コンパクト蛍光灯(CFL)は、コンパクト蛍光灯、省エネ照明、コンパクト蛍光管とも呼ばれ、白熱電球の代替として設計された蛍光灯です。一部のタイプは、白熱電球用の照明器具に取り付けることができます。これらのランプは、白熱電球のスペースに収まるように湾曲または折り曲げられた管と、ランプのベース部分に小型の電子安定器を使用しています。
同じ量の可視光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で済み、寿命は8倍から15倍長持ちします。CFLは白熱電球よりも購入価格が高いですが、電球の寿命期間中に購入価格の5倍以上の電気代を節約できます。[ 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いるため、[ 2 ]廃棄が複雑になります。多くの国では、政府がCFLを通常のゴミと一緒に廃棄することを禁止しています。これらの国では、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ます。
動作原理は他の蛍光灯と同様で、水銀原子に結合した電子が励起され、より低いエネルギー準位に戻る際に紫外線を放出します。放出された紫外線は、蛍光体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パワー分布を放射します。改良された蛍光体配合により、CFLから発せられる光の知覚色が改善され、一部の情報源では、最良の「ソフトホワイト」CFLは標準的な白熱電球と主観的に色が似ていると評価されています。[ 3 ]
白色LEDランプは、高効率照明の分野でCFLと競合している。[ 4 ]ゼネラル・エレクトリックはその後、LEDを優先して米国での家庭用CFLランプの生産を中止した。[ 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た。[ 6 ]
エドモンド・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た。[ 6 ]ジョージ・インマンは後にゼネラル・エレクトリックと提携して実用的な蛍光灯を開発し、1938年に販売、1941年に特許を取得した。[ 6 ]円形とU字型のランプは、蛍光灯器具の長さを短縮するために考案された。最初の蛍光灯電球と器具は、 1939年のニューヨーク万国博覧会で一般公開された。
らせん型CFLは、1973年の石油危機を受けて、ゼネラル・エレクトリック社のエンジニア、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 ]この設計は目的を達成しましたが、ランプを製造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るため、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企業によって模倣されました。[ 9 ]
1980年、フィリップスは磁気バラストを内蔵したねじ込み式またはバヨネット式ランプであるSL*18モデルを発表しました。 [ 10 ]このランプは折り畳み式のT4管、安定した3色蛍光体、水銀アマルガムを使用していました。これは、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するために新しい希土類アルミニウム格子蛍光体を使用した、白熱灯のねじ込み式代替品として初めて成功したものでしたが、その大きなサイズ、重量(500グラム以上)、顕著な50Hzの ちらつき、および3分間のウォームアップ時間のために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、オスラムは電子バラストを内蔵した最初のCFLであるDulux ELモデルの販売を開始しました。[ 13 ]
CFLの開発では、蛍光灯を同等の白熱灯と同じ体積に収める必要があったため、体積が問題となりました。そのため、従来の大型蛍光管で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、上海翔山が中国で製造したらせん状CFLが市販されるようになった。これは、自動機械でガラス管をらせん状に曲げるのが難しいことに気づいたゼネラル・エレクトリックが最初に提案したものであった。翔山は、当時中国の労働コストが低かったため、チューブを手作業で曲げることでこの問題を解決した。[ 14 ]それ以来、売上は着実に増加している。[ 15 ]らせん状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、上部よりも下部の方が厚く、不均一である。[ 14 ]人気は国によって異なるものの、中国では2011年にCFLが「住宅セグメントの主要技術」となった。[ 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、研究開発予算の大部分をLED照明などの固体照明に投入し始めた。[ 17 ]
