LED ストリップ ライトは、そのフラットな構造と最新の照明出力で最もよく知られています。 しかし、これらの薄型照明器具がどのように機能するか考えたことがありますか?
LED ストリップ ライトには、回路基板全体に多数の LED チップが配置されています。 LED チップに電流が流れると、エレクトロルミネッセンス プロセスを通じて光の形でエネルギーが生成されます。 放出される光の色には、さらに多くの科学が関係しています。 さらに、電圧、LED チップの品質、電流の流れなどの多くの要因が最終的な光出力に影響します。
シートベルトを締めて科学の世界に飛び込み、LED ストリップ ライトがどのように機能するかを調べてみましょう。
LEDストリップライトとは?
LED ストリップ ライトは、発光ダイオードが実装されたフレキシブル プリント基板です。 天井、壁、隅、狭いスペースなど、あらゆる場所に取り付けることができるロープまたはテープの形の構造を備えています。 LEDストリップの最大の特徴は、必要な長さにカットできることです。 さらに、通常の LED ライトにはない高度な機能もあります。
LED ストリップ ライトはスリムフィットのデザインなので、屋内および屋外の照明に適しています。 これらのライトにはさまざまなカラーバリエーションがあります。 ライトをリモコンと統合することで、ライトをより細かく制御することもできます。
LEDストリップのコンポーネント
LED ストリップの重要なコンポーネントには次のものが含まれます。
- LEDチップ: LED チップは、LED ストリップの発光コンポーネントです。 これらは LED ストリップ全体に配置されています。 これらの LED チップは、ストリップに電気が流れると発光します。 発光色はLEDチップの色によって異なります。 単色 LED ストリップには XNUMX つのカラー チップのみが含まれていますが、RGB LED ストリップには赤、緑、青の LED チップが含まれています。 LED ストリップの品質は、そのチップに大きく依存します。 最高の LED チップ メーカーについては、この記事をチェックしてください。 トップの有名な LED チップ メーカー リスト (2023 年).
- 回路基板： LED ストリップには、器具の構造本体として機能するプリント基板が付いています。 これにより、LED ストリップのロープの形状が定義されます。 LEDチップやその他のコンポーネントはこの基板内に配置されています。 FPCB について詳しく知りたい場合は、これを確認してください – FPCBについて知っておくべきことすべて.
- ドライバ： 低または 定電圧LEDストリップ が必要 ドライバー 電流と電圧の供給を調整します。 LED ストリップに適切な電力が供給され、最適なパフォーマンスが得られます。 ただし、高電圧 LED ストリップにはドライバーは必要ありません。 LEDドライバーの詳細については、これを確認してください LED ドライバーの完全ガイド.
- コントローラ： A コントローラ LEDストリップの明るさと色を調整するために使用されます。 これらには、IR コントローラー、Bluetooth/Wi-Fi コントローラー、DMX LED コントローラー、Zigbee コントローラーなど、さまざまなタイプがあります。LED ストリップ コントローラーの詳細については、これを確認してください。 LED コントローラー: 総合ガイド.
- 抵抗器： 電流の流れを制限するために、LED ストリップの回路に抵抗が組み込まれています。 器具を損傷する可能性がある過電圧によるストリップの電流のオーバーフローを防ぎます。
- カットポイントとコネクタ: LED ストリップの PCB にある銅の点線マーク (通常は XNUMX つの点) は、カット ポイントおよびコネクタとしてマークされています。 これらの点は、回路を損傷することなくストリップを安全に切断できる切断マークを示します。 ここでも、必要に応じて、カットした部分や別のストリップをドットに接続できます。 カットポイントとコネクタの詳細については、これを確認してください。 LEDストリップライトをカットできますか、そして接続方法：完全ガイド.
- カプセル化： LED ストリップのカプセル化により、回路基板上の LED チップやその他のコンポーネントが侵入から保護されます。 これは通常、LED が水、湿気、または埃と直接接触するのを防ぐエポキシまたはシリコーンの層で作られています。
- ヒートシンク： LED ストリップの過熱を防ぐために、ヒートシンクが器具内に組み込まれています。 ただし、LED ストリップは過熱しにくいですが、高電圧ストリップはこれらの問題に直面する可能性があります。 この場合、ヒートシンクは光源から熱を逃がし、光源を冷たく保ちます。 詳細については、この記事を確認してください。 LED ヒートシンク: 概要と重要性
- 粘着性の裏打ち： LED ストリップは裏面に粘着剤が付いているので簡単に取り付けることができます。 テープを剥がして設置面に押し付けるだけです。 それだ！ LED ストリップ接着剤に関する総合的なガイドラインを取得するには、これを確認してください。 LEDストリップに適した粘着テープの選び方.
