LEDストリップライトはどのように設計・製造されているのか？

夜の薄明かりが降り注ぐたびに、夜のLEDストリップライトは、星の川、窓から落ちる星、何千もの流星が交差するような間に曲がりくねった梢の軌跡から流れ出し、建物の壁スクリーンの色は何千色にも変化する。光の帯はやわらかくこぼれ落ち、隅々までやさしく包み込み、夜風がロマンチックな色彩をもたらす。

友よ！夜に美しく輝くLEDストリップライト、どうやって製造しているのだろうと思ったことはありませんか？LEDストリップライトのデザインや製造工程に興味があったり、DIYや購入時の参考など、製造の詳細を知りたいと思いませんか？今日は、この興味深いLEDストリップライトの設計と製造工程について詳しくお伝えしよう。

LEDストリップライトの原材料は何ですか？

LEDフレキシブル・ライト・ストリップの原材料には、主にLEDビーズ、PCB基板、ワイヤー、テープなどが含まれる。中でもLEDはストリップの心臓部であり、LEDの品質がストリップの明るさと寿命を直接決定する。回路基板はストリップの血管のようなもので、LEDへの電力伝送を担当します。ワイヤーはコントローラーからLED媒体への電流です。テープはストリップのプロテクターのようなもので、LEDストリップの設置が強固であることを保証するために、ストリップにしっかりと固定することができます。

LEDランプのビーズとテープについては、前回の記事で詳しく紹介した。

LEDストリップライト用LEDの正しい選び方
導かれた軽いストリップの粘着テープの質を判断し、選ぶ方法か。

LEDストリップライトPCBとは？

ここで、LEDストリップライトのもうひとつの重要な素材について理解することにしよう：PCBボード。

LEDストリップライト用PCB基板は、フレキシブル基板であり、FPC基板（フレキシブル・プリント・サーキット）とも呼ばれ、曲げられる、軽量、高密度配線などの特徴を持つ、柔軟な素材で作られた回路基板の一種である。曲げたり、丸めたり、複雑な空間レイアウトにも対応できる。

FPCの主な構成材料には、基板、導電材料、接着剤、カバーフィルムなどがある。各材料はFPCの性能と機能に重要な役割を果たし、さまざまな回路設計のニーズに応えます。以下はFPCの一般的な層です：

1.ベース層（ベースフィルム）:通常、ポリイミド（polyimide、PIと呼ばれる）またはポリエステル（polyester、PETと呼ばれる）で、1/2mil、1mil、2milの厚さ指定が一般的に使用される；1/2milと1milが一般的に使用される。

2.銅箔層（銅箔）カレンダー銅(RA銅)と電解銅(ED銅)は1/3oz、1/2oz、1ozなど2種類の厚さ仕様があります。カレンダー銅(RA銅)は銅板から作られ、何度も圧延を繰り返した後、その結晶化は組織的に薄片状になり、電解銅(ED銅)は連続生産で丸い陰極ドラムに特殊な電解機を通して作られる。一般的に、FPCはカレンダー銅（RA）の動的な曲げの選択が必要で、FPCは電解銅（ED）の3-5回の曲げ（組立曲げ）の選択だけでよい。電解銅は導電性とコスト面で有利であり、現在のライトボードのほとんどは電解銅を使用している。

3.接着剤エポキシ樹脂は銅箔を基板に接着させるために使われ、強度と耐久性を与えます。

4.カバーレイヤーベース層、絶縁層、ソルダーレジスト、保護層と同じ材料で、一般的に0.5milの厚さが使用される。

LEDストリップライト用PCB基板の選び方は？

LEDストリップライトのPCBボードには、シングルパネルとダブルパネルがあり、シングルパネルは通常0.07mmと0.11mmの2つの厚みがある。白色カバーフィルムを使用する場合、シングルパネルの厚さは18 um増加することに留意すべきである。両面基板は通常、0.11 mm、0.12 mm、0.2 mmの3つの厚さを有する。同様に、白のオーバーレイ・フィルムを使用した場合、両面ボードの厚みは36 um増加する。一部の特殊用途やハイエンド製品では、より高い機械的特性、電気的特性、または熱管理要件を満たすために、FPCの厚さが0.3mmから0.55mmに達することがあります。

PCBの銅厚は通常、積層板の銅層の厚さを指し、一般的に1オンス、2オンスなど、1平方フィート（oz）あたりのオンスで表されます。銅の厚みが増すと導電性が良くなり、通電能力も強くなるはずですが、銅自体は貴金属です。2オンスの銅厚は1オンスより高価で、銅の使用量が2倍になるため、コストは上昇する。

