• ベストアンサー

LEDの持続時間

ちょっと計算の仕方が分からないので質問させてもらいます. 1.2V 1600mAのニッケル水素電池3本を直列につないで 定格3.5V 20mAの青色LEDを接続すると何時間くらい点灯し続けますか? できればその計算式も教えてもらいたいです. よろしくお願いします.

  • 科学
  • 回答数4
  • ありがとう数4

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • anisol
  • ベストアンサー率48% (146/301)
回答No.4

オフラインでしこしこ書いてたらまったく同じような内容の回答がされちゃいましたが(書くの遅すぎ?)、まあせっかく書いたので。  参考URLのIF-VF特性のグラフを見てみてください。順電圧が3.5Vから3.0Vに0.5V低下しただけで、順電流は約20mAから約6mAと3倍以上変化しているのがわかると思います(縦軸は対数スケールであることに注意)。LEDに限らず、ダイオードはこのように順電圧の増加に対し、指数関数的に流れる電流が増加します。逆にいえば電流の変化に対してダイオード両端の電圧はほとんど変化しません(この性質によって、たとえば青色LEDの順電圧はいつも約3.5V、などと考えることができます。)だからニッケル水素電池を直接LEDにつなぐと、電池の放電にしたがってLEDの明るさが大きく変わるばかりか、ニカド電池やニッケル水素電池の満充電時の電圧は1.4V近くあるため、LEDに50mA以上の電流が流れてLEDの最大定格を超えてしまいます(順電圧以上の電圧をかけると電源をショートさせたのと同じことになる、といったのはそういう意味です)。電流制限抵抗をつなぐと、このダイオードの性質の影響を少なくすることができます。抵抗の値は大きければ大きいほど(電池の本数が多ければ多いほど)、電源にとっては負荷は単なる抵抗と同じに近づくので、電池の放電で大きく明るさが変化する、というようなことはなくなるわけです。  電池の本数が6本というのは適当に言ったのですが、ものの本※には「目安として少なくともVF以上の電圧が抵抗の両端にかかるようにする」とあったので(ただしLEDの並列接続での話)そう外してもいないと思います。正確な電流制限抵抗の効果はIF-VF特性のグラフを直線スケールに直して、図式法で求めることができますが面倒でしょう。  電流制限抵抗よりもっと望ましいのは、定電流ダイオード(CRD)を使うことです。これなら電池の放電に対して確実に明るさを一定にできます。電池の本数も4本ぐらいでいいみたいです。秋月電子では白色LEDを買うとCRDがついてました。 ※トランジスタ技術スペシャルNo.1 個別半導体素子活用法のすべて

参考URL:
http://www.toyoda-gosei.co.jp/led/html/29.html
t0m0ya
質問者

お礼

ご丁寧な説明ありがとうございます. おかげさまで理解することができました. LED,電子回路の奥の深さを痛感いたしました.

その他の回答 (3)

  • tocoche
  • ベストアンサー率36% (65/180)
回答No.3

1.2Vのニッケル水素電池でも、満充電時は1.4Vぐらい出ています。 すると5Ωの抵抗では(4.2-3.5)/5= 140mAの電流でLEDが切れる恐れがありますので、電圧変化の影響が大きくならないよう、電池を多くしたほうがいいと思います。 電圧変化:((1.4×n)-3.5)/((1.2×n)-3.5): nは電池の本数  とすると n=3のとき7倍、n=4のとき1.6倍、n=6のとき1.3倍となります。 「電池を多くすると抵抗にかかる電圧ばかり増えてなんだかもったいない」というひとには、抵抗のかわりに定電流ダイオードを使うことをおすすめします。 定電流ダイオードを使うと電圧が変動しても、一定の電流をLEDに流してくれます。 定電流ダイオードは電圧降下:0.2Vでも電流が流れますが、定電流効果を出すには少し余裕をもって、電池4本がいいと思います。 定電流ダイオードってどこで買うのか? 残念ながら私は単体で買ったことがありません。 秋月電子の高輝度LEDに付いてきたものを使ってました。

t0m0ya
質問者

お礼

ありがとうございます. さっそく秋葉にいって定電流ダイオードを買ってきたいと思います. 今まで,抵抗だけで調節していたので,定電流ダイオードの存在を初めて知りました.(恥ずかしながら・・・) 質問して良かったと思います.

