高効率照明回路用ストランドワイヤーサイズ表

より効率的な照明におけるより stranded ケーブルの理解とその役割

より stranded ケーブルとは何か、照明回路で好まれる理由

より stranded ケーブルとは、柔軟性に優れた構造を持つ現代の照明システムに最適な、複数の細い銅線をより合わせたものです。これらの銅線がねじられている構造により、曲げられたときのストレスを軽減する効果があります。そのため、伝統的な配線では劣化しやすい壁の中やパイプ、角ばった場所などでも、電気工事士が問題なく配線を引き回すことができます。省エネを検討している家庭やビジネスにおいて、この種のケーブルは振動に強く、温度変化によるひび割れに耐えられ、長期間にわたり照明器具が調整されても信頼性を維持します。つまり、接続不良や照明のちらつきといった問題が将来的に起こりにくいというメリットがあります。

低電圧照明用途におけるより stranded ケーブルと単線の違い

• 実心ワイヤー ：剛性が高く、電気抵抗がやや低いため、永久的かつ静的な設置に最適です。ただし、可動部や繰り返し曲げられる箇所では金属疲労を起こしやすいという欠点があります。
• 線状 ：曲げ半径の許容範囲が30〜40％優れており、柔軟性に富み、内部の導体が時間とともに断線するリスクを最小限に抑えることができます。

固体線は初期コストが低い場合がありますが、照明器具が再配置またはアップグレードされる動的照明システムでは、より柔軟なより線は労務費およびメンテナンス費用を削減します。

導体の柔軟性が設置効率と長期信頼性に与える影響

より柔軟性があり取り扱いが容易なより線を使用することで、全体として設置作業が迅速かつ安全になります。リフォーム工事を行う電気工事士は、より線の方が取り回しがしやすく、よく目にする不恰好な分電盤やトラックシステムの周囲にも巻き付けやすいため、作業を約20％速く終えることができることがよくあります。電流が複数の素線を通るのではなく1本の固体導体を通る場合に比べて、電流がより均等に分散するため、ホットスポットの発生が少なくなります。これはオフィスビルや店舗など、人が絶えず歩き回る場所において特に重要です。このような配線が負荷を均等に分散する仕組みは、繊細な機器を保護するのにも役立ちます。ライムスイッチや高機能スマート照明コントローラーなども、急激な温度変化による劣化を受けることがなくなるため、より長持ちします。このような保護がなければ、これらの部品は予想よりはるかに早く故障してしまうでしょう。

より線のサイズ選定における主要な電気的および環境要因

LEDおよびCFL照明器具に基づく電流負荷要件

LEDライトは現在、米国エネルギー省が2023年に報告した内容によると、古いCFLランプに比べて約40％電気を使用量が少なく済みます。消費電力が非常に少ないため、電気工事士は実際には設置にあたってより細い配線を使用することが可能です。多くの場合は、このようなプロジェクトで18〜14AWGの配線が選ばれます。しかし、CFLにも落とし穴があります。今もCFLが使われている回路を扱う際には、定格容量を約20％ダウンさせる必要があります。なぜなら、CFLはさまざまな電磁ノイズを発生させる上に、内部部品の効率があまり良くないからです。これは特に、古い建物の照明を交換するだけで配線をすべてやり直さずにアップグレードしたいという場合に、非常に重要な問題となります。

12Vおよび24V高効率照明回路における電圧降下の検討

NEC（全米電気規格）によると、低圧照明システムにおいては、電圧降下を3％以下に抑える必要があります。現実の例を見てみましょう。24ボルトのLED回路で5アンペアの電流が50フィートのケーブルを通る場合を考えます。断面積14sqのより線を使用すれば、約1.2ボルトの電圧損失となるでしょう。しかし、断面積16sqの線材に変更すると、今度は2.8ボルトもの電圧が失われるため、照明の性能に大きな問題が生じます。このような差は、照明の動作に大きな影響を与えるため、無視できません。また、より線の銅線は、通常の60ヘルツ周波数において、素線と比較して表皮効果インピーダンスが約15％低いです。これは、特に12ボルトの調光可能なシステムのように、効率が重要な場面において顕著な違いをもたらします。

周囲温度、束ね効果、および連続負荷下での熱安定性

2023年版のNEC表310.16を参照すると、16AWGのより線は周囲温度が40度を超える環境にさらされると、電流容量（アンペア容量）の約23％を失うことがわかります。さらに、このより線が他の3本以上の通電導体と束ねられている場合、電流容量は約30％まで低下します。最近のサーモグラフィによる研究でも興味深い結果が示されています。より線の束は、長時間連続して6時間の負荷がかかる際、固体芯線に比べて約10〜15度低い温度で運用される傾向があります。この温度差により、絶縁材の寿命が大幅に延長されるだけでなく、各地域の建築基準におけるより厳しい防火安全基準も満たすことができます。

