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Jan 07, 2024

LED 改造コード、規格

I retrofit di illuminazione a LED stanno diventando sempre più popolari grazie alla loro energia e facilità d'uso.

LED 照明の改造は、エネルギーと運用の節約のため人気が高まっています。 LED を改造すると、白熱灯、ハロゲン、高輝度放電 (H​​ID) などの従来の光源と比較して、40% 以上のエネルギーを節約できます。

米国エネルギー情報局などの資料によると、照明が商業ビルのエネルギー使用量の約 26% を占めています。 米国エネルギー省によると、米国では建物がエネルギーの 40% 以上を消費していることも広く知られています。

2007 年米国エネルギー独立安全保障法により、2014 年 1 月 1 日が、100、75、60、および 40 W 白熱灯が米国企業によって製造できなくなる日と定められています。 その結果、LED 光源は、ハロゲンや蛍光灯などの白熱灯の代替として従来使用されてきたランプの魅力的な代替品となります。

LEDを使用する理由

LED 改造が顧客に人気があるのはなぜですか? LED は他の光源と比べて環境への影響が軽減されます。 これは、LED の使用によるエネルギーの節約と LED 光源の寿命が長くなり、時間の経過とともにランプ交換の回数が大幅に減ることによるものです。 また、LEDには蛍光灯に使用される水銀などの有害物質も含まれておりません。

LED は、紫外線 (UV) 線や赤外線 (IR) の熱放射を実質的に放出しません。 このため、LED 光源は美術館や美術館など、UV や IR が望ましくない会場に最適です。 UV と IR は、これらの施設にある敏感な物質を劣化させる可能性があります。

LED 光源は、スイッチのオン/オフが頻繁に繰り返される用途に適しています。 インスタントスタート安定器と併用したり、頻繁に切り替えを行うと蛍光灯の寿命が短くなります。 HID ランプは、電源をオフにしたときに再点弧時間の遅延 (通常 2 ～ 20 分) があり、再点灯する前に冷却することができます。 これにより、HID ランプはスイッチ サイクル アプリケーションでは効果がなくなります。 逆に、LED は頻繁にオン/オフを繰り返しても悪影響がないため、省エネのために人感センサーを使用するスペースで人気があります。

LED は、オンにすると瞬時に全光出力でオンになり、多くのコンパクト蛍光ランプ (CFL) や HID ランプのように全光出力に達するまでのウォームアップ期間を必要としません。 LED は低温でも良好に機能しますが、蛍光灯などの他の光源は低温ではルーメンが低下します。

ほとんどの LED 光源の定格寿命は、ハロゲン、HID、およびほとんどの蛍光灯を含む同等の光源よりも長くなります。 また、LED は長寿命でエネルギー効率が高いため、他の光源に比べてライフサイクルコストが有利です。

LED 改造オプション

LED 光源を備えたいくつかの改造オプションがあります。 一般的な改造には、セルフバラスト型 LED ねじ込み式 A19 ランプや LED PAR ねじ込み式ランプなどがあります。 一般的な LED A19 光源の消費電力は 13 W ですが、同様のルーメン出力を持つ A19 白熱灯の消費電力は 60 W です。 これにより、エネルギー使用量が 78% 削減されることになります。

上の例の A19 LED 光源の標準寿命は 25,000 時間ですが、標準的な A19 白熱灯の寿命は 1,000 時間です。

ライフサイクルコストを比較すると、A19 白熱灯に比べて LED 光源は運用コストとメンテナンスコストが低いため、非常に魅力的です。 この例では、LED ランプを交換する前に、白熱ランプを 25 回交換する必要があります。

もう 1 つの LED 改造オプションは、T8 および T12 管状 (通常は 4 フィートの直線状) 蛍光ランプを管状 LED ランプに置き換えることです。 T8 および T12 ランプは全方向性であり、光がランプから全方向に放射されることを意味します。 全方向性の光は望ましくない場合があります。 照明器具の反射板は、より均一な光の分布を提供するために使用されます。

初期の線形管状 LED の改造の多くはビーム角度が狭く、良好な照明分布に問題が生じていました。

いくつかのメーカーは、LED ドライバーと管状 LED ランプを備えた LED レトロフィット キットを提供しています。 変換には、既存の磁気安定器、蛍光灯のランプ ホルダー、および蛍光灯自体を取り外すことが含まれます。 もう 1 つのオプションは、LED とドライバーを備えた改造キットで、アセンブリとして提供され、既存の照明器具のハウジングに直接取り付けられます。 このスタイルの改造キットの利点の 1 つは、分析に測光が利用できることです。

