12V LED ストリップは 、単なる便利なライトの列ではありません。これは、低電圧直流で動作するように設計された高度なフレキシブル プリント基板 (PCB) として機能します。 12V アーキテクチャは住宅のアクセント照明や自動車のカスタマイズの業界標準として機能しますが、すべてのプロジェクトに「万能」なソリューションであることはほとんどありません。設置業者と設計者は、関係する電気的トレードオフを理解するために、輝きの先に目を向ける必要があります。
12V システムが普及しているため、多くの場合、12V システムがあらゆるアプリケーションのデフォルトの選択肢であると思われます。ただし、電圧は電流、ランレングス、配線の複雑さを決定します。この記事では、12V アーキテクチャが稼働期間、電源の可用性、切断精度に関する特定のプロジェクトの制約に適合するかどうか、あるいは 24V または線間電圧の代替品の方が作業に適しているかどうかを評価します。
低電圧照明の技術的制限を回避する方法、電力要件を正確に計算する方法、および精密な設置のために 12V システムの独自の利点をいつ活用するかを学びます。ハードウェアの背後にある物理学を理解することで、当社はお客様の照明設備が安全で耐久性があり、視覚的に一貫していることを保証します。
12V システムをいつ指定するかを真に理解するには、まず回路基板自体のトポロジを確認する必要があります。複雑な直列に配線される高電圧ロープ ライトとは異なり、12V LED ストリップは 並列回路設計を採用しています。このアーキテクチャにより、1 つの LED または抵抗器が故障しても、ストリップの残りの部分は機能し続けることが保証されます。この信頼性により、メンテナンスが困難な建築詳細設計において欠かせないものとなっています。
12V ストリップの特徴はそのグループ化です。フレキシブル PCB 内では、回路は独立した「セグメント」に配置されており、各セグメントには電流制限抵抗器と直列に接続された 3 つの LED が含まれています。なぜ 3 つ?標準的な白色 LED の順方向電圧は約 3.0V ～ 3.2V です。直列の 3 つの LED は約 9.6 V を使用し、残りの 2.4 V は抵抗によって管理されます。
この物理的な配置によって「カット ポイント」が決まります。回路ループは 3 つのダイオードごとに完了するため、回路を破壊することなくこれらのグループ間の銅パッドを物理的に切断できます。標準密度のストリップでは、これにより 1 ～ 2 インチ (25mm ～ 50mm) ごとにカットポイントが生じます。対照的に、24V ストリップでは、より高い電圧を利用するために 6 個または 7 個の LED のグループが必要となり、カットポイントが 4 インチまたは 6 インチにまで押し出されます。カスタム建具や狭い展示ケースを扱う設置業者にとって、多くの場合、12V カットポイントの高解像度が決定要因となります。
電気の基本的な法則 (オームの法則) では、ワット数が一定の場合、電圧を下げるにはアンペア数を上げる必要があると規定されています。 12V システムは、同じ量の電力を生成するために、24V システムのちょうど 2 倍の電流 (アンペア) を消費します。たとえば、100 ワットの設置には 12V で 8.3 アンペアが必要ですが、24V では 4.1 アンペアのみです。
この大電流要件により、ストリップ内の物理的な銅に負担がかかります。メーカーは、過熱せずにこの負荷を処理するために、より厚い銅配線 (多くの場合、2 オンスまたは 3 オンスの銅など、オンスで測定される) を使用する必要があります。サンプルを評価するとき、私たちは薄っぺらいものではなく、しっかりしていて硬いと感じるストリップを探します。この重量は通常、12V の電流負荷を安全に管理するのに十分な銅含有量を示します。
密度とは、1 メートルのストリップに詰め込まれた LED の数を指し、通常は 1 メートルあたり 30、60、または 120 個の LED です。密度が高くなると、より滑らかでドットのない光の線が得られますが、消費電流が大幅に増加します。
