ＬＥＤライト 変換効率

質問

携帯型のＬＥＤライトは各種あって、小さなパワーのＬＥＤを１０個とか２０個とか多数取り付けているタイプと、一個でも１ワット、３ワットと言った大きなパワーの物を少なく取り付けているタイプなど色々形の違いがあるので、どの様な物が良いのか迷います。これらのタイプの違いは、製造コストや、光変換効率など違いがあるのでしょうか。
　また、３ボルトの電池の電圧を、標準的ＬＥＤに適した４，５ボルトに上げると言った「昇圧回路内臓」の良し悪しはどうでしょうか。

回答No.1

elekichi

携帯用以外にも、車のヘッドライト、家庭用照明器具にも最近LEDライトが使われています。（効率が高く、寿命が長い）

　ご質問の小型LEDライト（0.064Wクラス）を多数使用した機種と、比較的大型（1W）クラスのLEDを使った器具の差を調べた結果は以下の様になりました。

　先ず東芝のダウンライトLEDD-44003W-LS1ですが、光ビーム50度で全光束と考えた時、265lm（単位はルーメン）で、消費電力、5.3Wです。
　因みに、同等の白熱電球40W型（実際の消費電力は36W）の同等の光束は230lmです。
　此処で照明器具の効率は一般に発光効率ηで現され、全光束÷消費電力で、LEDD-44003W-LS1のηは50lm/Wで、電球は6.4lm/Wとなり、結果的に7.8倍効率が良い事になります、以下のURLを御参照下さい。（LEDは合計4個使用で、1個1.33W相当）
　http://www.akaricenter.com/down_light/e_core.htm
　更にTSC1007Wと言う器具を調べると1.29WのLEDを7個使用して照射角120度を50度に換算すると、（光束密度を一定として、面積の比例計算）292lmで、消費電力9Wからηは32.4lm/Wで5.1倍の効率になります。
　（光の反射板や、光束を絞る構造では無いので、結果的に効率が低く計算されましたが、目的によっては良い結果が得られます）

　さて小型の白色LEDですが、データが殆ど公開されていません、パソコンのバックライトに使われるタイプで、「順方向電圧が＋3.2V，順方向電流が20mAの時の光度が1700mcd」で調べると、cdからlmに換算する式は有りませんが、cd×sr（ステラジアン）で半球における1cdの値は6.2832lmで、50度の照射角に比例するとして計算すると、約3lmとなり此れが4個で約12lm、この時の消費電力が約0.26Wでηは46.2lm/Wで7.2倍となります。

　以上の結果から白色LEDの大きさによる効率の差は殆ど無いと考えます、光束の絞り方や反射鏡、LED其の物の特性による差は有るでしょう。

　次に、懐中電灯等で使うDC/DCコンバーターですが、一般にLEDを直列に接続し、PWMで制御する専用のICが使われ、効率は84％程度との事です、以下のURLを御参照下さい。
　http://www.linear.com/pc/downloadDocument.do?navId=H0,C1,C1003,C1094,C1766,P2196,D24228

　又、AC100Vから使うAC/DCコンバータの効率も略同程度と言えます。

お礼

有難うございます。erekichi様はとても電気にお詳しいようですね。携帯型のＬＥＤライトに付いて、タイプの違いによる性能の違いは、現在の所、大きな差は見出せないものと認識しました。