より線サイズチャート：AWGからメトリックへの変換と電流定格

照明回路用の包括的なより線サイズチャート（AWGおよびmm²）

適切な太さのより線を選ぶには、アメリカ線規（AWG）を平方ミリメートル（mm²）でのメトリック相当値と照らし合わせることが必要です。エネルギー効率の高い照明システムにおいては、小さなLEDストリップライトには0.823 mm²の18 AWGのより線が一般的に使われ、より大規模な商業用の設置には3.31 mm²の12 AWGの線まで使われます。昨年の最近の研究によると、標準的な15アンペアの住宅用照明回路には、約2.08 mm²の14 AWGより線が、電圧降下の問題を引き起こさずにうまく機能することがわかっています。

導体サイズおよび断面積別の電流定格（アンペア）

導体がどれだけの電流を流すことができるかというのは、主に導体の太さ（ゲージ）と材質によって決まります。例えば、銅製より線の場合、60度 Celsius で使用可能とされているとき、16 AWG のサイズは連続的に約10アンペアの電流を安全に扱うことができます。一方で、12 AWG まで太さを上げると、その容量は約20アンペアまで倍増します。ただし注意すべき点として、2020年版の国家電気規格（NEC）では、複数の導体を断熱材内で束ねて使用する場合には、この電流容量を約15%減らす必要があると示唆しています。これは、現代のLED照明の設置において、複数の回路を共通のダクト内で通すことが一般的であるため、適切な電流容量の補正計算が安全な電気工事において非常に重要であることを意味します。

AWG からメトリック（mm²）への変換と国際ケーブルサイズ規格

AWGの測定値をメートル法の単位に変換する場合、次の数学公式が関係します：mm²は、約0.012668に92の((36 − AWG)／19.5)乗を乗じた値に等しくなります。しかし、誰も一日中手動でそのような計算をしたいとは思っていません。そのため、IEC 60228などの国際規格により、あらかじめ定義された標準サイズが定められ、より簡単に扱えるようになっています。欧州では一般的に、1.5 mm²のケーブル（米国規格の16 AWGにほぼ相当）や、より太い2.5 mm²のケーブル（米国規格の13 AWGに相当）が照明設備でよく使用されます。電気工事に着手する前には、常に現地の規制が配線に関してどう規定しているかを確認してください。米国UL規格と欧州IEC規格では、物理的な寸法が同一であっても、許容電流値にはかなりの差がある場合があります。

住宅および商業用照明用途に適したよりより線の選定

室内、屋外、リフォーム用照明システムに適したより線タイプの選定

正しいより線を選ぶことは、さまざまな環境で機器がどれだけうまく機能するかに大きな差をもたらします。最近よく見かけるダウンライト型LED照明などの室内用途では、多くの人が柔軟性のあるPVC絶縁被覆の18〜16 AWGのワイヤーを使用します。これは、スペースが限られた狭い接続ボックス内でも非常に効果的に機能します。しかし、屋外用のナチュラルルッキングな通路照明の場合は、状況が少し複雑になります。絶縁材は紫外線に耐えられる必要があり、銅線は腐食防止のために錫メッキが施されているべきです。多くの人は、24Vで50フィート（約15メートル）を超える配線には14 AWGのワイヤーを使います。また、リフォーム用途も忘れてはいけません。古いシステムでは、柔軟性を失うことなく最大90度 Celsiusの高温に耐えることができる高耐熱性ワイヤーが非常に重宝されます。このようなワイヤーは、古い配管内での熱ストレスにも通常の製品よりも強く耐えることができます。

絶縁材料：耐久性とエネルギー効率におけるPVCとXLPEの比較

絶縁材の選定は耐久性とシステム効率の両方に影響を与える：

• PVC（ポリ塩化ビニル） ：コスト効果に優れ、600Vの定格電圧と平均誘電損失5.8%を有する（Electrical Safety Foundation, 2023）。
• XLPE（架橋ポリエチレン） ：優れた熱安定性（最大135°C）を持ち、束線構成においてPVCと比較して漏れ電流を38%削減するため、密集した配線におけるエネルギー効率を高める。

