ほとんどの人は、赤、緑、青の照明の基本概念を理解していますが、それを商業プロジェクトや高級住宅プロジェクトで実現するために必要な建築上の複雑さを理解している人はほとんどいません。基本的な前提は単純ですが、3 つの原色を混合してスペクトルを作成しますが、実装によって成功か失敗が決まります。電圧降下、制御ロジック、色の精度などの要因により、単純なダイオードの設置がエンジニアリング上の重大な課題に変わります。適切な計画を立てないと、ちらつき効果、色合いの不一致、または早期のハードウェア障害が発生する危険があります。
従来の照明は、雰囲気を変えるために物理的なゲルとフィルターに依存していましたが、これは静的で労働集約的なプロセスでした。最新の RGB LED ライトは、 このパラダイムを根本的に転換し、空間を即座に変えるダイナミックな制御を提供します。ただし、この柔軟性を実現するには、ハードウェア エコシステムについてのより深い理解が必要です。このガイドでは、ダイオードの仕組みの基本を超えて説明します。私たちは、アナログ システムとデジタル システムなどの重要なアーキテクチャを評価し、専門的な制御プロトコルを検討し、堅牢で長期にわたる設置に必要な電力要件を定義します。
適切な機器を指定するには、チップセット内で何が起こっているかを理解する必要があります。 RGB LED は本質的に何百万もの色を生成するわけではありません。代わりに、加法混色モデルと高速な切り替えサイクルを通じて人間の目をだまします。これを理解すると、プロの設定で視覚的なアーティファクトを回避するコントローラーを選択するのに役立ちます。
RGB LED パッケージには、赤、緑、青の 3 つの異なるダイオードが含まれています。各ダイオードの強度を 0 ～ 255 のスケールで変化させることで、合成色を作成します。たとえば、赤 (255) と緑 (255) を最大の強度で青をオフ (0) にすると、黄色が生成されます。理論的には、3 つのチャンネルすべてで最大強度が白になります。
計算では 1,600 万を超える色の組み合わせ (256 x 256 x 256) が考えられますが、 使用可能な 色の精度はチップの品質に大きく依存します。これは「ビニング」として知られています。メーカーは色度と光束に基づいて LED を分類します。下位層の LED には広いビニング許容値があるため、あるストリップの「レッド 255」はオレンジっぽく見える一方で、別のストリップは濃いルビーに見える可能性があります。アーキテクチャの均一性を確保するには、厳密なビニング許容値を指定することは交渉の余地がありません。
LED はデジタル デバイスです。通常、完全にオンか完全にオフになります。調光または色の混合の錯覚を作り出すために、コントローラーはパルス幅変調 (PWM) を使用します。この技術は、LED を 1 秒間に数千回高速でオン/オフに切り替えます。 「オン」時間と「オフ」時間の比率 (デューティ サイクル) によって、知覚される明るさが決まります。
アプリケーションノート: この切り替えの頻度が重要です。標準コントローラは、低い PWM 周波数 (500Hz など) で動作する場合があります。これは肉眼では滑らかに見えますが、デジタル カメラでは激しいちらつきや水平方向のバンディングとして検出されます。スタジオ、放送環境、さらにはソーシャル メディアのインフルエンサーが頻繁に訪れる空間にを設置する場合は RGB LED ライト 、ビデオ互換性を確保するために高周波数 PWM コントローラー (通常は 4,000Hz 以上) を指定する必要があります。
ストリップをサードパーティ製コントローラーと統合する場合、極性がよくある障害点になります。 LED パッケージは 1 つの電気接続を共有する必要があります。
実装のリスク: これらのシステムを混在させることはできません。コモン アノード ストリップをコモン カソード コントローラーに接続すると、ロジックが反転するか完全に故障することがよくあります。電源または DMX デコーダを購入する前に、必ずデータシートで極性を確認してください。
アナログ アーキテクチャとデジタル アーキテクチャのどちらを選択するかは、設計段階で最も重要な決定です。この選択によって、配線トポロジ、最大ランレングス、および達成できる効果の種類が決まります。
