蛍光灯

蛍光灯（けいこうとう）または蛍光ランプ（fluorescent lamp）、蛍光管（けいこうかん）は、放電で発生する紫外線を蛍光体に当てて可視光線に変換する光源である。方式は 熱陰極管 (HCFL; hot cathode fluorescent lamp) 方式と 冷陰極管 (CCFL; cold cathode fluorescent lamp) 方式とに大別される。一般照明用に使用される蛍光灯は一部の例外を除いてほとんどが熱陰極管方式であり、冷陰極間方式は液晶モニターのバックライト用途などに使用されることが多い。
本稿では主に照明用途で用いられる熱陰極管方式の蛍光灯について記す。冷陰極管方式の詳細については冷陰極管を参照されたい。
最も広く使われているのは、電極をガラス管内に置き（内部電極型）、低圧水銀蒸気中のアーク放電による253.7nm線を使うものである。

構造

蛍光灯は、蛍光物質が管内に塗布されたガラス管（白く見えるのは蛍光物質のせい）と、両端に取り付けられた電極とで構成されている。電極はコイル状のフィラメントにエミッター（電子放射性物質）を塗装したもので、これが両端に2本ずつ出ている4本の端子に繋がっている。ガラス管内には、放電しやすくするために2 - 4 hPa（1気圧は約1,013hPa）の封入ガス（アルゴンあるいは混合希ガス）と少量の水銀の気体が封じ込まれている。発光時の内部温度は1万度に達するが、気圧が非常に低い為にガラス管が溶けるような事はない。

点灯の仕組み

電極（陰極）に電流を流すと加熱され、高温になったエミッターから大量の熱電子が放出される。放出された電子はもう片方の電極（陽極）に移動し、放電が始まる（通常は交流を流すため、陰極・陽極は同じ形状である）。放電により流れる電子は、ガラス管の中に封入されている水銀原子と衝突する。すると水銀原子が電子のエネルギーを受け、紫外線を発生させる。発生した紫外線はガラス管内に塗布されている蛍光物質に照射され、可視光線が発生する。
白熱灯と比べると、同じ明るさでも消費電力を低く抑えられる。消費したエネルギーの変換比率は、可視放射25%、赤外放射30%、紫外放射0.5%で、残りは熱損失となる。
白熱灯と違い、点灯には安定器（インバータ含む）が必要なため、直接電圧を掛けただけでは使用できない。ただし電球形蛍光灯では安定器を内蔵しているため、直接ソケットに差すだけでよい。
蛍光灯の点灯開始に当たってはフィラメントの予熱が必要なため、始動専用回路が必要である。

スタータ式

以下の3種類がある。この器具に使えるランプは FL・FCL・FPL・FDL・FMLである。

手動スタート式（マニュアルスタート式）

グロースタータの代わりに始動用のスイッチを接続する。始動スイッチを長押しして（プルスイッチを引いて）フィラメントを予熱し、ボタンを放す（プルスイッチを放す）際に安定器にキック電圧が発生して放電が開始される。旧式のデスクスタンドや初期の蛍光灯器具に見受けられる。

インバーター式

インバーター回路により始動する。高周波点灯により毎秒の発光回数が増えるため、ワット数あたりの明るさは向上するが、使用不可の蛍光灯が多い。
機種によって FL・FCL・FLR・FPL・FPR・FHP・FHC・FHD・FHG・FDL・FHT・FML・FWL・FHF ランプのいずれかが使える。ランプフリータイプもある。

瞬時起動式

1ピンタイプのスリムライン蛍光灯に使用される。余熱無しで高電圧で瞬時に始動する。
FSLから始まるもの。2ピンのスリムラインFSR・FSLはラピッドスタート式。

磁気回路式安定器

電磁安定器、または主材料から銅鉄形安定器とも言う。通常、安定器といえばこちらを指す。磁気回路によって電流を制御する。銅・鉄が材料なので、寸法・重量ともに電子式に比較して大きい。大きなインダクタンス分なので、電源電圧に対して電流の位相に遅れが生じ低力率である。したがって必要に応じて適当な値のコンデンサを電源側もしくは二次回路側に接続して進相電流を流し、高力率にしている。回路形式によってグロー式安定器・ラピッド式安定器の2種類がある。

