調光とは何ですか？

LED調光入門/LEDの調光方法/LED調光

調光とは、ランプや照明器具の出力を下げることを意味します。

ランプや照明器具の出力はルーメン（lm）で測定され、「光束」とも呼ばれます。ランプや照明器具の明るさを落とすと、ルーメン出力は減少します。

LEDは調光できますか？

はい、すべてのLEDは調光可能ですが、必ずしも簡単ではありません。特定のLEDランプや照明器具の調光が実用的かどうかは、それを制御するドライバーの種類によって異なります。したがって、「これらの特定のLEDは調光できますか？」という質問に答えるには、まずLEDとドライバーについて少し理解する必要があります。

すべてのLEDには、電子部品であるドライバーが必要です。ドライバーの主な機能は、LEDを適切な電圧と電流で動作させることであり、主電源の交流電源（通常230V、50Hz）を、通常12Vまたは24Vの直流電源に変換します。これは、LEDが主電源では動作しないためです。LEDは直流電流で低電圧で動作します。

商業用照明器具において, LEDパネル、ダウンライト、スポットライトなどの照明器具では、ドライバーは通常、器具本体とは別になっています。つまり、設置業者はドライバーにアクセスできるため、適切なタイプのドライバーであれば、主電源線に加えて調光制御線も接続できます。

LEDパネルとドライバー。ドライバーはパネルとは別になっているため、必要に応じて調光制御用の配線を接続できます。

LEDランプでは ドライバーは内蔵されており、アクセスできません。LEDとドライバーは一体型の密封品として提供されます。

LEDランプです。ドライバーはランプベースに内蔵されており、ユニットは密閉されているため、調光制御用の配線を接続することはできません。

したがって、「LEDは調光できるのか、そしてどのように調光するのか？」という非常に一般的な質問に答えるには、まず、ドライバーが別個にあってアクセス可能なのか、それともLEDと一体化されているのかを判断する必要があります。

独立したドライバーを備えた調光可能なLED

ドライバーが照明器具とは別になっている場合、または照明器具内部でアクセス可能な場合は、調光ドライバーを使用するのがLEDの調光に最適な方法です。商業施設や産業施設における調光のほとんどは、この方法で行われています。

一般的な業務用照明器具の設置作業です。写真左側に見えるLEDドライバーは別部品で、設置業者がアクセスできるようになっています。

必要に応じて、ドライバーは調光タイプにすることができ、ドライバー（入力電源を230V ACから12～24V DCに変換する）と調光器の2つの機能を果たす。

調光ドライバーは、ドライバーと調光器の両方の機能を果たすという、2つの機能を備えています。

ドライバーとして これは、主電源の交流電源（通常230V、50Hz）を12～24Vの直流電源に変換します。LEDは主電源では動作しないため、この変換が必要です。LEDは直流の低電圧で動作します。

調光器として ドライバは、LEDに流れる電気エネルギーの量を増減させます。ドライバがこれを行う主な方法は、パルス幅変調（PWM）と振幅変調（AM）の2つで、これらについては後述します。ただし、ドライバがPWMまたはAMを使用しているかどうかは、一般的に設置者や仕様策定者にとってはあまり重要ではありません。これらはドライバ内部の処理であり、エンドユーザーや、エンドユーザーが見る調光された光の品質にはほとんど、あるいは全く影響を与えません。仕様策定者と設置者にとってより重要な問題は、ドライバにLEDを明るくしたり暗くしたりするための指示をどのように与えるかということです。

ドライバーを制御したり、ドライバーに何をすべきかを指示したりする方法はいくつかあります。いずれの場合も、ドライバには継続的な主電源供給と、動作を指示する制御信号が必要です。ドライバを制御する最も一般的な方法は以下のとおりです。

DALI（デジタルアドレス指定照明インターフェース）. DALIは、現在最も広く普及している商業照明制御用の通信プロトコルです。DALI信号は、主電源供給線とは別に、2本の配線を介してLEDドライバに送られます。多くのメーカーが、DALI入力に対応したLEDドライバを提供しています。