LED照明の台頭はCFLの販売と生産に大きな影響を与えた。2015年には米国で基本的なLED電球が5ドル未満で販売され、2017年にはCFLがエネルギースター認証を取得するのをより困難にする規制案が提案された。[ 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、[ 18 ] [ 5 ]インドでは2018年までに照明市場の約60%がLEDになった。[ 19 ]
2021年9月1日、EUはバラスト内蔵型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、CFL-iはバラスト一体型、CFL-niはバラスト非一体型を表します。一体型ランプは、蛍光管とバラストが一体化されています。このタイプのランプを使えば、白熱電球をCFLに簡単に交換できます。一体型CFLは、多くの標準的な白熱電球器具で問題なく使用でき、蛍光灯への交換コストを削減できます。3段階調光タイプや、標準口金の調光機能付きモデルも販売されています。
非一体型CFLは、安定器が照明器具に永久的に取り付けられており、通常は蛍光管の寿命が尽きたときにのみ交換されます。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長持ちし、蛍光管の寿命が尽きたときに交換する必要はありません。非一体型CFLの筐体は、より高価で複雑な構造になっている場合があります。蛍光管には2種類あります。1つは、従来の安定器(G23またはG24dプラグインベースなど)用に設計された2ピン管、もう1つは、電子安定器または外部スターター付きの従来の安定器用に設計された4ピン管です。2ピン管にはスターターが内蔵されているため、外部加熱ピンは不要ですが、電子安定器との互換性がありません。非一体型CFLは、磁気安定器が内蔵されたアダプターを使用して、従来の照明器具に取り付けることもできます。アダプターは、通常の電球ネジ、安定器本体、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(コンパクト蛍光灯)は、磁気式または電子式の安定器と、ガスが封入された管(電球またはバーナーとも呼ばれる)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、従来蛍光灯につきものだったちらつきや点灯の遅さといった問題がほとんど解消され、より多くのサイズの白熱電球と直接交換可能な小型ランプの開発が可能になりました。
電子バラストは、ブリッジ整流器、フィルタコンデンサ、そして通常は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)を備えた小型回路基板で構成されています。入力された交流電流はまず直流に整流され、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交流に変換されます。得られた高周波がランプ管に印加されます。共振コンバータは入力電圧の範囲でランプ電流(および発光)を安定させる傾向があるため、標準的なCFLは調光用途では性能が低下し、寿命が短くなり、場合によっては致命的な故障に至ることがあります。調光用途には、専用の電子バラスト(一体型または分離型)が必要です。
CFLの光出力は蛍光体の表面積にほぼ比例し、高出力のCFLは白熱電球に比べて大きくなることが多い。そのため、既存の照明器具にCFLがうまく収まらない場合がある。白熱電球とほぼ同じ寸法内に十分な蛍光体被覆面積を確保するため、CFL管の標準的な形状は、1回以上の巻き数を持つらせん状、複数の平行管、円弧状、または蝶形などである。
一部の CFL には、熱によってバラストの寿命が短くなるため、ベースを上にして使用しないようにラベルが貼られています。このような CFL はペンダント ライトには適しておらず、特に埋め込み式照明器具には適していません。このような器具での使用用に設計された CFL が市販されています。[ 21 ]完全に密閉され、換気のない照明器具 (断熱天井に埋め込まれているものなど) に対する現在の推奨事項は、「リフレクター CFL」(R-CFL) [ 22 ] [ 23 ]冷陰極 CFL を使用するか、そのような器具を CFL 用に設計されたものに交換することです。[ 22 ] CFL は、テーブル ランプのように空気の流れが良い場所ではよく機能します。[ 24 ]



CFLは、蛍光体の混合物から光を発します。蛍光体はそれぞれ1つの色のバンドを発し、光スペクトルで確認できるように、いくつかのバンドは紫外線領域に残っています。最新の蛍光体設計では、発光色、エネルギー効率、コストのバランスが取られています。コーティング混合物に蛍光体を追加するごとに、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。高品質の家庭用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」光を実現しています。ここで、最大値100は、昼光または白熱電球などの黒体放射源の下での色の見え方を表します(相関色温度によって異なります)。
色温度はケルビンまたはミレッド(100万÷ケルビン)で表されます。光源の色温度は、光源と同じ色度(つまり色)を持つ黒体の温度です。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である、相関色温度という仮想的な温度が割り当てられます。