PCBの銅厚は、ライトボードの価格に影響する。LEDストリップライトのPCBが大電流、例えば20W/mを流す必要がある場合、熱を減らし効率を向上させるため、2オンスの厚い銅が必要になることがある。1オンスの銅厚単一パネルの価格は約0.07米ドル/平方デシメートルで、2オンスの銅厚は0.11-0.14米ドルに増加する可能性があります（材料+加工費約60-100%の増加）。銅の厚さは 1oz ごとに増加します、そして LED のストリップ PCB の費用は 30%-50% を上げるかもしれません。

銅の厚みはコストを増加させますが、設計上必要な選択かもしれません。厚い銅を必要としない設計であれば、厚い銅の使用はコストの無駄となるため、電気的性能、放熱の必要性、予算の決定と組み合わせて設計する必要がある。現在、より多くのPCB基板が両面基板で使用されており、単板は輝度が高くなく、距離が短い場合にのみ適用される。

LEDストリップライトは、LEDの直列・並列の組み合わせでどのように設計されているのですか？

LEDライトストリップはLED密度が異なり、通常1メートルあたりのLED数も異なるため、ストリングとパラレルの組み合わせも異なる。例えば、SignliteLEDは60LED/メートル、128LED/メートル、140LED/メートルのストリップを製造しています。ここでは60LED/mを例に、LEDの直列-並列の組み合わせを説明する。まず、電源電圧が異なる。12V電源のストリップであれば、直列-並列の関係は3直列20個、24V電源であれば、直列-並列の関係は6直列10個となる。

例LEDのVf値を3Vとすると、下の図1に示すように12Vの電源回路では、直列-並列の関係は3直列-2並列となり、3個のLEDを直列に接続した後の直列LEDの合計電圧は3V×3＝9Vとなる。残りの12V-9V＝3Vを電流制限抵抗Rで分圧し、LEDの安定動作と過電圧による破損を防ぐ。なお、1ストリングのLED数が多すぎる場合（例えば、4個直列で12V必要）、電流制限抵抗の電圧マージンがなくなり、輝度制御に影響を与える可能性があります。

下図2は24Vの電源回路で、直列と並列の関係は6直列、2並列である。LEDを6個直列に接続すると、直列LEDの合計電圧は3V×6＝18Vとなる。残りの24V-18V＝6Vを、抵抗Rの大きさを調整することで、電流制限抵抗で分圧する。そして、抵抗Rの値の大きさを調整することで、LEDの電流を変えることができ、LEDの明るさを変えることができる。

LEDストリップライトの抵抗値を計算するには？

LEDストリップライトでは、抵抗の正しい選択が重要です。オームの法則（V=IR）は、抵抗を計算するための基本的な法則です。下図に示すとおりである：24Vの電源を使用し、各LEDが3Vを必要とする場合、合計6個のLEDに必要な電圧は18Vとなります。したがって、抵抗にかかる電圧は24V - 18V = 6Vとなる。回路を流れる電流が0.03アンペアだとすると、オームの法則に従い、抵抗値は6V÷0.03A＝200オームとなる。

もう一つ注目すべき点は、電力式に耐える抵抗の電力を考慮する必要があることである：上図の抵抗器の電源電圧は6Vです。抵抗器を流れる電流を0.03Aとすると、抵抗器の電力は次のように計算される：6V×0.03A＝0.18Wとなります。次に、0805の抵抗値が0.125Wであるのに対して、1206パッケージの抵抗値は0.125Wであることを確認した上で、0.18Wより大きくなければならないチップ抵抗を選択する。0805パッケージの抵抗値が明らかに小さい場合、1206パッケージの抵抗値を選択する必要があります。この設計抵抗は、電流の安定性と信頼性の長期的な仕事の抵抗を確保することができます。

正しい抵抗値を選択することで、LEDストリップの安全な動作を保証し、過熱や損傷を避けることができます。抵抗値が大きすぎると電流が少なくなり、LEDが正常に点灯しない可能性があります。一方、抵抗値が小さすぎると電流が多くなり、安全上の問題を引き起こす可能性があります。

実際の用途では、温度変化による抵抗値への影響やLEDのパワーなど、より多くの要素を考慮する必要があることは注目に値する。したがって、実際の用途では、具体的なニーズに応じて適切な抵抗値を選択し、必要なテストと調整を行うことをお勧めします。

さらに、抵抗値を合理的に選択することで、回路の性能を最適化することもできる。例えば、抵抗値を調整することで、LEDの明るさを変えることができる。場合によっては、回路の安定性と信頼性を確保するために、複数の抵抗を並列に接続して電流を広げる必要があるかもしれません。

