の強度と色温度の関係を実証的に示しています。

CFLの入力段は整流器であり、電源に非線形負荷を与え、電源から引き出される電流に高調波歪みを導入する。 [ 61 ] [ 62 ]家庭でのCFLの使用は電力品質に顕著な影響を与えないが、大規模施設で大量のCFLを使用すると悪影響を及ぼす可能性がある。CFLの力率は個々の消費者にとっての省エネ効果に大きな影響を与えないが、商業用途や配電システム内の数百万世帯にわたるなど、大量に使用する場合はインフラのアップグレードが必要になる可能性がある。そのような場合は、全高調波歪み(THD)が低い(30%未満)かつ力率が0.9を超えるCFLを選択すべきである。[ 63 ] [ 64 ] [ 65 ]
赤外線リモコンで操作する電子機器は、CFLから発せられる赤外線を信号として認識する可能性があるため、テレビ、ラジオ、リモコン、携帯電話の近くではCFLの使用が制限される場合があります。Energy Star認証のCFLはFCC基準を満たす必要があり、既知の非互換性をすべてパッケージに記載することが義務付けられています。[ 66 ] [ 67 ]
CFLは一般的に屋外での使用を想定して設計・定格されておらず、寒い気候では始動しないものもあります。CFLには寒冷地用安定器が付属しており、-28.8℃(-20℉)という低温まで定格されているものもあります。[ 68 ]動作開始から数分間は、低温下では光出力が制限され、その後最大の明るさに達します。[ 69 ]冷陰極CFLは設計が異なるため、幅広い温度範囲で始動し、動作します。
白熱電球は、スイッチを入れてからほんの一瞬で最大輝度に達します。2009年現在、CFLは1秒以内に点灯しますが、多くのCFLは最大輝度に達するまでにまだ時間がかかります。[ 70 ]点灯直後は光色が若干異なる場合があります。[ 71 ]一部のCFLは「瞬時点灯」と謳われ、目立ったウォームアップ時間がありませんが[ 72 ]、他のCFLは最大輝度に達するまでに最大1分かかる場合があり[ 73 ]、非常に寒い気温ではさらに長くなる場合があります。水銀アマルガムを使用したCFLの中には、最大出力に達するまでに最大3分かかるものもあります。[ 72 ]このことと、短時間のオンオフによるCFLの寿命が短いことから、CFLは人感センサー付き照明などの用途には適さない可能性があります。ウォームアップ時間が許容されない場合には、ハロゲンランプとCFLを組み合わせたハイブリッドランプが利用可能です。[ 74 ]ハロゲンランプはすぐに点灯し、CFLが最大輝度に達すると消灯します。

2008年の欧州委員会の新興・新規健康リスクに関する科学委員会(SCENIHR)によると、CFLは放出する紫外線と青色光により、さらなる健康リスクをもたらす可能性がある。この放射線は、既に光に対して非常に敏感な皮膚疾患を患っている人の症状を悪化させる可能性がある。一部の単層CFLから20cm(7.9インチ)未満の距離で放出される光は、労働者の皮膚や網膜の損傷を防ぐために設定されている現在の職場の紫外線曝露限度に近づく可能性がある。しかし、業界筋は、CFLから受ける紫外線は皮膚がんを引き起こすには小さすぎるため、二重層CFLの使用はその他のリスクを「大部分または完全に」軽減すると主張している。[ 75 ]
試験によると、光源から150センチメートル離れた場所では、CFLからの放射線被曝は無視できるほど小さいことが示されています。より近い距離で比較すると、CFLは白熱電球よりもUVA(長波長)の放射量が少ないことが示されています。しかし、UVB(短波長)の放射量は高くなります。[ 76 ] UVBは皮膚の深部まで浸透し、UVAも十分な量であれば表層を焼灼する可能性があります。密閉型(二重管式)CFLは遮蔽されており、同ワット数の白熱電球やハロゲン電球よりも総UV放射量が少なくなっています。