色温度は黒体放射の特徴であり、実用的な白色光源は特定の温度における黒体の放射を近似するものの、スペクトルは完全に一致するわけではありません。特に、色温度の低いランプ(「暖色」の光)であっても、通常は波長の短い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、白色光の色合いは赤から黄色、白、青へと変化します。現代のCFLやその他の三元蛍光体ランプに使用される色の名称は、古いハロリン酸塩蛍光灯で使用さ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。たとえば、SylvaniaのDaylight CFLの色温度は3500 Kですが、 Daylight 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5000 Kです。米国では、Energy Starの仕様により、認定照明器具の色温度が規定されています。
CFLの定格寿命は通常6000~15000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 ]ただし、実際のランプの寿命は、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/オフのサイクル頻度、ランプの向き、周囲の動作温度など、多くの要因に依存する。[ 30 ]
CFL の寿命は、頻繁にオン/オフしたり、完全に密閉された器具で使用したりすると著しく短くなります。これは、CFL の電極がオンになるたび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たびに電極から物質が放出され、蛍光灯の壁に付着し、ランプ端の黒ずみとして現れます。5 分ごとのオン/オフサイクルの場合、一部の CFL の寿命は白熱電球の寿命まで短くなる可能性があります。米国のEnergy Star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点灯したままにしておくことを推奨しています。[ 31 ] CFL は、新品のときよりも寿命が長くなるにつれて光量が少なくなります。光出力の減衰は指数関数的で、最も速い損失はランプを最初に使用した直後に発生します。寿命が尽きる頃には、CFL は元の光出力の 70 ~ 80% を放出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、人間の目はかすかな光源の強度の変化には非常に敏感ですが、瞳孔が拡大または収縮して補正するため、明るい光源の強度の変化にはそれほど敏感ではありません。[ 33 ]したがって、ランプの寿命の初期には十分な照明が提供されていたと仮定し、電球の光出力が徐々に25%減少すると、視聴者は光の強度の変化をはるかに小さく認識します。[ 34 ]
蛍光灯は寿命が経過するにつれて暗くなるため、[ 35 ]最初は十分な明るさでも、最終的には不十分になることがあります。米国エネルギー省が2003~2004年に実施したエネルギースター製品のテストでは、テスト対象のCFLの4分の1が、定格寿命の40%を経過した後に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ることがあり、その結果、ランプの出力が低下し、最終的には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、ランプの出力は一般的にルーメンで測定されます。ルーメンは人間の目で知覚される光の強さを表す単位です。ランプの発光効率は、使用する電力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50~70ルーメン/ワット(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 ]。[ 41 ]
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の電力しか消費しません。[ 38 ] 2010年の世界の照明販売総数のうち、50~70%が白熱電球でした。[ 42 ]非効率な照明をすべて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)の節約になり、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CFLに置き換えると、年間80テラワット時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しか消費しないため、ILを段階的に廃止すると、大気中に排出される二酸化炭素(CO2 )が少なくなります。世界規模でイオン液体を高効率CFLに交換すれば、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 ]
