単３充電電池で4本でＬＥＤ12個点灯は無理でしょうか？

質問

ホームセンターなどで買える単3電池4本を並列に入れて人が通ればセンサーが反応して一時点灯するものを買ったのですが豆球1個では用を成さずＬＥＤに変えたいのですが
+側---抵抗---ＬＥＤ（+）---ＬＥＤ（-）---ＬＥＤ（+）（-）整流ダイオード、－側

のものを4列つなげたものを（12個のＬＥＤ）点灯させようと思ったのですが、点灯せずＬＥＤ1個だけだと点灯します。
単3電池4本だけで（12個のＬＥＤ）を点灯させたい場合どうすればいいでしょうか？

ちなみに本体自体に6Ｖの電源の差込口がありそれにつなげると（12個のＬＥＤ）は点灯します。

回答No.5

shippo

#4の補足について。
まず上段部分についてですが、フットライトのようなものについては基本的にＡＣ１００Ｖが使われていると思います。
仕様については電球を外して口金部分の刻印を見ればわかるかと思います。

この電球がＤＣ電圧(ただし、DC20V程度まで)で発光しているようであればその電源を使用して光らせることはできますが、ＡＣ１００Ｖである場合には何らかの電源回路が必要です。

ダイオードは補足で書かれているHPを見るとVF=3.3～3.6V、IF=30mAになっていますので、直列3個だと約10.8V必要になります。その電圧に加えてCRDを使用する場合は定電流を流すために必要な電圧(4V程度)が必要です。
参考にCRDの特性です。
http://www.audio-q.com/crd-d.htm

このCRDを使用した場合の電圧はLEDを3個とすると10.8V＋4Vで14.8Vになります。
ですので、フットライト部分にこの電圧以上のDC電源が必要です。ただし、14.8V以上でもCRDの最大印加電圧(15mAのもので+25Vまでになっている商品があります)以下にしなければCRDおよびLEDが破壊しますので注意してください。

また電流については１０列使用するとすると、IF=30mAとして最低でも300mA必要になります。実際には温度による変動分なども考慮して２倍～３倍の電源を使用したほうがいいと思います。

抵抗を使用した回路の場合の抵抗値150ohmはVF=3.6V、IF=30mA、電源電圧を15Vとすると妥当な抵抗値だと思います。抵抗の許容電力は単純計算で0.135Wになりますので、この2倍～3倍の許容値(1/4W～1/2W)の抵抗を選べば問題ないと思います。

電源の取り方ですが口金だけを用意(口金だけを販売しているところもありますし、市販品を加工する事もできますがこのあたりは自己判断でお願いします)して、そこに電源回路＋LED回路を取り付けるようなこともできます。
この際の電源回路はAC１００Vを使用することから、絶縁などの安全対策には十分注意が必要です。
市販の電源回路基板を搭載する方法もあります。

また、補足に口金のプラス、マイナス部分とありますがAC100Vを使用した電球(豆球)である場合にはDCとは違いプラス、マイナスではありませんし電圧が高いので、直接つなげばLEDや抵抗(CRD)が破壊(破裂や焼損、その他元の器具も破損させるおそれがありますし、家屋にも焼損などの被害が発生する場合もあります)するおそれがありますので、規格をよく確認してから自作回路を接続してください。

下段部分の補足にある電源ですが、この電源を使用する場合はすでに何らかの保護回路が入っているものだと思いますので、追加の保護回路は取り付けしなくても動作は可能だと思います。
ただし、電源の保護回路はヒューズなどを切るものもありますので、間違えた回路をつないで1回で使用不可にさせることもありますので、自作回路にも電流制限用の部品を追加しておいたほうが安全ですし、損害が大きくならずにすむこともあります。

安全回路を無駄に多くしても費用が嵩むだけですが、家庭用電源をそのまま利用する場合は１～２個追加してもそこまで費用は高くなりませんので最低限ヒューズ(筒型のヒューズやその他いろいろなものが販売されています)などを入れる方が望ましいかと思いますよ。

すぐに回答できないこともありますが、私が回答できることであれば回答しますので、何かあれば補足してください。

回答No.4

shippo

#3の補足について。
廊下のLED点灯の件ですが、回路をしっかり組めば１２時間点灯でも２４時間点灯でも問題ないはずです。
この場合の回路とはAC１００Vから使用する回路ということですので、保護回路などきちんとしなければ、焼損などが発生し火災などのおそれもあるため注意が必要です。

条件としては・・・
・LEDに必要以上に電流を流さない(不具合時にも流させない)
・LEDがリークした場合などの保護回路
・湿気がある場所であればその対策
などがあると思います。

AC１００Vをそのまま使用することはないと思いますが、単純に整流回路だけを通した電源(約141.4V)などでは抵抗や定電流ダイオードの許容値を大きくしなければいけませんし、リーク時などの大電流に絶える回路を作るのは難しくなりますので、白色LED３本直列であればＤＣ１２～１５Ｖの電源があれば十分だと思います。