つまり、抵抗値を正しく計算し、選択することは、LEDストリップライトの適切な動作にとって非常に重要です。オームの法則を理解し適用することで、回路をよりよく制御し、LEDストリップライトの安全で効率的な動作を保証することができる。

LEDストリップライトのLEDの数が違うのはなぜですか？

現在、市場では1メートルあたりのLED数が異なっており、一般的な仕様は60個、120個、180個、240個となっている。なぜこれほど多くの種類があるのでしょうか？主な理由は、顧客によって必要な明るさが異なるためで、アプリケーションのシナリオ、エネルギー消費、放熱、コスト管理、設置効果などが含まれる。LEDの数が多ければ多いほど、単位面積あたりの輝度は高くなるはずです。

例えば、装飾的なLEDストリップライトにはそれほど高い密度は必要ないかもしれない。それを満たすには1メートルあたり60個のLEDを使用すればよいが、機能的な照明には1メートルあたり180個またはそれ以上の密度が必要になるかもしれない。商業施設では、雰囲気を演出するために高密度のストリップライトを使用する必要があるかもしれないが、一般家庭では1メートルあたり120個のLEDで十分である。

さらに、カット間隔は、設計上のランプビーズの数に影響する可能性がある。3個または6個のLEDが切断点であると仮定すると、同じものが1メートルあたり60個となる。2つの切断点の長さは同じではなく、3個のLEDを1グループとした場合の切断距離は50mm、6個のLEDを1グループとした場合の切断距離は100mmとなる。

コストも要因の一つだ。LEDの数が多ければ多いほど材料費がかかり、価格が高くなる可能性がある。ライト・ストリップのLED密度は、予算によって異なる。低密度（1メートルあたり60個のLED）は予算が限られているユーザーに適しており、高密度（1メートルあたり180個のLED）は効果を求めるユーザーに適している。

LEDの数が多ければ多いほど、消費電力も熱も増加するため、設計に注意を払う必要がある。高密度のLEDストリップには、より優れた放熱設計が必要な場合がある。

設置効果：LEDの密度が高く、光がより連続的で均一なため、明らかな暗部や光の間隔が生じない。これは、テレビの背景や陳列棚など、滑らかな光の効果が必要な場所で重要である。また、低密度のLEDストリップは、LEDの間隔が大きく、S字型LEDストリップのような押し出し圧力の集中が現れにくいため、曲げ設置がより柔軟かもしれない。

LEDストリップライトの購入に加えて、ストリップの電力を同期させる必要がある（1メートルあたり10Wや20Wなど）。

LEDストリップライトの発光効率を高めるには？

LEDストリップライトの発光効率を向上させるために、最も直接的な方法は、より高い輝度のLEDを購入するか、LEDの数を増やすことですが、その結果、コストもそれに応じて増加するということです。通常、26～28 lmのSMD2835のLEDの価格は約0.0025米ドルです。30-32lmのLEDを使用する場合、価格は0.0035米ドルになる。120個のLEDで1メートルを計算すると、1メートルのライトストリップのコストは0.12米ドル上昇する。

光効率を上げるもう一つの方法は、直列に接続するLEDの数を適切に増やし、抵抗で失われる電力を減らすことだ。この方法は比較的効率が向上し、コストもそれほど上がらない。

1.1メートルあたり10Wの電力で電圧24VのLEDが120個あり、1グループに6個のLEDがあると仮定すると、1メートルのLEDが20個×6シリーズで、各グループのLEDの電流は10÷24V÷20＝0.021Aとなる。LEDの下の表を見上げると、Vf値＝2.77V。その抵抗の電圧値は24V-2.77V×6＝7.38Vと計算した。これは、1つの抵抗で7.38V×0.021＝0.155Wの無駄な電力を消費し、すべての抵抗で0.155W×20＝3.1W、3.1÷10×100%＝31%の無駄な電力を消費する。この結果、LEDストリップの発光効率は69%となる。

2.直列数の効率を変更するには、メートル当たり10Wの120個のLEDを見てみましょう：8グループのLEDは、その後8シリーズ15とランプビーズ電流の各グループの直列の回路：10÷24÷15 = 0.028A;以下の表を確認してください。Vf = 2.8Vの値に対応する28ミリアンペア、我々は無駄な電力に抵抗で消費される抵抗電圧の値を計算：24V - 2.8V × 8 = 1.6V、：1.6V × 0.028 = 0.045W。全無用電力で消費される抵抗は0.045×15＝0.675Wとなり、電力比の抵抗で消費される：0.675÷10×100%＝6.75%となり、ストリップの発光効率は93.25%となる。

