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電気的な仕様の違いを比較、海外製テープライトVSプロテープライト

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電気的な仕様の違いを比較、海外製テープライトVSプロテープライト

前回のコラム 「海外製テープライトVSプロテープライト」 で、通信販売によって1mあたり3,000円前後で購入できる2種類の海外製テープライトと、当社プロテープライト(日本製)の製品仕様をまとめましたが、 本コラムではそれら市販の海外製テープライトと当社プロテープライトの2つの電気的な仕様「定格電圧」と「消費電力」の違いについて深堀りします。

【電気特性の比較項目】

1-1.定格電圧について

1-2.消費電力について


※項目をクリックすることで見たい項目まで移動できます。


まずは、前回のコラムで紹介した海外製テープライトと当社プロテープライトの仕様を再度確認してみましょう。


表.jpg
表をクリックすると拡大します。

表1を見てみると、定格電圧は海外製テープライトがDC12V、当社プロテープライトはDC24Vとなっており、それぞれで違います。
間接照明などに利用する場合にどちらを選ぶべきか、なぜ違うのか疑問に思ったことがあるのではないでしょうか?答えについては、「1-1.定格電圧について」項にまとめました。

また、消費電力について「同じ明るさのもの」で比較しようとすると、海外製の5050テープライトと当社のプロテープライト10が該当します(1300ルーメン/m程度の出力を得ることができる)が、それぞれ14.4W/mおよび17W/mとなっています。
同じ明るさのはずなので、海外製の5050テープライトの方が、当社のプロテープライト10よりも消費電力が少ないエコな製品と言えます。実力値を探るべく、測定装置を用いて確認してみました。これについては、「1-2.消費電力について」項にまとめました。それぞれの光学的な違いについては次回のコラムで紹介します。


1-1.定格電圧について


テープライトを購入しようとインターネット通販サイトを調べるとよく見かけるのは定格電圧が「DC12V」のテープライト。
照明メーカーなどで取扱いのあるものは「DC24V」のテープライトが多いような気がします。
では、DC12VとDC24Vの違いとはいったい何なのでしょうか?

結論から言うと、2つのキーワード「電圧降下」と「カット単位」が挙げられます。それぞれのキーワードについて解説します。


A1.「電圧降下」


答えの1つ目は、 「電圧降下」に対する影響を受けやすいかどうかになります。
「電圧降下」とは、テープライトの場合、電源装置から出力されたDC12Vないし、DC24Vの電圧が、灯具末端部分において低下している現象のことを指します。
例えば、電源装置の出力電圧をテスターで測るとDC12Vなのに、灯具末端を測るとDC10Vしか出ていないようなことがあります。 これは、テープライト内部の基板自体の電気抵抗により電圧のロスが発生するために起こります。

中学校の理科の授業で聞いたことがあると思いますが、物理法則「オームの法則」を使って解説します。

<理屈を抜きに結論だけ知りたい場合はスクロールして次の黄色網掛け部をご覧ください。>


オームの法則によると、「電圧、抵抗、電流」の関係は、 E(電圧)=R(抵抗)×I(電流)で表されます。

テープライト基板内部の電圧降下量をΔEとすると、ΔE=R(基板内部の導体抵抗) x I(流す電流量) となります。

また、消費電力Wは、 W=E(電圧)×I(電流)で表せます。
上式を変換して電流Iを算出する場合、 I=W/Eとなります。

仮に、同じ消費電力(ここでは仮に12Wとします)のテープライトで、それぞれ定格電圧がDC12VとDC24Vだった場合、流れる電流量は、

I = W/E より、

DC12Vテープライトの場合 I = 12W / 12V = 1A (アンペア)

DC24Vテープライトの場合 I = 12W / 24V = 0.5A (アンペア)

となり、 DC12Vの方はDC24Vに比べて2倍の電流を流す必要があることがわかります。

一方、電圧降下はΔE=R×Iですので、R(抵抗=ここではテープライト基板内部の導体抵抗とします)を便宜的に「1Ω」とすると、

ΔE = R×I より、

DC12Vテープライトの場合 ΔE = 1Ω × 1A = 1V (ボルト)

DC24Vテープライトの場合 ΔE = 1Ω × 0.5A = 0.5V (ボルト)

となり、 DC12Vの方はDC24Vに比べて2倍の電圧降下を引き起こすことがわかります。

すなわち、同じ消費電力のテープライトでは、より多くの電流が流れる方(この場合はDC12Vの方)が
電圧降下量が大きくなります。

では、電圧降下はテープライトにどのような影響を及ぼすのでしょうか?

