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第2世代LEDを既設ブレーカーに増設 — 起動時サージで台数を算定する。

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John, Sales Manager at Low Carbon Tecluxジョン(営業マネージャー)業界ニュース


LEDの突入電流によるブレーカー遮断:1回路あたり何台まで設置できるか

はじめに

器具交換後の2夜目、既存B16系統に増設した32Wトラックライト12台により投入時にB16が遮断しました。同一分電盤上の2016年製LEDでは一度も作動していません。新型器具は定常消費電力が小さい一方、起動時サージがはるかに大きいため、従来の台数算定は通用しません。本稿では、レールドライバ内蔵TRIACトラックライトを例に、後述の台数算定の根拠と増設前の確認事項を示します。

スーパーマーケットの通路に設置したVUE-Tトラックライトヘッド。LED突入電流による遮断器トリップの計数が1回路あたりの台数を決める。
写真:既存ブレーカーに増設した器具 — 定常電力は許容範囲でも、起動サージで遮断する。

共用回路で定常電力が当てにならない理由

LED照明器具1台では分電盤への影響は微小ですが、20台を同時投入すると様相が変わります。各ドライバは投入時に入力コンデンサを充電し、そのピークは同一ミリ秒内に加算されます。Schneiderの測定では、25台の56W照明器具が定常時1400Wのみの消費でありながら、2.5msにわたり237Aのサージを生じ、20Aブレーカーを遮断しました。回路ごとに2つの上限が存在します。定常電流による台数とサージによる台数であり、小さい方が律速となります。LED回路では、ほぼ常にサージ側が律速となります。

  • 台数は増え、盤はそのまま — 第2世代の増設器具は、サージの小さい負荷を前提に選定されたブレーカーを引き継ぎます。
  • 短いピーク、高速遮断 — 電磁引外し装置は秒ではなくミリ秒で動作します。
  • 安価なドライバは障害を素通しする — 電源ラインの乱れが下流で目に見えるフリッカーになります。
壁面調光器向けの位相制御モジュールを内蔵したVUE-T TRIACレールドライバの拡大図
写真:サージはこのモジュールで発生する — ピーク電流とパルス幅を確認すること。

対策1:ブレーカーあたりの台数を2回計算する

照明回路は必ず2通りの方法で設計し、小さい方の値を採用する。定常電流による台数は、ブレーカーの定格電流を1台あたりの電流で割って求める。突入電流による台数は、ブレーカーのサージ耐量をドライバのピーク電流で割って求める。Eaton と BEAMA も同じ手法を公開している。ドライバの仕様書に記載されたピーク電流 Ipk とパルス幅 T50 を用い、合成パルスを余裕を見て電磁引外し帯と比較する。

ブレーカー特性曲線電磁引外し帯推奨用途LED適用ルール
B特性16A定格の3~5倍抵抗負荷主体のエリアLEDの台数が最少。突入電流で最初に遮断される
C特性16A定格の5~10倍商業照明LED系統の標準。Ipk/T50を検証する
D特性16A定格の10~20倍突入電流の大きい設備台数が最多。ケーブルと選択性を確認する
限界値の計算例突入電流と定常電流B16回路の32W×12台突入電流側の計算値が制約となる — 回路を分割するか、起動を時間差で行う

サージによる台数制限が生じる場合は、列を2台のブレーカーに分割する、停電後の起動を順次ずらす、電圧ゼロ点で開閉するゼロクロスリレーを使う、のいずれかで対応します。ブレーカーを大容量のものに交換するだけでトリップを解消しようとしてはいけません。上限を決めるのはケーブルサイズと短絡保護です。

算定例 — B16×1台に32W器具12台を接続以下の数値はEaton/BEAMA方式を示す例示的前提であり、製品仕様ではありません。32W器具は230V時に定常時約0.15Aを消費するため、12台で合計1.8Aとなり、B16の定常電流枠に収まります。ドライバのサージをIpk 40A、T50 200マイクロ秒と仮定すると、合成ピークはB特性の3〜5倍帯を超えるため、サージ側の台数制限は6台付近で律速となります。対策はB16を維持したままとします。6台ずつ2回路に分割、起動の順次投入、ゼロクロスリレーのいずれかとします。

項目計算12台の結果
定常電流12台×約0.15Aで230V時に1.8Aとなり、B16の定常枠内合格
サージ(Ipk/T50の例示値)合成ピークをB特性の3〜5倍帯と比較6台付近で制限
B16を維持する対策6台ずつ2回路、起動の順次ずらし、またはゼロクロスリレー12台、トリップなし

任意の器具で同じ算定を繰り返す場合は、仮定した40Aと200マイクロ秒を、ドライバの仕様書に記載されたIpk/T50に置き換えてください。仕様書にサージの記載がまったくない場合は、その列は未検証として扱い、まず回路を半分に分割してください。中央制御スケジュールにおける調光技術の選定全般については、中央制御スケジュール向け調光技術選択ガイドが位相制御とバスシステムを比較しています。本ガイドはブレーカー1台当たりの台数算定とします。