動作原理に基づくLEDストリップの種類
LEDストリップの動作原理に基づいて、アナログとデジタルのXNUMXつのカテゴリに分類できます。 これらについては以下で説明します。
アナログLEDストリップ
アナログ LED ストリップは、標準または非アドレス指定可能な LED ストリップとして知られています。 単色またはフルカラースペクトル (RGB) があります。 これらの LED ストリップを必要な長さにカットできます。 通常、5 cm または 10 cm ごとに、切断ポイントを示す点またはハサミのマークがあります。 (ブランドによって異なる場合があります。一部のブランドでは、切断長さのカスタマイズオプションも提供しています)。 アナログ LED ストリップはデジタル LED ストリップよりも安価です。 通常は 5 メートル/リールのリールで提供されます。 LED 密度または XNUMX メートルあたりの LED 数を選択するオプションもあります。 アナログLEDストリップの例- 単色の LED ストリップ。 アナログ LED ストリップの基本的な機能は次のとおりです。
- アドレス指定不可
- ICチップを搭載していない
- カット可能
- 動作原理
LED ストリップは小さなセグメントに分割されています。 すべてのカット マークの長さの開始点と終了点はセグメントと呼ばれます。 通常、各セグメントには XNUMX つまたは XNUMX つの LED が含まれています。 これらの LED はそれぞれ直列回路に接続されています。 これにより、各チップの動作電圧が加算され、より高い電圧が LED ストリップに供給されます。 次に、LED ストリップはすべてのセグメントを並列直列に接続します。 これにより、定電圧分配が可能になります。 LED ストリップの長さが長くなると、消費電流が増加するのはこのためです。
- 制御方法
アナログ LED ストリップは、電圧レベルとパルス幅変調 (PWM) の調整を含む基本的な単一チャネル制御方法を使用します。 電圧が増加すると、光はより明るく見え、電圧が減少すると、輝きは暗くなります。 一方、PWM は、LED を所定の周波数で急激にオン/オフすることで動作します。 知覚される明るさは、デューティ サイクル (または LED が点灯している時間) を全体の時間で割ることによって決まります。 その結果、デューティ サイクルが大きいほど明るい照明が生成され、デューティ サイクルが低いと暗い照明が生成されます。 これらの LED ストリップ ライトは、調光器またはリモコンを使用して制御できます。
- カラーコントロール
アナログ LED ストリップは、単色または RGB のいずれかになります。 単色の LED ストリップには、白、温白、赤、緑などの特定の色があります。アナログ LED ストリップは、PWM 方式を使用してこれらのストリップの色を制御します。 ただし、RGB LED ストリップの場合、光の色は異なる光の色を混合することで制御されます。 たとえば、黄色の光をもたらしたい場合は、黄色と赤色の光を混ぜて黄色をもたらします。
- 用途
アナログ LED ストリップは、十分に同期した色の変化や単色の照明を備えたスペースに最適です。 たとえば、家やオフィスのアクセント照明、タスク照明、その他の装飾照明として使用できます。
デジタル LED ストリップ
単一の LED ストリップで虹のような色が流れるのを見たことがあるかもしれません。 これらは デジタルLEDストリップ。 この LED ストリップには、LED ストリップの各セグメントを個別に制御できるドライバー チップと IC チップが含まれています。 このため、これらはアドレス可能な LED ストリップと呼ばれます。 魔法のような照明の外観に加えて、デジタル LED ストリップは、マジック LED ストリップまたはドリーム カラー LED ストリップとも呼ばれます。 デジタル LED ストリップは、次の XNUMX つの主なカテゴリに分類されます。 DMX512 デジタル LED ストリップ の三脚と SPI デジタル LED ストリップ。 デジタル LED ストリップの基本機能は次のとおりです。
- アドレス可能
- ドライバーチップとICチップを搭載
- カット可能
- 動作原理
デジタル LED ストリップの各 LED にはマイクロコントローラーがあり、各 LED を独立して制御 (IC) できます。 これらのマイクロコントローラーはストリップに沿って直列に接続され、デジタル データ プロトコルを使用して通信します。 中央コントローラーは LED ストリップに制御信号を送信し、各 LED の色と明るさを指示します。 制御信号がストリップを伝わると、各マイクロコントローラーはデータのその部分を読み取り、命令を処理します。 次に、マイクロコントローラーがそれぞれの LED の赤、緑、青の成分の強度を調整し、希望の色と明るさを実現します。 このプロセスは、ストリップに沿った LED ごとに繰り返されます。 したがって、各 LED が異なる色と輝度レベルを個別に表示できるため、動的な照明効果、アニメーション、パターンが可能になります。 詳細については、この記事を確認してください。 アドレス可能なLEDストリップへの究極のガイド.
