長い LED ストリップ ライトの設置で電圧降下を防ぐ方法

長距離 LED ストリップ ライトの設置では、電圧降下が中心的な問題であり、明るさの不均一と寿命の短縮を引き起こします。 低電圧 LED ストリップ (12V/24V) の電流は、距離の増加とともに減少するため、ワイヤ抵抗による電圧損失は、遠端の照明性能に大きく影響します。

介入しないと、電圧降下により前部が過度に明るくなり、後部が薄暗くなり、過電流によるチップの老朽化が加速する可能性があります。 さらに、電圧変動により、局所的な過熱やドライバ回路の故障などの連鎖反応が発生する可能性があります。

したがって、電圧降下を体系的にアドレス指定するには、LED ストリップ照明システムの安定した動作を確保するために、電源設計、回路最適化、および機器の選択を含む多次元アプローチが必要です。

電圧降下とは何ですか？

LED ストリップの電圧降下とは、LED や回路基板などのコンポーネントを流れる電流によって電流が流れる抵抗により、動作中に発生する電圧の緩やかな低下を指します。 この現象により、ストリップ全体で明るさが低下し、照明が不均一になります。

素人の言葉で言えば、ストリップの開始と終了の間で一貫性のない明るさとして現れます。電源の近くのセクションは、後端が著しく薄暗く、明るく見えます。

電圧降下は、LED ストリップの明るさと美的魅力に影響を与えるだけでなく、寿命を縮める可能性もあります。 したがって、電圧降下の問題を正しく理解し、対処することは、LED ストリップの性能を向上させるために不可欠です。

下図のように、LED ストリップへの入力電圧が 12V の場合、5 メートルの距離を移動した後、電圧は 9.01V に低下します。この 3V 差は、電圧降下を表します。

LED ストリップが長くなるほど、電圧降下が大きくなります。 電圧降下が 5% を超えると、LED チップの動作電流が減少し、その結果、その輝度が低下する可能性があります。

電圧降下は、電界が電荷を移動させる能力を表す物理量で、電位差または電圧とも呼ばれます。 導体 (ワイヤや抵抗器など) に電流が流れると、電気エネルギーが導体の抵抗により熱に変換され、端子間の電位差が減少します。

関連する読み物: LEDストリップの電圧降下：原因と解決策.

LED ストリップ ライトの電圧降下の原因

LED ストリップ ライトの電圧降下は、照明の均一性に影響を与える一般的な問題です。入力ワイヤ抵抗損失、PCB 銅箔の導電率の不足、入力電圧の低すぎる 3 つのコア要因から生じます。 以下に、これら 3 つの側面を分析します。

配線抵抗

ワイヤ抵抗は、導体に流れる電流によって遭遇する対立の程度を測定する物理量です。 これは、電流の流れを妨げる導体の能力を示し、オーム (Ω) で測定されます。 その大きさは、ワイヤの材質、長さ、断面積、温度によって異なります。

銅やアルミニウムなどの金属は抵抗率が低く、合金と半導体材料はより高い抵抗率を示します。 ワイヤが長いほど抵抗が大きくなり、断面積が大きくなるほど抵抗が減少します。 さらに、温度の上昇は、特定の材料 (金属など) の抵抗を高めることができます。

動作中に電源と光ストリップの間に適切なサイズの配線が使用されていることを確認してください。 太いワイヤは抵抗が低く、電気をより効率的に伝達します。 電力負荷 (ワット単位) とワイヤ長 (フィート単位) に基づいて、次の表を使用して、便利な電圧降下管理に適したワイヤ サイズを選択できます。