建物の屋内の白熱灯をCFLに交換すると、照明による発熱が大幅に減少します。温暖な気候、または空調が頻繁に必要とされるオフィスビルや工業ビルでは、CFLは白熱灯の使用と比較して冷房システムの負荷を軽減し、ランプのエネルギー効率による節約に加えて電気代の節約にもつながります。しかし、暖房が必要な寒冷な気候では、暖房システムが照明器具からの減少した熱を補う必要があります。カナダのウィニペグでは、CFLは白熱電球と比較してエネルギーを17%しか節約できないと推定されており、暖房を考慮しない場合に期待される75%の節約には及びません。[ 46 ]
CFLの購入価格は通常、同等の白熱電球の3~10倍ですが、CFLは8~15倍長持ちし、エネルギー消費量は3分の2から4分の3少なくなります。米国の記事では、「30個の照明器具をCFLに交換するために90ドルを投資した家庭は、電気料金に応じて、電球の5年間の寿命で440ドルから1,500ドルを節約できます。光熱費の請求書を見て、12%の割引を想像して節約額を見積もってください。」と述べています。[ 47 ]
CFLは、白熱電球の代わりに商業ビルで使用すると非常に費用対効果が高い。2008年の記事では、2006年の米国の平均的な商業用電気料金とガス料金を使用して、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、ランプ交換の労力の削減につながることがわかった。器具1台あたり2ドルの追加資本投資は、通常約1か月で回収できる。電気料金が高い地域では節約額が大きく、回収期間は短くなり、また、米国の平均よりも冷房需要が高い地域では、程度は低いものの、節約額も大きくなる。[ 48 ]ただし、CFLの頻繁なオンオフサイクル(オンとオフの切り替え)は、寿命を大幅に縮める。
CFLの現在の価格は、労働コストの低い中国でCFLがほぼすべて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、米国で標準的な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の大部分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1250万ドルの資金援助を求めていた。ゼネラル・エレクトリックは、電球工場の1つをCFL製造に転換することを検討したが、工場転換に4000万ドルを投資した後でも、賃金の違いによりコストが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は光出力から正当化される以上に高出力の白熱電球の代替として使用できると主張していた。[ 51 ]同等のワット数表示は、ランプから実際に放出される光出力(ルーメンで測定され、パッケージに表示されている)を比較することで置き換えることができる。[ 52 ]
すべての蛍光灯に共通する摩耗による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、過熱が原因であり、安定器の筐体の変色や変形、異臭、煙を伴う場合があります。[ 53 ]ランプは内部的に保護されており、寿命の終わりに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、白熱灯と比較したCFLのさまざまな故障モードについて消費者に助言し、無害な故障モードのランプを開発するために取り組んでいました。[ 54 ]北米の新しい技術規格は、ランプの寿命の終わりに煙や過剰な熱をなくすことを目的としていました。[ 55 ]

調光制御用にラベル付けされている CFL はごく一部です。標準的な CFL に調光器を使用しても効果がなく、電球の寿命が短くなり、保証が無効になる可能性があります。[ 56 ] [ 57 ]調光可能な CFL が販売されています。調光可能な CFL と併用する調光スイッチは、その消費電力範囲に合わせる必要があります。[ 58 ]白熱電球で使用するために設置さ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 用途では一般的に 7~20 W の範囲の電力を消費します 。適切な調光器が利用可能になる前に、調光可能な CFL が販売されました。CFL の調光範囲は通常 20% ~ 90% ですが、[ 59 ]多くの最新の CFL は、白熱灯に近い 2% ~ 100% の調光範囲を備えています。市場には、調光可能な CFL の 2 種類があります。標準調光 CFL と「スイッチ調光」 CFL です。後者は標準のライトスイッチを使用し、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壁付け照明など、「ムードシーン」用に調光される白熱灯器具の 100% 代替品ではありません。20% の制限を下回ると、ランプは 20% のままになるか、ちらつくか、スターター回路が停止して再起動する可能性があります。[ 60 ] 80% を超えると、電球は 100% で動作する可能性があります。しかし、最近の製品はこれらの問題を解決し、白熱灯のように動作するようになっています。調光可能な CFL は、追加の回路のため、標準 CFL よりも高価です。
冷陰極型CFL電球は低照度まで調光できるため、調光回路における白熱電球の代替品として人気が高い。
CFL(コンパクト蛍光灯)は、調光しても色温度(暖かさ)は変わりません。これは、白熱灯とは対照的です。白熱灯では、光が弱くなるにつれて色が赤みを帯びていきます。 1934年に発表されたクルイトホフ曲線は、視覚的に心地よい光源の光強度と色温度の間の経験的な関係を示しています。