蛍光管の種類

大手メーカーは一般住宅用蛍光灯器具のうち「FL型蛍光管」と「FCL型蛍光管」を用いる従来型器具の生産を大幅縮小しており、現行モデルはスリム型（FHF・FHD・スパイラル・二重環型）が殆どである（従来型のFL・FCL蛍光管を用いる器具の現行モデルは浴室灯・流し元灯・物置用のみ）。またグローランプ（点灯管）を用いる従来型器具も一般住宅向けは生産が大幅縮小され、現行モデルは流し元灯や廊下・物置用のみとなった。

飛散防止膜付き蛍光管

ガラス管の外面全体にポリエステルフィルムなどの合成樹脂で被膜を施した蛍光管。万一の破損に対し、樹脂フィルムで落下や飛散を防ぐ。防飛型とも呼ばれる。薄いガラス素材である蛍光管は、破損の際に非常に細かい破片が飛散し、人の目や口腔をはじめ、気管にも到達する危険がある。
公共施設や鉄道・バスを始めとする輸送機械、食品工場、サーバ・コンピュータルーム、国際宇宙ステーションなど異物の混入が事故となる現場や、破片の除去・清掃が困難な製品や機器を扱う環境で利用されている。高価なため、一般家庭には普及していない。
フィルムにUVカット性能を持たせ、防虫（避虫）効果を兼ね備えた製品もある。

光色の使い分け

普通、蛍光ランプの光色としては価格的に安い一般型白色[W]・昼光色[D]のものが事務所などでは広く使われていたが、1980年代以降は住宅や店舗などを主体に三波長域発光型（電球色[EX-L]、昼白色[EX-N]、昼光色[EX-D]など）の普及が進んできた。事務所などでは一般型の白色や昼光色に替わって昼白色[N]が主流になりつつある。住宅用照明器具では、住宅設備照明のカタログに掲載される型番の器具（主にハウスメーカーや電気工事会社向けとされる）では昼白色と電球色のラインナップとする一方、小売店向け型番の器具では昼白色の代わりに昼光色をラインナップに入れているメーカーが多い。
なかでも店舗照明においては色温度や演色性を含めた照明設計が購買意欲（売上）に大きく影響することが認識され、それを実現するためのさまざまな光色、配光性のランプ商品が用いられている。ただし、商品をより良く見せるには演出過剰でもいけないため、特定の波長を強くしたりといった工夫がある（生鮮食品展示用・食肉展示用蛍光ランプなど）。演色性は色温度ごとに決まっているため、演色性が最高でも色温度によって青く見えたり赤く見えたりする。
ランプの明るさ（効率）についても、その光色によって差異がある。最も明るいのは3波長発光型の昼白色と電球色であるが、3波長型でない一般型では白色[W]が最も明るい。昼光色系の場合、見た目には明るく（青白く）感じるが、実際には白色系に比べると10%前後暗く（照度や輝度が低く）なるものの、実用上はあまり変わらない。自然光への忠実度（特殊演色評価数）を重視したタイプでは、一般照明用と比べて30 - 40%も暗い場合もある。
演色性を示す数値は同じでも、メーカーによって個性があり、色の見え方（感じ方）は少し異なる。例えばパナソニックのパルックはやや緑色の再現が過剰であると写真家などから指摘されている。

分光分布

蛍光管のカタログには、分光分布が載っていることが多い。これはどの色の波長が多いかを示したもので、単に色温度を見るよりも視覚的に分かりやすい。
ただし、分光分布の斜線がなだらかであるほど優れているわけではなく、一般形と高演色形はともに分布図がよく似ており、なだらかな山型のラインにところどころ飛び出ている部分があるが、三波長形は全体的にギザギザである。しかし実際には三波長形は演色性の面では一般形と高演色形の中間である。つまり分布図が不規則であっても、それが色の見え方が悪いということではない。