12V システムでは、1 メートルあたり LED の数が 60 個から 120 個に移行すると、細い銅配線を流れるアンペア数が 2 倍になります。これにより、「電圧降下」、つまりストリップの終端で暗くなる現象が加速します。高密度 12V ストリップは存在しますが、均一な輝度を維持するには、低密度のストリップよりも短い最大ランレングスが必要です。
適切な電圧の選択は明るさではありません。それはインフラストラクチャとジオメトリに関するものです。長距離では 24V システムの方が技術的に効率的ですが、特定の使用例では依然として 12V が優れています。 12V がプロジェクトの正しい仕様であるかどうかを判断するために、次の 3 つの基準を使用します。
12V 照明に関する最も説得力のある議論は、既存の電源アーキテクチャとの互換性です。プロジェクトに車両、船舶、またはオフグリッド エネルギー システムが含まれる場合は、すでにネイティブ 12V DC 電源を使用している可能性があります。
RV のインテリア、フード トラック、ヨットのキャビン、または太陽光発電の景観照明などの用途では、12V ストリップを利用することでバッテリー バンクに直接配線できます。これにより、12V DC を 120V AC に変換し、再び元に戻す、かさばって非効率な降圧トランスやインバーターが不要になります。ただし、自動車用オルタネーターは最大 14.5V までスパイクする可能性があることに設置者は注意する必要があります。これらの「ネイティブ」シナリオでは、過電圧バーンアウトから LED を保護するために小型の DC-DC 電圧安定器を取り付けることをお勧めします。
多くの場合、アーキテクチャ上の制約によって電圧の選択が決まります。サイズが不規則なキッチンのキャビネット下の照明、またはガラスのショーケース内の照明を含むプロジェクトを考えてみましょう。キャビネットの幅は 14.5 インチです。
6 インチごとのカットポイントを持つ 24V ストリップを使用する場合、ストリップを 12 インチでカットし、最後に 2.5 インチの暗さを残す必要がある場合があります。あるいは、1.5 インチごとにカットポイントがある 12V ストリップを使用すると、ストリップを正確に 13.5 インチでカットして、スペースをほぼ完全に埋めることができます。この「解像度」機能により、暗い隅が許容できない複雑な工場、棚、看板には 12V が優れた選択肢となります。
メンテナンスの観点から見ると、12V ハードウェアはどこにでもあります。地元の金物店、ホビーショップ、家電量販店には必ず 12V 電源が在庫されています (多くの場合、CCTV やラップトップの充電器を再利用しています)。 12V システム用のコントローラー、調光器、交換用コネクタは、世界的に標準的な既製品です。
遠隔地のクライアントや、専門家以外が長期メンテナンスを行うプロジェクトの場合、12V コンポーネントの可用性が高いため、将来の修理の「負担」が軽減されます。専用の 24V または 48V ユニットと比較して、12V ドライバーを見つけるためにサプライ チェーンで遅れが生じる可能性は低くなります。
| 制約 | 12V LED ストリップを選択します | 24V LED ストリップを選択します |
|---|---|---|
| 合計ランレングス | 短距離ランに最適 (16 フィート / 5 メートル未満) | 長距離ランに最適 (10 メートル以上) |
| 切断精度 | 高精度 (1 ～ 2 インチごとにカット) | 精度が低い (4 ～ 6 インチごとにカット) |
| 電源 | ネイティブ 12V バッテリー (自動車、ボート、ソーラー) | 専用のAC/DCドライバーが必要 |
| 配線コスト | より太い銅線が必要です（より高いアンペア） | より細い銅線を使用可能 (低電流) |
低電圧システムのアキレス腱は電圧降下です。電気が銅ストリップを通過すると、抵抗が発生します。この抵抗は電気エネルギーの一部を熱に変換し、電源から遠ざかるにつれて電圧が徐々に低下します。
