エネルギー法が厳しくなるにつれて、ほとんどの人は、LED (発光ダイオード) が長持ちし、エネルギーを節約することを知っています。 しかし、これらのハイテク光源が LED ドライバーなしでは機能しないことを理解している人はほとんどいません。 LED 電源と呼ばれることもある LED ドライバは、蛍光灯の安定器や低電圧電球の変圧器のようなものです。 それらは、LED が動作し、最高の状態で動作するために必要な電力を LED に供給します。
LEDドライバーとは？
LED ドライバーは、LED または LED のグループが必要とする電力量を制御します。 発光ダイオードは、長寿命でエネルギー使用量が少ない低エネルギー照明デバイスであるため、専用の電源が必要です。
LED ドライバーの主な仕事は、低電圧を供給し、LED を保護することです。
各 LED は最大 30mA の電流を使用でき、約 1.5V ～ 3.5V の電圧で動作します。 複数の LED を直列および並列に使用して家庭用照明を作ることができます。これには合計 12 ～ 24 V DC の電圧が必要になる場合があります。 LED ドライバは、必要に応じて AC の向きを変え、電圧を下げます。 これは、120V から 230V の範囲の高い AC 電源電圧を、必要な低い DC 電圧に変更する必要があることを意味します。
LEDドライバー また、電圧と電流の変化から LED を保護します。 主電源が変化した場合でも、この回路により、LED に流れる電圧と電流が、LED が動作するのに適した範囲にとどまることが保証されます。 この保護機能により、LED が過大な電圧と電流を受けて損傷することや、不十分な電流によって LED の輝度が低下するのを防ぎます。
LED ドライバーはどのように機能しますか?
LED の温度が変化すると、必要な順方向電圧も変化します。 熱くなると、LED に電流を流すのに必要な電圧が少なくなるため、より多くの電力を使用します。 熱暴走とは、温度が制御不能になり、LED が燃え尽きることです。 LED ドライバの電力出力レベルは、LED のニーズを満たすように作られています。 ドライバの定電流は、順方向電圧の変化に応答して温度を安定に保ちます。
LEDドライバーは何に使用されますか?
低電圧電球用の変圧器は、LED ドライバーが LED に対して行うのと同じことを行います。 LED ライトは、通常 4V、12V、または 24V で動作する低電圧デバイスです。 機能するには、直流電源が必要です。 しかし、通常、コンセント電源ははるかに高い電圧 (120V から 277V の間) を持ち、交流電流を生成するため、直接互換性はありません。 LED の平均電圧は通常のトランスには低すぎるため、特殊な LED ドライバを使用して高電圧の交流を低電圧の直流に変換します。
LED ドライバーが行うもう XNUMX つのことは、電力サージや変化から保護することです。これにより、温度が上昇し、光出力が低下する可能性があります。 LED は、特定の範囲のアンプ内でのみ動作するように作られています。
一部の LED ドライバーは、接続された LED システムの明るさと、色が表示される順序を変更することもできます。 これを行うには、各 LED を慎重にオン/オフする必要があります。 たとえば、白色光は通常、複数の異なる色の LED を同時にオンにすることによって作られます。 一部の LED をオフにすると、白色が消えます。
LED ドライバーを説明するさまざまな寸法。
- 外部 vs. 内部 LED ドライバー
外部と内部の LED ドライバーの違いは、ランプに組み込むことも (内部)、照明器具の表面に配置することも、外部に配置することもできます (外部)。 ほとんどの低電力屋内照明、特に電球には、LED ドライバーが組み込まれています。これにより、照明が安価で魅力的になります。 一方、ダウンライトやパネルライトは通常、外側にLEDドライバーが搭載されています。
街路灯、フラッドライト、スタジアム ライト、植物育成ライトなど、多くの電力を使用する場合、外部 LED ドライバがますます使用されます。 これは、電力が上がるにつれてライト内部の熱が悪化するためです。 外部 LED ドライバのもう XNUMX つの利点は、メンテナンスのために簡単に変更できることです。
- スイッチング電源 vs. リニアレギュレータ
リニア LED ドライバは非常に単純であるため、LED の定電流を生成するには、抵抗器、制御された MOSFET、または IC がすべて必要になる場合があります。 多くの AC LED、サイン、およびストリップ アプリケーションで使用されます。 このため、電源は非常に簡単に変更でき、現在では 12V や 24V の LED ドライバーなど、かなりの数の定電圧電源があります。 リニア レギュレータは多くの電力を浪費するため、スイッチング電源のように明るくすることはできません。
高効率のスイッチング電源は、自然に高い光効率をもたらします。これは、ほとんどの光アプリケーションにとって最も重要なことです。 また、スイッチング電源はちらつきが少なく、力率が高く、AC LED よりもサージをうまく処理できます。
