各ワット数における消費電力の考え方、求め方について

質問

消費電力について、不明な点が１つと、考えが合っているか確認したい点が１つあります。

まず確認したいことについて。
オートバイの灯火類にて消費電力をおさえたいと思っています。現在ウインカーは通常のバルブなのでそれをLEDの物に変更しようと思っています。LEDと聞くと省エネな印象がありますが、もし元ついていたバルブと変更するLEDウインカーが同じワット数だった場合…

電圧はどちらをつけても同じだと思うので（恐らくバッテリーの１２VかECU（？）のような機器を通ってからのまぁ結局大体１２V出力？）、「電力（W）＝電流（I）×電圧（V）」にあてはめると、どちらも電流が同じ値になる。なので元のバルブをつけていようが、LEDウインカーに変えようがバッテリーの消費は変わらない。　その代わり、LEDの方が高効率なので、通常のバルブよりも明るくなる。

という考えが合っているかどうかの確認がしたいのが1つ目です。もし間違っていて同じワット数でもLEDの方が省エネになるようであれば具体的に教えていただきたいです。

ここまで書いてふと思い出したのですが、「電圧はどちらをつけても同じだと思うので」と書きましたが、そういえばLED品だとLEDが壊れないように電流制限の抵抗が入っていそうなので電圧は実は微妙に違う？

もうひとつ、不明な点ですが…

灯火類（前照灯やウインカーなど）に直列で固定抵抗を挟んだ場合。
１、暗くなるかわりに消費電力がおさえられる。（流れる電流が制限される？）
２、暗くなる上に消費電力も変わらない。（抵抗で熱としてエネルギーが逃げる？）抵抗は無用の長物？
３、抵抗を、電源と灯火類の間に挟むのと、灯火類とアースの間に挟むのとで結果が変わる。（これは無いと思いますが…）

のような感じです。経験上抵抗を挟むと暗くなったことがあるので電流が制限されていそうですが、
「抵抗も発熱したりと結局効率は悪いのでは？」
「それとも抵抗での効率の悪化は微々たるもの？」
といまいち分からずにいます。

結局のところ…
理想はLEDで明るく高効率化して、その後抵抗を挟むなどして明るさは元の明るさに、消費電力はおさえる。
というのを狙っています。

回答No.6

mdmp2

NO.5 です。
言葉が足りませんでした。
抵抗を入れたら確実にエコになります。
「抵抗を入れたことにより、抵抗が電力を消費するのでエコにならない」とお考えのようですが、抵抗により電流が減るので、減った分エコになります。
抵抗を入れたことにより、電流が1/2 になれば、消費電力も1/2 になります。

回答No.5

mdmp2

NO.4 です。
相当明るかったので抵抗で明るさと消費電力を調節できないかなと考えていました。
＞＞＞＞了解しました。「明るすぎるので抵抗を入れて光量を小さくしたい」ということでしたか？
それならケーブルの途中に抵抗器を入れてやれば良いです。形よく抵抗を入れるには、バイク用ヒューズホルダを使うと良いと思います。プラスチックのケースの中にガラス管ヒューズを入れて使うものですが、ヒューズの代わりに抵抗器を入れてはんだ付けすると良いと思います。
ランプの仕様がわからないと、抵抗の値はわかりませんので、カットアンドドライで値を決めます。10Ωくらいから始めると良いと思います。

お礼

明るさをおさえるのが目的というより、やはり消費電力をおさえるのが第一ですね。そのためにLEDを買いましたが、「これってポン付けで本当に省エネになるの？明るくなっただけでは？」と疑問に思ったので。

明るいといっても対向車が眩ませる程のものではないので、仮に抵抗を挟んでも電力の消費をおさえられないのであれば、別に明るいままでもヨシと思っています。　

ヒューズホルダーの知恵、凄くいいですね！別件で同じように抵抗を挟む機会があったのですがその時は熱収縮チューブで対応したので、ホルダーの方が見栄えがすっきりしそうです。