管状 LED は、通常の安定器係数 (0.88) を備えた標準的な 32 W T8 ランプと比較して、エネルギー使用量を約 40% 削減でき、同時にターゲット領域に同様の光レベルを生成します。 ただし、ほとんどの新しい管状 LED ランプは広いビーム角 (160 度など) を備えているため、この問題は解決されています。

もう 1 つの人気のある LED 改造用途は、街路照明や駐車場照明です。 これらの用途における既存の照明器具の多くは、高圧ナトリウム (HPS) やメタルハライド (MH) などの HID ランプを使用しています。

道路や駐車場に HID 照明よりも LED 照明を使用することには、多くの大きな利点があります。 これらには、エネルギー使用量の削減と寿命の短縮が含まれ、結果としてランプの交換が減ります（高い街灯柱による高額なメンテナンスコストの節約）。 また、LED は、HID ランプが切れて（定格寿命が短いため）、エリアが安全でなくなった場合に、照明が不十分な空間によるリスクを軽減します。 LED は、調光や占有感知などの制御性に関しても柔軟性があり、エネルギーを節約し、エネルギー基準への準拠を支援します。

コードに関する考慮事項

既存の照明器具を LED 光源で改造する際のコード関連の考慮事項にはどのようなものがありますか? ほとんどの場合、既存の照明器具は、特定のランプ タイプ (T8 など) に基づいて UL リストに登録されています。 おそらく、後付けされる照明器具には、後付け LED 光源を備えた UL リストがありません。

照明器具改造キットに検査が必要かどうか、および準拠がどのように確立されているかを判断するには、管轄当局 (AHJ) に確認することが重要です。 オンライン文書では、UL は、現場で既存のランプと安定器を交換して器具を変更すると、UL リストが無効になる可能性があることを示唆しています。 AHJ は、LED レトロフィット キットが製品カテゴリ「照明器具変換、レトロフィット (IEUQ)」の下で UL に分類されることを要求する場合があります。 UL によれば、「これらの製品は、メーカーの指示に従って使用した場合、ユニット全体の動作に悪影響を及ぼさないことが確認されるよう調査されています。」

元のランプを使用できなくなるように改造された照明器具には、その照明器具が改造され、元のランプを使用できなくなったことを示すラベルが貼り付けられている必要があります（改造キットの製造元が提供）。 このラベルは、AHJ ​​が変換レトロフィット キットが UL 分類マークを満たしているかどうかを簡単に識別する方法です。

これらの管状 LED 線形光源の一部は、既存の T8 ランプの電子安定器を使用できます。 これにより、既存の安定器を取り外したり、新しい LED ドライバーを取り付けたりすることなく、リニア T8 ランプを簡単に交換できます。

設計上の考慮事項

照明設計者が LED の改修を評価する際に考慮すべき項目は他にもあります。 設計者は LED の仕様を調べて、ランプが特定の用途で動作するかどうかを確認する必要があります。 照明の測光分析を実行する場合、照明器具の測光情報は元々全方向性ランプを使用して開発されたものであることを覚えておくことが重要です。 後付けがランプ交換の場合、新しい LED ランプが管状 T8 交換などの全方向性でない場合、照明器具の測光は使用できません。 既存の家に挿入するアセンブリとして提供される一部の改造キットには、利用可能な測光情報が含まれています。

自己安定化 LED ランプは、熱放散のため、完全に密閉された照明器具には適さない場合があります。

「開放型照明器具での使用に適している」とマークされている LED 光源は、照明器具が開放型で追加のランプ封じ込めバリアを必要としない用途でランプの交換に使用できます。

もう 1 つの考慮事項は、照明器具システムの効率です。 LED 光源は、交換するランプと同じルーメンである必要はありません。 これは、街路照明や駐車場の照明に使用される屋外照明ポール取り付け器具の LED 改造など、場合によっては許容される場合があります。 ほとんどの LED 改修では、既存のポールを再利用しながら照明器具全体を交換する必要があります。

屋外照明の場合、より低い LED ルーメンが許容される理由の 1 つは、LED 光源によって供給される光の均一性が大幅に改善されることが多いためです。 地面にホットスポットを作るためにエネルギーが費やされることはありません。 屋外照明の設計では、照明が平均的な光レベルではなく、照明領域に許容される最小の光レベルを提供することが必要です。 したがって、照明の均一性が向上し、LED 器具はより低い全体的なルーメン レベルで動作できます。

HPS や MH などの HID ランプは、光源の効率だけに注目すると、非常に効率的 (100 ルーメン/W 以上) であるように見えます。 ただし、光源効率は、光源から路上や駐車場などのターゲット領域に実際に照射される光の量を正確に反映しません。

