問題
ランプとその発光原理との組合せとして、最も不適当なものは次のうちどれか。
(1) 水銀ランプ－放電発光
(2) メタルハライドランプ－放電発光
(3) 発光ダイオード(LED)－温度(熱)放射
(4) 白熱電球－温度(熱)放射
(5) 蛍光ランプ－放電発光
ビル管過去問｜ランプの種類と発光原理（LED・水銀ランプなど）を解説
この問題は、各種ランプがどのような原理で光を出しているかを問う問題です。照明の種類ごとに、熱で光るのか、放電で光るのか、半導体の働きで光るのかを正確に区別できるかがポイントです。正しい選択肢、つまり最も不適当な組合せは(3)です。LEDは温度(熱)放射で光るのではなく、半導体に電流を流したときのエネルギー変化によって発光します。そのため、(3)が誤りです。
(1) 水銀ランプ－放電発光
適切です。水銀ランプは、ランプ内部の水銀蒸気中で放電を起こし、そのエネルギーによって光を発する放電ランプです。電気を流すことで気体や蒸気が励起され、光を出す仕組みであり、白熱電球のようにフィラメントを高温にして光らせているわけではありません。したがって、水銀ランプを放電発光とする組合せは正しいです。
(2) メタルハライドランプ－放電発光
適切です。メタルハライドランプも、高圧放電ランプの一種です。ランプ内部で放電を行い、水銀や金属ハロゲン化物が発光に関与することで、効率よく明るい光を得ています。体育館や広い空間の照明などに使われることが多いですが、その発光原理はあくまで放電発光です。したがって、この組合せも正しいです。
(3) 発光ダイオード(LED)－温度(熱)放射
不適切です。LEDは、白熱電球のように高温になった物体が光を出す温度放射ではありません。LEDは半導体素子に電流を流したとき、電子と正孔が再結合する際にエネルギーが光として放出されることで発光します。これを電気ルミネセンスと呼びます。熱を利用して光っているわけではないため、LEDを温度(熱)放射とするのは誤りです。この問題の正答はこの選択肢です。
(4) 白熱電球－温度(熱)放射
適切です。白熱電球は、フィラメントに電流を流して高温にし、その熱によって光を出すランプです。これはまさに温度放射の代表例です。光る仕組みとしては単純ですが、熱として失われるエネルギーが多く、効率はあまり高くありません。とはいえ、発光原理としては温度(熱)放射で正しいため、この組合せは適切です。
(5) 蛍光ランプ－放電発光
適切です。蛍光ランプは、管内で放電を起こし、その際に発生する紫外線を蛍光物質に当てて可視光に変える仕組みです。最終的に見えている光は蛍光物質によるものですが、発光の出発点は放電です。そのため、分類としては放電発光のランプに含まれます。したがって、この組合せは正しいです。
この問題で覚えるポイント
ランプの発光原理は、大きく温度(熱)放射、放電発光、半導体発光に分けて整理すると覚えやすいです。白熱電球はフィラメントを高温にして光る温度放射です。水銀ランプ、メタルハライドランプ、蛍光ランプは放電を利用する放電ランプです。LEDは半導体に電流を流したときに発光するもので、熱で光るわけではありません。試験では、LEDと白熱電球の発光原理の違いを明確に区別できることが重要です。
ひっかけポイント
LEDは省エネで発熱もあるため、熱に関係して光っているように感じてしまいがちですが、発光原理そのものは温度放射ではありません。蛍光ランプは蛍光物質が光るため、放電ではないように見えることがありますが、もともとは放電で生じた紫外線を利用しています。白熱電球は古典的なランプなので、何となく特殊な分類に見えることがありますが、基本は熱で光る温度放射です。ランプの見た目や用途ではなく、何によって光が生じるかで整理することが大切です。