対策2:壁面調光器を新しいドライバに適合させる

従来のリーディングエッジ壁面調光器は、各半サイクルの前縁を急峻な電圧ジャンプでカットします。一方、新型の容量性LEDドライバは、トレーリングエッジ調光器による緩やかな後縁カットを好みます。誤った組合せでは30%未満でフリッカーが最も顕著となり、うなり音を生じ、調光範囲が狭まり、ドライバが劣化します。トレーリングエッジLED調光器への15分の交換作業で、ほとんどの事例は解消します。リーディングエッジ/トレーリングエッジ両対応の埋込型TRIACスポットライトは、5~35Wのヘッドを両方式の壁面調光器で調光できるため、ブティックは既存配線をそのまま使い、ジュエリーカウンターは低照度域の光を維持できます。

組み合わせ最小負荷低照度域の挙動対策
リーディングエッジ壁面調光器+新型LEDドライバ1チャンネルあたり20~50W30%未満でフリッカーとブザー音壁面調光器をトレーリングエッジLEDタイプに交換
トレーリングエッジ壁面調光器+LEDドライバ1チャンネルあたり5~10W低照度域の光が滑らかで、EMIも低減維持し、ドライバリストで適合確認
フリッカー指標の判定基準Pst LM:1.0以下EUエコデザイン規則に基づくSVM 0.4以下仕様書に該当記載がなければ、調光品の受注は不可
両エッジ対応ヘッド SP01およびVUE-Tリスト掲載の壁面調光器で1チャンネルあたり5Wまで配線変更なしで低照度域の光を維持記載された箇所では、既存の壁取付調光器をそのまま残します。

配線器具メーカーの主流製品であるLutronやLegrandクラスの後縁方式(trailing-edge)LED調光器は一般的な参照例であり、容量性ドライバに最適です。選択はカタログページではなくドライバの仕様書で確認するため、ここにリンクは不要です。壁取付調光器を残す必要がある場合は、前縁・後縁の両方に対応すると明記されたヘッドを選び、回線全体を10%で再試験してください。

ドライバの仕様書と併せて調光器の適合リストを要求し、承認前に回線全体を10%で試験してください。アクセント照明とアンビエント照明の層を備えた小売店向け照明システムでは、調光された注視点をトラックライトとスポットライトが担い、ライン照明が背景光を担当するため、1台の調光器の不具合が売場全体を巻き込むことはありません。

対策3:ドライバの温度表を読む

ドライバが先に壊れる原因はコンデンサであり、LEDではありません。アルミ電解コンデンサの寿命は10℃上昇するごとにおよそ半減するため、室温空気での表は60℃仕様の器具には通用しません。Lutronの2025年のレトロフィット資料は、低品質なドライバが通常の電源ラインの外乱をそのままフリッカーやちらつきとして通過させると警告しています。フリッカーを出す安価な段は、同じように早期に故障します。器具本体付近の空気温度を1シフトを通して測定してください。床面の測定値は器具より15〜25℃低くなります。

高温の高天井エリア向けに-40~+80°Cの定格を持つFORT-A-HT高周囲温度対応ドライバモジュール
写真:耐熱仕様のドライバ収納部 — ta/tcの行が高温室向けの受注を決めます。

両極端の環境では、それぞれ逆の対策が必要です。低温キャビネットでは電子部品に結露が生じ、炉周辺のエリアでは熱で焼き付けられます。FORT-A-HT高温対応ライン照明は、実績ある器具本体にTridonic製INDUSTRYドライバを組み合わせています。周囲温度−40〜+80℃に対応し、60℃での寿命を公表しており、最も高温のシフトでもDALI-2の調光とD4iデータを維持します。

仕様書の項目完全記載(FORT-A-HT公表)記載不足の仕様書
定格周囲温度−40〜+80℃25℃のみ
寿命の記載60℃で最大100,000時間、ドライバは8年クラス温度条件なしで50,000時間
サージ耐量4kV内蔵+SPD経路で最大10kVサージに関する記載なし
発注ルール器具本体温度が60℃を超える高温エリア低温室のみ

契約を結ぶ前に、放熱に関する主張は必ずこれら4行の内容と突き合わせて確認してください。通路を閉鎖せずに進める段階的ランプ交換計画は夜ごとの交換を順序立てて実施しますが、本ガイドは各交換が引き起こし得るコールバックを防ぎます。