回答No.4

mdmp2

もし元ついていたバルブと変更するLEDウインカーが同じワット数だった場合…元のバルブをつけていようが、LEDウインカーに変えようがバッテリーの消費は変わらない。　その代わり、LEDの方が高効率なので、通常のバルブよりも明るくなる。
＞＞＞そのとおりだと思います。
同じ明るさを出すのに、LEDランプの消費電力は白熱ランプの1/5～1/8 です。
バイク用のウインカーランプの消費電力は、白熱ランプの場合10W ほどなので、LEDランプなら1W～2W で同じくらいの光量が得られると思います。この値はLEDそのものの消費電力で、抵抗器の消費電力を含みません。
LEDランプの消費電力（抵抗の消費電力を含まない）を2W として、必要な抵抗の値を計算してみます。
LED単体の所要電圧は約3.2V です。これをバイクの電源電圧、12V で点灯するには、LEDを2個直列に接続して電圧を6.4Vにします。LED 2個の消費電力を2W とすると、電流は2W/6.4V=0.3125A になります。
抵抗の電圧降下は、12V-6.4V=5.6V
抵抗値=5.6V/0.3125A=17.92Ω(≒18Ω)
LEDと抵抗器をあわせた消費電力は、12Vx0.3125A=3.75W
実際のLEDウインカーランプには使用電圧に合わせて適切な値の抵抗器が内蔵されています。自分で抵抗器を取り付ける必要はありません。
LEDウインカーランプのスペックには光束（ルーメン）が表示されています。購入するときは消費電力ではなく、光束で選びます。10W 白熱ランプの光束は135ルーメンくらいなので、それに近い光束のLEDウインカーランプを選ぶと良いと思います。
消費電力は白熱ランプの1/3くらいになります。

もし同じワット数でもLEDの方が省エネになるようであれば・・・
＞＞＞消費電力が同じワット数なら、省エネにはなりません。

LED品だとLEDが壊れないように電流制限の抵抗が入っていそうなので電圧は実は微妙に違う？
＞＞＞
冒頭に述べましたが、LED単体の所要電圧はおよそ3.2Vです。大きいワット数を実現するにはLED を複数個並列に接続したり、直列に接続したりします。
並列に接続したときは、所要電圧は変わらず、3.2V です。直列に接続したときは個数x3.2V になります。
LED を点灯するには、直列抵抗を挿入するか、LED ドライバという、電源電圧が変化してもLED に流れる電流を一定に保つしかけの電子回路を使います。直列抵抗方式は簡単ですが、効率が低いのが難点です。
直列抵抗方式でLED を12V で点灯させるには、LED を直列に2～3個接続して電圧を稼ぎ、電源電圧12V との差が小さくなるようにして、抵抗の電圧降下を小さく収め、効率の低下を小さくします。
直列に接続しない場合の効率は27%、2個直列の場合は53%、3個直列の場合は80%になります。4個直列では12Vで点灯させることはできません。
電源電圧の変動による電流の変化は、3個直列の場合がもっとも大きく、つぎが「2個直列」、「直列に接続しない」の順になります。

灯火類（前照灯やウインカーなど）に直列で固定抵抗を挟んだ場合
＞＞＞暗くなるかわりに消費電力がおさえられる。（流れる電流が制限される？）

「抵抗も発熱したりと結局効率は悪いのでは？」
「それとも抵抗での効率の悪化は微々たるもの？」
＞＞＞効率は悪いです。

結局のところ…
理想はLEDで明るく高効率化して、その後抵抗を挟むなどして明るさは元の明るさに、消費電力はおさえる。
というのを狙っています。
＞＞＞わざわざ自分で工作する必要はないと思います。必要なルーメンのLED ウインカーランプを選ぶのが良いと思います。

余談ですが、ウインカーランプはしょっちゅう点灯しているわけではないので、LED に交換してもエコの効果は小さいのではありませんか？
それより、消費電力の大きいヘッドライトをLED 化したほうが良いと思います。最近のバイクは昼間でもヘッドライトが点きっぱなしでは？

