「電球クイズ」— まさか電球のことを一生懸命勉強したことはないけれど、意外とその仕組みや歴史、進化を知るのは面白いものです。スイッチ1つでオンオフできる電球ですが、その奥底には光の原理や効率、そして人々の努力の歴史が隠されています。本記事では、電球に関する10問のクイズを通して、電気と光のふしぎな関係をひもときます。初心者から電球マニアまで、きっと新しい発見があるはずです。さあ、電球の世界へいざなわれて、あなたの知識を試してみましょう。
Q1 : E26とE27という電球の口金（ソケット）表記の主な違いは何か？
E26とE27は主にねじ込み式口金の呼称で、数字はネジの直径（おおよそ26mmと27mm）を示します。実際には約1mmの違いしかなく、地域や規格によりE26が北米や日本（家庭用で主流）で使われ、E27が欧州規格として見られることがあります。電圧や口金材質が根本的に違うわけではなく、規格上の寸法差が主因です。そのため代替する際にはフィットするかどうか寸法を確認することが重要です。
Q2 : 白熱電球が消費電力の多くを何として放出するか？
白熱電球は電気エネルギーをフィラメントの加熱に使い、その結果ほとんどのエネルギーを熱（主に赤外線）として放出します。可視光として放出される割合はごくわずかで、これが白熱電球の発光効率が低く多くのエネルギーが熱損失となる理由です。紫外線の放出は非常に小さく、音としてエネルギーを放出することはありません。したがって効率や発熱面での改善を目的に、LEDなどより高効率な光源が普及しています。
Q3 : 青色LEDの研究で2014年のノーベル物理学賞を受賞したのは誰の組合せか？
2014年のノーベル物理学賞は青色発光ダイオード（LED）の開発に貢献した赤崎勝（Akasaki）、天野浩（Amano）、中村修二（Nakamura）の3氏に授与されました。彼らの業績は高効率の青色LEDを実現し、白色LED照明の基盤を築いた点にあります。青色LEDの発明により、赤緑青を組み合わせたディスプレイや、蛍光体を用いた白色LEDなどが実用化され、省エネルギー照明が急速に普及する契機となりました。
Q4 : 点灯・消灯の頻繁な繰り返しによって寿命が最も短くなりやすい照明器具はどれか？
コンパクト蛍光ランプ（CFL）は点灯時に内部の安定器や点灯方式（スタータや高電圧のパルスなど）に負担がかかるため、頻繁な点灯・消灯の繰り返しによって寿命が著しく短くなる傾向があります。一方で白熱電球は構造上の熱応力などで寿命に影響が出ますが、短いサイクルでの影響は蛍光ランプほど劇的ではありません。LEDは点滅に比較的強く、寿命低下は緩やかですが電源回路の設計次第で差が出ます。用途に応じたランプ選択が重要です。
Q5 : 家庭用照明が一般に並列（パラレル）回路で配線される主な理由は何か？
家庭用配線で並列接続が採用される主な理由は「一つの電球が切れても他の電球は点灯し続ける」という利便性にあります。並列回路では各電球が個別に電源に接続され、各素子にはほぼ一定の電圧がかかるため、他の素子の故障が回路全体に波及しません。消費電力が減るわけではなく、各ランプの消費はそのまま合算されます。また並列だと各ランプは同じ電圧を受けるので実用上有利ですが、必ずしも寿命が延びるという直接の理由ではありません。
Q6 : 隣の部屋に3つの電球があり、あなたの部屋にある3つのスイッチのどれがそれぞれの電球に対応するかを、隣の部屋に一度だけ入って確認できる。どの操作が正しいか？
正解は「一つのスイッチを数分間入れてから切り、別のスイッチを入れて部屋へ行く」です。理由は電球（白熱電球を想定）のフィラメントは通電中に加熱され、通電を止めてもしばらくは温かさが残るためです。具体的には、スイッチAを数分入れてから切るとその電球は消えていても触れば温かい、スイッチBを入れたままにすればその電球は点灯している、スイッチCは触っても冷たく消えている、という三状態で対応が一意に判別できます。この方法は物理的性質（熱の蓄積）を利用した古典的な解法で、スイッチは一度に操作できるが部屋へ行くのは一度だけという条件下で有効です。
Q7 : 100個の電球が一直線に並び、最初は全て消えている。1回目に1の倍数の電球のスイッチを切り替え、2回目に2の倍数、3回目に3の倍数…100回目に100の倍数の電球を切り替える。最後に点灯している電球はいくつか？
この問題は「約数の個数」と「切り替え回数」の関係を利用します。n番目の電球はその番号の約数の数だけ切り替えられ、約数の個数が奇数なら最終的に点灯、偶数なら消灯になります。約数の個数が奇数になるのは、数が平方数（例：1,4,9,...）の場合だけです。したがって100までの平方数は1^2～10^2の10個あり、最後に点灯している電球は10個になります。この結論は整数論に基づく典型的なパズルで、各電球の状態はその番号の約数の奇偶性で決まる点が肝要です。
Q8 : 照明器具の明るさ（人間の目に届く総光束）を表す単位はどれか？
明るさの基本的な単位として「ルーメン（lm）」は光源が全方向に放つ光の総量、すなわち全光束（luminous flux）を表します。ルクス（lux）はある面に届く光束密度（1ルーメン／1平方メートル）であり、カンデラは光源のある方向における光度（方向性を伴う量）を表す単位です。ワットは電力の単位であり、光の総量そのものではなく消費電力を示します。照明の性能を比較する際は「ルーメンあたりの消費ワット数（lm/W）」で効率を評価することが多く、単位の意味を正しく使い分けることが重要です。
Q9 : LED（発光ダイオード）が光を出す主な原理は何か？
LEDの発光原理はエレクトロルミネッセンス（電流や電界により半導体内部の電子と正孔が再結合し、そのエネルギー差が光として放出される現象）です。これは白熱電球のような熱を介する放射（黒体放射）や、蛍光灯のように蛍光体が紫外線で励起されて可視光を放つ仕組みとは異なります。半導体材料やバンドギャップの違いにより発光波長（色）が決まり、高効率で発光できるため省エネルギー性や長寿命が得られます。これが近年の照明やディスプレイでLEDが広く使われる理由です。
Q10 : 電球の色味（色温度）を示す単位は何か？
電球や照明の色味を示す「色温度」はケルビン（K）で表されます。色温度は理想的な黒体がある温度で放射する光の色に対応づけて表現され、低い数値（約2700K前後）は暖色系（電球色）、高い数値（5000K以上）は昼光色や寒色系の色味になります。セルシウスは温度の単位であって色温度そのものの表記には用いません。ルーメンやカンデラは光の量や方向性を示す単位であり、色味の指標としては使われません。