| 機能 | アナログ RGB (標準) | デジタル RGB (アドレス可能/ピクセル) |
|---|---|---|
| 制御の粒度 | ストリップ全体の色が一度に変わります。 | 各 LED (または小さなグループ) は独立しています。 |
| 配線 | 4 ピン (R、G、B、V+)。 | 3 ピン (V+、データ、GND) または 4 ピン (バックアップ データ)。 |
| 電圧オプション | 通常は 12V または 24V です。 | 多くの場合、5V または 12V (24V も存在しますが、まれです)。 |
| 主な用途 | アンビエントコーブ照明、ムード設定。 | サイネージ、追撃エフェクト、ステージデザイン。 |
アナログ システムでは、LED ストリップ全体が 1 つのセグメントとして機能します。コントローラーを青に設定すると、その実行上のすべてのダイオードが青に変わります。このアーキテクチャは堅牢でコスト効率に優れています。必要な配線が簡素化され、処理能力が低減されるため、静的な色やゆっくりとしたフェードが目標となる入り江の照明や小売店の棚のバックライトなどの長時間の連続運転に最適です。
ここでの主な利点は信頼性です。ストリップ自体の集積回路 (IC) の数が少ないため、障害点が少なくなります。アナログ システムは、追跡効果が気を散らしたり不必要な一般的な建築ムード照明に適した選択肢です。
デジタル RGB LED ライト には、各 LED ノードまたはピクセル グループに小型ドライバー チップ (IC) が組み込まれています。これにより、個別の制御が可能になり、複雑なアニメーション、ビデオ マッピング、データの視覚化が可能になります。一般的なプロトコルには、WS2812B、WS2811、APA102 などがあります。
デジタル システムは強力ですが、複雑さが伴います。特定のデータ プロトコルが必要なため、標準の調光器は使用できません。また、大幅に多くの電力注入も要求されます。複雑な白点滅効果中にピクセルは大電流を急速に消費する可能性があるため、電圧降下が重大な問題となり、多くの場合、数メートルごとに給電が必要になります。
標準 RGB の主な制限は、高品質の白色光を生成できないことです。赤、緑、青を 100% で混ぜると、「複合白」が作成され、多くの場合、青みがかったり冷たく見えたりします。さらに重要なことは、この複合光の演色評価数 (CRI) が非常に低く、多くの場合 60 未満であることです。肌の色調が色褪せて見え、食べ物は美味しそうに見えません。
解決策: 雰囲気と機能的な照明の両方が必要な空間では、RGB+W が標準です。これらのチップには、4 番目の専用白色ダイオード (暖色、中間色、または冷白色で入手可能) が含まれています。これにより、掃除や読書には高演色白色光を使用し、夜の雰囲気のために RGB に切り替えることができます。
コントローラーは照明システムの頭脳として機能します。ここでの選択により、他の建築システムとの将来の統合が制限されるか、可能になります。
小規模な住宅プロジェクトでは、赤外線 (IR) または無線周波数 (RF) リモコンを使用する「プラグ アンド プレイ」コントローラーが一般的です。安価で設置も簡単です。ただし、拡張性に欠けます。ほとんどは 1 つのゾーンに制限されているため、2 つの異なるリモコンを使用しないと、キッチン キャビネットをリビング ルームのコーブから個別に制御することはできません。また、広範な自動化システムと統合されることはほとんどないため、「リモートが煩雑」になります。
DMX512 は、商業、舞台、建築セットアップの業界標準です。もともと劇場用に設計された DMX により、長距離およびユニバースあたり最大 512 チャンネルにわたって信頼性の高い制御が可能になります。照明をオーディオ トリガーやビジュアル ディスプレイと同期させるために必要な拡張性を提供します。ナイトクラブ、ホテルのロビー、または大きな屋外ファサードを計画している場合、すべてのを保証するために、DMX が必要なプロトコルです。 RGB LED ライトが 遅延なく完全に調和して動作すること