お礼

詳しい解説ありがとうございます。恥ずかしながら電気計算は久々で…今は頭に？を浮かべながら読んでいますが、またあとでしっかり読み返してみます。でも結局ややこしい計算をせずとも、「同じ明るさなら圧倒的にLEDの方が低ワットなので、変えればまず省エネ」という感覚でいいのかもしれませんね。

何故わざわざ工作しようと思っているかというと、実は大分前にLEDのバルブを購入してあったのですが、相当明るかったので抵抗で明るさと消費電力を調節できないかなと考えていました。これは安いネット商品だからなのかワット表記が無かったりします。（https://amzn.to/3bjvWew）
ただ当時一度取り付けたときにハイフラッシャー（実際の症状は若干違うけれど長くなるので割愛）していたので、きっと純正より消費電力が少ない事は確かかもしれませんね。（あ、でも抵抗値が減っただけで電流は関係ない…？）　

ヘッドライトの勧めもありがとうございます。ただウチの車種はヘッドライトへの出力は瞬間的に電圧が跳ね上がる事があるようで、度々バルブが切れたという報告を耳にします。ウインカーはポジションランプも兼ねているので、常時点灯（ロー？）しています。

回答No.3

chie65536（@chie65535）

追記の追記。

バルブの表示ワット数（明るさ）が同じでも、LED電球の色温度が元の電球と異なる場合（電球色だったり、白昼色だったり）は、元の電球より暗くなったり明るくなったりしますので、注意して下さい。

お礼

色温度も大切ですね。あとは照射範囲で明るく見えたり暗く見えたり…。一度取り付けてみて明るさを確認してから、必要以上に明るければ暗くして（抵抗？）調節するのが理想です。

回答No.2

chie65536（@chie65535）

追記。

＞理想はLEDで明るく高効率化して、その後抵抗を挟むなどして明るさは元の明るさに、消費電力はおさえる。

同一の明るさ（ワット数相当）のLED電球に変えるだけで、消費ワット数、つまりは、消費電力を抑えられるので、抵抗などは不要です。

例を挙げて説明します。例えば、12V25/35W、というバルブは、12Vで、ロービームの明るさが25W、ハイビームの明るさが35W、という意味です。

消費電力ではなく「明るさ」を意味するワット数で表記されているのです。

ですので「12V25/35W」という仕様のLEDバルブに変えるだけで「明るさは同じで、消費電力だけが低くなる」のです。もちろん、明るさは同じなので、抵抗などは不要です。

お礼

結局「明るさ自体のワット」と「照明の消費電力のワット」の見極めが難しいというか、紛らわしいですね。

実はだいぶ前に買ってあるLEDバルブがあるのですが、（https://amzn.to/3bjvWew）それはワット数表記がありません。取り付けたところかなり明るかったので抵抗を挟めば省エネ化できるかな？と思っていた次第です。当時はまだLED用リレーを買っていなくハイフラしてしまって外してそれっきりという状態です。

回答No.1

chie65536（@chie65535）

白熱電球しかなかった時代は「消費電力＝ワット数＝明るさ」の等式が成り立ったので「１００ワット電球」は「１００ワットの明るさの電球」を意味していました。

しかし、LED電球の出現で「消費電力が２５ワットと低いのに、明るさは１００ワット電球と同じ」という電球が現われ「ワット数＝明るさ」の等式は成り立たなくなりました。

なので、LED電球などは「消費電力は○○ワット、明るさは△△ワット相当」というように、２つのワット数を表記するようになりました。

なので「同じワット数（同じ明るさ）でも、消費電力（消費ワット数）は異なる」という事になってしまったのです。

つまり、同じ「ワット」でも「明るさを示すワット」と「消費電力を示すワット」の２つがある、という事なのです。

お礼

消費電力自体のワット表記と明るさのワット表記が混在しているのは分かりづらいですね。カンデラやルーメンで表記してほしいけれど、あまり馴染みが無いからかもしれませんね。