接点からきた電気は、フィラメントを通り口金に流れます。
フィラメントは「タングステン」と呼ばれる金属で出来ています。
フィラメントでは一定の抵抗値(電気を流れにくさ)があるために、そこを無理に通り抜ける為に熱がでます。
これをジュール熱といいます。
この抵抗値は、フィラメントが長くなるほど高くなり、太くなるほど小さくなる傾向があります。
そのため、家庭で使われる100v用の電球の場合、消費電力(w)を一定にするため、バイク用の電球より細く長くして、抵抗値が高くなるように作られています。
車ができた当時はガソリンランプを使われていましたが、電球が発明されると家庭用の発電機やランプを流用していました。
しかし、100vではフィラメントが細く作らないといけないため、振動によりすぐにフィラメントがきれてしまいました。
そこで、電圧を6vに下げ(当時使われていた蓄電池の1セルが2vでそれを三つつないだ)、専用のランプを使うようになりました。
6vに下げることで、フィラメントが太く短くなり、振動で切れる事が無くなりました。
現在の主流は12vなのはセルモーターが使われるようになったからです。6vではモーターの回転力が弱いため、エンジンの始動には正直厳しかったからです。
最近の傾向として、こらなる高電圧化を進むようです。48vバッテリーもありますし、ハイブリットでは軒並み120v以上の電圧を使用しています。
片方は、細く短い。もう片方は、太く長い。
抵抗値が一緒ですから、消費電力も一緒です。
所が、明るさが違うんです。
細く、短い方が明るく輝き、太く長い方が薄暗く光ります。
この差は一体なんでしょう。
フィラメントは全体で見れば、ワット数が同じですから、発熱量も一緒です。
所が、体積が両者では異なるのです。
同じ発熱量があったとした場合、当然体積が小さい方が、その部分に熱が集中するのですから高温になり、 より白く、より明るく、より寿命が短くなります。
ハロゲンサイクルが使用できる温度が2500℃ぐらいで、それ以上だとハロゲンサイクルより蒸発速度が上回る為に、寿命が短くなります。
そこで、ギリギリの定格で、フィラメントを細く短く作ることで高効率なランプができているのです。
他にも、ハロゲンの種類を変えたり、フィラメントの形状などを最適化するなど色々な努力をして高効率ランプが作られています。