  • anisol
  • ベストアンサー率48% (146/301)
回答No.2

ちょっと注意を。 電源にLEDを直接つないではいけません。 LEDは要はダイオードなので、LEDの順電圧以上の電圧をかけると、電源をショートさせたのと同じことになります。 電流制限抵抗を入れましょう。その場合、特に青色LEDは順電圧が高いので、1.2Vの電池3本では不足です。4本以上、6本ぐらいは必要だと思います。電源電圧が決まったら、 電流制限抵抗の値=(電源電圧-LEDの順電圧(この場合3.5V))/(順電流(この場合20mA)) で電流制限抵抗を決めます。 電源電圧が充分に高い場合、下の式が適用できます。 そうでない場合、…ちょっと今わかりません。ごめんなさい。

t0m0ya
質問者

お礼

ありがとうございます. 3.6vの電源に対して定格3.5VのLEDをつなげるので (3.6-3.5)/0.02=5 で本当は5オームの抵抗を入れなければならないということは 知っているのですが, 電池が4本以上,6本くらいは必要というのが理解できませんでした. もし電池を6本でこのLEDを点灯させるには185オームの抵抗が必要になりますよね. 実際のところ電池3本でもLEDは点灯するのですがやはり問題があるのでしょうか?

  • denden_kei
  • ベストアンサー率23% (542/2278)
回答No.1

単純計算では、 1600mAh/20mA=80hour, 80時間ということになります。 細かい要素を無視した計算ですが...。

t0m0ya
質問者

お礼

ありがとうございます. やっぱりその計算式でいいですよね. 自分でも約80時間かなとも思ったのですが,想像していた時間より短かったので 自信がなかったです.

関連するQ&A

  • LEDについて

    例えば、7.2V1.2Aを出力できる電源があったとします。そこで、青色のLEDを付けようとしました。そこで、定格なのですが(青色LED)Vf3.6V(max)If20mAです。直列につないだら、7.2Vですが、この場合、抵抗はいりませんか??

  • モーター及び電池・LEDを使用した電気的な質問です

    市販のDCモーター(マブチ:RE-280SA_2865)を回転させ、ニッケル水素電池(1.2V,2300mAh)に充電させたいと思います。無負荷で定格7100回転、0.16Aならば、充電はどのくらい出来たのですか?すみませんがお願いします。 また、その充電した電池3本で、LED(60mA,3V)を点灯させた時、何分程度点灯出来るのですか? 電気が不得手の為、まだ足りない所があるかもしれません。申し訳ありませんがお願いします。 LEDを点灯させるための抵抗も計算に必要なのですか? 出来れば、計算式も提示して頂ければありがたいです。

  • 電池の容量について

    50mA、3VのLEDが4個と、2000mA、1.5Vの電池が4本があったとし、 (乾電池を2本直列と、LED2個並列)×2組作った場合、 単純に考えたら1組が点灯していられる時間は、 2000mA/100mA=20時間 乾電池を4本直列と、LED2個直列を並列で1組 2000mA/200mA=10時間 上記の考え方であってますか?汗 ほかのサイトで、乾電池を直列につないでも、容量(mA)は変わらないと書いてありました。 ですが、上記の計算だと、LEDを四つ点灯していられる時間が倍違う為、 おそらくLEDの消費(mA)の考え方が間違っているのでは?(乾電池と同じ考え?)と思うのですが・・・ 読みにくいかもしれませんが回答よろしくお願いします。

  • 推奨4.5Vの青色LEDをバイクに付けてもトラブルは起きませんか?

     DC12V車専用の青色LEDはもともと持っていますが、たまにコンビニにライターの底にLEDが入っているのがあると思うのですが、それを使いたいなと思っています。   ボタン電池1個が1.5Vで3個直列なので4.5Vです。今ボタン電池8個を直列にして12V作り点灯させてみると壊れず明るく光りました。    通常のLEDの推奨電流は1~20mA位でしょうか。ライターのLEDの推奨電流が20mAとすれば4.5V印加ですから抵抗値は約225Ωです。  これをバイクの12Vから取ると約53mA流れる計算になり、ワットは12V×53mA=0.63Wとなります。バイクのライトのワット数が55Wですがアチェルビスヘッドライトというのを付けてまして40Wしか使わない点け方をしています。0.63Wならまだ余裕があると思うのですが、実際付けるとトラブルの原因になるのでしょうか?

  • LED並列の電流計算

    高効率のハイビーム LED(3.5V・50mA) を 37個並列に繋ぎまして、ニッケル水素充電池4個を直列で電力供給しています。 出力電圧をレギュレーターで4V付近に固定して、ツェナーダイオードと抵抗で電流をセーブしています。 テスターで電流測定をしてみますと、530mAでした。 直列ならば点灯電流は1A以上必要に思うのですが、今回は、並列負荷なのに、なぜ、切れずに明るく点灯しているのでしょう。  この状態で14mAずつ個々のLEDへ、電流供給が行われているのでしょうか。? 簡単に教えてください。

  • LEDの回路(ド素人です)

    http://www.shimarisudo.com/ledkit/index.html の可変定電流キット350mAを使いたいのですが 電源はACアダプター12V1Aを使用で 赤LED 2.2V50mA 16個 青LED 3.6V100mA 2個 を点灯させたいと思っています 赤 直列4個 並列4個 青 直列2個 で、回路を作ろうと思ったのですがこれで問題はないのでしょうか? あともうひとつなんですが 普通に抵抗を使う場合 直列方向にすべて50mAに流そうと思うんですが 2種類のLEDでの抵抗値の計算方法はどうやるのでしょうか?

