LED照明がちらつく・暗くできない — 調光トラブルの原因と直し方

照明制御45年(DMX512 / Art-Net)| LEDシャンデリア 1万灯以上の実績にもとづく解説

先に結論

既設の 2線式(位相制御)調光器のまま照明をLEDに替えると、深く絞ったときにちらつきます。これは製品の善し悪しではなく方式による原理的なものです。

「調光対応」と書かれたLED電球でも、現場の電源では安定するとは限りません。試験室のきれいな電源での確認は現場の証明になりません。

確実に直すには、位相制御をやめて DC24V + 高周波PWM調光に替えます。既設の電線はそのまま使えることがほとんどです。

症状から探す

こんな症状何が起きているか対処の方向
絞るとチカチカする
常夜灯まで落とせない
位相制御は「交流波形のどこで点けるか」で明るさを決めます。電源波形が乱れると点けるタイミングがばらつき、深く絞った領域ではそれが大きな明滅になります。 方式を替える(DC24V + PWM)
ある明るさより下で
急に消える
LEDは白熱電球と違って立ち上がりが早く、わずかな電圧で一気に点きます。段階が粗いと下限で階段状になり、消え際が破綻します。 調光カーブの作り込み(256段階→4096段階)
器具ごとにバラバラに消える
間接照明が先に消える
LEDは製品ごとに明るさの出方(調光カーブ)が違います。白熱電球はどれもフィラメントで特性が揃っていましたが、LEDは揃いません。 器具側でカーブを周囲に合わせ込む
消えるときに「カチッ」と
不自然に切れる
白熱電球はフィラメントが冷めるまでふわっと残ります。LEDは瞬時に消えるため、舞台や式場では違和感になります。 立ち上がりと立ち下がりで別のカーブ・遅延を持たせる
「調光対応」なのに
うまくいかない
調光が可能であることと、乱れた現場電源のもとで0.1%まで安定して動くことは別です。 下の「調光対応の表示について」を参照

なぜ位相制御では安定しないのか

位相制御は、交流の波形が0を横切るタイミング(ゼロクロス)を基準にして、「波形のどこで点弧するか」で明るさを決めます。つまり電源波形そのものが基準です。

ところが現場の電源は揺れます。エレベーターが起動すれば電圧は動きますし、三相4線式で動力と照明が同居していれば動力の影響をまともに受けます。最近の高圧キュービクルは電子機器だらけで、電源波形は昔よりむしろ乱れています。

深く絞った状態では、電気を流している時間はごくわずかです。そこにタイミングのばらつきが乗ると、わずかな出力に対して相対的に巨大な変動になります。全光なら誰も気づかない揺らぎが、0.1%の常夜灯では盛大なちらつきになる。これが原理です。

大きな劇場では、キュービクルの段階で一般照明と舞台照明の系統を分けます。 ホテルの宴会場などではそこまで作り込まないことが多く、その差がトラブルになります。 単体の検査室でいくら安定していても、現場では他の電源の影響を受けます。

「調光対応」の表示について

「調光対応」と書かれた安いLED電球を買ってきて「大丈夫でした」という声は、いまだにあります。たしかに調光は可能でしょう。しかし可能であることと、乱れた現場電源のもとで深く絞っても安定して点り続けることは、まったく別の話です。

表示は「その条件なら動く」ことを示しているだけで、あなたの現場の電源で安定する保証ではありません。判断が難しいときは、実際に一番暗くしたい状態まで絞って確認してください。全光では違いが出ません。

直し方 — 現実的な選択肢

  1. 単灯のダウンライトなど … 各メーカーが大きな平滑回路を組み込んだLED器具を作っており、既設の調光器のままでも収まるケースが増えています。まずは器具の選定で対応できないか検討します。
  2. シャンデリアなど多灯の器具 … 小さな電球が一つの器具に何十灯も付くため難易度が上がります。ここで位相制御に固執すると解決しません。方式の変更を勧めます。
  3. DC24V + 高周波PWM に替える … 器具まではAC24Vで送り、器具内でブリッジ整流してDC24V化します(無極性になるので配線の極性を気にせず施工できます)。点灯はPWMで、ちらつきが見えない2〜4kHzを使い、最小1/4096の細さから立ち上げます。DMXの256段階を16分割して4096段階に割り付ける、この調光カーブの作り込みが要点です。
    現在は出力の分解能を 15 ビット(32768 段階)まで上げています。理由は消え際で、12 ビット(4096 段階)だと最後の一段から 0 へ落ちるときにパッと消えてしまうため。15 ビットならその最後の一段をさらに 8 分割でき、最後まで滑らかに消し切れます。
既設配線はそのまま使えることがほとんどです。 従来の100Vシャンデリアは1,500W級(最大2kW=20A)で、ホテルなどでは5.5sqクラスの太い電線が引かれています。 LED化で電力は約1/10、電圧は100V→24Vで1/4になるため、電流はおよそ4/10。20A流れていたところが上限8A程度で、電流容量は問題になりません。 100m引いて電圧が1割落ちても、最大光束が10〜20%違う程度は人間にはほとんど分かりません。

むしろ問題になるのは逆で、太すぎる電線のインピーダンスと反射です。1/4096のごく細いパルスが反射でふらつくため、現場によっては1/2000、1/1000が限界になります。そのため器具側に最小デューティやカーブの現場調整(DIPスイッチ)を持たせ、カーブを何種類も用意しています。

工事業者・設計の方へ — 現場で確認する順番

  1. 既設の調光方式を確認する。2線式(位相制御)かどうかで、取り得る解が変わります。
  2. 同じ調光回路に何が混ざっているかを確認する。シャンデリア・間接照明(コーブ)・ダウンライト・ブラケットが同一枠に入っていることがよくあり、LED化するとバラバラに消えます。
  3. 電源系統を確認する。動力と同居しているか、キュービクルの段階で照明系統が分けられているか。ここが乱れていると、器具をいくら選んでも安定しません。
  4. 器具までの配線を確認する。既設流用の可否、線種と長さ。太い線ほど反射の影響が出るため、最小デューティの限界に効きます。
  5. どこまで絞りたいかを施主と決める。常夜灯レベル(0.1%程度)が要るのか、演出上どこまで落とすのか。ここが決まらないと方式は選べません。

よくある質問

「調光対応」と書いてあるLED電球なら大丈夫ですか?
調光が「できる」ことと、現場の乱れた電源で深く絞っても安定することは別です。試験室のきれいな電源での確認は現場の証明になりません。
既設の配線は引き直しになりますか?
多くの場合そのまま使えます。100V・1,500W級で引かれた電線なら、24V化しても電流はおよそ4/10に下がるため容量は足ります。
どこまで暗くできますか?
常夜灯レベル(出力0.1%程度)を狙います。ただし配線状態によっては1/2000や1/1000が限界のこともあり、その場合は器具側の設定で現場に合わせ込みます。
なぜ器具ごとにバラバラに消えるのですか?
LEDは製品ごとに調光カーブが違うためです。同じ回路に入っているものは、器具側でカーブを合わせるしかありません。
ダウンライトでも同じ問題が起きますか?
単灯の器具はメーカー側の作り込みで収まる例が増えました。難しいのは、小さな電球が何十灯も付くシャンデリアです。
現場の症状が上のどれに当てはまるか分からない場合も、そのままご相談ください。
既設の調光方式・器具の混在・電源系統をうかがえば、方式を替えるべきかどうかの判断ができます。
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