明るさ

蛍光灯は、エネルギーを光に変える効率がよい。一般的には白熱電球の5倍の発光効率があるといわれる。白色LED（発光ダイオード）も高効率化が進んでおり、ほぼ同程度の照度が出る物も発売されている。
ランプの明るさの単位は全光束・ルーメン（lm）である。これはランプから放射される、全ての方向の光の合計である。最新型の三波長のものでは、32W環形のランプは2,640ルーメンに達している。ランプに表示されている全光束の数値は、標準の試験用安定器を使用して測った場合の数値であるため、効率のよいインバータ器具で使用した場合、ランプ表示のルーメン値を大きく超えることがある（インバータの性能がよいためであり、過負荷というわけではない）。蛍光ランプ自体の発光効率は、1980年代ごろからほとんど進歩していない（新方式のランプを除く）。
蛍光灯器具のエネルギー効率は、ルーメン/ワットであらわされる。これは器具によって大きく違い、一般的な28mm管の器具でも90lm/wぐらいのものから50lm/wぐらいのものまである。インバータ式の物は高効率で、磁気安定器式の物は低効率である。ランプが長い方が発光効率良い。スリム管・スリムツイン管の場合は従来管よりも明るい。
器具のカバーも明るさに影響を及ぼす。和室用照明などの飾りがついているものや、分厚いプラスチック製のカバーは明るさを落とす。経年変化による変色も明るさや色温度が変わる元になる。
調光機能付きの器具の場合、2灯式で片方が消灯するものや、点灯したまま明るさが変わるものがある。暗くした場合、省電力になるように設計されている製品もある。高級品には2種類の色温度のランプを併用し、シーンによって使い分けるものもある。
蛍光灯は周囲温度によって明るさが変わる。寒冷時はランプが温まるまで暗く、密閉型器具などであまりにも高温になる場合も照度低下と劣化が起きる。ホタルックなどの残光型ランプは、低温時は残光が暗くなる。

寿命

蛍光ランプの寿命は、種類により異なるが、およそ6,000 - 20,000時間である。
蛍光ランプが点灯しなくなり寿命を迎える原因は、ランプ点灯中に起こる、電極に塗布された電子放出性物質（主にタングステン酸バリウム等）の蒸発、飛散による消耗が主である。蛍光ランプは始動時にもっとも負荷がかかり、グロースタータ（点灯管方式。後述）の場合、一回の点灯で約1時間寿命が縮むため、頻繁に点滅させる用途には向かず、より長時間点灯する場所に向く。蛍光ランプ大手のパナソニックは同社ランプ総合カタログにおいて、消灯時間おおむね数分程度を境に、連続点灯による電力消費の損失が、消灯して再始動することによるランプ寿命の損失を上回る（つまり、数分間の電気代より球の寿命の短縮のほうが安い）としている。
後述の高周波点灯方式では、電子機器で制御することによって始動時の電極予熱を最適化し、従来方式に比べ不点となる寿命の大幅向上を実現した（先に述べた「再始動することによるランプ寿命損失」が減少することを意味する）。
直管は、一般にワット数が大きいほど定格寿命が長い。よって、器具が選べる場合は20ワット管2本のタイプより40ワット管1本のタイプを選択することにより、交換の手間を減らすことができる。
蛍光灯器具によってもランプ寿命は変わり、良質な設計の器具であれば長持ちしたり、その逆のことが起こったりもする。グローとインバータによる差のほか、メーカー間の差もある。
点灯することができても輝度は次第に低下するため、JIS規格では光束が当初の70%に低下した時点も寿命としている。ただし、蛍光灯は点灯後に徐々に明るくなるため、数分待ってから計る必要がある。
輝度が低下する原因としては、水銀蒸気がガラス中のナトリウムと反応して黒色の付着物となること、ガラスが紫外線を吸収して透明でなくなること、などがある。
北欧ではガラスからナトリウムが浸出することを防ぐコーティング技術と電子放射物質（タングステン酸バリウム等）のスパッタリングを防ぐ特殊な陰極とを組み合わせることによって、80,000時間を超える蛍光管が実用化されている。
グローランプの寿命は蛍光灯の点灯時間ではなく、点灯回数に比例する。グローランプは蛍光灯の交換と同時に取り替えるのが蛍光灯を長持ちさせるコツだといわれることもあるが、あまり消耗していない場合は替えなくてもよい。ただし、蛍光管の終末期に激しく点灯動作が繰り返されると、グローランプもそのたびに消耗するため、この状態で放置すると劣化が激しく進む。