12 ボルト電圧降下チャート (5% ドロップ)
ワイヤーゲージ	12w	24w	36w	48w	60w	72w	84w	96w	108w	120w
22 AWG	16フィート	8フィート	5フィート	4F。	3フィート	3フィート	2フィート	2フィート	2フィート	2フィート
20 AWG	25フィート	13フィート	8フィート	6フィート	5フィート	4フィート	4フィート	3フィート	3フィート	3フィート
18 AWG	42フィート	21フィート	14フィート	10フィート	8フィート	7フィート	6フィート	5フィート	5フィート	4フィート
16 AWG	75フィート	38フィート	25フィート	19フィート	15フィート	13フィート	11フィート	9フィート	8フィート	8フィート
14 AWG	117 4.	58フィート	39フィート	29フィート	23フィート	19フィート	17フィート	15フィート	13フィート	12フィート
12 AWG	183フィート	92フィート	61フィート	46フィート	37フィート	31フィート	26フィート	23フィート	20フィート	18フィート
10 AWG	275フィート	138フィート	92フィート	69フィート	55フィート	46フィート	39フィート	34フィート	31フィート	28フィート
24 ボルト電圧降下チャート (5% ドロップ)
ワイヤーゲージ	12w	24w	36w	48w	60w	72w	84w	96w	108w	120w
22 AWG	73フィート	37フィート	24フィート	18フィート	15フィート	12フィート	10フィート	9フィート	8フィート	7 TT。
20 AWG	117フィート	58フィート	39フィート	29フィート	23フィート	19フィート	17フィート	15フィート	13フィート	12フィート
18 AWG	183フィート	92フィート	61 F+。	46フィート	37フィート	31フィート	26フィート	23フィート	20フィート	18フィート
16 AWG	300フィート	150フィート	100フィート	75フィート	60フィート	50フィート	43フィート	38フィート	33フィート	30フィート
14 AWG	475フィート	238フィート	158フィート	119フィート	95フィート	79フィート	68フィート	59フィート	53フィート	48フィート
12 AWG	750フィート	375フィート	250フィート	188フィート	150フィート	125フィート	107フィート	94フィート	83フィート	75フィート
10 AWG	1092フィート	546フィート	364フィート	273フィート	218フィート	182フィート	156フィート	136フィート	121フィート	109フィート

備考:

1. ワット数で総負荷を計算します。
2. 電源から LED ストリップまでの距離を測定します。
3. 適切なワイヤー ゲージを選択します。

LED ストリップの操作長を最小限に抑えます。 最良のアプローチは、中央のセクションから電力を供給することです。

たとえば、部屋を照らすために 50 フィートのストリップが必要だとします。 電源を中央に配置し、ストリップを 25 フィートのセクションに分割して、連続する 50 フィートの長さの 1 つではなく、左右に動かすことをお勧めします。 20 フィートと 30 フィートのセクションに分割することができます。

電源を中央に配置するのが不可能な場合、2 番目のオプションは、電源からストリップの中央まで、適切なサイズのワイヤ (電圧降下チャートを参照) を実行することです。 このようにして、適切なサイズのワイヤー (LED ストリップ自体よりも抵抗が低い) が重いものを処理している間、走行開始時に電力を維持します。

LED ストリップ用の銅箔の制限

銅箔は標準材料に比べて優れた熱伝導性を備えていますが、高温環境下で容易に酸化し、放熱効率を低下させます。 高温での長時間の操作は、銅箔の劣化を加速し、ストリップの寿命を短くする可能性があります。

銅箔は薄くて脆い。 設置時または使用中の外部圧力または曲げにより、破損が発生し、回路が短絡または機能していない場合があります。

さらに、銅箔は湿気や高温環境で容易に腐食するため、寿命を延ばすために追加の酸化防止処理 (ニッケル メッキやシランカップリング剤コーティングなど) が必要になります。

電源電圧レベル (12V 対 24V 対 48V)

12V、24V、および 48V LED ストリップは、電圧降下の影響と性能の比較に大きな違いを示します。

• 12V ストリップは、電圧が低く、電流が大きいため、目に見えるライン損失を経験します。 輝度は 5 メートル以内で安定していますが、電圧降下が 5 メートルを超えて発生し、テール エンドで明るさが減衰します。