ハイエンドの住宅や小規模商業施設の改修では、Philips Hue、Home Assistant、Control4 などのエコシステムに照明を統合することが優先されます。ここでは、Zigbee や新しい Matter 標準のようなプロトコルが、消費者の使いやすさと専門家の信頼性のバランスを提供します。ローカル ネットワークが混雑して遅延が発生する可能性がある Wi-Fi コントローラーとは異なり、Zigbee はあらゆる光が信号を強化するメッシュ ネットワークを構築します。これらを評価するときは、「電源投入時の動作」設定をサポートするデバイスを優先し、停電後に照明がデフォルトでまぶしいほど明るい白色にならないようにします。
なぜ企業は複雑な RGB システムに投資するのでしょうか?投資収益率 (ROI) は、業務効率と顧客心理から生まれます。
小売環境では、ディスプレイを常に新鮮に保つことが重要です。従来、バレンタインデーやクリスマスに向けて配色を変更するには、ジェルを交換したり電球を交換したりするために物理的にはしごを登る必要がありました。 RGB システムを使用すると、店長はタブレットを 1 回タップするだけで旗艦店の雰囲気全体を変えることができます。これにより人件費が大幅に削減されます。さらに、ホスピタリティ施設 (バー、ラウンジ) のダイナミックな照明は、顧客の滞在時間を延長し、収益の増加に直接関係します。
現代のスタジオでは、効率性を高めるために RGB テクノロジーが利用されています。 「リム ライティング」を使用すると、写真家は対照的な色を使用して被写体を背景から分離できます (例: 顔には暖色系のキー ライト、髪には青緑の RGB リム ライト)。さらに、制作チームは RGB ライトを使用して、白い壁を即座に「グリーン スクリーン」に変えることができます。これにより、物理的な背景紙が不要になり、迅速なセットアップ変更が可能になり、1 日に可能な撮影数が増加します。
外部照明は、建物の夜間のアイデンティティを定義します。これらのアプリケーションには厳しい要件があります。雨や塵に耐えるためには、高い IP 定格 (IP65 または IP67) が必須です。さらに、ファサード照明では、高層ビルや橋に特有の長い垂直配線での電圧降下を軽減するために、高電圧システム (24 V または 120 V) が使用されることがよくあります。
カタログを参照する場合、3 つの技術仕様によって、設置の物理的な実行可能性が決まります。
電圧は実行長を決定します。
5V: 個々の「ピクセル」ノードに共通。トレードオフは大電流です。減光を防ぐには、非常に頻繁に電力を注入する必要があります。
12V: 自動車および PC ケース照明の標準。住宅環境での短い距離（最大 5 メートル）の場合は許容されます。
24V: 建築用リニア照明のプロの選択。電圧が高くなると電流が抑えられるため、安定した明るさで長時間（最大 10 ～ 15 メートル）の動作が可能になり、銅配線での発熱が少なくなります。
1 メートルあたりのダイオードの密度は、見た目の仕上がりに影響します。標準的なストリップには、1 メートルあたり 30 個の LED が搭載されている場合があります。浅いチャネルに配置すると、個々の点が見える「斑点」の反射が作成されます。シームレスなネオンのような光のラインを実現するには、60 LED/m 以上 (最大 144 LED/m) が必要です。
視覚的指標: ホットスポットを完全に排除するために、常に高密度ストリップを深いアルミニウム チャネルおよびオパール ディフューザーと組み合わせてください。
RGB チップは熱を発生します。この熱が放散されないと、化学蛍光体とチップ自体が劣化し、色の変化や早期故障の原因となります。アルミニウムのプロファイルは、単に美的な装飾を施しているだけではありません。それらは必要なヒートシンクです。高出力 RGB ストリップは、木材や乾式壁に絶縁体として機能するため、決して直接接着しないでください。ストリップをアルミニウムのバーまたはチャネルに貼り付けると、理論上の 50,000 時間の寿命が保証されます。
最高のハードウェアを使用していても、インストール エラーによってシステムが損なわれる可能性があります。最も一般的な落とし穴は次のとおりです。
これは、LED の設置において最も一般的な故障モードです。電気がストリップを伝わると、銅の抵抗によって電圧が低下します。