器具の寿命

蛍光灯照明器具の寿命については消費者にはあまり認知されていないが、安定器がおよそ8年 - 10年、それ以外の部分についてはおよそ15年が目安とされている。器具の寿命は周囲温度、点灯時間などによって変化する。一般に点灯時間が長く周囲温度が高いほど短くなる。これは熱による安定器の絶縁体の劣化が進みやすくなるからである。
一般家庭向けの製品では安定器のみを交換することは想定されていないため、器具全体の買い替えとなるケースがほとんどである。オフィス向けのものでは安定器のみを交換できる場合が多いが、一般家庭向け、オフィス向けともに設計寿命を超えて使用されることが多く、20年を超えて使用されることも珍しくない。
古くなった安定器は、「ジー」という騒音・振動を発することがある。最近の安定器は安全装置が内蔵され、寿命が来るとコイルやヒューズが切れて電源を遮断するため、発煙・発火の恐れはほとんどない。しかし、安全装置のない古いタイプの安定器をいつまでも使い続けるとレアショートして過熱し、最悪の場合発煙・発火すると共に漏電事故を起こす可能性がある。電子式安定器ではコンデンサの容量抜けなどによりヒューズが飛んだり、コンデンサが破裂・焼損することがある。
しかし、実際には安定器が原因による事故は稀である。
1957年1月から1972年8月までに製造された業務用・施設用の蛍光灯器具や水銀灯器具、低圧ナトリウム灯器具の安定器内部に組み込まれている力率改善用コンデンサの絶縁体にはPCBが使われており、近年、学校に設置された蛍光灯器具内の安定器が破裂して漏れ出したPCBが児童に降りかかる事故が発生している。これらPCB使用照明器具の安定器は設置から40年以上が経ち既に寿命を迎えている。危険なので早急な交換が必要である。PCB含有安定器は排出者が厳重に安全に保管しなければならない。
シーリングライトなどの蛍光ランプが直接見えない構造の器具の場合は、光を透過するプラスチックが蛍光ランプから出る紫外線によって劣化し、黄色く変色することがある。こうなると照度は低下し、効率が悪くなる。現在は変色しにくく透過率が高いカバーが、メーカーによってクリーンアクリルなどと名づけられて採用されることが多い。
器具本体とは別の寿命だが、袋打ちコードと呼ばれるこたつコードにも似た発熱に耐えられるコードのみで吊り上げている蛍光灯器具の場合、コードが老朽化し、器具の重さによって床に落下するケースもある。心配ならば、鎖で吊り上げるとよい。ほとんどの蛍光灯器具には鎖をかけられる孔が開いている。これは天井側が普通のコンセントかあるいは電球ソケットにセパラボディという組み合わせに考慮したものである。蛍光灯器具によっては引掛シーリングをコンセント用に変換出来るプラグを購入しなくても上部のフタを取り外すとコンセントに差し込めるプラグが包まれている場合もある。

廃棄

蛍光灯には水銀を含むガスが封入されているため、割って埋め立て処分するなどの方法では、割った際にガスが環境中に放出されたり、最終処分場が水銀で汚染されてしまうなどの問題がある。そのため適切に回収され再資源化することが望ましい。
米国では廃蛍光ランプは専門業者が回収を行い、この際割らずに回収させなくてはならず、割れた場合には高額な回収費用が請求される。回収された廃蛍光ランプは専門の設備により口金金属部、管状部に丁寧に分割され、中の水銀は銅キャニスターに回収される。残りの部材はアルミ、電極、ガラス、蛍光体へと分別され、完全リサイクルされる体制が確立されている。北欧では、廃棄蛍光灯の総量を減らすため、蛍光灯の長寿命化への取り組みが盛んである。
一方、日本では、回収して水銀をリサイクルできる専用の施設（例: イトムカ鉱山を参照）に処理を委託する方法がとられつつあり、環境マネジメントシステム ISO 14000 の認証を取得している企業などではこちらの方法が一般的である。一般家庭から廃棄される蛍光灯は、一部の自治体が回収を行っているものの、現在でも多くの地方自治体が燃えないごみに出すように定めており、環境意識の高まりとともに改善を求める声があがっている。自治体が回収を行っていない地域であっても、一部の家電量販店や電器店・ホームセンターなどが「蛍光管回収協力店」として店頭で無料で回収している場合、または蛍光灯購入を条件に回収している場合、などがある。また、大日本プロレスが試合会場や郵送で無料回収している。回収された蛍光灯は実際に蛍光灯デスマッチに使用される。