- 絶縁型 LED ドライバーと非絶縁型 LED ドライバーの比較
この4つを比較すると、それぞれスイッチング電源と呼ばれます。 UL および CE 規制に従って、絶縁設計は通常 2000Vin+3750V および 5Vac で動作し、入力電圧と出力電圧は十分に分離されています。 人力を伝達する部分にインダクタではなく絶縁性の高いトランスを採用することで、システムの安全性を高めています。 それでも、効率が低下し (50%)、コストが高くなります (XNUMX%)。 絶縁は、高電圧が入力から出力に流れるのを防ぎます。 一方、低電力のビルトイン設計では通常、非絶縁設計が使用されます。
- 定電圧対定電流 LED ドライバ
LED は独自の VI 特性を持っているため、定電流源を使用する必要があることは言うまでもありません。 ただし、リニア レギュレータまたは抵抗を LED と直列に接続して電流を制限する場合は、定電圧 LED ドライバを使用できます。 看板やストリップ照明では、通常、12V、24V、さらには 48V の定電圧 LED ドライバーが使用されます。これは、電球、リニア ライト、ダウンライト、街路灯などの一般的な照明の標準である定電流 LED ドライバーよりもはるかに効率的であるためです。総ワット数が電源の制限を超えない限り、定電圧ソリューションにより、ユーザーは光量を簡単に変更できるため、現場での設置に大きな柔軟性が得られます。
- クラス I とクラス II の LED ドライバ
この場合、I と II は 1 と 2 ではなくローマ数字で書かれているため、次の項目でわかるように、まったく別の意味になります。 IEC (International Electro-technical Commission) 規制では、クラス I およびクラス II という用語を使用して、電源が内部でどのように構築されているか、およびユーザーが感電しないように電気的に絶縁されているかを説明しています。 IEC 人々が電気によるショックを受けないようにするために、クラス I LED ドライバはアース接続を保護し、不可欠な絶縁を行う必要があります。 IEC クラス II 入力モデルには、二重絶縁または強化絶縁などの追加の安全機能があるため、保護されたアース (グランド) 接続は必要ありません。 クラス I LED ドライバは多くの場合、入力にグランド接続がありますが、クラス II ドライバにはありません。 ただし、クラス II ドライバーは、入力からエンクロージャーまたは出力までの絶縁レベルが高くなります。 そして、これがクラスIとIIの最も一般的なシンボルです。
- クラス 1 とクラス 2 の LED ドライバー
アラビア数字の 1 と 2 は、それぞれクラス 1 と 2 の NEC (National Electric Code) のアイデアを表します。 これらのアイデアは、乾燥した場所で 60Vdc 未満、湿った場所で 30Vdc 未満、電流が 5A 未満、電力が 100W 未満の電源装置の出力、および回路設計機能の詳細な要件を説明しています。 クラス 2 LED ドライバを使用すると、多くの利点があります。 それらの出力は安全な端子と見なされるため、LED モジュールや照明器具に特別な保護は必要ありません。 これにより、絶縁および安全性試験にかかる費用を節約できます。 UL1310 および UL8750 は、クラス 2 LED ドライバーの規則を定めています。 しかし、これらの制限により、クラス 2 LED ドライバーは特定の数の LED にしか電力を供給できません。
- 調光可能な LED ドライバーと調光不可能な LED ドライバー
この新しい時代では、すべての光が薄暗くなります。 照明を暗くする方法はたくさんあるので、これは大きなテーマです。 それぞれについて順番に話しましょう。
1) 0-10V/1-10V 調光 LED ドライバ
2) PWM 調光 LED ドライバ
3) トライアック調光 LEDドライバ
4) ダリ調光 LEDドライバ
5) DMX調光 LEDドライバ
6) LED ドライバのその他のプロトコル
- 防水型と非防水型の LED ドライバー
IEC 60529 は IP (進入保護) LED ドライバの防水性を分類する唯一の方法として認定されています。 IPコードは0つの数字で構成されています。 最初の数値は、6 (保護なし) から 0 (ほこりの侵入なし) までのスケールで固体に対する保護を評価し、7 番目の数値は、8 (保護なし) から 9 までのスケールで液体に対する保護を評価します (20 XNUMX) 照明ビジネスではあまり登場しません。 屋内では IPXNUMX 以下の LED ドライバを使用し、屋外では防水ドライバを使用しています。 しかし、これは常に起こるわけではありません。 たとえば、一部の屋内アプリケーションでは、アクティブな冷却システムを必要とせずに低 IP のものよりもはるかに多くの電力を出力できるため、防水 LED ドライバーを使用し、IP 定格の LED ドライバーよりも寿命が短くなります。
バラストとは何ですか? LED ライトで使用されないのはなぜですか?