LED 光源を備えた照明器具は、通常、他の光源と比べてシステム効率が高くなります。 システム効率は、ターゲット領域に実際に到達するルーメン数に基づいています。 ランプから発せられるルーメン数（光源効率）とは異なります。

HID ランプは全方向性であり、ターゲット領域に光を反射するために照明器具内に反射板が必要です。 ただし、すべての光の方向を効果的に変更できるわけではありません。 通常、HID ランプからの光の 40% 以上はターゲット領域に到達しません。

LED 光源は通常、指向性があり、内腔が反射したり方向を変えたりすることなくターゲット領域に到達することを意味します。

LED 光源 (光源効率が約 100 ルーメン/W) を備えた一般的な照明器具のシステム効率は 50 ～ 75 ルーメン/W です。 HID ランプを備えた一般的な照明器具のシステム効率は 30 ～ 35 ルーメン/W です。 一般に、LED ドライバーは HID バラストよりもエネルギー効率が高くなります。

LED 光源を選択する際には、色温度と演色評価数 (CRI) も考慮すべき重要な要素です。 ほとんどの LED は、光出力が低くなるほど色温度が上昇するため、効率が向上します。

LED は 80 年代と 90 年代に CRI 付きで入手可能です。 現在の CRI は、パステル カラーの最初の 8 つ (R1 ～ R8) のカラー基準サンプルの尺度です。 ただし、現在の CRI メトリクスには、強い赤 (R9) などの飽和した色は含まれていません。 ハロゲン以外のほとんどの一般的な光源は、R9 メトリックをあまり適切にレンダリングしません。 現在、多くの LED メーカーが飽和演色性を強化し、R9 CRI 値を指定した製品を提供しています。

照明設計者は、指定された LED の IES LM-79、LM-80、および TM-21 のドキュメントがすぐに入手できることも確認する必要があります。 『Consulting-Specifying Engineer』2012 年 8 月号の記事「LED を指定するための適切なリソースの使用」を参照してください。

その他の優れたリソースには、Design Lights Consortium や Energy Star Qualified LED Lighting などがあります。 これらのリソースにより、製品が高い品質と性能基準を満たしていることが保証されます。 米国エネルギー省の CALiPER (市販 LED 製品評価および報告) プログラムは、既製の LED 製品をテストおよび評価して、実際に定格どおりに動作するかどうかを確認します。

O&M の節約

ライフサイクルコストを評価する場合、ルーメンの減価償却は重要です。 特にメタルハライドランプは、比較的短期間で大幅なルーメンの低下に悩まされます。

LED の耐用年数は、通常、30% のルーメン低下、または 70% のルーメン維持 (L70) に至るまでの動作時間として定義されます。 このレベルのルーメン減耗は、耐用年数の標準として広く採用されています。 ルーメンレベルの 30% の低下は、通常、ほとんどの人には検出されません。

多くの LED の L70 寿命は 50,000 ～ 100,000 時間であり、他のほとんどの光源と比べて魅力的です。

LED のライフサイクル コスト分析では、通常、15 年間の総コストがほとんどのシナリオで LED を魅力的なものにすることが示されています。 ライフサイクルコストの比較には、分析の年数を含める必要があります。 照明器具の数。 照明器具の初期費用（ランプの種類を含む）。 初期設置費用。 年間の営業時間。 kWhあたりの電気料金。 比較期間中のランプ交換コスト (例: 15 年)。 比較時のバラスト/ドライバーの交換コスト。 比較中にランプ/安定器を交換するための費用。 ランプの廃棄費用もかかります。

表 1 は、退役軍人省建設施設管理局が 2011 年 10 月に実施した調査のライフサイクル コスト分析を示しています。この分析では、駐車場用途における HID と LED を比較しています。

追加の考慮事項には、HID ランプのウォームアップ時間のために制御が制限される HID などの光源と比較した LED 光源の制御性が含まれます。 これは、屋外照明および駐車場に対する ASHRAE 標準 90.1-2010 の照明制御要件が増加しているため、特に重要です。 LED 光源にはウォームアップ時間がなく、頻繁なサイクルによって寿命が短くなることがないため、他のいくつかの光源 (HID など) と比較して、効果的なスケジュールと占有制御に最適です。

LED の改造により、従来の光源に比べてエネルギーと運用およびメンテナンスのコストが削減されます。 LED は、照明デザイナーとクライアントに、これまで不可能だった利点とオプションを提供します。

Michael Chow は、Metro CD Engineering の創設者兼オーナーです。 彼はオハイオ ノーザン大学で BSEE を取得しており、Consulting-Specifying Engineer 編集諮問委員会のメンバーであり、2009 年の 40 Under 40 の受賞者でもあります。

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