太陽電池 ( ソーラーパネル ) : この条件でLEDが点く？

質問

こんにちは！
先日LEDライト（小さい、豆電球みたいなものです）を大量に手に入れました。
太陽電池につないで長ーくコードを延ばし、昼間も窓が無く暗い家のトイレなどに飾り付けをしたらきれいかと思い、さて、電池はどのくらいのものが必要なのかとLEDライトの説明書を見ましたところ、2.1Vと中途半端なことが書いてありました。
こんな半端な電圧の太陽電池は調べる限りなく、それでもネットで10%以内は誤差の範囲と知り、2vの購入を今決めかけたところなのですが、ふと疑問が頭をよぎりました。

上記にも書いたとおり、導線がとても長くなりそうなのです（窓辺からトイレまでなので。７m位）。
購入を考えている太陽電池は ２v 300mA
LEDの仕様は 2.1v 20mA（最大30mAと書いてあります。）

導線が長ければ長い程、電圧か電流、あるいは双方失われていく気がしてなりません。（何も知識がないので勘ですが...）
ただでさえ電圧が少し低めの太陽電池を用いているのに、導線も長く、外ではなく家の中の窓から射す光だけで、発電が期待できるものなのでしょうか？
また調べた限り2.5v太陽電池というものも無く、3vがその次なのですが、流石に3vは強すぎる気がします。
１つの太陽電池に対して最大15個までLEDを取り付けられる計算ですが、その数を12個とかに減らせばよいのでしょうか？
しかし、最大30mAと書いてあるので、10個以下にしなければあまり意味がないのでしょうか？

ご教授いただければ幸いです。

回答No.3

taunamlz · ベストアンサー

太陽電池に直接接続する事はやめましょう。
たまたま壊れなかったとしてもいつ壊れるか分かりません。
電流が大事なのは確かですが、20ｍA流した時に2.1V位の電圧降下するという意味でしかありません。
過電流を流すと破損、輝度の低下、時には発火の危険性があります。
電池では内部抵抗の影響で壊れないかもしれませんが、リチウムイオン電池の内部抵抗が一概に高いとは言い切れません。
定電流ダイオードというものも売っています。こちらを使うとか、電圧から計算して電流を求める方法のほうが確実だと思います。

また、LEDの電圧降下には大きなばらつきがあります。
データシートを過信せずに抵抗やCRDをつなぐ事が大事だと思います。

お礼

ご回答ありがとうございます！
私は一度にtaunamlzさんとtpg0さんのご回答を拝見したのですが、
もともと良くわかってなかったのに、更にわからなくなりました...
えーと...つまりは、2vではなく3vなど電圧が高めの電池を買い、抵抗をいれてもいいし、いれなくてもいい（太陽光の強さによって電圧が変わるので）が、入れた方が安全で安定する、ということでよろしいのでしょうか。

そしてもう１つの質問ですが、taunamlzさんの初めのご回答で、20mAに抵抗を直列につないで調整する、と書かれておりましたが、それでは太陽電池一個に対し、LEDライト一つということですよね？たとえば電池が3v、300mAの場合は、LEDを並列にすれば15個は上手く行けば点灯するのに、ちょっと惜しい感じですね。そういうものなのでしょうか？
LED、結構たくさんあるのです...

回答No.7

tpg0

以前、実験的に風力発電と太陽光発電を自宅で行いました。風力発電には車に使用するオルタネーターを使用、太陽電池は2Vのユニットを6個直列にした物を10列を並列接続、即ち6*10で60個の太陽電池パネルを用意しましたが、いずれも電圧安定化の為にレギュレター回路は必須でした。発電で得た電気エネルギーは、車に使用する鉛蓄電池に蓄えました。この実験で分かった事は１㎡程度の太陽電池パネルでも10数Wの電力しか得られないと言う事でした。まぁ、LED数10個なら充分な電力だと思いますが、太陽電池は普通はこのように使うのが常識です。

お礼

再びご回答ありがとうございます！

すごいですね！ご自宅で風力発電と太陽光発電！

レギュレーターは必要なのですね。これから勉強していきたいと思います！
今更ながら科学の授業、好きだったのですが身を入れなかったことを後悔しています。
ですがこうして専門家の方々に色々教えてもらい、何をすれば良いのかだんだんわかってきました。
ありがとうございました！

回答No.6

taunamlz

＞それでは太陽電池一個に対し、LEDライト一つということですよね？
並列につなげば３００ｍAまでなら複数つなぐ事が可能です。

＞えーと...つまりは、2vではなく3vなど電圧が高めの電池を買い、抵抗をいれてもいいし、いれなくてもいい（太陽光の強さによって電圧が変わるので）が、入れた方が安全で安定する、ということでよろしいのでしょうか。
いえ、抵抗等で電流を制限しないと過電圧でLEDが壊れると思います。

