ティアドロップライト（Teardrop Light）は、断面がティアドロップ（涙滴）形をしたクリーンルーム専用の吊り下げ型照明器具で、天井の T バー（グリッド）の下、HEPA フィルターや FFU の間に取り付けます。存在理由はただ一つ、一方向流クリーンルームの天井はフィルターで埋め尽くされ、埋込型のフラットパネル照明を置く場所がなく、しかも気流の中に吊るす照明は層流を乱してはならないからです。本記事では気流の模式図でティアドロップ形の役割を説明し、市場にある四種類の構造の違いを比較し、照度と必要本数の計算方法を示します。
クリーンルーム天井のジレンマ：フィルターで埋め尽くした後、照明はどこに付けるのか
ISO 4～6（Class 10～1000）の一方向流クリーンルームでは、天井のグリッドのほぼ全マスが FFU または HEPA フィルターの吹出面で、気流は 100～200 fpm（約 0.5～1.0 m/s）で垂直に下向きに流れます。オフィスのように天井に埋め込むフラットパネル照明は、ここでは二つの代価を払うことになります。
- ▸フィルターが一マス減る：照明が一マスを占めると、そのマスからは清浄空気が供給されなくなり、天井のフィルター被覆率が下がります。
- ▸シールが一箇所増える：GB 50073-2013《清浄工場設計規範》§9.2.2 では、クリーンルームの一般照明器具は天井面への直付け（露出取付）とし、天井に埋め込む場合は取付隙間に確実なシール措置を施し、クリーンルーム専用器具を用いることと定めています。埋込照明の一灯一灯が、天井に開けた穴の一つ一つなのです。
1994 年の米国特許 US 5,313,375 は解決策を明快に記しています。照明器具をティアドロップ形にし、標準天井グリッドの T バー骨組みに HEPA フィルターの間で吊り下げ、滑らかな側面で両側を通る層流を乱さない、というものです。これがティアドロップライトです。
フラットパネル vs ティアドロップ：一方向流での違い
左：埋込パネルはフィルター 1 枠を占有し平らな底面の下に渦を作る。右：ティアドロップはグリッド下に吊り、気流は側面に沿って流れ再び合流する
ティアドロップライトとは：形状、取付方法、そしてその限界
ティアドロップライトの断面を切って見ると、頂部は幅約 50 mm の狭い面で、2 インチ T バーのちょうど下に乗ります。そこから下へ向かって一度広がり、再び円弧状に絞られます。両側のフィルターから出た気流は外殻に沿って滑り、器具の下方ですぐに再合流します。平底の照明パネルのように下側に渦の塊を引きずることがありません。頂部には塵が溜まる平面がなく、側面は連続した曲面なので、拭き取りに死角がありません。
取付方法は二通りです。T ボルトでグリッドに固定し、単体または端部をつなげて一列にする方法と、グリッドのない天井ではタッピングねじで天井面に固定する方法です。
同じ特許は限界も率直に記しています。この取付方法では通常 4 フィートごとに一列のランプしか配置できず、光出力が制限されます。したがってティアドロップライトの選定は「何本買うか」だけの話ではなく、まず照度を計算しなければなりません。後ほど計算例を示します。
市場にあるティアドロップライト 4 種類の構造を比較する
ティアドロップライトの外形はどれも似ていて、違いは本体の作り方、光源を交換できるか、どう連結するかにあります。市場にはおおむね四種類の構造があります。
| 構造 | 本体材質 | 光源 | ランプが切れたら | 連結と配線 | 特徴と代価 |
|---|---|---|---|---|---|
| A 粉体塗装スチール＋ランプ | 冷間圧延鋼板に白色粉体塗装、一部ブランドにアルミやステンレスの選択肢あり | T8／T5 蛍光ランプまたは LED ランプ | ランプを交換 | 一灯ごとの配線が主 | 安価で歴史が最も長い。数年で塗膜がチョーキングして粉を落とすが、その位置はまさに吹出口の直下 |
| B 一体型 LED（欧米ブランド） | 流線形アルミ筐体 | 内蔵 LED モジュール、一台あたり 2,250～8,000 lm | ランプだけの交換はできず、器具ごと交換 | クイックコネクタで連結 | 一台あたりの光束が高く、DALI 調光も選べる。保護等級は IP40 のみ、使用温度 0～35 °C が一般的 |
| C PC 押出一体型 LED（中国大陸） | PC 押出筐体、約 1200×45×84 mm | 内蔵 LED、L80 約 54,000 h 表示 | 器具ごと交換 | 差込式クイックコネクタ | IP65、IK05 と保護等級が高い。PC 筐体は硫化物や一部の洗浄剤に弱い |
| D アルミ押出材本体＋交換可能な Philips T8 LED ランプ | アルミ合金押出材のチャンネル＋PC+GF 配線カバー | Philips MASTER LEDtube 13 W／2100 lm／50,000 h、4000 K またはイエローランプに交換可 | ランプを回して外し新品に交換、器具はそのまま | 器具内に 3 Pin クイックコネクタ内蔵、幹線の線径 2.4 mm 以下 | 塗膜の剥落なし、ランプ交換コストが低い、100～240 V。一本あたりの光束は一体型より低く、本数の計算が必要 |
