光るしくみ＿100日チャレンジ（83日目）

私たちが、毎日生活するのに照明器具を使います。
電球が光るのは、電気が流れるからだけではありません。
では、どのようなしくみで光っているのでしょうか。

電球の中にはフィラメントという、光る部分があります。
電球に電気を流すと、フィラメントに電気抵抗によって温度が上がり、その熱でフィラメントが光っています。温度が1500℃くらいだと橙色、4000℃くらいになると白色の灯りになります。
フィラメントが燃えてしまうと、電球の寿命です。
今の白熱電球はタングステンという金属が使われていますが、最初のフィラメントは炭化した紙のため、あっという間に寿命を迎えました。
長持ちする電球が欲しい。エジソンが研究を重ね、フィラメントに竹を使用することで、実用化に成功しました。

とはいえ、電球は電気がほとんど熱となるため、効率が悪いです。
そこで次に、蛍光灯が開発されました。

空気は電気をふつうは通しません。ですが、ガラス管の中に空気を入れて、圧力を低くして高い電圧をかけると電気が流れます。
この原理が蛍光灯に使われています。

蛍光灯のガラス管の中には、アルゴンガスや水銀が入っています。
蛍光灯に電気を流して高い電圧をかけることで、電気から電子が浮遊します。電子が水銀とぶつかり反応することで紫外線が発生します。
紫外線が、管の内側に塗っている蛍光物質に当たることで、可視光線を出すことで光ります。
昼光色、昼白色の光は、塗られている蛍光物質の違いで生まれます。
蛍光灯は、電子を放出させる部分が消耗すると寿命となります。
切れる前にはチカチカとし始めて、黒っぽくなって役目を終えます。

最近では、省エネ、長寿命のLEDライトが使われます。
LEDが光るしくみは、半導体がカギを握っています。

プラス電子を多く持つｐ型半導体、マイナス電子を多く持つn型半導体に電気を流します。するとプラスとマイナスの電子がぶつかり結合します。
結合することで、電子の状態でいる時よりもエネルギーが安定し、余分なエネルギーが発光します。
つまり、電気を直接、光に変えることでLEDライトは光ります。
電気を通すだけで熱の発生も少ないため、蛍光灯と比較しても、寿命が長く、使うエネルギーが少なくてすみます。

いずれにしても、電気を流さなければ、どのタイプの電球も光りません。
電気は貯めることができないので、常に発電して家庭まで送電する必要があります。
電気を効率よく使うために、器具の改良も大切なのです。