細いホースの中を水が流れるところを想像してみてください。注ぎ口では圧力が高くなりますが、長いランの終わりには弱く滴り落ちます。同様に、12V LED ストリップでは、最初の LED は完全な 12.0V を受信しますが、5 メートル離れた LED は 10.5V しか受信しない可能性があります。 LED は電圧変化に敏感であるため、この低下は目に見える輝度の低下として現れます。 RGB (カラー) ストリップでは、青色ダイオード (高電圧を必要とする) が正しく点灯しなくなるため、白色光が最後にピンクがかった色またはオレンジ色に変わる色ずれが発生することもあります。
業界のコンセンサスでは、標準 12V ストリップの最大連続動作は 5 メートル (16.4 フィート) に設定されています。この点を超えると、ストリップの開始部分と終了部分の明るさの違いが肉眼で認識できるようになります。対照的に、24V システムでは 2 倍の電気「圧力」がかかるため、同様の劣化が生じる前に最大 10 メートル (32.8 フィート) 動作することができます。プロジェクトで周囲 40 フィートの連続した光が必要な場合、大幅な調光を行わない限り、シングルエンド 12V 給電を使用することは物理的に不可能です。
ボートを改造している場合や正確な切断が必要な場合など、長期間の運航で 12V の使用を余儀なくされている場合は、次のような緩和戦略を使用する必要があります。
設置が成功するかどうかは、電源ユニット (PSU) と配線などの「目に見えない」コンポーネントに大きく依存します。 12V システムはより高いアンペア数を処理するため、線間電圧の設備に比べて規模が小さいインフラストラクチャには寛容ではありません。
電源のサイズを決定するには、総負荷を計算する必要があります。式は簡単です: 合計ワット数 = (1 フィートあたりのワット数) × (フィート単位の全長).
ただし、電源を 100% の容量で稼働させないでください。 「ヘッドルーム ルール」または「80% ルール」が適用されます。総負荷がドライバーの最大容量の 80% のみになるように PSU のサイズを設定する必要があります。このヘッドルームにより、ドライバーの過熱が防止され、コンデンサーの鳴き声がなくなり、電子機器の寿命が延びます。たとえば、12V ストリップ レイアウトが 100 ワットを消費する場合、少なくとも 120 ワットまたは 125 ワットの定格のドライバを購入する必要があります。
12V システムの隠れたコストは銅線配線にあります。電流は 24V に比べて 2 倍になるため、火災の危険や壁内での電圧降下を防ぐために、電源をストリップに接続するリード線を太くする必要があります。
標準の 24V で動作させる場合、多くの場合、細い 20 AWG または 22 AWG ワイヤで十分です。同じワット数を伝送する同等の 12V を使用するには、16 AWG または 14 AWG ワイヤにアップグレードする必要がある場合があります。この違いは些細なことのように思えるかもしれませんが、太いワイヤは高価で、はんだ付けが難しく、キャビネット内や建築上の厳重な露出の中に隠すのが難しくなります。
12V LED ストリップを調光するには 、ドライバ技術を壁のスイッチに適合させる必要があります。主な方法は 2 つあります。
購入する前に、ドライバーのスペックシートで「入力電圧」と「調光プロトコル」を必ず確認してください。標準的な磁気トランスと電子調光スイッチを組み合わせると、ブザー音やちらつきが発生するよくある間違いです。
コンポーネントを選択すると、物理的な設置には独自の一連の課題が生じます。熱と安全性に関するベスト プラクティスに従うことで、システムの寿命が保証されます。
LED はハロゲンと比べて「涼しい」光源として販売されることがよくありますが、それでも熱を発生します。 12V ストリップでは、抵抗器とダイオードが熱エネルギーを生成しますが、これを放散する必要があります。高密度のストリップが木材や乾式壁に直接貼り付けられている場合、熱は行き場がありません。この熱の蓄積により、最終的には 3M の粘着裏地が劣化し、ストリップが剥がれて落下する原因になります。
