太陽光と同じか、それに近い光の能力を持つLED

質問

LEDや光の強さに詳しくないので教えて下さい。

例えば、太陽光と同じ光の強さ（カンデラ？　ルーメン？）を持つLEDパネルを作ろうと思ったとき、どういったＬＥＤ球をどのくらい組み合わせれば代替品ができますか？

受光部はパネルから30cm程度離れていて、１m2とします。

■　太陽光と同じ強さが無理なら、どの程度が実用的に作成可能でしょうか？

ちなみに費用は１m2あたり3000円程度かなぁ・・・無理して5000円くらい？・・・・・

またその時の消費電力とそれをまかなう為の、太陽光発電パネルはどのようなものになるでしょうか？

詳しい方からの簡潔で且つ合理的な回答をお待ちしています。

回答No.3

ORUKA1951

光の強度に関しては、御存知のとおりルクス、ルーメン、カンデラがあります。
太陽光の強さは、1太陽光度は、3.8 × 10²⁶ Wというとてつもない大きさ・・
　　　380,000,000,000,000,000,000,000,000ワット
100万キロワットの原子力発電所が、38京、38000兆基も必要になります。

　よって太陽ではなく太陽光が照らす強度となると・・
ルクスが一番最適でしょう。
　昼間のグランドが10万ルクスと言われていますから、１メートル離した場所から照らすとして、１平方メートル当たり１０万ルーメン必要ですから、100ルーメンの発光ダイオードで150円～300円として
　⇒LED(発光ダイオード)/パワーLED 秋月電子通商 電子部品 ネット通販( http://akizukidenshi.com/catalog/c/cpwrled/ )
　一万個必要になりますから、それだけで１００万円～３００万円ですね。

　LEDは効率からすると蛍光灯と変わりません。蛍光灯にしたら？？？

お礼

回答ありがとうございます。

かなりの出費で、実現不可能になりそうです。

回答No.2

CC_T

>　費用は１m2あたり3000円程度かなぁ・・・無理して5000円くらい
1ケタ間違ってませんか？

LEDの出す光の波長は狭いので、LED光源で太陽光と「ほぼ同じ」スペクトル分布の光を作るのだって現実的には不可能なんですが、その話は置いておいて今は明るさに絞って検討してみましょうか。

受光部での明るさを問題にするなら、「ルクス」から見るべきですね。
1ルーメンは「1m2範囲を１ルクスで照らせる」って光束の強さを表した単位です。

真夏の日中の太陽 約100,000ルクス
冬の日中の太陽 50,000ルクス

ちなみにオフィスの照度は製図など細かい作業が想定される場合の手元で750ルクス以上、一般事務所では同じく500ルクス程度ってところです。

LEDは点光源ですから、距離の二乗に反比例して照度が低下するはず（縦横に拡散するから）。
一般的な事務所では天井の照明から机まで2mってところですか。
2mから30cmまで近づけば単純計算で照度は約45倍。ってことは、机上で500ルクスの事務所と同じ照明を使えば22,500ルクス程度が期待できそうです。お、冬のうす曇り程度の照度は確保できそうですね。1m長の蛍光灯1本で30cmの距離から十分に照らせるのは30cm幅ってところでしょうから、1m幅を照らすには最低4本ほど必要でしょう。つまり、1m2あたりLED蛍光灯を6～8本ほどの割合で並べていけば、30cm距離で春先～夏の太陽光並みの照度が確保できそうです。

消費電力は25w×8本＝200ワット。ソーラーパネルなら最低限1.2m2分が必要ですね（その程度の面積なら最大出力が200Wに届く）。一日分の電力を確保するなら、太陽追尾型としても最低その4倍以上の面積と充・給電設備が必要でしょう（一日の内８時間発電できるとして、温度上昇による発電効率の低下や充給電時の損失も踏まえた、かなり楽観的な数値）。
一年間連続使用を考えるなら、さらにその5倍以上が必要かな（曇天や光量変化を考慮した、同じく楽観的な数値）。
…まぁLED蛍光灯6本って段階で既に5,000円/平方mごときの投資じゃ無理無理なんで、これぐらいにしますけど(^^;

ちなみに光源を自作するとしても、個人調達では1WクラスのパワーLEDは単価が100円超えるし、単価5円程度のチップLED1000個で配線を頑張るとしても、１0平方センチに１個って割合では目的の照度には到底届かない。他にも変圧器や放熱器など費用がかかるので、5,000円/平方mごときの投資じゃ、やはり到底実現できないように思います。
2～3年程度の使用なら、電気代考えても普通に蛍光灯を使った方が断然安いでしょう（＾＾；

お礼

ありがとうございます。

簡単に考えていましたが、やはり太陽光って凄いですね。

再検討してみます。

回答No.1

kmee

それほど詳しいわけではありませんが。

その目的を書いた方が的確な答えが得られると思います。

人の見た目で、明るさや色が同じくらいならいいのか?
各種測定器で測定しても、太陽光と同等の性質が必要なのか?

通常の白色LEDは、光の波長成分が一定ではなく、特定の波長にピークがあります。ほぼ満遍なく分布する日光とは違います。
また、紫外線/赤外線も日光に比べると少ないです。もし、これらの波長が必要なら、紫外線/赤外線LEDを追加する必要があります。

明るさ等は、LEDのデータシートで確認してください。
使用するLEDの種類と数が決まれば、消費電力の見積りができますので、それに対応する太陽光発電パネルもわかります。

通常、太陽光をシミュレートした実験等には、それ用に調整された光源を使います。
例えば
http://www.cion-net.com/func0/item13/i3055.htm
等。

お礼

回答ありがとうございます。

出費が大きいので、今回は見送ることにします。