ＬＥＤの並列接続と直列接続について

質問

あるイベントで竹（長さ１．５ｍ前後）の節を抜いて中にＬＥＤを入れて点灯させたいと計画しています。

電源は車の１２Ｖのバッテリーを使う予定です。
竹の中に入れる配線は０．７５ｍｍの平行のビニールコードを考えています。
ですのでＬＥＤへの配線は並列になります。

並列のコードにはＬＥＤを４から６個接続します。
そのコードを全て（約４０から５０本：竹の数です）並列に電源に接続し電源付近に
抵抗を入れる場合と、並列にＬＥＤが繋がっているコードを直列に接続して電源付近に抵抗を
入れる場合とどちらが効率（といいますかバッテリーが長持ちするか）がいいかお教えください。

いろいろなサイトを見ますとまずは直列に接続してから並列接続にする場合の記載ばかりで
並列接続の配線を直列に接続する場合が見当たらず困っています。

竹の中にビニールコードでＬＥＤを入れたいためどうしても初めの配線が並列でないと
配線が大変（４００本程製作する予定です）なのです。

ＬＥＤは黄色のもので２０ｍＡ程度で電圧は２Ｖ前後のものを考えています。

今回初めてこのようなＬＥＤ配線を行うので判らない事が多く困っています。
ご回答の程よろしくお願いいたします。
また初心者が陥りやすい誤りなどがございましたらご教授をお願いいたします。

回答No.2

mimazoku_2 · ベストアンサー

＞１個２０ｍＡのＬＥＤ５個を直列に繋ぐと消費電流が２０ｍＡで済むのですか？

そうです。
正確には、２ｖ２０ｍＡのＬＥＤを５個直列にすると、１０ｖ２０ｍＡになります。
保護抵抗は、１２ｖ（電源）－１０ｖ（２０ｍＡ）＝差の分　となります。

５個を並列にすると、２０ｍＡ（２ｖ）×５個＝２ｖ１００ｍＡ　となります。
保護抵抗は、１２ｖ（電源）－２ｖ（２０ｍＡ）＝差の分　となります。

で、配線が楽になる　という部分ですが、竹の端と端に｛＋｝｛－｝を準備すればいいので、楽なんです。
配線も竹の長さに合わせて、片側を長くすれば、１本の配線で、２本分作れます。
間は、ＬＥＤ５個の直列つなぎと保護抵抗を入れればＯＫ。

で、配線が面倒という事であれば、細長い棒にすずメッキ線を２本固定します。
んで、｛＋｝側と｛－｝側の配線をすればいかがです。

＋配線｛━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
□□□□□□□◎□□□□□□◎□□□□□□◎□□□□□□◎□□□□◎□□□□
－配線｛━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

黒の実線が、スズメッキ線で、□が角材、◎がＬＥＤ。
こうすれば、棒に固定されたＬＥＤのユニットを竹の中に配置すればいい。
ただ、そのままだと、配置しにくいので、竹を長い方向に半分に切り、ＬＥＤの顔を出す部分だけドリルで穴を開ければ、節（ふし）の部分の加工が楽になります。

こういうユニットを竹の中に埋め込めばいいのではないでしょうか。
竹は、透明テープなどで、くっつけてもいいし、タイラップ（ＰＰバンド）などで固定すればいいでしょう。

いかがですか？　こういう構造なら、短期間で楽に作れると思います。
ただ、並列になるので電流が必要になりますが、面倒でも直列にすれば、電流を節約できます。

お礼

ご丁寧な回答ありがとうございます。少しわかってきました。直列は電圧が上がり並列は電流値が上がる。昔習った様ないない様な気がしてきました。ご教示頂いた配線は試して見たいと思います。バッテリーの１２Ｖを有効に使うには直列の方が効率が良さそうです。

回答No.4

kimamaoyaji

前にも書きましたがLEDは電流駆動なので、ダイレクトに並列にすると例えば2個並列の場合、ON電圧のバラつきで、1個が明るくもう一個が暗くなってしまいます。
またダイオードの定格電圧をもう一度確認してください、2Vなら電流制限を考えバッテリーの最低電圧10Vからして4本の直列にすれば電流制限抵抗は4本に1本で済みます。
1.2Vなら6本程度電流制限に三端子レギュレターを使う方法や簡易型ならトランジスタにに抵抗でも大丈夫ですPNP　2SA、2SBならV（B-E）0.4V、Von0.4Vですからトランジスタのhfeをそろえ、ベース抵抗を調整して20ｍAにすれば2VのLEDで5本は大丈夫でしょう、抵抗だと10Vから13.5Vまでの電圧変化3.5Vで20ｍAを超えないようにしなければなりませんが、トランジスタの定電流なら、入力電圧の変動をあまり気にしなくても良いのでロスを減らす事が出来ます。
またトランジスタの場合はフィリップフロップ回路ロジック回路を使えば点滅させる事も可能です。