終息への流れ

省エネと環境負荷低減の観点から、2010年代以降はLED照明への移行が急速に進み、一般照明としての蛍光灯と水銀ランプは終息する方向にある。

省エネの観点

赤崎勇、天野浩、中村修二らによる実用的な青色LEDの発明と高輝度化への成功、これを応用した高輝度白色LEDの開発により2000年代に実用化したLED照明は、蛍光灯より消費電力が少なく、かつ長寿命のため長期間にわたりランプ交換も不要という利点により急速に普及し低廉化、日本国内においては2011年3月11日の東日本大震災に伴ってとられた原子力発電所の全基停止措置による電力不足が普及に拍車をかけた。
これを受け国内大手電機メーカー各社は蛍光灯照明器具の新製品発表を2012年以降取りやめており（乾電池や充電式電池で駆動するアウトドアランタンはLEDへほぼ完全移行し、蛍光灯を用いるランタンの生産は終了）、中でも照明器具国内シェア首位のパナソニックは国内大手のトップを切って「2015年度を以て蛍光灯及び白熱電球を用いる一般住宅向け従来型照明器具生産を終了し、今後はLED器具へ完全移行（蛍光ランプ及び電球型蛍光ランプは交換用途のみに絞って生産を継続）する」旨を公式発表した（2014年3月4日付、朝日新聞経済面記事にて報道。なお卓上型の電球&蛍光灯器具生産は2011年限りで終了しLEDへ完全移行）。こうした「脱蛍光灯」の動きは今後国内他社にも広がる可能性がある。なお白熱電球生産は（一部特殊用途を除き）2012年度を以て国内メーカー全社が完全終了した。
従来型蛍光ランプ（Hf器具専用スリム管も含む）・点灯管・ミニクリプトン電球は現在「交換用途に絞って」生産が継続されているが、日立グローバルライフソリューションズは「蛍光灯器具のみならず蛍光ランプ・点灯管生産についても2020年3月限りで完全終了し、LED電球及びLED照明器具のみの生産へ完全移行する」方針を発表。蛍光ランプ生産からの完全撤退は日立グローバルライフソリューションズ（旧・日立ライティング）が国内大手電機メーカーで初となり、翌2021年3月には三菱電機が蛍光ランプ・点灯管・ミニクリプトン電球生産を完全終了（LED電球とLED照明器具のみの生産へ完全移行する）予定。以後国内の蛍光ランプ&点灯管メーカーはパナソニック・東芝ライテック・ホタルクス（NECブランド）3社のみとなる。
2015年11月26日の複数の報道で、日本政府が省エネ法の政令を改正し、2020年度をメドに蛍光灯や白熱灯の生産や輸入を実質的に禁止する方向であると報じられたが、経済産業省によりこれらを一律に禁止するものではないとして報道内容を否定された。

