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LEDライトの電流量の計算と自作方法について
- LEDライトの電流量の計算方法と、5W蛍光灯からLEDライトを自作する方法について説明します。
- 質問者は高専・電気学科卒ではないが、理系大卒程度の知識を持っており、半田付けなどの経験はほとんどないとのことです。
- 質問者が使用する材料と構成について説明し、それが正しいかどうかの確認をお願いしています。
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質問者が選んだベストアンサー
０．抵抗に3V×0.3Aなら0.9Wですから、アウトですね。 １．最初に気になったのが、LEDの定格電流です。 1本あたり60mA流すつもりのようですが、低格電流を超えていませんか? 砲弾型だと20~30mAのものが多いようです。 以下、30mA品と仮定して説明します。 ２．抵抗は5本用意して、各ライン（LED4ヶ直列のライン）毎にいれましょう。 VF：3.0-3.4というのは順方向電圧が3.0Vから3.4VまでどんなLEDか判らないということです。 VFのばらつきで各ラインに流れる電流に大きな差がでる可能性があります。 そうすると多く流れたラインが定格オーバーで切れ、次のラインが更に電流が集中し、、、、 最後は全てのラインが切れる事になります。 抵抗値は15V-3V×4=3V 、R=3V/30mA=100Ω になります。 損失は3V×30mA=90mWなので 1/6Wの抵抗が使えます。 ３．上記は全てのLEDのVFが3.0Vの場合です。 最大電流は30mA×5=150mA ４．全てのLEDのVFが3.4Vの場合、15V-3.4V×4=1.4V 電流は1.4V/100Ω×5=14mA×5=70mAです。 ５．使用するLEDがもう少し電流を流せるものなら、抵抗値を下げられます。 ただし、抵抗が焼ける可能性があるので、定格の高いものに変えるか、 抵抗を複数並列（または直列）で使います。
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- misawajp
- ベストアンサー率24% (918/3743)
根本的なことから 蛍光灯をLEDに換えるのは、 点灯してすぐ100％の明るさになる 適切に使用すれば寿命が数倍になる だけです 消費電力上がります、また、照らされる状況は大きく変わってしまいます このことを踏まえて対応しないと惨めな結果に終わります またどうしてもLEDで行いたいのなら 下記urlにあるようなユニット化されたLED(自動車用の12V電源）が販売されていますからそのようなものを利用したほうがよろしいでしょう
お礼
ご回答ありがとうございます。 今回の例ですと、30mAｘ15Vｘ5列＝2.25Wになりそうですが、これだけのLEDでは５Wの蛍光灯ほど明るくないということですね。URLもありがとうございました。
基本的なスタートの視点が間違っています。 LEDは定格電流が定義されていて、その電流値で定電流制御するものです。 1W クラスのLEDならば例えば 300mA が定義されていて、それに対して Vf が 2.7～3.5V と定義されているはずです。 抵抗制御でできるのはせいぜい 40mA 程度までであり、それ以上は半導体による 定電流制御を行わないと、Vfのばらつきで定格以上か定格以下の電流が流れる 可能性があり、暗くなったり、明るすぎて放熱が間に合わないか、 最悪 焼き切れます。姑息な手段としては電源電圧を高くして Vfのばらつきに対して 電流のブレを小さくする方法がありますが、効率が悪くなります。 自分用に一個作成するならば、LEDと抵抗を直列に接続して抵抗を調節して 電流値を調節する方法があります。とりあえず作って電流が大きければ抵抗も 大きく、電流が小さければ、抵抗も小さくしていく方法です。 見ていくべきものは、電流であり電圧ではないです。 どちらにしても、消費電力に対してLEDの使う電力の効率が悪くなります。 しかし、蛍光灯からLEDに変えるのはどういった目的でしょうか？ 電力に対しての光の効率を良くしたいと思うのならば、蛍光灯よりよいものは まず作れませんよ。 発熱が良いと思っているならば、電流値が20～40mA 程度のLEDを用いないと 放熱の設計をしないといけません。 鳴り物入りのLEDかもしれませんが、効率や発熱においても考慮すると 蛍光灯と同程度やそれを上回るものはそう簡単には設計できません。