• 24V ストリップは電流を半分にし、ライン損失を減らし、10 メートルでの電圧降下のない伝送を可能にし、優れた輝度均一性を実現します。

• 48V ストリップは、より低い電流で動作します。12V ストリップの 1/4 だけで、同等の電力で動作し、電圧降下を最小限に抑えます。 超長距離照明 (30 メートル以上) に適していますが、安定した電源が必要です。

同じ長さで、24V ストリップは通常、12V ストリップよりも高い出力と明るさを提供します。 より高い電圧で動作する 48V ストリップは、さらに多くの LED チップを駆動して、さらに輝度を向上させることができます。 高電圧ストリップ (24V/48V) は消費電流が少なく、線損失が低くなり、長時間の使用にエネルギー効率が高くなります。

12V ストリップはより多くの電流を必要とし、より大きな放熱を要求し、限られたスペースで過熱する傾向があります。 24V/48V: 電流が低いと熱ストレスは軽減されますが、高電圧環境での絶縁保護を確保する必要があります。 12V ストリップは初期コストが低くなりますが、長さが長くなるため、トランスや配線が追加され、全体的な費用が増加する可能性があります。

12V と 24V と 48V LED ストリップの性能比較

LEDストリップタイプ	DC12V	DC24V	DC48V
現在	より高い	より低い	最低
設置距離	≤5m	≤10m	≤30m
コスト	長距離の電源コストの増加	低コスト	比較的経済的
切り身の長さ	短い距離	中距離	比較的長い距離
安全性	低電圧、比較的安全	無事	安全性が低く、絶縁対策が必要
放熱	貧しい	グッド	かなり良い

概要 電圧選択には、距離、明るさ、コスト、および安全性のバランスが必要です。 近距離の住宅用には 12V、中距離から長距離の商用アプリケーションには 24V を選択し、超長距離または高出力プロジェクトには 48V を優先します。

ブログを読む「12V、24V、または 48V LED ストリップ システムを選択するのはいつですか? (商用利用のため更新)詳細については、「」を参照してください。

電圧降下の計算方法

LED ストリップの電圧降下を計算するには、電流、配線抵抗、長さなどの要因を考慮する必要があります。

基本式: 電圧降下 = 電流×ワイヤ抵抗

どこで:

• 電流 (A) = 総ストリップ電力 (W) ÷ 動作電圧 (V)
• 導体抵抗 (Ω) = 抵抗率 (銅線: 0.0175 Ω・mm²/m) × 導体長 (m) ÷ 導体断面積 (mm²)

例 24V LED ストリップ、240W の電力、40m の導体長、4mm² のワイヤー ゲージ:

電流 = 240 ÷ 24 = 10A

抵抗 = 0.0175 × 40 ÷ 4 = 0.175Ω

電圧降下 = 10A × 0.175Ω = 1.75V

低電圧システム (例: 12V/24V) では、電圧降下は通常、定格電圧の 5% を超えません (たとえば、24V システムでは ≤1.2V の降下が可能)。 電圧降下が仕様を超える場合は、ワイヤ ゲージを増やすか、電源距離を短くしてください。

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ワイヤ選択の推奨事項: 長時間 (10 メートル) の場合は、電流を削減するために 24V/48V システムを優先し、12V LED ストリップ用のシングルエンド電源は 5 メートル以下で推奨され、24V ≤10 メートル、デュアルエンド電源は 20 メートルまで拡張できます。

実技試験: マルチメータは、LED 回路の直列抵抗の分圧効果を確認できます。

電圧降下を防ぐ実用的なソリューション

回路抵抗と電流損失によって引き起こされる LED ストリップの電圧降下は、照明の均一性と寿命に直接影響します。 以下に、電圧降下を防ぐ効果的な方法をいくつか示します。