電球が初めて作られたとき、電球にはメカニズムがありました。 このものの仕事は、回路を通る電気の流れを遅くすることでした。 バラストはこれの名前です。 これが電球や T8 電球で使用されていない場合でも、電気が過剰に蓄積される可能性がありました (チューブ ライト)。 バラストは、現在でも電球やチューブ ライトで使用され、電流が高くなりすぎないようにしています。 バラストは、HID、メタル ハライド、および水銀ランプでもよく使用されます。
- 磁気バラスト
磁気バラストとも呼ばれるインダクタは、一部のランプに始動および動作に適した電気的条件を与えます。 変圧器として機能し、クリーンで正確な電気を供給します。 1960年代の製造ですが、1970年代から1990年代まで使用されていました。 高輝度放電 (HID) ランプ、メタル ハライド ランプ、水銀灯、蛍光灯、ネオン ランプなどに使用されています。 2010 年頃に LED がこの技術に取って代わり始める前、約 30 年間、ほぼすべての重要な駐車場や街路灯で LED が使用されていました。
- 電動バラスト
電気バラストでは、負荷または電流量を制限するために回路が使用されます。 電子バラストは、磁気バラストよりも安定した正確な電気の流れを維持しようとします。 人々は 1990 年代にこれらをより多く使用し始め、現在でも使用されています。
- バラストの機能
バラストは、電球に流れる電気の量を制御し、点灯するのに十分な電力を供給します。 ランプには制御機能がないため、単独で使用する電力が多すぎたり少なすぎたりする可能性があります。 バラストは、ランプに入る電気の量が、ライトの仕様で許容される量を超えないようにします。 バラストがなければ、ライトや電球は急速に多くの電力を消費し、手に負えなくなる可能性があります。
ランプに安定器を入れると電力が安定し、大電力の電源に接続しても電流が上がらないように安定器がエネルギーをコントロールします。
- LED がバラストを使用しないのはなぜですか?