症状: ストリップの遠端で色が変化します。多くの場合、白の設定は最後にピンクまたはオレンジに変わります。これは、青色ダイオードが赤色ダイオードよりわずかに高い順方向電圧を必要とするために起こります。電圧が低下すると、まず青が故障し、赤と緑だけが表示されます。
修正: 「電力注入」を計画します。電圧を均等化するために、電源から LED ストリップの端 (または中間) まで別の電源線を配線します。
異なるバッチの安価なストリップを購入すると、色が一致しないことがよくあります。バッチ A の「ウォーム ホワイト」はピンクがかったように見えますが、バッチ B は緑がかって見えます。
リスク: これらを並べてインストールすると、違いが顕著になります。必ずプロジェクト全体に十分な長さのスプールを一度に購入し、「ビン コード」がすべてのパッケージで一致していることを確認してください。
RGB 照明はかなりの電力を消費する可能性があります。白色光（赤+緑+青すべて点灯）は最大電流を消費します。よくある間違いは、単一の色に基づいて電源のサイズを決定することです。
計算: ストリップが 1 メートルあたり 14.4 ワットの電力を消費し、長さが 10 メートルの場合、144 ワットが必要です。ただし、 コントローラー のアンペア数が定格であることも確認する必要があります。 12V で 144W は 12 アンペアです。コントローラーの定格が 6 アンペアのみの場合、過熱して故障します。
RGB テクノロジーは、照明を静的なユーティリティから動的な建築要素に変換します。ただし、「スマート」機能により、配電とデータ計画に従来の電球には存在しなかった複雑な層が導入されます。成功は細部にあります。適切なアーキテクチャの選択、設置前の電圧降下の計算、高周波コントローラーの選択などです。
機能的なタスクの照明の場合、RGBW が唯一の実行可能な決定です。長期間の建築運用では、24V アナログ システムが信頼性と設置の容易さの最適なバランスを提供します。複雑な視覚効果の場合、適切な電力注入を計画している場合、デジタル 5V または 12V システムが標準となります。高品質のドライバーを優先し、熱管理のニーズを尊重すれば、照明システムは長年にわたって鮮やかで一貫したパフォーマンスを提供します。
A: はい。標準的な LED は通常、特定の蛍光体コーティングを使用して単一の固定色 (3000K 白など) を発光します。 RGB LED パッケージには、混合して何百万もの色を作り出すことができる 3 つの異なるチップ (赤、緑、青) が含まれています。一般に、標準 LED は純粋な照明としてはより効率的ですが、RGB は装飾や雰囲気の制御を目的として設計されています。
A: 正確には違います。標準 RGB は、赤、緑、青を混合して白をシミュレートします。白は通常、冷たく (青みがかって) 見え、演色評価数 (CRI) が低くなります。タングステン電球の心地よいスペクトルを再現することはできません。温白色の場合は、専用の温白色ダイオードを含む RGBW または RGB+CCT ストリップを使用する必要があります。
A: RGB は通常、ストリップ全体の色が同時に変化する「アナログ」システムを指します (4 ピン接続)。 ARGB は「Addressable RGB」(デジタル) の略で、各 LED またはピクセルを独立して制御して、虹、追跡効果、アニメーション (通常は 3 ピン接続) を作成できます。
A: 電圧降下が原因です。電力がストリップを通過すると、抵抗によって電圧が低下します。青色ダイオードは動作するために最も多くの電圧を必要とするため、最初にフェードアウトし、赤色と緑色のダイオードが明るく残ります。これにより、ストリップの端がピンク、オレンジ、または黄色に見えます。これを修正するには、実行の最後に電力を注入する必要があります。
A: 白熱電球と比較すると効率的ですが、一般に高品質の単色の白色 LED よりも効率が低くなります。 RGB を使用して白色光を作成するには、3 つのダイオードに同時に電力を供給する必要があるため、非効率的です。さらに、12V/24V ストリップの抵抗コンポーネントは一部のエネルギーを熱として放散します。ただし、色の多様性を考慮すると、依然として最も効率的なオプションです。