DALIドライバーは通常このように配線されます。

• 1～10Vアナログ制御. これはアナログ通信プロトコルです。DALIと同様に、主電源線に加えて2本の線でドライバーに信号が送られます。

これは、1～10Vドライバの一般的な配線方法です。

• スイッチで調光、タッチで調光、プッシュで調光. これらはすべて、追加の主電源をドライバーの専用端子に供給する追加の配線を1本使用します。制御装置は通常、追加の電源を供給する配線を開閉する格納式（非ラッチ式）スイッチです。格納式スイッチを素早く押すと、ドライバーがLEDをオン/オフに切り替え、長く押すと、ドライバーがLEDの明るさを上げたり下げたりします。

これは、スイッチ調光、タッチ調光、またはプッシュ調光制御のためにドライバーを配線する方法です。

• 廊下機能. これは、スイッチ調光／タッチ調光／プッシュ調光（上記参照）のバリエーションです。スイッチ調光と同様に、追加の主電源がドライバ内の専用端子に接続されます。ただし、制御デバイスとして格納式スイッチを使用する代わりに、廊下機能ではラッチ式スイッチ（通常はモーションセンサー（PIRまたはマイクロ波）またはタイムスイッチ）を使用します。これにより、追加の主電源が接続または切断され、ドライバはLEDをオン、オフ、またはプリセットレベルまで調光する必要があります。
• DMX（デジタルマルチプレックス）。 これは劇場照明で生まれた通信プロトコルですが、ファサード照明など、他の色変更用途にも広く使用されています。
• ワイヤレス制御。 LEDドライバとの通信には、ZigbeeやBluetoothなど、いくつかの無線技術が利用可能です。

調光ドライバーの仕組み

調光ドライバーには2つの機能があります。

• ドライバーとして、230Vの交流電源入力を低電圧の直流出力に変換します。
• 調光器として、LEDに流れる電気エネルギーの量を減らすことで、LEDの明るさを暗くします。

商業用・産業用LED照明器具に一般的に使用される、または併用される調光ドライバーの例を以下に示します。これらのユニットはどちらも、ドライバーと調光器の両方の機能を備えています。

調光器として機能させるために、両者には調光制御信号を供給するための制御線を接続するための追加端子が備わっています。

ドライバーは、LEDに流れるエネルギー量を減らすために、2つの方法のいずれかを使用することができます。

• パルス幅変調 (PWM)

PWM（パルス幅変調）を用いて調光を行うLEDドライバは、LEDへの電源供給をオン/オフすることで調光を行います。オン状態のパルスが長く、オフ状態のパルスが短いほど、LEDは明るく見え、その逆もまた然りです。これが約200Hz以上の周波数で行われる限り、ちらつきは人間の目には見えず、脳は知覚される明るさのレベルを平均化する。

• 振幅変調 （AM）ここでは、ドライバは単にLEDへの出力電流を増減させているだけです。ちらつきのリスクはなくなりますが、一部のLEDは電流が変化すると、特に低レベルの場合、わずかに色が変わります。

一部のLEDドライバメーカーは、最適な性能を実現するためにPWMとAMを組み合わせて使用​​しています。

調光可能なLEDランプ & ドライバー内蔵型照明器具

ほとんどのLEDランプでは、ドライバーは内部に密閉されています。これは、住宅用照明器具の多くにも当てはまります。どちらの場合も、ドライバーに調光制御信号を送る手段はありません。したがって、調光が必要な場合は、LEDランプまたは密閉型照明器具への主電源に外部調光器を取り付ける必要があります。

広く普及しているタイプのLEDランプです。入力される主電源（230V AC）を低電圧DCに変換するドライバーは、ランプのベース部分にあります。調光機能付きの場合は、ランプへの入力電源に適切な調光器を取り付けることで調光できます。