ＤＣに変換する電源回路は市販のものでも構わないのですが、ＬＥＤ１列が２０ｍＡ流れるとすると１０列で２００ｍＡですので、ＬＥＤ特性の変動なども吸収し、且つ長時間使用する可能性があるため発熱を抑える目的、その他不具合時の余裕なども考えて倍以上の電流許容量のものを選択するほうがいいと思います。
また、電圧が規定電流以下でも同じ電圧の方が望ましいので、電流による変動の可能性があるトランスだけでの変圧回路より、スイッチング電源など定電圧回路を選択したほうが望ましいと思いますよ。

次に３２灯の海中電灯(懐中電灯ですかね？)の件ですが、１．５Ｖ３本あれば４．５Ｖ発生できますので、３．６Ｖの白色ＬＥＤ１本にきちんとした電流を流すことができますので明るいのではないでしょうか。
３２個の並列回路とすると１回路２０ｍＡ流して６４０ｍＡですので、前に参考ＵＲＬに書いたアルカリ電池で１時間に満たない時間の連続点灯時間にはなりそうですがね。

最近のＬＥＤは指向性が強いものは相当明るいものもありますので２０ｍＡ流せばかなりな発光量になりますよ。
下記は参考まで日亜化学工業の白色ＬＥＤです。
http://www.nichia.co.jp/jp/product/led-lamp-warm.html

補足

たびたびすいません、お詳しい方のようなのでアドバイスいただければと思います。

ほかにもいろいろ考えたのですがこちらのほうがすっきりしそうなので・・・http://page12.auctions.yahoo.co.jp/jp/auction/p33368619
のライトがあるのですがこれだと基盤を長方形に切りＬＥＤの配置も簡単そうで、ただ電源をどうやって取ればいいのかまったくわからず・・・
ＬＥＤはFluxLED白をLED3個、
電源(+)-CRD-LED-LED-LED-電源(-) を７～１０列程度
ができればいいのですが電源の配線方法はあるのでしょうか？

また、現在玄関入り口に１００Ｖの埋め込み型のフットライト豆球３Ｗのものが光るようになってます（上記のフットライトに似てます）配線は１００Ｖの配線白黒の配線が来てるとは思うのですがこれを
FluxLED白で
電源(+)-150Ω-LED-LED-LED-電源(-) を4列
をこのフットライトの豆球のプラス、マイナスにつなげただけでは無理でしょうか？何か回路的なものが必要になってくるでしょうか？

＃３のほうですが

電源はhttp://www.shimarisudo.com/parts/index.html
DC15V(安定) 0.8A出力 　1個　850円
ＬＥＤは同じく
FluxLED白をLED3個、
電源(+)-CRD-LED-LED-LED-電源(-) を７～１０列程度

でと考えていて、基盤用のＤＣジャックを付ければつなげられるのですが保護回路は必要になるでしょうか？

懐中電灯の書き間違えです・・・汗
３２個の並列回路なら問題ないんですね～
ただ片手で収まるくらいのものでどうなってるのか中身が見てみたいですがばらすことができそうもないので。

回答No.3

shippo

#1です。
白色LEDを使用するんですね。
このLEDは規格を見なければわかりませんが、VFは通常約3.6Vとなっていると思います。
とすると、1.2Vの電池4本では4.8V、1.5Vでも4本で6Vですので、LED1個分の電圧しか確保できません。
ですので、白色LEDを電池4本で点けるのであればLED1個が限界になると思います。

LEDの配線としては

[電池プラス]---[抵抗]---[LEDアノード]---[LEDカソード]---[電池マイナス]

になると思います。整流ダイオードについては今回のような場合、極性が必要とされるものに対して逆接続などを防止する目的で入れていると思いますが、前にも書いたようにLED自体がダイオードですので必要はないと思います。

抵抗値はLEDのVF値が3.6Vであり、順電流IFを20mAとすると4.8Vの場合で60ohmになります。但し一般的に売られている抵抗はE24系列ですので、60ohmに近くて規定値以上の電流が流れることは不可なので62ohmもしくはそれ以上で近い値を取り付ければいいと思います。許容電力は60ohmとして20mAで計算すると0.024W(1/41.7W)になりますので、一般的な1/16Wや1/8W、1/4Wなど大きさや価格で決めれば問題ないと思います。

ちなみに電池電圧を6.0Vで計算すると120ohmになり、0.048W(1/20.8W)の許容電力が必要になります。
どちらの電源で使用するかわからないというのであれば、LEDの定格オーバーを避けることからも120ohmを使用するほうがいいと思いますが、充電池を接続した場合に暗くなることは避けられません。回避するには抵抗をスイッチなどで切り替えられるようにすることや、定電流ダイオードを使用して20mAなど電圧変動に影響なく一定の電流が流せるものを使用することになります。