- 制御方法
デジタル LED ストリップは個別の制御方式を採用しています。 つまり、各セグメントを個別に制御できます。 Arduino や Raspberry Pi などの中央コントローラーが各 LED セグメントにコマンドを送信します。 コマンドに続いて、LED の色がそれに応じて変わります。 したがって、ストリップを正確にカスタマイズして制御できるため、動的な照明ディスプレイを必要とするアプリケーションに最適です。
- カラーコントロール
デジタル LED ストリップの広範囲にわたる色制御が可能です。 ストリップの各セグメントのカラー出力を選択できます。 したがって、単一の LED ストリップで一度に複数の色を作成できます。
- 用途
デジタル LED ストリップは、コンサート、パーティー、フェスティバルなどのイベントに最適です。また、これらのライトをバー、モーテル、パブ、ジム、KTV などの商業スペースの装飾にも使用できます。
アナログ LED ストリップとデジタル LED ストリップ
| 基準 | アナログLEDストリップ | デジタル LED ストリップ |
| アドレス可能 | いいえ | あり |
| ICチップ | 現在ではない | Present |
| 制御方法 | シングルチャンネル制御 | 個別管理 |
| カラーコントロール | 制限あり: LED ストリップ全体で一度に XNUMX 色 | ダイナミック: LED のセクションごとに異なる色 |
| 費用 | スタンダード | 高価な |
LEDストリップライトの動作メカニズム
LEDストリップライトの動作メカニズムはエレクトロルミネッセンスプロセスを通じて行われます。 LED ストリップの LED は半導体材料で構成されています。 これらの物質に電気を流すと発光します。 このプロセスはエレクトロルミネセンスとして知られており、LED ストリップが光を生成する仕組みです。 動作メカニズムについては以下で詳しく説明します。
発光機構
LED ストリップ全体に配置されたままの LED チップは、XNUMX 層の半導体材料でできています。 これらは、p型半導体とn型半導体です。 P型半導体は正孔を正に変化させたものです。 対照的に、n 型半導体は過剰な電子を持ち、マイナスに帯電します。 これら XNUMX つの半導体が接する点は pn 接合として知られています。
LED ストリップに電圧が印加されると、n 型の電子が p 型の正孔に向かって移動し、その逆も同様です。 正孔と電子が pn 接合に出会うと、再結合してエネルギーを光子 (光) として放出します。 ストリップ全体に電圧が供給されると、すべての LED が同時に点灯し、連続的で均一な光源が得られます。 これがLEDストリップで光が生成される仕組みです。 抵抗または電子調光器を使用して LED に流れる電流量を調整することで、発光の明るさを制御できます。
発せられる光の色
放出される光の色は、半導体のバンドエネルギーギャップに依存します。 つまり、半導体材料が LED ストリップの光の色を決定する主な役割を果たします。 下のグラフは、半導体材料の変化によって生成されるさまざまな光の色を示しています。
| 半導体材料 | 発光色 |
| ガリウムヒ素（GaAs） | 赤外線（IR） |
| リン化ガリウム (GaP) | レッド |
| 窒化ガリウム（GaN） | 青、緑、白 |
| 窒化インジウムガリウム（InGaN） | ブルー、グリーン、ウルトラバイオレット |
| 炭化ケイ素（SiC） | ブルー、グリーン |
| 硫化亜鉛(ZnS) | 黄色、オレンジ |
| リン化アルミニウム ガリウム インジウム (AlGaInP) | 赤、オレンジ、黄 |
色混合
RGB LED ストリップ ライトの場合、色の混合が本当の魔法を生み出します。 赤、緑、青の 16 つの原色を組み合わせると、RGB LED ストリップは XNUMX 万以上の色相を表現できます。 たとえば、黄色の光を生成したい場合、LED チップ内の赤と黄色のダイオードが同じ強度で点灯し、青色の光はオフになります。 こうして、黄色が生成される。 この原理により、RGB LED ストリップは色を組み合わせて何百万もの色合いを作り出します。 RGB ライトの詳細については、これを確認してください。 RGB照明とは何ですか？
放射された光の反射と屈折
LED チップから放射された光は、LED ストリップの封止材料 (エポキシまたはシリコーン) を通過します。 これにより、光が拡散し、周囲に均一に均一に分布します。 したがって、これがLEDストリップライトの仕組みです。
LEDストリップの光出力に影響を与える要因