ケーススタディ：商業用LEDリトロフィットプロジェクトにおけるよりより線の最適化

大規模な50,000平方フィートのオフィススペースの改修において、メイン分配盤の12AWG固体銅線を10AWGより線銅線に交換したことで、実際に大きな違いが生まれました。200メートルある回路での電圧降下が、約8.2%からわずか2.1%まで劇的に低下しました。また施工チームは別の点にも気づきました。ロープよりの導体を使用した場合、EMTダクトを通すケーブルの引っ張り作業が約23%速く行えたのです。そして何よりもコスト面でのインパクトを忘れてはいけません。このような配線のアップグレードにより、わずらわしい線路損失を減らしたことで、年間エネルギー消費量を約4.7%削減することができました。こうした改善は、エネルギー省が2022年のLEDリトロフィットガイドラインで強調したものですが、多くの電気工事士は書面上で見る以前から、これが現実に効果があることを知っています。

高効率照明回路のための段階的なケーブルサイズ計算

より線サイズの最適値を計算するための方法論

配線サイズを正しく選定するためには、回路に流れる電流、許容される電圧降下、および運転中に予想される温度の3つの主要な要素を検討することが必要です。負荷電流を算出するには、すべての機器の総消費電力（ワット数）をシステム電圧で割ります。例えば、12ボルトで100ワットを使用する場合、約8.3アンペアになります。配線サイズを選定する際は、NECの表に記載されている、この数値の少なくとも125％まで耐えることができるサイズを選ぶ必要があります。この余裕を持たせることで、長時間連続して回路を使用しても過熱を防ぐことができます。ただし、より高温の環境では状況が複雑になります。温度が30度を超える場合、最新のNFPA 70規格に記載されている熱減額係数を使用して計算を調整する必要があります。目安として、温度が10度上昇するごとに、安全な電流容量が15〜20％減少すると考えます。

電圧降下の公式および低電圧（12V/24V）LEDシステムにおける応用

LEDの性能と寿命を確保するためには、電圧降下を3％未満（12Vシステムの場合0.36V）に抑えることが重要です。標準的な公式を用いて計算してください：

Voltage Drop (%) = (2 × Length (m) × Current (A) × Resistance (Ω/km)) / (Voltage × 1000)

より小さな表皮効果抵抗を持つより線銅線は、15メートルを超える24Vシステムにおいて、固体導体よりも18～22％効率的です（NEMA TS-2022）。電圧降下が2.5％を超える場合、太いサイズの導線にアップグレードすることでルーメン出力を維持できます。0.1Vの損失ごとに明るさは4～6％低下します。

例：10個の10W LED照明器具を50メートルの配線で給電する場合

1. 合計負荷： 10台×10W＝100W
2. システム電流： 100W／12V＝8.33A
3. 許容電圧降下： 12V×3％＝0.36V
4. メートルあたりの最大抵抗：
   0.36V / (2 × 50m × 8.33A) = 0.000432 Ω/m

14 AWGより線（2.08 mm²）の抵抗は0.00328 Ω/mであり、この配線には高すぎる。12 AWG（3.31 mm²、0.00208 Ω/m）にグレードアップすることで、電圧降下を2.1%（0.25V）に抑え、フルの明るさを維持できる。これにより、サイズの小さい配線を使用した場合に比べてエネルギー損失を9～12%削減できる。

この表は、ワイヤーゲージを大きくすることで、NECの安全および効率基準を遵守しながら、回路の最大長さをどれだけ延長できるかを示している。

よくある質問 (FAQ)

照明回路において、より線が単線に比べて持つ主な利点は何か？

より線は柔軟性があり、断線のリスクが低く、振動への取り扱いが良く、温度変化に強く、動的な照明設置に最適である。

LEDシステムなどの高効率照明において、なぜより線が好まれるのか？

より線は低電力負荷を効果的に扱い、電流を均等に分配してホットスポットを回避し、電圧降下を抑えることでエネルギー効率を高めます。

より線は施工速度と機器の耐久性にどのような影響を与えますか？

柔軟性により施工が迅速化し、調光スイッチなどの機器を温度変化から保護し、耐用年数を延ばします。

より線のサイズ選定において考慮すべき要因はどれですか？

適切なサイズを選定する際には、電流負荷、電圧降下、周囲の温度、他のケーブルと束ねるかどうかを考慮してください。

絶縁材はより線の性能にどのように影響しますか？

PVCなどの材料はコストメリットがある一方、XLPEは優れた熱安定性を持ち、漏れ電流を低減するため、エネルギー効率の高いシステムにおいて重要です。