最後に、LEDを1列1本にすることにより並列回路が増えますので、単純に12本のLEDを取り付けLED1本あたりのIFを20mAとすると240mAの電流が流れることになります。

この電流をアルカリ乾電池の放電特性(今回はPanasonic製の性能が良いもの)にあてはめると、連続仕様時に使える時間は8時間程度であるようです。(温度などの条件が一定)
http://industrial.panasonic.com/www-cgi/jvcr13pz.cgi?J+BA+3+AAC4004+LR6GW+7+JP

充電池の場合はニッケル水素電池の定格容量(Panasonic製の性能が良いもの)で計算すると定格容量が2230mAhですので、約9時間使用できることになります。
http://industrial.panasonic.com/www-cgi/jvcr13pz.cgi?J+BA+3+ACG4001+HHR240AAB+7+JP

もちろん、電池の個体差や使用環境により大幅に時間が変わることもありますので参考程度ですが、連続使用で点灯回数が多い場合は電池の消耗が激しくなるため、並列の個数を少なくすることなども考えた方がいいと思いますよ。

補足

なるほど、点灯状況としては車庫に付けたいと考えていて日に何度も出るわけではないので１日１回程度くらいだと思います。

あと家の廊下にも２０～３０灯くらいのＬＥＤを考えていますこれは電源は１００Ｖのコンセントから取り
ＬＥＤはしろ、基盤に３直列の１０列くらいを考えているのですが１２時間くらいの長時間点灯しても問題はないでしょうか？現在４Ｗの蛍光ランプを今つけていて１２時間付けても１円程度だそうでＬＥＤだとさらに安くなりそうで検討中です間違いなく元取るには
年数はかかりそうですが趣味をかねてなので考えてます。

あと３２灯のＬＥＤ白の海中電灯があるのいですが
これは単四３本１．５Ｖで結構な明るさがあるのですがなぜこのように明るいのでしょうか？
電池ケースみたいなのがあり単四電池３本をそのケースに入れて単２の、１本くらいの大きさになります

回答No.2

mii-japan

LED3個の組は分割可能ですか（１個ないし２個ずつに）

現状のLED3個の組を4.8Vで点灯させることは無理です（LEDの規格が判りませんが、LED3個直列に整流ダイオードを直列に接続すると最低でも6V程度は必要です）
電池で動作させる場合、定格電圧の8割程度も動作する必要があります

と言うことで、4Vで動作することが期待できるのは
*LED2個と抵抗
*LED1個と整流ダイオード1個と抵抗　の
いずれかです

もしくは、充電電池6個直列での使用を検討してください

補足

回答ありがとうございます
分割は可能というより新しいLED使えば問題ないのですがなにか方法があるのでしょうか？
LEDはフラックスLED白電池は１．２Vもしくは１．５Vを4本です。6本直列は形状自体不可能なので・・・

回答No.1

shippo

LEDの規格がわからないので推測になる部分もあります。

LEDは規格により順電圧(VF)が順電流を20mAとした場合に白や青色だと3.5V～4.0V程度、緑や赤などは1.9V～2.2V程度になっています。
この順電圧とは、LED１つに印加する際に必要となる電圧という感じの認識でいいと思います。

ですので、今回作成されたLEDが赤色などのVF=1.9V仕様のものを使用した場合は単純に1.9V×3本の電圧すなわち5.7Vの電圧が必要になることになります。
もちろんこれ以下の電圧でもLEDは光りますが、高度が落ちてしまうことや、必要最低限の電圧が確保できなければ発光しているのが目認できない、または発光しないようになってしまいます。

乾電池の電圧ですが、マンガン電池やアルカリ電池は通常１．５Vですよね。ですのでこれを4本直列に使えば約６Vになります。
これに対して充電池(ニッケル水素など)は公称電圧が1.2Vのものが多く、4本直列に接続しても4.8Vの電圧しか供給できません。

このことから今回の質問内容の結果は、LED3本直列につないだ場合の電圧が不足していると思われます。
アダプタを使うと・・・とありますが、これはアダプタを使用すると６V以上の電圧が供給されている可能性があるため点灯するものだと思います。

それはそうと・・・、接続をみて不思議に思うのがなぜ整流ダイオードが入っているのでしょうか？
LEDはもともと整流もできますので必要ないと思いますし、余計な電圧降下(シリコンダイオードであれば約0.7V)が発生しただでさえ少ない電圧を落としてしまい無駄があるかと思います。
もともとの回路設計上に問題があるような感じがします。

LEDの回路設計について計算方法など参考になるページがありましたので下記を見てくださいね。

http://www.audio-q.com/kousaku.htm
http://www16.ocn.ne.jp/~kenju/part01/led01.html

補足

回答ありがとうございます
白のLEDで電池は１.２Vでした・・・
電圧不足みたいですね。
もともと豆球1個つくだけのものなので無理があるようですね。
とりあえずLED各1個ずつつけれるだけつけてみようと思います。1個単体であれば点灯するので
この方法は問題ありでしょうか？