  • LED回路

    少し前に同様の質問をしたのですが再度、少々内容の違う質問をさせていただきます。 鉄道模型でLEDを点灯させて夜景を再現したいのです。 ベストアンサーで、100個(例)のLEDを直列で7~10個ほど組み、残りを並列で接続すれば良いとのことでしたが、実験の結果からVf2.9~3.6V、Typ14400mcd@20mA(max):30mAのLEDを10個直列に接続、並列接続で計20個のLEDを点灯させてみました。 するとカーボン抵抗をかました状態でMAX30V出力できる電源よりほんの少しまぶしいと思える程度で点灯しました。 これをACアダプター30Vが市場にないため(48V)を使用し100個のLEDを点灯させようと目論んでいます。 このLEDのVf2.9~3.6Vが定格値ならば最大3.6V×10個で36Vで48Vの電源を使用しますので不要電圧は12Vとなりここから抵抗値を求めると不要電圧12V÷0.02A(20mA流す場合)で600Ωとなりますが計算方法間違ってますでしょうか? 心配なのは現状の実験でカーボン抵抗をかました状態と無しの場合でLEDの輝度を見た場合、大差ないことが判明しました。 実験では48V電源が準備出来ていませんのでMAX30V出力の電源でテストしましたが、LED10個を直列接続、抵抗を適当に10KΩをかまして電流値を計測すると9mAしか流れておりませんでしたので少々暗いようにも思いましたが普通程度の輝度はありました。 電子工作の素人故、この考えで良いのか否かいまいちはっきりしません。 LED10組直列接続+もう10組は並列接続、抵抗600Ωで普通の輝度ならば残り80組のLEDをこの48V電源でうまく点灯させられるでしょうか? 直列10個ではかなりの電圧降下が見受けられ12V程度出力しなければ点灯しませんでした。 これがいわゆるLEDの順方向電圧降下というやつでしょうか? とにかく上記の計算方法で48V電源を使用して100個のLEDをうまく点灯させられる可能性がるかどうかご一緒に考えていただけないでしょうか?

  • LEDの配線について

    素人です(^_^;)・・が、 キャンプに使う卓上照明にLEDを使った自作を考えています 使用するLEDは 「超高輝度白色LED OSWT5161A  VF:3.4V(typ) IF:最大定格25mA」 電源はアルカリ乾電池 単3×4を前提として利用可能な 電圧域を「6V~4.8V」と想定し、抵抗として「1/4W 100 Ω」を購入しました。  今のところの構想ではLEDと抵抗を1対1で接続したものを 25個並列接続する、というものを考えています。 1:電源最大電圧が6Vとすると、LEDの最大定格電流をわず  かにこえてしまいますが、安全性はいかほどのものでし  ょうか? 2:できれば更に沢山のLEDを接続したいのですが、最低で  連続点灯時間3時間を確保したいとすれば最大何個のLED  が接続可能でしょうか?計算式を教えていただけると  うれしいです。(一般的なアルカリ電池の電圧降下が  どのように起きるかが良く分かりませんが・・(^_^;)) 3:できれば配線を簡素化して手を抜きたい(汗)のです  が、例えば抵抗を接続しないLEDだけを25並列で繋げて  1/4w 300Ωの抵抗を3並列したものを、それと直列に  繋げる・・と言うのは考えとして正しいでしょうか?  LEDの多少の照度のばらつきは目をつむるとして・・・。 宜しくお願い致します・・・・・

  • 計画停電にそなえて、乾電池で照明を

    計画停電にそなえて、台所の照明を、秋月電子のパワーLED(放熱基板付3Wウォームホワイト色パワーLED OSM5XME3C1S)を3個並列に繋いで、単3乾電池4個(パナソニックの充電式ニッケル水素電池、1.2V min1000mAh)を直列に繋いで、5W2Ωのセメント抵抗だけで350mA~500mAの電流を流して点灯させるこ事が出来るでしょうか? 点灯時間は2時間位あればと思っています。 ど素人の質問で申し訳ありませんが、宜しくお願いします。

  • 充電池の直列接続で

    1600mA/hのニッケル水素電池と同サイズのものが3本直列にパックされて3.6V-2000mA/hと表示されています。 この場合電圧は足し算ですが容量が理解できません、電池単位の容量(割り切れない)が違っているのでしょうか? 直列接続したときの容量計算は単純ではないのでしょうか、計算式を教えてください。