ヘッドを追加する前に指定すべき仕様

  • サージ2項目 — 対象ヘッドのドライバにおけるピーク電流Ipk(A)とパルス幅T50(マイクロ秒)。
  • ブレーカー仕様 — 曲線 B/C/D、定格、そしてサージと定常のどちらの計数が支配的か。
  • 調光器リスト — エッジ方式ごとに適合する壁面調光器を明記し、チャンネルごとの最小負荷も示す。
  • フリッカー基準 — ドライバの仕様書に記載された Pst LM と SVM の数値。形容詞ではない。
  • 温度表の行 — 定格ta、tc点および使用駆動電流における60℃時の時間。表がなければ高温環境では発注しない。
  • コールバック算定 — $150〜$500の再訪問1回回避で、全行の適合確認費用を回収できる。
再訪問コスト一般的な範囲消費されるもの
診断のための出張$150〜$2001件の不具合、1回の梯子作業、しかも未解決
高所作業車の1日$150〜$300天井が高い場所でのリフト借上げ
調光器の元への戻しと再試験$100〜$200壁面調光器の交換と10%の再試験
再訪問1回でまとめて対応$150~$500地域によって異なる。予防策のほうが低コスト

よくある質問

ワット数が低くても、集合サージは大きくなります。電磁引外し装置はミリ秒単位のピークを捉えるためです。 投入時には各灯体のコンデンサ充電ピークが重なります。そのため、定常定格内に収まっている列でも引外し帯を超えます。回路を分割するか、起動をずらしてください。

2つの上限を算出し、小さいほうを採用します。通常はサージ側が効きます。 定格電流を1台あたりの電流で割って常時接続台数を求め、ブレーカーのサージ耐量をドライバのIpkで割ってサージ台数を求めます(B/C/D特性を使用)。LEDではC16が標準的な選択です。

リーディングエッジ方式の壁面調光器は波形を急峻に遮断しますが、容量性ドライバは緩やかな後縁遮断を求めます。 不整合は30%以下でフリッカーやブザー音として現れます。しかも20~50Wの最小負荷に新しい列は到達しません。最小負荷5~10Wのトレーリングエッジ方式LED調光器に交換してください。

適合調光器のリストとPst LM・SVMの数値が根拠です。形容詞だけでは何も証明できません。 SP01ファミリー(5~35W、140lm/W、CRI90)は両エッジ方式の壁面調光器を記載しています。VUE-T 32W(145lm/W)はTRIACドライバをレールアダプター内に搭載しています。10%で試験してください。

器具本体周辺の空気温度がドライバの仕様表を超える場合です。10℃ごとに寿命は半減します。 使用電流条件でのta、tc、60℃時の時間の提示を求めてください。Tridonic INDUSTRYの−40~+80℃シリーズが高温ベイ向けの基準です。壁面ではなく高所で測定してください。

まとめ

灯体を取り付ける前にサージを計算してください。ブレーカーごとの常時台数とサージ台数、新しいドライバにはトレーリングエッジ方式の壁面調光器、高温空気には温度表です。32Wの灯体12台は、B16ブレーカー1台に接続する前に、紙の上で二度計算すべきです。15分の調光器交換は一シーズンのフリッカーに勝り、ta/tcの数値はどんな発熱の形容詞にも勝ります。標準のIpk/T50と調光器リストはご要望に応じて公開します。数値の行がなければ、注文もありません。

同一回路を共有するLED負荷がシステム全体に及ぶと、単一の照明器具では決して現れない累積的なサージ効果が生じる。

シュナイダーエレクトリックの設置ガイダンス

参考文献

バイヤーがLOW CARBON TECLUXと協業する理由

Low Carbon Teclux について

Low Carbon Teclux Co., Ltd. 2010年よりLED商業照明を製造しています。工場直販のOEM/ODMメーカーとして、欧州およびオーストラリアの輸入業者や販売代理店をサポートしています。製品選定やサンプル試験から量産、納品に至るまで、エンジニアリング、製造、営業を一つのチームが一貫して担当します。

当社のエンジニアリングサポート

価格の比較にとどまらず、プロジェクトのバイヤー様が最適な照明器具、光学系、ドライバを選定できるよう支援します。用途、取付高さ、目標lux、調光プロトコル、仕上げのご要望をお送りいただければ、当社のエンジニアがRFQに応じてシリーズ、光学系、ドライバ構成、保守部品計画をご提案いたします。標準品で対応できない案件では、ハウジングから光学系、ドライバ、仕上げまでプロジェクト専用に設計したカスタム照明器具を、試作から量産まで共同開発します。

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企業概要 // 仕様書

社名

Low Carbon Teclux Co., Ltd.

ブランド名

Low-Carbon

事業形態

LED照明メーカー

サービス

工場直販 / OEM / ODM

主要製品

LEDトラックライト、ライン照明、ダウンライト、屋外照明

生産能力

設計開発・製造・販売の一体化体制;試作から量産まで

認証

CE / FCC / RoHS / ISO9001

輸出地域

欧州・オーストラリア

Low Carbon Teclux工場におけるLEDトラックライトの生産ライン

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