お礼
ご回答ありがとうございました。お礼が遅くなって申し訳ありません。
補足
早速のご回答ありがとうございました。 回路構成の変更自体はNo.1の方の補足に付けた方針で、それに加え放熱対策、定格に対する配慮を考えています。 蛍光灯からLEDに変更する理由ですが、そもそもLEDは蛍光灯よりも消費電力当たりの光量が多いと考えていたのですが、そうでもないのでしょうか？
- sailor
- ベストアンサー率46% (1954/4186)
計算式自体はOKですが、直列にしたものを５個並列にというような場合は、電流制限抵抗は各回路ごとに取り付ける。すなわち５個独立して取り付けましょう。並列にした状態で１つの抵抗でも電気的には誤りではありませんが、もし、並列にしていた回路のひとつに断線などが起こると、他のLEDに大きな電流が流れ、結果としてすべてのLEDを破壊するということになりかねません。 それから、電流制限抵抗ですが抵抗での消費電力を考えないといけませんね。＃1の方が言われるとおりで、１／６Wの抵抗ひとつでは確実に焼けます。５回路の分けて抵抗をつける場合でも５０Ω １／２Wくらいのものを使ったほうが良いでしょう。電気部品の定格は最大定格ですので、超えてはならないという値です。このような場合は少なくても２倍から３倍程度は余裕を見ておかないときついですよ。それから４．５Wの消費電力ということは４．５Wのヒーターということですから、放熱も考えないといけません。あまり小さな密閉空間に入れたり、可燃性の樹脂の近くに置くのは問題です。
お礼
早速のご回答ありがとうございました。 回路構成の変更自体はNo.1の方の補足に付けた方針を考えていますが、放熱対策ももう少し調べようと考えています。構成は定格の2倍で考えるつもりですが、3倍も考えてみます。
- misawajp
- ベストアンサー率24% (918/3743)
仕様通りでばらつきの無い理想的な素子のみで構成できれば、質問者の計算で何とかなります が 現実は、そうは行きません まず このような場合素子のバラつきの影響を少なくするために 直列1系統ごとに電流制限抵抗（低電流ダイオードでも良い)を入れます 質問のように電流制限抵抗がひとつだと 4直列の5系統にかなりのばらつきが出ます、定格を超えてしまう系統が出る可能性があります また肝心の LEDの電流が書かれておりません、これでは計算はできません 電圧15Vで5系列で５Wとすれば 65mA程度ですので LEDの定格電流は80mA以上になるでしょう、この規模のLEDだと放熱対策が必要でしょう 電流制限抵抗は 50Ω程度になります（市販品から45～55Ωで１W以上の抵抗を探します） 電流・電力は必ず定格の80%以下で使用すべきです
お礼
早速のご回答ありがとうございました。 回路構成の変更自体はNo.1の方の補足に付けた方針を考えていますが、放熱対策も必要なのですね。 放熱についてももう少し調べてみます。
お礼
ご回答ありがとうございました。お礼が遅くなって申し訳ありません。
補足
早速のご回答ありがとうございます。 抵抗のW上限とLEDのA上限を失念していたことが分かりました。 まずLEDのパックに電流量がなかったのですが、型番で調べたところIｆ=30mAでした。 おっしゃるようにLED（３Vの場合）に流れる電流量を30mAに抑制するためには、LED4ヶ直列のラインの先に100Ωの抵抗を付ける必要があるのですね。抵抗のW数は半分以下で使った方が良いというようなサイトを見たので、10Ωの抵抗10ヶ直列も考えたのですが、1/4Wの100Ω抵抗を買って来ようかと考えています。 運悪くLEDが全て3.4Vのときは、電流量が14mAしか流れないのでLEDの輝度は低くなってしまうことになりますね。これは一旦100Ωで試して、LEDでの電圧降下？が大きければ50～100Ωくらいで調整するのが一般的でしょうか？