テープライトは仕様書等に記載されているぴったりの定格電圧(12.0Vや24.0V)が給電されることで、本来のあかるさを発揮できますが、電圧降下が起きることで「電源装置につながっているテープライトの先端部分はあかるいが、末端に近づくにつれ電圧が不足して徐々に暗くなっていく」といった現象が発生します。
「テープライトの先頭と末端のあかるさが極端に違うなどの弊害が発生する」のです。 つまり、仕様書に記載された明るさを得ることができないということになります。また、 電圧降下はテープライト内部で発生するもの以外に、 電源装置から配線を延長する場合、その配線内部でも起こるので注意が必要です。延長する距離が長ければ長いほど、配線内部の導体抵抗が大きくなり電圧降下量も大きくなります。距離を長く延長する必要がある場合は、太い配線を利用することである程度電圧降下の影響を小さくすることができます。

但し、テープライトが短い場合、当然消費電力も小さい(=流れる電流量が少ない)のでDC12VもDC24Vも大差は発生しません。
5メートルや10メートルといった長いテープライトでその違いが顕著に見えてきます。

当社の プロテープライト はDC24Vとすることで電圧降下の影響を受けにくく、且つ独自構造によって電気の通り道を太く(=テープライト内部の導体抵抗を小さく) してありますので、長くても 末端までしっかりと明るく光らせることができます。


A2.「カット単位」


答えの2つ目は、 「カット単位」
です。

DC12VのほうがDC24Vに比べ、1回路の長さを短くすることができます。 理屈について掘り下げてみます。

1球あたり3VのLED(一般的な白色LED)を、定格電圧がDC12VのテープライトとDC24Vのテープライトそれぞれに電気を光に効率良く変換するように搭載しようとすると、

DC12VのテープライトはLED3個
 = 3V×3個 =9VをLEDで消費。残りの3Vを抵抗器に割り当てて電流量のコントロールに使う。

DC24VのテープライトはLED6個
 = 3V×6個 =18VをLEDで消費。残りの6Vを抵抗器に割り当てて電流量のコントロールに使う。

が基本となります。

DC24VのテープライトはLED×7個で構成するほうが21Vの電圧を消費できるので効率が良いですが、
コスト的な問題と前述の電圧降下や電源装置の初期設定電圧(定格電圧に対しての公差)の影響を受けやすくなるため6個で構成されるものが多いです。

よって、仮に10mmピッチでLEDを搭載すると1回路あたりの長さは、

DC12Vの場合、10mm×3LED = 30mm
DC24Vの場合、10mm×6LED = 60mm となります。

DC12Vのテープライトのほうが1回路あたりのLEDが少ないので1回路の長さを短くすることができます。
そのためDC12VのテープライトはDC24Vのテープライトより細かくでカットができる製品が多いのです。


以上より、DC12VとDC24Vの定格入力電圧による違いをまとめると下記2点になります。

DC12VはDC24Vに比べ1回路が短いため、細かな調整がしやすい。

DC24VはDC12Vに比べ電圧降下の影響を受けにくい。

細かく調整したいような事案は、テープライト自体短い長さで事足りることが多いのではないかと思います。
その場合はDC12Vタイプがよいかもしれません。
間接照明用途などでテープライト自体に長さが必要な場合はDC24Vタイプを利用するほうが無難と言えます。

DC12VとDC24Vのメリット、デメリットを熟知してテープライトを選定するようにしましょう。



1-2.消費電力について


次に消費電力について比較します。


実際に海外製テープライトと当社プロテープライトの電流値を調べ、そこから消費電力を計算しました。

5050テープライト(L=300mm)・・・0.31A (≒12.4W/m)

2835テープライト(L=300mm)・・・0.35A (≒14W/m)

プロテープライト10(L=300mm)・・・0.18A (≒14.4W/m) 

プロテープライト20(L=300mm)・・・0.12A (≒9.6W/m) 

プロテープライト30(L=270mm)・・・   0.05 A (≒4.5W/m) 

市販の海外製テープライトは概ね記載値通りの結果となりました。一方、 当社プロテープライトは記載値よりも20%程度低めになっています。 当社プロテープライトは、電源装置関連トラブル防止のために消費電力を高めに表示してありますので、計算上の電源容量がぎりぎりでも実質的には余裕があるようになっていますので安心してご利用いただけます。

逆に、海外製テープライトを利用する場合は、電源装置の容量に余裕を持った選定が必要になります。
電源装置の選定を誤ると、LEDの不点灯、電源装置の寿命低下や故障、最悪の場合、火災などの事故につながる恐れがありますので注意が必要です。

よって、冒頭で取り上げた「仕様書上で1300ルーメン/メートル 前後の同じあかるさ」の2つのテープライト「海外製の5050テープライトと当社プロテープライト10」の実質的な消費電力はそれぞれ12.4Wと14.4Wであり、 約2Wの違いとなりました。
本当に同じあかるさならばやはり海外製テープライトに軍配があがってしまうのですが、両者のあかるさの測定結果など、光学的な違いについては次回のコラムで紹介します。




総評


今回は電気的な仕様の違いについてご紹介しました。定格電圧の違い(DC12VやDC24V)によるメリット、デメリットや、「消費電力の表記方法が各社によって違う」ということがわかりました。テープライトの消費電力に見合った電源装置を選定しないと様々なトラブルが起こり得ることも知っておく必要があります。特に、海外製テープライトを採用する場合は、仕様書やカタログに記載されている消費電力よりも十分に余裕のある出力性能を持った電源装置を選定するように心がけましょう。また、電圧降下という物理現象がテープライトの明るさに影響することも覚えておきましょう。当社プロテープライトは電圧降下の影響を受けにくい構造になっていることや、消費電力をやや高めに表示することでトラブルを未然に防ぐ対策を行っておりますので安心してご利用いただけます。

次の光学的特性の違いのコラムについては下記画像をクリックするとご確認いただけます。



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