表中の A～C の仕様は各タイプの代表的製品の公開仕様書から取ったもので、「そのタイプで一般的な作り方」を示すものであり、特定型番の保証値ではありません。D はクリーンルーム用ティアドロップ LED 照明器具の仕様です。
四種類の構造に絶対的な優劣はなく、本当に差がつくのは三つの点です。
1. 十年後の本体：粉を落とすか否か
クリーンルームにおける粉体塗装の最大の弱点は傷ではなく、経年劣化です。塗膜は数年使うとチョーキングして細かな粉を落としますが、ティアドロップライトはまさに吹出口の直下、作業面の直上に吊るされています。アルミ押出材には剥がれる塗膜がなく、その代わりに一度こすれば傷が目立ちます。しかし器具は人の手が届かない高さにあり、傷が付く確率は低い一方で、発塵は毎日起きていることです。
2. 故障したら：ランプ交換か、器具ごと交換か
一体型 LED は一台あたりの光束が高いものの、LED モジュールやドライバが故障すると器具ごと交換するしかなく、クイックコネクタの接続もやり直しになります。交換式は、寿命が最も短い部品を消耗品として扱う考え方です。Philips MASTER LEDtube の定格は 50,000 h（光束維持率 70%）、点滅回数 200,000 回で、故障したら梯子に上ってランプを回して外し新品に換えるだけで、器具も配線も触りません。クリーンルームにとって、器具の取り外しが一回減ることは、工事業者の入室が一回減ることです。
3. 連結：クイックコネクタはどこまで太い線を受け入れるか
一列のティアドロップライトはクイックコネクタで連結し、一灯ごとの被覆剥きと端子圧着を省きます。差が出るのはコネクタが受け入れる線径です。2.4 mm まで受け入れるコネクタなら、幹線に 2.0 mm の線を使えて 1.6 mm に落とす必要がなく、同一回路の電流を 16～20 A に設定でき、一回路につなげる灯数が増えます。2.0 mm 以下しか受け入れないコネクタでは、回路をより細かく分けなければなりません。
カバーなし vs 着脱式 PC カバー：Class 1000 が分水嶺
| 項目 | カバーなし | 着脱式 PC カバー付き |
|---|---|---|
| 光源の位置 | すりガラスの T8 ランプが反射板内に露出 | ランプが PC カバー内に収まる |
| ランプ交換 | ランプを回して外すだけ | PC カバーを外してから交換、カバーは繰り返し着脱可 |
| 光 | 直接光で効率が高い | PC カバーで柔らかくなり、グレアが少ない |
| 清掃 | 筐体とランプを拭く | 外側が連続面で、湿式拭き取りが可能 |
| 適用 | ISO 7～8（Class 10,000 以上）の一般的な電子・光電子清浄エリア | Class 1000（ISO 6）以上の厳しい等級、定期的な湿式拭き取りや噴霧消毒が必要な GMP エリア、衝突リスクのある場所 |
判断基準は単純です。清浄度が Class 1000（ISO 6）以上の厳しさならカバーを付け、ランプ、ソケット、接点をすべて覆い、ランプが破損しても破片が清浄区域に落ちないようにします。なお PC カバーやソケットなどの樹脂部品は硫化物、石油系溶剤、一部の洗浄剤の影響を受けるため、選定時に現場で使う洗浄剤をサプライヤーに伝えてください。
照度はどれだけ必要か、ティアドロップライトは何本付けるか
| 出典 | 区域 | 一般照明の照度 |
|---|---|---|
| GB 50073-2013 §9.2.3 | 採光窓のないクリーンルームの生産用室 | 200～500 lx |
| GB 50073-2013 §9.2.3 | 補助室、人員・物品の清浄化室、エアロック、廊下 | 150～300 lx |
| GB 50472-2008 §12.2.1 | 電子工業クリーンルームの主要生産室 | 300～500 lx |
| GB 50472-2008 §12.2.1 | 電子工場の補助作業室、清浄化室、エアロック、廊下 | 200～300 lx |
GB 50073-2013 §9.2.4 はさらに、一般照明の照度均斉度を 0.7 以上と求めています。半導体やディスプレイ工場のプロセスエリアではもっと高く設定されることが多く、日本の照明メーカーのクリーンルーム設計資料では作業面で約 1,000～2,000 lx が一般的な目標値です。
本数は光束法で概算します。本数 ＝ 目標照度 × 面積 ÷（一本あたりの光束 × 照明率 × 保守率）。一本 2100 lm、照明率 0.6（白色内装、器具を低く吊る）、保守率 0.8 という仮定で計算すると次のようになります。
| 目標照度 | 100 m² あたりの 4 フィート一灯用の本数 | 一本あたりの平均カバー面積 |
|---|---|---|