LED はいくつかの理由でバラストを必要としません。 まず、LEDライトは電気をあまり使いません。 また、LED は通常直流 (DC) で動作するため、AC-DC コンバータが必要です。 LEDコーン電球に交換する場合は、ソケットに直接配線する必要があります。 最後に、LED は電球やチューブ ライトよりもはるかに小さいため、安定器を取り付ける余分なスペースがありません。 LED ドライバの占有スペースを大幅に削減できます。 一部の専門家は、LED はバラストを必要としないため、消費するエネルギーが少なくなり、より多くの光を放つと考えています。
- バラスト vs. LED ドライバ
LED や蛍光灯は、電球と電源の間にコンバーターがないと機能しません。 一方では、標準的な白熱灯はフィラメントを電気で加熱して光を作ります。 一方、LED は安定器の代わりに LED ドライバーを使用します。 バラストとリード ドライバーは多くのことを同じように行うため、混同するのは簡単です。
これは、ランプ寿命の開始時に高電圧スパイクを送信する蛍光バラストによって可能になります。 ライトがオンになると、このスパイクが電流調整器として機能します。 LED パワー ドライバは、電源を特定の電圧と電流に変更し、LED を点灯させます。 両方とも、光が電源の影響を受けないようにします。
交流をLEDが必要とする直流に変えるには、LEDドライバが必要です。 LED は交流で直接電力を供給することができないため、LED ドライバーを使用して変更する必要があります。 バラストの製造方法と複雑さは大きく変わりました。 バラストは蛍光灯を点灯できますが、消費電力の少ない LED やライトは点灯できません。 複数の LED ドライバーがバラストを取り出したようです。 LED ドライバーの方がうまく機能するため、バラストが行うほとんどのことを LED ドライバーで行うことができます。
LED ドライバーの使用方法
設定手順 LEDドライバー
- LED ドライバが、接続したい LED システムと使用したい電源の両方で動作することを確認してください。 アンペア数と電圧定格の両方が同じでなければなりません。
- ドライバーが処理するように作られていない環境の問題に対処する必要がないことを確認してください。 たとえば、LED を屋外に配置する場合は、ドライバーが水を十分に処理できることを確認してください。
- どのワイヤがプラスとマイナスかがわかったら、グリッドからソケットのプラグを抜くことができます。
- 正しい色のネジを使用して、ドライバーを LED システムに取り付けます。
- LED システムからの正と負のワイヤをドライバの右側の端子に接続します。
- 接地端子をドライバから出ている緑色の接地線 (GND) に接続します。
- 電源ソケットからのプラスとマイナスのワイヤをドライバのプラスとマイナスの端子に接続します。
- 取り付けを注意深くチェックして、すべての接続がしっかりと正しい場所にあり、熱が蓄積していないことを確認してください。 何か問題が発生した場合は、電源をオフにして、何が問題なのかを調べます。
LEDライトドライバーを修復する方法?
- 電源をオフにします。
- ドライバーでドライバーを開き、焦げ跡などの見やすいキズがないかよく見てください。
- 電気試験装置を使用して、壊れている部品を見つけます。
- 可能であれば、これらの部品を交換して、デバイスを再度テストしてください。 それができない場合は、ドライバー全体を変更する必要があります。
LED ドライバを選択する前に考慮すべき要素
- DC調光
LEDの明るさを落としたいですか？ それとも明るさを変える予定ですか？ 次に、調光可能なドライバーまたは電源を選択します。 なんで？ 電源は、その仕組みから簡単に区別できます。 仕様表には、ドライバーで使用できる調光器の種類などの追加情報もあります。
- 電源要件
最初に考慮すべきことの 20 つは、ランプに必要な電圧です。 したがって、LED が機能するために 20 ボルトが必要な場合は、XNUMX ボルトのドライバーを購入する必要があります。
要するに、目標は、ドライバーが適切な量のパワーを確実に得られるようにすることです。 作業は光の届く範囲で行うのが原則です。
定電圧ドライバの場合、電圧範囲も考えられます。 ただし、定電流ドライバを使用すると、電圧範囲と電流範囲の両方を測定できます。
提案された LED ライトが使用する電圧に注意してください。 そのため、LED ドライバが LED からの電圧を処理できることを確認してください。 このようにして、必要な出力電圧まで簡単にステップダウンできます。