住宅用途で人気の、防火性能を備えたダウンライトです。ドライバーはハウジング内に密閉されており、調光制御線を接続するための機構はありません。調光可能なLEDランプと同様に、適切な調光器を電源に取り付けることで調光することも可能です。

これは、ランプや照明器具内のドライバーの設計に大きな影響を与えます。外部調光器は、LEDランプや密閉型照明器具に流れる電気エネルギーの量を増減させますが、通常は50Hzで電源をオン/オフすることで（可変デューティサイクルで）これを実現します。ドライバーがこのような条件下で動作するように設計する必要があるため、調光可能または調光不可のLEDランプまたはドライバーという概念が生まれます。

調光可能なLEDランプとは、外部（別体）の調光器で調光できるように設計されたランプのことです。ただし、調光可能なLEDランプであっても、すべてのタイプの調光器に対応しているとは限りません。そのため、調光したいLEDランプや照明器具に適した調光器の種類を確認することが重要です。次のセクション（下記）では、入手可能な主な調光器の種類について説明します。

調光機能のないLEDランプや照明器具は、文字通り調光を想定して設計されていません。

LED調光器にはどのような種類がありますか？

最も一般的なLED調光器は、位相制御式調光器です。

位相制御式調光器はすべて、主電源のサイクルごとにLEDランプへの交流電源を2回オン/オフすることで動作します。これにより、LEDランプまたは照明器具への電力の流れが減少し、光出力が低下します。

位相制御式調光器には2種類あります。

• 先端 位相制御調光器（トライアック調光器、立ち上がりエッジ調光器とも呼ばれる）。これは、ゼロクロス点（図参照）で電流をオフにし、同じ電源サイクル内で後で再びオンにすることで動作します。LEDに流れるエネルギー量は、「オフ」期間の長さに依存します。オフ期間が長いほど、LEDは暗く見えます。

• 後縁 位相制御式調光器。これは、ゼロクロス点（図参照）で電流をオンにし、その後、主電源サイクル内でオフにすることで動作します。通常、これは絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT）と呼ばれる電子部品によって行われます。LEDに流れるエネルギー量は、消灯時間の長さに依存します。消灯時間が長くなるほど、LEDは暗く見えます。

ここで説明しているのは、LEDランプやその他のLED/ドライバー一体型ユニットの主電源（入力）側で動作する調光器です。これらの用途では、「調光可能」なLEDランプとLEDドライバーについて説明しています。つまり、主電源に別途（適切な）調光器を取り付けることで、正常に調光できるということです。この方式は、小規模な施設や住宅で最も広く使用されています。

商業環境で調光を行う場合、通常は独自の調光機能を内蔵したデュアルファンクションドライバーを使用します（上記「別個のドライバーを備えた調光LED」を参照）。そして、これらを「調光」ドライバーと呼びます。

最適なLED調光器の種類は何ですか？

特定のLEDランプまたは密閉型LED/ドライバー照明器具に最適な調光器を特定するには、まずメーカーに確認してください。その製品が調光可能かどうかを尋ねてください。調光可能な場合は、メーカーが推奨する調光器のリストを持っているかどうかを尋ねてください。そのようなリストがなく、それ以上のガイダンスも得られない場合は、次の手順に従ってください。

• 調光しようとしている回路の負荷を確認してください。そのためには、回路上のすべてのランプ/照明器具のワット数を合計し、その値を挟む負荷範囲（ワット）を持つ調光器を選択してください。よくある間違いは、調光したい回路の負荷がわずか20Wなのに、最小負荷が60Wの調光器を使用することです。これではうまく機能しません。
• 「後縁位相制御式」（上記参照）と記載されている調光器、または「LED対応」と謳われている調光器を選択してください。より具体的な指示がない限り、調光可能なLEDランプや照明器具には、前縁位相制御式調光器よりも後縁位相制御式調光器の方がはるかに適している可能性が高いです。

LED調光器の仕組み