| 300 lx | 30 本 | 約 3.3 m² |
| 500 lx | 50 本 | 約 2 m² |
| 750 lx | 75 本 | 約 1.3 m² |
| 1,000 lx | 100 本 | 約 1 m² |
1200 mm のグリッドバーすべてに一灯用を連結して隙間なく吊るすと、一本あたり約 1.44 m² をカバーし、換算で約 700 lx が一灯用の上限になります。目標がそれより高ければ二灯用にするか、横方向の 600 mm バーにも照明を付けます。これらの数値は初期概算に過ぎず、正式な配置は平面図と天井グリッド図を使って照明計算ソフトで行ってください。
イエロールーム：6500 K の白色光はそのままでは使えない
フォトリソ（露光）工程エリアでは、フォトレジストを感光させる短波長を遮断する必要があり、レジストメーカーは通常 500 nm 以下をすべてカットするよう求めます。6500 K の白色 LED は 450 nm 付近に強い青色ピークがあり、そのままイエロールームに取り付けることはできません。交換式のティアドロップライトはここで実用的な利点があります。器具本体はそのままで、LED イエローランプに替えるか、ランプに琥珀色のフィルタースリーブを被せるだけで済みます。イエローランプを選ぶときは、メーカーに対数目盛のスペクトル図を求めてください。420～450 nm にサイドローブが残る製品が少なくなく、通常の線形スペクトル図では見えないからです。
購入前にサプライヤーへ確認したい 7 つの質問
- 1本体はアルミ押出材、塗装スチール、PC 押出のどれですか。塗装品の場合、塗膜の経年劣化による発塵対策を確認してください。
- 2光源は単独で交換できますか。ランプの型番、定格寿命（L70 で何時間か）、点滅回数はいくつですか。
- 3クイックコネクタが受け入れる最大線径はいくつですか。16～20 A の一回路に何灯つなげますか。
- 4カバーは着脱式ですか、一体密閉式ですか。Class 1000 以上のエリア向けにカバー付きモデルはありますか。
- 5保護等級（IP）と使用温度範囲は、現場の清掃方法と環境温度をカバーしていますか。
- 6PC カバーとソケットは、現場で使う洗浄剤や消毒剤に対してどの程度の耐性がありますか。
- 7平面図とグリッド図に基づいて照度計算と配置図を提供できますか。
7 つの回答を並べれば、四種類の構造の違いは一目で分かります。クリーンルーム周辺設備のその他の選定の考え方は、クリーンルーム設備シリーズと FFU 選定ガイドをご覧ください。
よくある質問
Q：ティアドロップライトと一般的な LED フラットパネル照明はどこが違いますか？
位置と形状が違います。フラットパネルは天井に埋め込むため、フィルター一マスを占め、シールが必要な開口が一つ増えます。ティアドロップライトはグリッドの下、フィルターの間に吊るし、ティアドロップ形の断面で層流が外殻に沿って滑ります。GB 50073-2013 §9.2.2 はクリーンルーム照明器具を天井面に直付けし、埋め込む場合は隙間を確実にシールするよう求めていますが、ティアドロップライトは生まれつき直付けです。
Q：ISO 7、ISO 8 のクリーンルームでもティアドロップライトが必要ですか？
必ずしも必要ではありません。ISO 7～8 の天井はダクトと HEPA 吹出口の組み合わせが多く、埋込型クリーンルーム照明を付ける空きマスがあるので、隙間のシールをしっかり行えば十分です。ティアドロップライトの主戦場は、FFU を全面に敷き、天井に空きマスのない ISO 4～6 の一方向流エリアです。
Q：13 W、2100 lm のティアドロップライト一本で十分明るいですか？
一本を一本に置き換える発想では考えられません。36 W の T8 蛍光ランプの約 3070 lm より三割ほど低く、節約できるのは電力（13 W 対 36 W）と交換回数（寿命約 3 倍）です。本数は光束法で計算します。60 m² の部屋で 500 lx を得るには、照明率 0.6、保守率 0.8 の仮定で 4 フィート一灯用が約 30 本必要です。
Q：アルミ押出材の本体に傷が付いたら、清浄度に影響しますか？
アルミ押出材の傷は塗装品より目立ちますが、傷そのものは発塵せず、影響するのは外観だけです。塗装品はその逆で、傷は目立ちにくいものの、塗膜が経年劣化すると粉を落とし続けます。クリーンルームの照明器具は人の手が届かない高さに吊るされており、傷が付く確率は塗膜が劣化する確率よりはるかに低いです。
Q：一体型 LED ティアドロップライトの L80 約 54,000 時間という表示は、交換式より長持ちということですか？
数字を直接比べることはできません。L80 は光束が 80% を維持する時間で、Philips ランプの 50,000 h は光束維持率 70% での定格寿命です。両者は定義が異なり、後ろに付く B 値（故障率）もしばしば違います。本当の差は故障した後にあります。一体型は器具ごと交換して再接続が必要ですが、交換式はランプ一本を換えるだけです。