平均的なユーザーにとって、屋内照明からの紫外線放射は問題にならないようです。皮膚に敏感な方は、屋内での長期曝露が懸念される可能性があり、その場合は紫外線出力の低い電球の使用をお勧めします。電球の種類によって差はありますが、最適な選択肢は遮光されたCFLです。
2012年に行われた、CFL光と白熱灯の細胞健康への影響を比較した研究では、CFL光に曝露された培養細胞において統計的に有意な細胞損傷が認められました。分光分析により、有意なUVAおよびUVC放射の存在が確認され、研究者らは、これは電球内部の蛍光体コーティングの損傷に起因すると推測しました。同等の強度の白熱灯への曝露では、細胞損傷は観察されませんでした。研究者らは、蛍光体コーティング層をガラスで覆った「二重壁」電球を使用することで、紫外線曝露を制限できる可能性を示唆しています。[ 77 ]
CFLの自主基準で要求されているように、電球の口金が難燃性で作られていない場合、電球内の電気部品が過熱して火災の危険が生じる可能性があります。[ 78 ]

CFLは、他の蛍光灯と同様に、ガラス管の中に蒸気として水銀を含んでいます[ 79 ] [ 80 ] 。ほとんどのCFLには電球1個あたり3~5mgの水銀が含まれており、「環境に優しい」と表示されている電球にはわずか1mgしか含まれていません。 [ 81 ] [ 82 ]水銀は有毒であるため、この微量であっても、ランプから水銀が放出され、大気汚染や水質汚染の一因となる可能性がある埋立地や廃棄物焼却炉では懸念があります。米国では、全米電機工業会(NEMA)に加盟する照明メーカーが、CFLに使用される水銀の量を自主的に制限しています[ 83 ] 。EUでは、 RoHS法により同様の制限が義務付けられています。
電力のほとんどが石炭火力発電所で発電されている地域では、白熱電球をCFLに交換すると、実際に水銀排出量が削減されます。これは、電力需要の減少によって石炭の燃焼時に放出される水銀の量が減り、破損したり廃棄されたCFL電球から放出される水銀の量を相殺して余りあるからです。[ 84 ] 2008年7月、米国環境保護庁は、CFL照明の正味システム水銀排出量は同等のルーメン出力の白熱照明よりも低いというデータシートを発表しました。これは、米国の電力生産の平均水銀排出量と、埋め立て地に廃棄されたCFLから平均的に漏出する水銀量に基づいています。[ 85 ]石炭火力発電所は、他の重金属、硫黄、二酸化炭素も排出します。
米国では、米国環境保護庁(EPA)の推定によると、2007年に販売された2億7000万個のCFLがすべて埋め立て地に送られた場合、約0.13トンの水銀が排出される。これは、米国の水銀排出量(同年約104トン)の0.1%に相当する。[ 86 ] このグラフは、メーカーや早期破損の有無にかかわらず、CFLの平均寿命が8000時間と仮定している。石炭をエネルギー生産に利用していない地域では、どちらのタイプの電球でも排出量は少なくなるだろう。[ 86 ]
多くの国では、家庭用CFL電球のパッケージに破損時の特別な取り扱い手順が印刷されていません。電球1個から放出される水銀の量は、慢性曝露に関する米国連邦ガイドラインを一時的に超えることがあります。[ 87 ] [ 88 ]ただし、慢性とは相当期間の曝露を意味し、低レベルの元素水銀への短期曝露による健康リスクがどのようなものかは依然として不明です。[ 88 ]研究者は、壊れたCFLに関するEPAのベストプラクティス清掃ガイドラインに従ったにもかかわらず、カーペットから水銀を取り除くことができず、幼児が遊ぶなどしてカーペットをかき回すと、最初の破損から数週間経っても、カーペット近くの空気中の局所的な水銀濃度が0.025 mg/m 3まで上昇しました。 [ 88 ]
米国環境保護庁(EPA)は、壊れたCFLの清掃に関するベストプラクティスと破損を防ぐ方法をウェブサイトで公開しています。[ 89 ] EPAは、部屋の換気と、破損した破片を瓶に入れて慎重に廃棄することを推奨しています。メイン州環境保護局(DEP)が2008年に実施した清掃方法の比較調査では、破損したCFL電球をビニール袋に入れて保管するのは危険であると警告しています。安全基準をはるかに超える蒸気が袋から漏れ続けるためです。EPAとメイン州環境保護局は、破損した電球の保管場所として、密閉されたガラス瓶を推奨しています。[ 90 ]