両端からの電力注入

デュアルエンド電源: ストリップが長くなる場合は、ストリップの最初と最後の両方に電源を接続することにより、デュアルエンド電源ソリューションを実装します。 これにより、ストリップ全体で安定した電圧供給が保証され、明るさのムラを防ぎます。 可能であれば、ストリップに沿って中間電源を追加して、電圧降下をさらに減らします。

複数の電力注入点

セグメント制御: 長い LED ストリップを複数のセクションに分割し、それぞれ独立したドライバーによって電力を供給します。 このアプローチは、システム全体の安定性と輝度の均一性を向上させながら、セクションごとの電圧降下を効果的に最小限に抑えます。

ストリップのレイアウトと接続を最適化する: 配線が機能的で美的に満足できるものであり、ケーブルのもつれや過度の曲がりを避けることができます。 ストリップを接続する場合、接続の緩みや故障による追加の抵抗および電圧降下を防ぐために、安全で信頼性の高い接触を保証します。

24V または 48V LED ストリップを使用する

24V または 48V LED ストリップを採用することで、電圧降下の問題を効果的に軽減し、12V ストリップに比べて影響が大幅に軽減されます。 12V ストリップは 5 メートルを超える明るさの明度が顕著に減少しますが、24V ストリップは、追加の電源を必要とせずに最大 10 メートルまでの長さをサポートします。 柔軟な切断点 (6 つの LED ごと) により、長距離の設置に最適です。

同等の電力レベルでは、48V ストリップは 24V ストリップの半分の電流しか引き込みません。 電力損失式 q=i²r によると、48V システムは大幅に減少した熱損失と電圧降下比を示します。 48V システムにより、より多くのフィクスチャを直列に接続できるため、配線と人件費が削減され、24V ストリップにより、頻繁なパワー ブースターをなくすことで、設置が簡単になります。 24V ストリップは発熱量が少なく、長時間の動作に適しています。48V システムは、エネルギー効率をさらに最適化します。

より太いワイヤー

太いワイヤを使用するか、ワイヤの長さを短縮する: ワイヤの抵抗が電圧降下の原因となります。 したがって、より太いワイヤを使用すると、抵抗が減り、電圧降下の問題を軽減できます。 さらに、ストリップと電源の間のワイヤ長を最小限に抑えることで、抵抗と電圧降下を効果的に軽減します。

定電流ソリューションを使用する

定電流 LED ストリップは、正確な電流調整により、定電圧ストリップに固有の電圧変動による電圧降下を根本的に解決します。

主な利点は、次の 3 つの側面で表れます。第一に、定電流回路は電流の流れを自動的に調整します。 ライン インピーダンスが増加したり、電源電圧が変動したりすると、LED 電流の安定性が設定値 (たとえば 20mA ±3%) で安定し、最初から最後まで一貫した明るさが保証されます。 第 2 に、定電流により、LED の局所的な過熱による光の減衰の加速を防ぎます。 テストでは、定電流駆動下で LED の寿命が 30% 以上延長されていることが示されています。

さらに、このソリューションは、線抵抗に対する感度が低い。 細い配線 (例: 28 AWG) や長距離配線でも、動的電圧降下補償は動的に調整され、ライン損失をオフセットします。 この設計は、長距離の装飾用ライト ストリップなど、フレキシブルな配線が必要なシナリオに特に適しており、LED ストリップの輝度を一定に保ちます。

RGB/RGBW ストリップでアンプ/リピーターを使用する

RGB/RGBW ストリップの長距離伝送中に、信号は抵抗や干渉により劣化し、ストリップの端で不均一な明るさや色の歪みを引き起こします。 12V ストリップ (通常は 5 メートル以下) の場合、アンプ/リピータを使用すると、より長い距離 (30 メートル以上) で安定した制御が可能になります。 高電圧ストリップ (例: 24V/48V) は、電流のドローと電圧降下が減少し、アンプ/リピートへの依存を最小限に抑えます。 12V ストリップを使用する場合は、電圧降下を補正するために、10 メートルごとにリピーターを取り付けます。