お礼

再びご回答ありがとうございます！

抵抗は必要なのですね。
抵抗のハンダ付け、中学校以来ですが、もう一度一から勉強し直してみたいと思います。

LEDが一つの電池に対してたくさんつながると聞いて安心しました。
太陽電池って高いです！

tpg0さんもおっしゃっていましたが、電気回路は勉強しないと本当に難しいですね。破損とか発火とか、思いもよらない回答を得て、質問してよかったと思いました。
ありがとうございました！

回答No.5

tpg0

№2&4です。ハンダ付けが出来るなら安心です。やはり、太陽光発電は理屈を理解してないと難しいです。
LEDを沢山手に入れたようですから、華やかに点灯させたいなら、太陽電池ではなく、AC/DCアダプターを使った点灯方を考えた方が簡単です。出力電流１Ａ(1.000mA)のアダプターなら40～50個のLEDが点灯出来ます。天候に左右されず、確実に点灯させられますし、アダプターを外せば、スイッチ無しで消す事も簡単です。但し、アダプターの電圧によって電流調整用の抵抗器の抵抗値は異なりますから要注意です。

回答No.4

tpg0

ところで、相談者様はテスター(電圧・電流・抵抗値計)をお持ちですか？ また、ハンダ付けの経験がおありでしょうか？
少なくとも、ハンダ付けの経験がないと、希望する太陽光発電による充電及びLED点灯システムを作るのは難しいと思います。
理想は、レギュレーター回路を組み込むと電圧が安定してLEDの輝度が安定するのです。太陽電池とバッテリー間も逆流防止のダイオードを入れた方が安心です。出来れば、太陽電池とバッテリー間もレギュレーター回路を入れた方が良いですね。3V程度のレギュレーターは秋葉原等の電気街で安く買えますので、入手する事をお勧めします。

お礼

ご回答ありがとうございます！
私は一度にtpg0さんとtaunamlzさんのご回答を拝見したので、更に良くわからなくなってきました...

私はハンダ付け好きです。模型を作るレベルですが、前髪を焦がしながらも趣味の範囲で楽しんでおります。ですが、テスターは持っておりません。

レギュレーター、リチウム電池、なんかかっこいいですね！
ネットでそれらを調べたのですが、難しいです...。私はトイレの装飾を簡単に考えすぎていたのかもしれません。ふと昼間トイレに入った時、明るかったら楽しいなー、程度でした。

導線の長さは気にしなくてよいとのこと、ほっとしました。

tpg0さんとtaunamlzさんのご回答をまとめますと、3v等高めの電圧の電池を買い、抵抗を入れても入れなくても良いが、入れた方が安全で安定する。
これで一応は点くということでよろしいでしょうか？（レギュレーター等はオプションと考えて）

回答No.2

tpg0

太陽電池は太陽光の強弱によって出力電圧も変わります。問題は太陽電池の容量です。小さい太陽電池パネルではLED１個分ぐらいの電力しか期待出来ませんよ。LEDは電圧より電流が重要なんです。
試しに、手持ちの1.5V乾電池を2本直列にして点灯させて下さい。LEDは極性があるので±逆だと点灯しませんが、直接3Vでも全く問題なく点灯するはずです。3本直列の4.5VをLEDに印加させると明るく発光するはずですが、これでもLEDは壊れない(切れない)はずです。
先ず、太陽電池を購入したら、太陽電池に直接LEDを接続して下さい。何個迄並列に接続しても点灯出来るかが問題なのです。
太陽電池は、冒頭で述べた通り太陽光の条件次第で出力が変わります。雨天と快晴では、出力に雲泥の差があります。また、夜間は全く出力は期待出来ません。相談者が何個程度のLED点灯を希望してるかですが、数個程度なら、3V出力の太陽電池を2個直列にして、市販の携帯電話バッテリーのリチュウムイオン電池(3.7Vー720mA/h)に並列接続して、充電機能を持たせます。その回路にLEDを並列に接続して、LED回路にON・OFFスイッチを直列に入れます。昼間はバッテリーに充電して夜間のみスイッチONの点灯なら、問題なく点灯を続けられると思います。LEDに流れる電流は小さいので電線の長さは無視して大丈夫です。

回答No.1

taunamlz

電源3V以上の太陽電池を使い、抵抗を直列に入れて20ｍAに調整します。
3V-2.1V＝0.9V
0.9V/20ｍA＝必要な抵抗値
ただし、LEDの電圧降下、太陽電池の電圧ともにばらつきがありますので、もう少し電圧の高い電源を使った方が良いと思います。