2018年末以降、EU水銀規制により、欧州連合域内におけるCFLの輸出、輸入、製造は禁止されている。[ 91 ]
水銀に関する健康と環境への懸念から、多くの自治体では、使用済みの電球を一般廃棄物として埋め立て地に送られるのではなく、適切に処分またはリサイクルすることを義務付けています。安全に処分するには、電球を処理できるまで破損していない状態で保管する必要があります。
アメリカ合衆国では、ほとんどの州が連邦のユニバーサル廃棄物規則(UWR)を採用し、現在も実施している。 [ 92 ]バーモント州、ニューハンプシャー州、カリフォルニア州、ミネソタ州、ニューヨーク州、メイン州、コネチカット州、ロードアイランド州など、いくつかの州では連邦のUWRよりも厳しい規制がある。[ 92 ]ホームサプライチェーン店では、無料のCFLリサイクルを広く利用できている。[ 93 ]
欧州連合(EU)では、CFLはWEEEリサイクル制度の対象となる多くの製品の一つです。小売価格にはリサイクル費用が含まれており、製造業者と輸入業者にはCFLの回収とリサイクルの義務があります。
北西部コンパクト蛍光灯リサイクル・プロジェクトによると、米国北西部の家庭ユーザーは、これらの製品を他の固形廃棄物と同様に処分できる選択肢があるため、オレゴン州では「家庭用CFLの大部分が都市固形廃棄物に廃棄されている」とのことです。また、EPA(環境保護庁)の推計によると、蛍光灯を都市廃棄物に廃棄した場合の水銀排出量の割合は、都市廃棄物埋立処分3.2%、リサイクル3%、都市廃棄物焼却17.55%、有害廃棄物処理0.2%となっています。[ 94 ]
CFL処理の第一段階は、負圧換気装置と水銀吸収フィルターまたはコールドトラップを用いて水銀蒸気を封じ込める機械で電球を破砕することです。多くの自治体がこのような機械を導入しています。破砕されたガラスと金属はドラムに保管され、リサイクル工場への出荷準備が整います。
2007年のケベック州やブリティッシュコロンビア州など一部の地域では、住宅のセントラルヒーティングは主に天然ガスの燃焼によって提供され、電力は主に水力発電によって供給されていました。当時の白熱電球禁止の影響に関する分析から、そのような地域では従来の電球によって生成された熱が天然ガス暖房による温室効果ガスの排出を大幅に削減していた可能性があるという考えが生まれました。[ 95 ]イヴァンコ、カーニー、ワハーは、「ケベック州のすべての家庭で(白熱)電球からCFLへの切り替えが義務付けられた場合、州内のCO2排出量は22万トン近く増加し、これは4万台以上の自動車の年間排出量に相当する」と推定しました。

CFLは交流(AC)入力と直流(DC)入力の両方に対応しています。DC CFLは、RVやオフグリッド住宅での使用に人気があります。開発途上国では、健康・安全上の問題を抱える灯油ランプを、バッテリー、ソーラーパネル、または風力発電機で駆動するCFLに置き換えるための様々な援助機関の取り組みが行われています。[ 96 ]
電力消費と大気汚染の削減につながる可能性から、様々な団体がCFLをはじめとする高効率照明の導入を推奨しています。その取り組みは、認知度向上のための広報活動から、一般市民へのCFLの直接配布まで多岐にわたります。一部の電力会社や地方自治体は、電力需要の削減策としてCFLへの補助金支給や顧客への無償提供を行っており、発電へのさらなる投資を遅らせています。
米国では、住宅照明評価分析プログラム(PEARL)が監視プログラムとして設立されました。PEARLは、150種類以上のCFL電球の性能とエネルギースターへの適合性を評価してきました。[ 97 ] [ 98 ]