CFLの入力段は整流器であり、電源に対して非線形負荷となり、電源から引き出される電流に高調波歪みを生じさせる。 [ 61 ] [ 62 ]家庭でのCFLの使用は電力品質に目立った影響を与えないが、大規模施設で大量に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など、大量に使用するとインフラのアップグレードが必要になる可能性がある。このような場合、全高調波歪み(THD)が低く(30%未満)、力率が0.9を超えるCFLを選択する必要がある。[ 63 ] [ 64 ] [ 65 ]
赤外線リモコンで操作される電子機器は、CFLから発せられる赤外線を信号として解釈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CFLを使用することは制限される場合があります。Energy Star認証のCFLはFCC規格を満たす必要があり、そのためパッケージに既知の非互換性をすべて記載する必要があります。[ 66 ] [ 67 ]
CFLは一般的に屋外での使用を想定して設計または評価されておらず、寒冷地では点灯しないものもあります。CFLには、-28.8 °C (-20 °F)まで対応できる耐寒バラスト付きのものもあります。 [ 68 ]低温では、点灯後数分間は光出力が制限され、その後最大輝度に達します。[ 69 ]冷陰極CFLは、その設計の違いにより、幅広い温度範囲で点灯し、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する。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時間がかかります。[ 70 ]点灯直後は光の色に若干の違いがある場合があります。[ 71 ]一部のCFLは「瞬時点灯」として販売されており、ウォームアップ期間は目立ちませんが、[ 72 ]他のCFLは最大輝度に達するまでに1分かかる場合があり、[ 73 ]非常に低温の場合はさらに長くなります。水銀アマルガムを使用する一部のCFLは、最大出力に達するまでに最大3分かかる場合があります。[ 72 ]このため、短時間の点灯と消灯を繰り返すとCFLの寿命が短くなるため、CFLはモーションセンサー照明などの用途には適さない場合があります。ウォームアップ時間が許容できない場合は、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できます。[ 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年の欧州委員会新興および新たに特定された健康リスクに関する科学委員会(SCENIHR)によると、CFLは紫外線と青色光を放出するため、追加の健康リスクをもたらす可能性がある。この放射線は、光に非常に敏感な皮膚疾患をすでに患っている人の症状を悪化させる可能性がある。一部のシングルエンベロープCFLから20cm (7.9インチ)未満の距離で放出される光は、皮膚や網膜の損傷から労働者を保護するために設定された現在の職場制限に近い紫外線曝露につながる可能性がある。しかし、業界関係者は、CFLから受ける紫外線は皮膚がんの原因となるには小さすぎると主張しており、ダブルエンベロープCFLの使用は他のリスクを「ほぼ完全に」軽減すると主張している。[ 75 ]
テストの結果、CFLからの放射線被ばくは光源から150センチメートルの距離では無視できる程度であることが示されています。より近い距離では、比較すると、CFLは白熱電球よりもUVA(長波長)放射線の放出量が少ないことがわかっています。ただし、UVB(短波長)放射線の放出量は多くなります。[ 76 ] UVBは皮膚の深部まで浸透する可能性がありますが、十分な量のUVAは表層をやけどさせる可能性があります。密閉型(二重エンベロープ)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放射線の放出量が少なくなっています。
一般のユーザーにとって、室内照明からの紫外線は特に問題にならないようです。しかし、肌が敏感な方は、室内で長時間紫外線にさらされると問題になる可能性があり、その場合は紫外線量の少ない電球を使用した方が良いでしょう。電球の種類によって紫外線量のばらつきはありますが、種類ごとのばらつきよりも、同一種類の電球内でのばらつきの方が大きいようです。しかし、最も良い選択肢は遮光型のコンパクト蛍光灯(CFL)です。
2012年に行われたCFLライトと白熱灯の細胞の健康への影響を比較した研究では、CFLライトに曝露された培養細胞に統計的に有意な細胞損傷が見られました。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、研究著者らは、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に曝露された後には、細胞損傷は観察されませんでした。研究著者らは、蛍光体コーティング層を囲む追加のガラスカバーを備えた「二重壁」電球を使用することで、紫外線の曝露を制限できる可能性があると示唆しています。[ 77 ]
