전구의 정의

전구란?

백열 전구는 필라멘트나 방전 소자를 내장한 전기 광원의 일종이다. 옛날부터 주택용 조명으로 백열 전구가 널리 사용되고 있으며, 점포의 업무용 시설에서는 미니 크립톤 전구와 할로겐 전구가 사용되어 왔다.

따뜻함이 있는 붉은 빛은 연색성이 좋고, 조사 대상의 본래의 색을 재현하고, 또한 조광이 가능하기 때문에, 밝기를 변화시킴으로써 다양한 장면에 적합하다. 안정기 등 복잡한 점등 회로를 구축하지 않고, 100V 전원을 공급하는 것만으로 점등시키는 것이 가능하고, 램프 본체도 저렴하다.

그러나 백열 전구에는 소비 전력이 높고 CO2 발생량이 크다는 단점이 있다. 에너지 절약화를 위해 실리카 전구나 클리어 전구 등 LED로 동등한 빛을 재현할 수 있다고 판단된 전구는 LED로 대체하는 움직임이 있다. 현재 일부 조명 메이커에서는 백열 전구의 생산을 중지하고 있다.

할로겐 전구나 미니 크립톤 전구는 LED로 비슷한 빛을 재현할 수 없기 때문에 아직 생산이 계속되고 있다. 그러나 앞으로 LED에 따라 동등한 빛을 재현할 수 있게 되면 순차적으로 생산 중지를 진행해 나갈 것으로 보인다.

 

백열전구

백열 전구의 구조

가정에서도 전구형 형광등이나 LED 조명이 백열 전구를 대신해 보급되어 있어 옛날의 백열 전구의 빛은 적다. 조명의 디자인을 중시하고 있는 가정에서는, 미니 할로겐 전구에 의한 스포트라이트나 다운라이트를 사용해, 물론 상업 시설과 같은 장식을 실시하고 있는 곳도 있다.

 

백열 전구는 그 수명의 짧음과 발열의 크기가 에너지를 낭비하고 있다고 한다. 수명이 길고 발열이 적은 형광등 기구는 에너지 절약의 관점에서 유리하다. 그러나 연색 성능의 높이는 형광등 LED 조명 모두 백열 전구에 미치지 않고 조사 대상을 깨끗이 보이는 효과에 대해서는 백열 전구로 바꿀 수 없다. 백열 전구의 반짝임을 좋아하고 사용하고 싶은 분도 있다.

 

그러나 경제산업성의 방침으로서 2012년까지 백열전구를 전면적으로 생산 중지로 하고, 전구형 형광등으로 전환해 나가는 것이 정해져 있다. 생산 중지가 되는 것은 일반 백열 전구인 클리어 전구나 실리카 전구 등이 주체로, 아직 대체가 되지 않는 크립톤 전구나 할로겐 전구는, 아직 생산 중지는 되지 않지만, 어느 대체 제품이 개발되면 생산 중지가 될 것으로 예상된다.

백열 전구의 구조와 특징

백열 전구는 밸브라고 불리는 유리체의 내부에 불활성 가스를 충전하고, 발광체인 필라멘트가 내부에 부착되어 있다. 불활성 가스를 충전함으로써, 밸브 내부의 필라멘트의 증발 속도를 억제하고, 일정 시간의 수명을 유지할 수 있다.

필라멘트는 텅스텐이라는 금속을 코일화하고 있으며, 필라멘트에 전류를 흘려 발열, 발광하여 광속을 확보할 수 있다. 열과 빛을 동시에 발생시키기 위해 밸브와 램프 주변에 열이 전달되어 온도가 상승합니다. 백열 전구 내부의 필라멘트는 3,000℃ 정도의 고온이 되어 있기 때문에, 밸브에의 열의 전달에 의해, 밸브의 유리면은 100~200℃의 고온이 되어 있으므로, 만져서는 안된다.

내부에 충전하고 있는 가스의 종류에 의해 수명이 좌우되고, 아르곤과 질소의 혼합 가스가 봉입되고 있는 「실리카 전구·클리어 전구」에서는, 약 1,000시간 정도의 수명을 확보하고 있는 것에 대해, 크립톤 가스를 충전하고 있는 「크립톤 전구」에서는, 2,000시간 정도의 수명이 확보되고 있다.

백열 전구의 긴 수명화

백열 전구는 정격 전압 220V의 전구의 경우로 1,000시간 정도의 수명밖에 없다. 백열 전구를 매일 5시간 사용하면 반년도 경과하지 않고 필라멘트가 끊어져 버린다. 이 전구를 220V 정격의 것으로 교환하는 방법을 들 수 있다. 이렇게 함으로써 1,500~2,000시간의 수명을 확보할 수 있다.

또한 수명을 연장하고 싶은 경우에는 백열 전구의 제어에 조광기를 사용한다. 조광기에 의해 90V~85V 정도까지 공급 전압을 낮추고 필라멘트에 대한 부담을 억제하는 방법이다. 전압을 낮춤으로써 발열이 억제되기 때문에 광속이 감소하여 방이 어두워지지만 형광등 동등한 10,000시간 가까운 수명을 확보할 수 있다.

 

백열 전구의 점등시, 조광기에 의해 천천히 조도를 높이게 하면, 필라멘트에의 돌입 전류를 작게 할 수 있어, 필라멘트 단선의 가능성을 낮게 억제할 수 있기 때문에 더욱 긴 수명화를 도모할 수 있다.

업무용 시설의 계획에 있어서는, 실리카 전구나 클리어 전구를 사용하는 것은 드물지 않지만, 할로겐 전구는 아직 주류이다. 이들 조명기구에는 「롱 라이프 트랜스」라고 하는 기기가 부속된다. 이것은 할로겐 전구가 백열 전구계이기 때문에, 전압의 조정으로 수명을 조작해, 광속과 수명을 3 단계 정도로 설정할 수 있다. 수명을 길게 하면 광속이 작아지기 때문에, 조명 계획 시에는 주의가 필요하지만, 형광등이나 HID를 사용할 수 없는 경우에는 편리하다.

최근에는 연색 AAA의 형광등이나 연색성 중시형 LED 조명의 제조가 진행되고 있기 때문에, 실리카 전구나 클리어 전구계의 백열 전구의 입장은 이제 거의 없다고 해도 좋다고 생각된다. 그러나 미니 할로겐 전구와 크립톤 전구는 아직 현역이며 완전히 대체할 수 있는 LED 조명이 개발되지 않는 한 앞으로도 계속 생산될 것으로 생각된다. 그러나 백열 전구의 에너지 손실이 큰 것은 사실이므로, 조금이라도 에너지 절약을 고려한 설계를 실시하는 것이 중요하다.

백열 전구의 온도에 의한 열화

백열 전구는 주위 온도에 따라 수명이 변한다. 기본적으로, 온도가 낮아도 수명에는 영향을 주지 않지만, 주위 온도가 높아지면 전구의 수명이 짧아지는 경향이있다. 주위 온도 60℃ 이하이면 수명의 변화는 없지만, 60℃를 초과하면, 유리구나 구금에 붙인 접착제가 열화될 우려가 있고, 구금으로부터 램프가 빠져 버리는 등, 사고의 원인 된다.

주위 온도가 80~100℃가 되면, 무점등 상태에서도 전구의 열화가 진행되므로, 백열 전구를 설치하는 경우, 주위 온도가 60℃를 넘지 않도록 주의를 요한다. 전구뿐만 아니라 전구에 접속하는 케이블의 허용 전류가 저감되는 등, 온도가 전구 이외의 설비에도 영향을 미치는 것에도 배려가 필요하다.