国連環境計画(UNEP)/地球環境ファシリティ(GEF)のイニシアチブは、「地球規模効率的パートナーシッププログラム」を開発しました。このプログラムは、開発途上国および新興国において、CFL を含むエネルギー効率の高い照明を迅速かつコスト効率よく導入できるようにするための各国主導の政策とアプローチに重点を置いています。
米国とカナダでは、エネルギースタープログラムにより、効率、始動時間、寿命、色、性能の一貫性に関する一連の基準を満たすランプにラベルが付与されています。このプログラムの目的は、製品の品質のばらつきによる消費者の懸念を軽減することです。[ 99 ]最近エネルギースター認定を受けたCFLは、1秒未満で始動し、ちらつきがありません。消費者向けエネルギースター電球は、エネルギースター認定ランプを検索・比較するためのリソースです。光の 「品質」(演色評価数)を向上させるための取り組みが現在も行われています。
米国では、米国エネルギー省が提案した新たな基準により、CFLがLEDランプに置き換えられる可能性があります。天然資源保護協議会のノア・ホロウィッツ氏の見解では、ほとんどのCFL電球は基準を満たさないとのことです。[ 100 ]
英国では、エネルギー節約トラストが同様のプログラムを運営しており、エネルギー節約と性能のガイドラインを満たした照明製品を特定しています。[ 101 ]
G24 (624Q2) およびGU24 ランプ フィッティングソケット システムは、従来のランプ ソケットに代わるものとして設計されており、エネルギー効率の高いランプ専用の器具に白熱電球が取り付けられることはありません。
| 白熱灯 | ハロゲン | 蛍光 | 導かれた | ||||
| ジェネリック | フィリップス | フィリップスL賞[ 102 ] | デイライト(TCP) | ||||
| 電力(W) | 60 | 42 | 14 | 10 | 12.5 | 9.7 | 9.8 |
| 光出力(lm) | 860 | 650 | 800 | 800 | 800 | 910 | 950 |
| 発光効率(lm/W) | 14.3 | 14.42 | 57.14 | 80 | 64 | 93.4 | 96.94 |
| 色温度(K) | 2700 | 3100 [ 103 ] | 2700 | 3000 | 2700 | 2727 | 5000 |
| クリ | 100 | 100 | 75歳以上 | 85歳以上 | 85 | 93 | リストに載っていない |
| 寿命(時間) | 1000 | 2500 | 8000 | 2万5000 | 2万5000 | 3万 | 2万5000 |
観察対象の光源の輝度が10倍に増加しても、観察者は明るさが10倍に増加したとは認識しません。実際、この関係は対数的です。つまり、光源の輝度が増加すると、目の感度は急速に低下します。この特性により、人間の目は極めて広い範囲の光量で動作することができます。
入射光のダイナミックレンジが約14 log単位であるにもかかわらず、神経単位が伝達できる信号は約1.5 log単位のダイナミックレンジしかないというのは興味深い。我々の視覚には何らかの順応メカニズムが関わっていることは明らかである。つまり、我々はある輝度値に順応し、それから順応レベルに近い特定のダイナミックレンジでデータを知覚できるのだ。異なる順応レベルによって変化する最も重要な特性の1つは、丁度知覚可能な差である。
{{cite journal}}:ジャーナルを引用するには|journal=(ヘルプ)が必要です。カリフォルニア州における住宅照明効率改善政策に関する合同委員会ワークショップ
{{cite web}}: CS1 maint: bot: 元のURLステータス不明(リンク)人間活動による水銀排出量はどの程度ですか?埋め立て地に廃棄されるコンパクト蛍光灯(CFL)は、これらの排出量に寄与しているのでしょうか?
{{cite web}}: CS1 maint: アーカイブされたコピーをタイトルとして (リンク){{cite web}}: CS1 maint: アーカイブされたコピーをタイトルとして (リンク)