CFLの自主規格で要求されているように、電球のベース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性が生じる可能性があります。[ 78 ]

CFLは、他のすべての蛍光灯と同様に、ガラス管内に水銀蒸気を含んでいます[ 79 ] [ 80 ] 。ほとんどのCFLは電球1個あたり3~5mgの水銀を含み、「エコフレンドリー」と表示された電球は1mg程度しか含みません [ 81 ] [ 82 ] 。水銀は有毒であるため、これらの少量であっても、ランプから放出された水銀が大気汚染や水質汚染の原因となる可能性がある埋立地や廃棄物焼却炉では懸念事項となります。米国では、全米電気機器製造業者協会(NEMA)の照明メーカー会員が、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法によって同様の制限が義務付けられています。
石炭火力発電所で主に発電されている地域では、白熱電球をCFLに交換すると、実際には水銀の排出量が削減されます。これは、電力需要の減少により、石炭燃焼時に放出される水銀の量が減り、破損して廃棄されたCFL電球から放出される水銀の量が相殺されるためです。[ 84 ] 2008年7月、米国環境保護庁(EPA)は、CFL照明の水銀の正味システム排出量は、同等のルーメン出力の白熱照明よりも低いことを示すデータシートを発表しました。これは、米国の電力生産における水銀排出の平均率と、埋立地に捨てられたCFLからの平均推定水銀放出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、米国環境保護庁が、 2007年に販売された2億7000万個のCFL電球すべてを埋立地に送った場合、約0.13トンの水銀が放出され、これは米国の水銀排出量全体(その年の約104トン)の0.1%に相当すると推定した。[ 86 ] このグラフは、CFL電球はメーカーや早期破損に関係なく平均8,000時間持続すると仮定している。石炭を使用してエネルギーを生産しない地域では、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は印刷されていません。電球 1 つから放出される水銀の量は、一時的に米国の慢性曝露に関する連邦ガイドラインを超える可能性があります。[ 87 ] [ 88 ]しかし、慢性とは、かなりの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は依然として不明です。[ 88 ] 研究者は、破損した CFL の清掃に関する EPA のベストプラクティス 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除去することができず、幼い子供が遊ぶなどしてカーペットをかき混ぜると、最初の破損から数週間後でも、カーペットの近くの空気中に0.025 mg/m 3 もの 局所的な高濃度が発生しました。 [ 88 ]
米国環境保護庁(EPA)は、破損したCFL電球の清掃方法と破損を防ぐ方法について、ウェブサイトでベストプラクティスを公開しています。[ 89 ]部屋の換気をし、破損した破片を瓶に入れて慎重に処分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を比較した調査では、破損したCFL電球をビニール袋に入れて保管することは危険であると警告しています。ビニール袋からは安全レベルをはるかに超える蒸気が漏れ続けるためです。EPAとメイン州DEPは、破損した電球の保管場所として密閉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、欧州連合域内でのCFLの輸出、輸入、製造は禁止されている。[ 91 ]
水銀に関する健康面および環境面での懸念から、多くの地域では使用済み電球を一般廃棄物として埋め立て地に送るのではなく、適切に処分またはリサイクルすることを義務付けている。安全に処分するには、電球を破損させずに保管し、処理できる状態にしておく必要がある。
米国では、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、いくつかの州は連邦のUWRよりも厳しい規制を設けている。[ 92 ]ホームセンターでは、CFLの無料リサイクルを広く提供している。[ 93 ]
欧州連合では、コンパクト蛍光灯(CFL)はWEEE(廃電気電子機器)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はCFLの回収とリサイクルを行う義務を負っています。
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、米国北西部の家庭では、他の固形廃棄物と同じようにこれらの製品を処分する選択肢があるため、オレゴン州では「家庭用CFLの大部分が一般廃棄物として処分されている」とのことです。また、EPAの推定では、蛍光灯が以下の方法で処分された場合に放出される総水銀の割合は、一般廃棄物埋立処分が3.2%、リサイクルが3%、一般廃棄物焼却が17.55%、有害廃棄物処分が0.2%となっています。[ 94 ]