また、ワット数についても考慮する必要があります。 このプロセスでは、ライトよりも最大ワット数が高いドライバーを必ず購入してください。
- 力率
力率は、ドライバーが電気ネットワークからどれだけの電力を使用するかを決定するのに役立ちます。 通常、範囲は -1 から 1 です。このため、力率 0.9 以上が標準です。 つまり、数値が XNUMX に近づくほど、ドライバーのパフォーマンスが向上します。
- 安全性
LED ドライバーは、いくつかの異なる基準を満たす必要があります。 たとえば、UL クラス 1 と 2 があります。多くの電圧を出力するドライバには UL クラス 1 を使用します。 このグループのドライバーのためにフィクスチャを安全にセットアップする必要があります。 また、より多くの LED を保持できるため、より効率的に動作します。
LED のレベルでは、UL クラス 2 ドライバーは多くの安全機能を必要としません。 UL1310で定められた規格にも適合しています。 このクラスはより安全ですが、一度に特定の数の LED しか実行できません。
IP 定格は、ドライバーのケージがどれほど安全で、何ができるかを測定するもう 67 つの方法です。 たとえば、IPXNUMX が表示されている場合は、ドライバがほこりや短時間の水没から保護されていることを意味します。
- 効率化
この部分は、LED ドライバーが必要とする電力量を示すため、非常に重要です。 値はパーセンテージで表示されます。 したがって、80% から 85% の確率で動作することが期待できます。
LED ドライバーの利点
12 ～ 24 ボルトの低電圧により、直流で LED に電力を供給します。 そのため、AC 電圧が 120 ～ 277 ボルトと高くても、LED ドライバーは電流の方向を変えます。 つまり、交流から直流へのステップダウンは役に立ちます。 高電圧と低電圧の適切な量を見つけることもできます。
LED ドライバは、LED を電圧や電流の変化から保護します。 LEDの電圧が変化すると、電流供給が変化する可能性があります。 このため、LED ライトの出力は、その数に反比例します。 また、LED は特定の範囲内でのみ動作することになっています。 そのため、電流が少なすぎたり多すぎたりすると、出てくる光の量が変化したり、熱くなりすぎて LED がすぐに壊れたりします。
全体的に見て、 LEDドライバー 次の XNUMX つの主な利点があります。
- ACからDCへの変更。
- ドライバは、回路の電流または電圧が定格レベルを下回らないようにするのに役立ちます。
新しい光源は新しい調光に等しいか?
他の光源は電圧を変えることで素早く消すことができますが、LEDは電圧と電流の比率を変えることによってしか消すことができません。 このため、LED を調光するにはさまざまな方法があります。
- パルス幅変調 (PWM) またはパルス持続時間変調 (PDM) を使用すると、電圧が与えられる時間を変更できます (PDM)。 ただし、電圧自体は変化しません。 つまり、PWM は LED をすばやくオン/オフします。 これは、周波数が 100 Hz を超えるとよく発生します。 人間の目は、少なくとも 75 Hz になるまでちらつきが発生していることを認識できないため、脳は部屋が暗いと判断します。
- トライアックと位相制御調光器は、位相角が 60° のときに少量の光を放つ 130W 白熱電球用に最初に作られました。 一方、LEDははるかに優れており、点灯するのにはるかに少ない電力を使用します. このため、LED は 130° の位相角でそれほど暗くはありません。 また、調光が高い場合、保持電流はトライアックを導通状態に保つのに十分でない場合があります。 このため、LED がちらつき始めます。 それでも、一部の LED ドライバーは、この問題を回避するために内部に組み込まれています。
- 1-10V: 1-10V 方式では、バラストとコントロール ユニットは分極された 1 線式コントロール ラインで接続されます。 10 ～ 1 ボルトの DC 電圧がライトの制御に使用され、電圧が増加するとライトの明るさも増加します。 10～1VでLED素子を調光できますが、電源が必要です。 また、制御ユニットは、電源が制御ラインを介して送信する電流を取り込むことができなければなりません。 したがって、10 ～ XNUMX V の調光は、大型の照明システムに適しています。
LED ドライバが必要になるのはいつですか?