上記の2組の計算から、8個の直列LEDは6個の直列LEDよりも効率が高く、効率は約25%増加し、マルチLED直列ライトの効率は増加したことがわかる。しかし、注意しなければならない問題がある。それは、LEDストリップの電圧降下問題を考慮することである。LEDはVf値が小さいものを選択しなければならず、長い距離を走っても、LEDが正常に動作するのに十分な電圧マージンを確保しなければならない。また、このマルチLEDシリーズを5メートルの長さで使用する場合、補完電力を大きくするのが最善である。そうしないと、電流制限抵抗の電圧マージンがなくなり、ストリップ後端の明るさに影響する。

省エネ、長寿命、高輝度、環境保護、柔軟な設計の利点を持つ高発光効率LEDストリップライトは、現代照明の主流の選択肢となっており、特にユーザーの高効率、美観、持続可能性の追求に適している。

SignliteLEDは、LEDストリップライトの発光効率の向上に取り組んできました。128LEDs/mは、高輝度LEDストリップライトのお客様の開発です。市場の類似品120 lm/mと比較して、発光効率は180 lm/wに達します；発光効率は効果的に約25%改善され、現在ベストセラー製品の一つです。

LEDストリップライトはどのように製造されるのか？

LEDストリップライトの製造はデリケートな工程です。LEDストリップライトの製造工程全体を理解するために、当社のLEDストリップライト製造ビデオをご覧ください。

LEDストリップライトのLEDの適切な使用温度は？

日常使用では、LEDストリップライトの表面温度が高温にならない程度（約50℃以下）を目安とする。温度が高すぎる場合は、放熱条件を見直すか、使用強度を下げる必要がある。使用温度が40℃～60℃のLEDストリップが適切である。この温度範囲は、ストリップの内部電子部品と耐熱温度で設定された材料に基づいており、ストリップが安定して動作し、良好な照明効果と寿命を維持することを保証する。

気温に影響を与える要因 LED ストリップ

パワーと明るさ:LEDストリップライトのパワーと明るさは、動作温度に直接影響する。パワーが高ければ高いほど、ストリップの輝度は高くなり、それに応じて作業時に発生する熱も増加する。

環境の利用LEDストリップライトの使用環境は、その温度にも影響を与える。閉め切った空間や風通しの悪い場所で使用すると、熱がこもりやすくなり、温度が上昇する。

インストール:LEDストリップライトの設置方法と放熱システムの設計も温度に影響を与える重要な要因である。合理的な設置方法と配線により、ストリップの均等な放熱を確保し、ストリップの過度な折り曲げや折りたたみを避け、熱性能に影響を与えないようにすることができる。

過度の温度は光の減衰を早め、LEDストリップの寿命を縮めます。LEDのジャンクション温度（チップ温度）は、一般的に85℃～105℃を超えない（メーカーの仕様が優先される）。LEDの寿命は通常温度と関係しており、10℃ごとに10%ずつ寿命が短くなります。そのため、温度を適切な範囲にコントロールすることが非常に重要である。例えば、LEDストリップの中には最大60℃や70℃と表示されているものもあるが、実際には安定性と寿命を維持するために55℃を超えないことが推奨される。  

以下の表は、参考のためのLEDの温度と寿命試験データである：

LEDライトストリップ:狭い場所や高温環境での使用はなるべく避けてください。屋外であれば、周囲温度の変化も考慮する必要があるかもしれない。より良い放熱対策が必要で、アルミプロファイルのヒートシンクと組み合わせて設置する。また、LEDストリップライトは、高温になる可燃性物質の近くに設置すると安全上の問題が発生する可能性があり、このような場合は放熱と設置場所の安全を確保する必要があるので注意すること。

ランプビードの温度を効果的に下げるには、電力設定を合理的にする必要がある。高電力のランプビード使用電流では、温度も上昇する。そのため、ランプビードの動作電流は、最も理想的な30mA以内に厳密に制御される。さらに、LEDストリップの上に2OZの厚い銅を選択することで、放熱効果も強化される。

概要

について フレキシブルLEDストリップ LEDストリップの生産工程は比較的シンプルだが、消費者の需要を満たす良質なLEDストリップを生産するためには、これらの各リンクが非常に重要であり、厳格な生産工程を通じてのみ厳格に管理する必要がある。LEDストリップの生産工程をきめ細かく管理することは、製品の中核となる高信頼性と低コストの大量生産を実現することであり、市場における企業の競争力に直接影響する。