お礼

重ねての回答ありがとうございます。専門的なご教授を消化しきれるか自信ありませんが勉強してみます。竹の中に入れるので明るさのばらつきは逆に良い効果があるかもしれません。
イベント的には二日間の夜３時間程度点灯すれば良いので効率よりどちらかとゆうと作業性と費用面の方を優先させなければなりません。
初めはバッテリーに接続するＬＥＤは４個を並列に接続したものを竹に入れてそれを５本ひとまとめにして抵抗をひとつ入れようと思っていました。ですがあまりにも効率が悪そうなのでＬＥＤ４個を並列に繋いだものを４本直列に繋ごうと思いました。
どうしても竹の中に入れるＬＥＤ４個を直列につなぐよりビニールコードに並列につなぐ方が作業性（素人が竹４００本用を作成します）が良いので何とかならないかと考えています。
重ねての質問ですがＬＥＤの接続個数を縦横（直列と並列）同じ数だと仮定した場合直列接続を並列に接続する場合と並列を直列に接続する場合でバッテリーの持ちは変わるのでしょうか？

合成抵抗の計算上ではどちらも同じだと思いますがいかがでしょうか？

よろしくお願いいたします。

回答No.3

kimamaoyaji

ＬＥＤの電圧は一般的には1.2Ｖ、3Ｖ（白色）となります、ＬＥＤは電圧駆動で無く電流駆動なので電流値が適切になるように調整する必要があります、また車のバッテリーは10Ｖから13.5Ｖ程度での使用が適切なので直列に入れる抵抗は13.5Ｖの時20ｍＡになるようにまた、ＬＥＤの直列電圧が9Ｖ以下になるようにすれば10ｍＡ以上は確保できると思うので、安定した光量を得られると思います。
すべて並列だと400本Ｘ20ｍＡ＝8Ａとなり、24ＡＨのバッテリーで3時間で切れる計算になります。また12Ｖに対して2Ｖ？（1.2Ｖ）では電気の90％は抵抗で熱になり非常に効率がわるいものになります、どうしても並列で使いたいなら、12Ｖから3Ｖに電圧を下げるスイッチングレギュレターを使用するしかありません、またＬＥＤは個体で電圧がが微妙に違い並列にすると明るさにばらつきが出るので、電流制限抵抗を入れる事で、安定した明るさになりますから、並列接続の場合は特に個々のＬＥＤに抵抗を入れて調節してください、直列の場合は系列に1本電流制限抵抗を入れれば大丈夫です。
お勧めは12Ｖでの直列6本（２Ｖなら4本）に抵抗1本のセット約67（100）セットをメインの電線に並列で繋いで行く方法です。

お礼

回答ありがとうございます。並列の「電気の90％は抵抗で熱になり非常に効率がわるいものになります」との事よくわかりました。

重ねての質問ですがＬＥＤの接続個数を縦横（直列と並列）同じ数だと仮定した場合直列接続を並列に接続する場合と並列を直列に接続する場合でバッテリーの持ちは変わるのでしょうか？

合成抵抗の計算上ではどちらも同じだと思いますがいかがでしょうか？

よろしくお願いいたします。

回答No.1

mimazoku_2

＞いろいろなサイトを見ますとまずは直列に接続してから並列接続にする場合の記載ばかりで・・・

当然です。
並列では、電流値が大きくなり、効率が落ちるからです。
１個２ｖのＬＥＤならば、５個直列にすれば、保護抵抗が１つで済みます。
並列の場合、保護抵抗が１個でも２０ｍＡ×５個分に合わせた抵抗を用意しないといけません。
それと、ＬＥＤにトラブルが発生すると、他の４個にストレスが掛かるので、ＬＥＤ１個に付き、抵抗１つが正しい手順です。

また、直列５個の場合、消費電流が２０ｍＡで済みます。
並列だと、１００ｍＡが必要です。
それに直列であれば、竹の中に通す配線も単純に出来ます。

ま、もう少し、良く考えて見ることですね。

お礼

さっそくの回答ありがとうございます。すみません素人なので改めて質問させていただきますが、１個２０ｍＡのＬＥＤ５個を直列に繋ぐと消費電流が２０ｍＡで済むのですか？２０ｍＡが流れた時に１個のＬＥＤに対して５分の１の電流しか流れないとゆうことでしょうか？それだと思った明るさにならないような気がします。誤りでしたらご指摘ください。
また「直列であれば、竹の中に通す配線も単純に出来ます。」との事ですが縦長の竹にＬＥＤを装着した配線を入れなければなりません。平行のビニールコードでしたらＬＥＤの脚を１ｃｍ程残して切ってしまいビニールコードに千枚通しで下穴を空けてＬＥＤを差し込みグルーガン等で固定しようと考えています。直列では結構配線が細かくて大変そうです。何か良い方法があるのでしょうか？
またＬＥＤの接続個数を縦横同じ数だと仮定した場合直列接続を並列に接続する場合と並列を直列に接続する場合でバッテリーの持ちは変わるのでしょうか？重ねての質問ですがよろしくお願いいたします。