ほとんどの場合、すべての LED 光源にはドライバーが必要です。 しかし、主な質問は、「個別に購入する必要がありますか?」ということです。 問題は、一部の LED 電球にはドライバーが組み込まれていることです。また、家庭用に作られた LED には、多くの場合、LED ドライバーが付属しています。 好例は、ベースが GU120/GU24 または E10/E26 の 27 ボルト電球です。
テープ ライト、MR 電球、屋外用ライト、パネル、その他の照明器具などの低電圧 LED が正しく動作するには、LED ドライバが必要です。
低電圧 LED を使用する場合は、LED ドライバーが必要です。 しかし、家庭で使用される 120 ボルトの LED 電球については、同じことは言えません。
プリント取り付けとハイベイ取り付け
LED は、プロジェクトのニーズに応じて、いくつかの方法で HighBay 実装およびプリント実装に配置できます。たとえば、いわゆる SMD (表面実装デバイス) LED は、より狭いスペースで使用できます。 プリント基板にはんだ付けできるため、配線が不要です。 それでも、すべての部品が互いに適合することを確認してください。
大きな部屋では、より多くの光が必要です。 このため、工場のホールやデパートでは、強力なシーリング ライトである HighBay スポットライトが使用されています。 これらは別々に配線する必要がありますが、非常に強力です。 それらは、230V AC の標準電源電圧に配線できます。 LED が過熱しないように、XBG-160-A などのドライバが LED の前に接続されています。 これらには、送信される電流の量をアクティブに制限できる過負荷に対する保護があります。
LED ドライバーの種類
- 定電流
この LED ドライバは、一定量の出力電流と一定範囲の出力電圧のみを必要とします。 定電流は、ミリアンペアまたはアンペアで測定される特定の出力電流であり、LED の使用量 (ワット数または負荷) に応じて変化する電圧の範囲があります。
- 定電圧
定電圧 LED ドライバには、一定の出力電圧と最大出力電流があります。 LEDモジュールには、単純な抵抗器または内部定電流ドライバで給電できる安定化電流システムもあります。
単一の安定した電圧、通常は 12 または 24 ボルトの DC だけが必要です。
- AC用LEDドライバ
理論的には、この LED ドライバーはハロゲンまたは白熱灯を低電圧で動作させることができます。 しかし、標準の変圧器は AC LED ドライバには使用できません。電圧が低いと判断できないからです。 そのため、最小負荷のない変圧器があります。
- 調光可能なLEDドライバー
これらの LED ドライバーを使用すると、LED ライトを暗くすることができます。 また、定電圧でLEDの明るさを制御することもできます。 これは、点灯する前に LED ライトに流れる電流の量を減らすことによって行われます。
LED ドライバーのアプリケーション
- 車載用 LED ドライバ
高品質の自動車用 LED ドライバを使用すると、車の内側と外側の照明システムをさまざまな方法で区別できます。
- ヘッドライトのグループ
- インフォテインメント
- インテリアとリアの照明
- バックライト LED ドライバ
LCD バックライト LED ドライバは、多くの場合、特定の調光方式を使用してバックライトの輝度を制御します。
- イルミネーション LED ドライバ
LED ドライバを搭載したデバイスを赤外線照明に設定できます。 マルチトポロジの定電流コントローラを使用して行うこともできます。
- RGB LED ドライバー
RGB LED ドライバーを使用すると、アニメーションやインジケーターを複数の色で LED アレイに追加できます。 また、多くの標準インターフェイスで動作することがよくあります。
- LED ディスプレイ用ドライバ
LED ディスプレイ ドライバの助けを借りて、どの LED ストリングが最小電力と最大電力を使用するかを制御できます。 そのため、これらのドライバは、小型またはミニ LED デジタル サイネージ アプリケーション向けの大型の狭ピクセルまたはマトリックス ソリューションのいずれかで使用できます。
どの LED ドライバーが必要ですか?
どのサイズの LED ドライバーがニーズを満たすかを判断するには、次のことを知る必要があります。
- 使用する主電源の電圧
- システムの LED が使用する総電力量
- LEDにはどのような電圧または定電流が必要ですか
正確な色制御の必要性や水にさらされる可能性など、その他の技術的要因がある場合、LED ドライバーの動作に影響を与える可能性があります。 LED の IP 等級は、防水性を示しています。 評価が高いほど、耐性が高いことを意味します。 IP等級44で、キッチンなど水がかかる場所でも使用できます。 67などの高いIP定格を持つドライバーは、屋外で使用できます。 IP 等級 20 のドライバーは、乾燥した室内でのみ使用してください。
詳細については、読むことができます 正しい LED 電源の選び方.
よくあるご質問
まとめ
LED ドライバーは、LED と同様に、さまざまな業界で使用されています。 また、さまざまな変圧器、電源、およびドライバーを利用して、空間を照らすこともできます。 LED は柔軟性が高いため、スマート機能の追加や明るさの変更が簡単です。 このように、LED ドライバは、現代的で実用的で費用対効果の高い照明を作るために不可欠です。
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