CFL電球の処理の最初のステップは、負圧換気と水銀吸収フィルターまたはコールドトラップを備えた機械で電球を粉砕することです。この機械は水銀蒸気を封じ込めるように設計されています。多くの自治体がこのような機械を購入しています。粉砕されたガラスと金属はドラム缶に保管され、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、家庭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供給され、電力は主に水力発電によって供給されていました。当時、白熱電球の禁止の影響を分析した結果、そのような地域では、従来の電球によって発生する熱が、天然ガス暖房からの温室効果ガスの放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 ] Ivanco、Karney、およびWaherは、「ケベック州のすべての家庭が(白熱)電球からCFLに切り替えることを義務付けられた場合、州内のCO2排出量が約22万トン増加し、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)と直流(DC)の両方の入力用に製造されています。DC CFLは、レクリエーション車両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、健康や安全上の危険を伴う灯油ランプを、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さまざまな援助機関の取り組みがあります。[ 96 ]
電力消費量と環境汚染の削減につながる可能性から、様々な団体がCFL(コンパクト蛍光灯)をはじめとする高効率照明の普及を奨励している。その取り組みは、認知度向上のための広報活動から、CFLの直接配布まで多岐にわたる。一部の電力会社や地方自治体は、電力需要の削減、ひいては発電設備への投資延期を目的として、CFLに補助金を出したり、顧客に無償で提供したりしている。
米国では、住宅照明の評価分析プログラム(PEARL)が監視プログラムとして創設されました。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ました。[ 97 ] [ 98 ]
国連環境計画(UNEP)と地球環境ファシリティ(GEF)の共同イニシアチブである「グローバル効率パートナーシッププログラム」は、開発途上国や新興国において、コンパクト蛍光灯(CFL)を含むエネルギー効率の高い照明を迅速かつ費用対効果の高い方法で導入できるよう、各国主導の政策やアプローチに焦点を当てています。
米国とカナダでは、エネルギー スタープログラムが、効率、起動時間、寿命、色、および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を付けています。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 ]エネルギー スター認証を最近取得した CFL は、1 秒未満で起動し、ちらつきません。消費者向けのエネルギー スター電球は、エネルギー スター認定ランプを見つけて比較するためのリソースです。光の「品質」(演色指数)を改善するための継続的な取り組みが行われています。
米国では、米国エネルギー省が提案した新しい基準により、LEDランプがCFLに取って代わる可能性がある。天然資源防衛協議会のノア・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だろう。[ 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実施し、エネルギー節約と性能に関するガイドラインを満たす照明製品を特定している。[ 101 ]
G24(624Q2)およびGU24ランプソケットシステムは、従来のランプソケットを置き換えるために設計されており、省エネランプ専用の照明器具に白熱電球が取り付けられないようにすることを目的としています。
見ている光源の輝度が 10 倍に増加しても、見る人は明るさが 10 倍になったとは判断しません。実際には、その関係は対数的です。光源の輝度が増加するにつれて、目の感度は急速に低下します。この特性により、人間の目は非常に広い範囲の光レベルで機能することができます。
興味深いことに、入射光のダイナミック レンジは 14 log 単位近くになる可能性があるにもかかわらず、神経ユニットは 1.5 log 単位程度のダイナミック レンジの信号しか伝達できません。私たち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す。つまり、私たちはある輝度値に順応し、その後、順応レベルに近い特定のダイナミック レンジのデータを認識することができます。さまざまな順応レベルで変化する最も重要な特性の 1 つは、最小可弁差です。
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 の状態が不明です (リンク)人間が引き起こす水銀排出とは何ですか?埋立地に捨てられたCFLは、これらの排出に寄与しますか?