要約すると、LED ストリップの電圧降下に対処するには、電源方式の改善、配線とレイアウトの最適化、補助機器の利用など、多面的なアプローチが必要です。 ユーザーは、特定の条件に基づいて適切なソリューションを選択して、LED ストリップ インストールのパフォーマンスと美的魅力を高めます。

デザイナーとバイヤーへの推奨事項

最新の照明設計の核となる要素として、LED ストリップ ライトの電圧仕様 (12V/24V/48V) は、プロジェクトの成果とユーザー エクスペリエンスに直接影響を与えます。

12V システムは安全性と柔軟性に優れているため、家の装飾に最適です。 24V システムは、電圧降下と利便性のバランスをとり、商用設定の主流の選択肢となります。 超低線損失を備えた 48V システムは、大規模な照明プロジェクト向けに特別に設計されています。

設計者は、伝送距離、安全要件、およびコストに関する考慮事項に基づいて選択する必要があります。 購入者は、実際のアプリケーションのニーズに優先順位を付け、やみくもに高電圧仕様を追求しないようにする必要があります。

LED ストリップ電圧定格比較

定格電圧‌	主な利点	適切なアプリケーション	考慮事項
12V	安全性が高い (感電の危険がない)、目の保護のための柔らかい光、簡単な取り付け (自己接着性の裏打ち)	家の装飾 (子供部屋/階段/キャビネット)、近距離照明 (研究/バルコニー)、補助機器照明	長時間の電圧降下を防ぐために、5 メートルを超える電力の拡張が必要です
24V	電圧降下を最小限に抑え (パワー ブーストなしで 10m をサポート)、柔軟なカット (6 ライトごとにカット)、安全性と効率のバランスをとります。	家の装飾、業務用ディスプレイケース/ライトボックス、中距離プロジェクト照明	専用の電源が必要で、12V システムよりもわずかに高いコスト
48V	最小の線損失 (現在は 24V の半分だけ)、超長シリーズ接続に適しており、高いプロジェクトの安定性	大規模な建築照明、長距離壁洗浄、高密度照明プロジェクト	厳しい配線要件を備えた専門的な設置が必要

デザインの選択に関する推奨事項

安全優先シナリオ (例: 家庭/子供のスペース): 安全と設置を容易にするために 12V システムを選択します。 RGB ストリップと組み合わせて、周囲の照明効果を実現します。

商用短縮から中程度の範囲のアプリケーション: バランスの取れたコストとパフォーマンスのために、24V ストリップを推奨します。 ディスプレイケースの照明には、カットポイントで一貫した明るさを確保してください。

大規模プロジェクト: 48V システムを採用して、線の損失を最小限に抑えます。 たとえば、50 メートル以上の建築的なアウトライン照明を直列に接続すると、48V の電圧降下は 12V の 1/4 にすぎません。

購入者ガイド

住宅ユーザー: 12V ストリップを選択するときは、防水性定格 (バルコニーの IP65 など) とリモコン機能を優先してください。 高密度 LED (60 LED/メートルなど) を選択して、均一な照明を確保します。

プロジェクトの購入者: 24V/48V ストリップの場合、サプライヤーの電圧降下テスト データを確認し、5m/10m の明るさ減衰比較レポートを要求します。

コスト管理: 12V システムは初期コストが低く、長時間の実行には電力補足が必要です。48V システムはユニット コストが高くなりますが、配線と労力を節約します。ライフサイクル全体のコストを総合的に評価します。

重要な注意事項: すべての電圧には、寿命を短縮する電圧変動を防ぐために高品質の電源が必要です。 湿度の高い環境 (バスルームや庭園など) では、常に防水モデル (IP65 以降) を選択します。 長距離設置の前に電圧降下をテストし、必要に応じてセグメント化された電源を使用してください。