12V ストリップをアルミニウム押出プロファイル内に取り付けることを強くお勧めします。アルミニウムはヒートシンクとして機能し、PCB から熱エネルギーを奪い、空気中に放散します。これにより、接着剤を無傷に保つだけでなく、ダイオード自体のルーメン維持 (寿命) も大幅に延長されます。さらに、プロファイル上の拡散レンズは、反射性カウンタートップの「斑点」または「点在」という美的問題を解決します。
環境保護は IP 等級によって分類されます。屋内の乾燥したエリア (リビング ルーム、寝室) には、IP20 ストリップが最適です。シリコンコーティングが施されていないため、熱が自由に逃げます。より安価で、より優れた熱性能により長持ちします。
キッチン、バスルーム、または屋外の場合は、IP65 (防沫) または IP67 (水中) が必要です。これらのストリップはシリコンまたはエポキシで包まれています。設置者は、このコーティングが熱ブランケットとして機能し、内部に熱を閉じ込めることを認識する必要があります。したがって、防水 12V ストリップは 、熱保持を妨げるために金属表面またはアルミニウム チャンネルに取り付ける 必要があります。そうしないと、早期に故障します。
12V アーキテクチャの主な利点の 1 つは安全性です。米国電気規格 (NEC) および同様の国際規格では、12V システムは通常、クラス 2 低電圧として分類されます。この電圧は人体に痛みを伴う感電を引き起こすほど高くないため、触れても安全です。
この分類により、多くの場合、許可プロセスが簡素化されます。多くの管轄区域では、コンセントに 120V の線間電圧を供給するには、資格のある電気技師が必要ですが、住宅所有者または低電圧技術者は、完全な電気許可がなくても合法的に 12V の配線とストリップを設置できます。これにより、特にバスルームのニッチやつま先の下などの濡れた場所での人件費と責任が軽減されます。
12V LED ストリップは、特に高精度を必要とする短期間のアプリケーションやネイティブ バッテリー電源を利用するプロジェクトなど、照明の世界で多用途のチャンピオンであり続けています。 24V または線間電圧システムのような長距離効率はありませんが、安全性プロファイル、厳密なカットポイント、および汎用性の高い可用性により、カスタム建具や自動車の作業に不可欠なツールとなっています。
次の照明プロジェクトを計画するときは、ここで説明した意思決定の枠組みを適用してください。車やボートで作業している場合、棚に置くために正確に 1 インチ間隔でストリップを切断する必要がある場合、または全長が 30 フィート未満の場合は、12V を選択してください。逆に、商業倉庫の周囲や広い室内のカバーを照明する場合は、配線の複雑さを最小限に抑えるために 24V を選択してください。電圧をアプリケーションに適合させることで、長期間の使用に耐える専門的な設置が保証されます。
A: いいえ。12V ストリップを 24V 電源に接続すると、意図した 2 倍の電圧が回路に送られます。これにより、即座に致命的な障害が発生し、LED が即座に焼き切れたり、発煙したり、破裂したりする可能性があります。ストリップへの電源の電圧は常に一致させてください。
A: フレキシブル基板をよく見ると電圧がわかります。メーカーはほとんどの場合、電圧 (「+12V」または「+24V」など) を銅線の切断線に直接印刷します。印刷されていない場合は、カット マーク間の LED を数えます。通常、3 個の LED は 12V を示し、6 個または 7 個の LED は通常 24V を示します。
A: はい、車のバッテリーに直接配線できます。ただし、車の電気システムは、エンジンの動作中に 11V と 14.5V の間で変動します。電圧スパイクによる LED のちらつきや焼き切れを防ぐために、バッテリーとライトの間に単純な 12V レギュレーターまたはスタビライザーを取り付けることをお勧めします。
A: いいえ。総消費電力はボルトではなくワットで測定されます。 100 ワットのストリップは、12V であっても 24V であっても同じ量の電力を使用します。違いは供給にあります。12V ストリップはより低い圧力 (ボルト) を使用しますが、より高い流量 (アンペア) を使用しますが、24V ストリップはより高い圧力とより低い流量を使用します。電気代にかかる費用は同じです。