環境負荷の観点

蛍光灯が使用する水銀それ自体は環境負荷物質としてEU域内ではRoHS指令による規制の対象であるが、蛍光灯を代替できる他の技術が確立されていなかったことや、蛍光灯が広く普及していたこと、発光原理上水銀を使用せざるを得ないことを理由として蛍光灯への使用は許容されている。
しかし、水銀の使用と輸出入を2020年以降規制する水銀に関する水俣条約が2017年8月16日に発効、これを受け日本国内でも廃棄物処理法に新たに水銀含有廃棄物の区分が設けられ、廃棄蛍光ランプも有害廃棄物として管理を求められるなど、処分費用の負担が増加することから、産廃処理業者の中には廃棄蛍光ランプの受け入れを取りやめたり、追加費用を請求する例が出ている。
家庭から排出される廃棄蛍光ランプを無料回収していた量販店も、東急ハンズなど一部は有料回収に切り替えている。
蛍光灯を代替する技術としてLED照明も既に実用化されていることから、日本国内においては新築のオフィスビルなどでは全館LED照明を採用する事例も増えている。家庭向けにも蛍光灯照明器具の製造・販売を終息するメーカーが相次いでおり，蛍光灯の使用は淘汰される方向へと情勢が大きく変化している。

直管蛍光灯の太さ

直管蛍光灯は実用化当初は現在に比べ太かった。
太さは38mmで、型番のワット数を表す数字の後にSが付かないか、またはSが1つのみだった。細い直管蛍光灯が一般的になった当時は、新しい直管蛍光灯に換えたときに、古い直管蛍光灯が太いため新しい直管蛍光灯の箱に入らないという問題も起こった。
通常の器具の場合、太さの異なる直管蛍光灯に交換しても問題ないが、一部の密閉器具（防水型など）の場合、例えばFL20を使用する器具で太さの異なるFL20SS / 18を使用した場合、発熱量が増え危険であるため、この器具では必ずFL20を使用しなければならない。また、口金部に防水パッキンがついている場合も、太さが同じものを使用する必要がある。但し、旧型の直管蛍光灯の専用器具は現在はあまり見かけないが、個人で営んでいる電器屋では、売れ残りで旧型の太い直管蛍光灯が残っている場合がわずかながらある（だいたい処分してしまう店が多いので、希少である）。メーカーによってはSのないタイプをまだ製造している場合がある。
2010年現在世に出回っている直管蛍光管の直径は普通のタイプが32.5mm、省エネタイプは28mm、Hfタイプが25.5mm、T5管が15.5mmである。省電力設計のランプは、頻繁な点滅や温度変化に弱いといわれる。

蛍光灯の価格

器具については、磁気安定器式の製品は安く、インバータ式の製品は高い。ただし、デザインやリモコンなどの付加価値をつけた製品はさらに高価であるため、点灯方式による価格差はさほど大きくない。インバーター式でも、オーソドックスなペンダント型器具であれば環形2灯式で5,000円程度、直管1灯式のベースライトであれば3,000円程度のものもある。近年は、磁気安定器かインバーターかというよりも、環形では従来管かスリム（スリムツイン）管か、直管では従来管かHf管かという点に注目ポイントが移りつつある。
蛍光管については、近年では一般型（演色性・明るさが低い）の製品が100円ショップで売られるようになり、まれに電球型蛍光灯も100円で売られることがあるが、ある程度の品質を持った製品は数百円台である。三波長タイプの相場としては、20W直管は300円台、30W環形は500円程度、40W環形は800円程度となっている。ただし、残光型や長寿命型などはより高価である。高演色型は、SDLは三波長タイプより少し高め、EDLは三波長タイプの2倍程度の価格である。ただし明るさが低いので、三波長形と同じ光量を得るには1.5倍程度の本数が必要である。また、美術館やデザイン用途向けの色評価用や紫外線カット、食品製造現場向けなどに飛散防止フィルムコート、誘虫防止型など、特殊用途向けの製品も多数存在し、これらは付加価値に応じた価格となっている。一般型のうち昼白色のものについては、各メーカーとも独自の名称（「ホワイト」が付くことが多い）を与え、やや高価な価格設定をしていることが多い。スタータ型とラピッドスタート型の価格差はあまりない。環形の物については、1ランク下のサイズの管が管の内側に納まるサイズであることと、両方の管を使う器具が多いことから、2種類のサイズの管を同梱して売る場合も多い。

電球形蛍光ランプ

60W型相当の電球形蛍光灯（消費電力13Wで計算）は、定格寿命は約6,000 - 13,000時間。価格は300円 - 1,500円弱（一部の100円ショップでも見られるようになったが、寿命は約3,000 - 8,000時間）。白熱電球の約10倍。