LED ストリップの光出力は、いくつかの理由によって影響を受けます。 主な要因は次のとおりです。
- LEDチップとドライバーの品質
LED チップとドライバーの品質は、LED ストリップの照明出力に大きな影響を与える可能性があります。 たとえば、次の場合 LED ビニング これが適切に行われていない場合、LED ストリップは希望の色の明るさを提供できなかったり、その他の問題が発生したりすることがあります。 さらに、ドライバーに欠陥があると過剰な電流が流れ、LED ストリップが損傷する可能性があります。
- LEDチップのワット数
ワット数定格により、LED チップの最大消費電力が決まります。 ワット数が高いほど明るい光を意味します。 しかし、ワット数が増加すると、発熱量も増加します。 これにより、最終的に LED ストリップが過熱し、永久的な損傷を引き起こす可能性があります。
- 電流と電圧
LED ストリップには、最適なパフォーマンスを得るために特定の電流と電圧の要件があります。 たとえば、24V LED ストリップに 12V を入力すると、LED ストリップが損傷したり、誤動作する可能性があります。 これによりストリップが過熱し、焼損や永久的な損傷につながる可能性があります。
- 温度
LED は温度に敏感です。 温度が高くなると器具が損傷する可能性があります。 そのため、LED ストリップは ヒートシンク それは換気装置として機能します。 これにより、照明器具が低温に保たれ、過熱による LED の損傷の可能性が軽減されます。
- CRI
CRIは演色評価数の略です。 自然光に対する LED ライトの精度が決まります。 0 ～ 100 のスケールで評価されます。 グレードが高いほど、色の精度が高くなります。 CRI 評価が低いと、光出力に影響します。 したがって、CRI は常に 80 以上に保ってください。 90以上がベストでしょう。 詳細については、この記事を確認してください。 CRIとは何ですか？
- 色温度
色温度は光の色の見え方に影響を与えます。 色温度が高いと優れた照明が得られ、色温度が低いと温かみのある照明が得られます。 したがって、LEDストリップライトを購入するときは、その色温度を確認する必要があります。 ただし、調整可能な白色 LED ストリップは、光の色温度をカスタマイズする場合に最適です。 これについて詳しく知りたい場合は、この記事を確認してください。 LED ストリップの色温度を選択する方法?
- ビーム角
配光は以下に大きく依存します。 ビーム角 LEDストリップの。 狭いビーム角により、より多くの焦点を当てた照明が得られます。 ただし、境界領域をカバーするには広いビーム角度を選択してください。
- その他
上記の事実に加えて、LED ストリップの照明出力は、LED の密度、チップ サイズ、ディフューザー、カバーの清潔さなどにも影響されます。また、環境や湿度/埃も、時間の経過とともに光出力に影響を与える可能性があります。
最適な LED ストリップ ライトを選択するためのヒント
LED ストリップの要件は用途によって異なります。 さまざまな色とカスタマイズ機能が用意されています。 ただし、すべての LED ストライプがすべてのタイプの設置に適しているわけではありません。 そこで、ここで、最適なものを選択するのに役立つ簡単なヒントをご紹介します。
- プロジェクト用の LED ストリップを購入する前に、設置エリアを検討してください。 屋外照明用の器具を入手したい場合は、より高い IP 定格を選択してください。 これにより、嵐、風、埃、雨などの悪天候から LED ストリップを保護します。
- ストリップの定格電圧を常に確認してください。 入力電圧が必要な電圧を超えると、LED ストリップが損傷します。
- 照明で直接的な雰囲気を作り出すには、色温度を考慮してください。 温かみのある照明が居心地の良い環境を作り出すことを忘れないでください。 寝室、リビングルーム、応接室の照明に最適です。 一方、クールな照明はエネルギッシュな雰囲気を作り出します。 タスクの照明に最適です。
よくあるご質問
ボトムライン
LED ストリップ ライトは低電圧で動作するため、さまざまな用途に最適です。 家の室内照明でも屋外照明でも、これらの器具はきちんとした照明を提供するために優れた機能を発揮します。 ただし、最高の照明出力を得るには品質が重要です。 しかし心配はいりません。LEDYi では最高の品質を競争力のある価格で提供します。 カスタマイズされたソリューションが必要な場合は、これについてもお手伝いいたします。 さらに、私たちは両方を持っています アナログ の三脚と デジタルLEDストリップライト。 したがって、要件が何であれ、LEDYi は究極のソリューションです。
