洞窟に、ソーラーでLEDを点灯させたいのですが

質問

こんにちは
野外調査の仕事をしているものですが、
数百mの洞窟の中に、人が歩けるように照明をつけたいと考えています。
私は電気についての知識がまるでないので、皆さんのお知恵を拝借させてください。

設置場所は電源をとれない場所なため、
・ソーラーでその電力をまかないたいと思います。

照明は、
・100～200ルーメン程度の照明で、5mおきに50～60コほど設置します。
・入り口に電源ボックスとスイッチを置こうと思います。

使用時間は、1日につき、1.5時間×2回

お聞きしたいことは、
この照明を作るのに、どんなバッテリーが必要でしょうか？

LED照明は↓を探したのですが、バッテリーからどのようにつなげばいいでしょうか。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-03776/
照明は電球のようなサイズではなく、このような小型のものを利用したいです。
（回収、移動時に場所をとらず、また移動中の破損の心配も減るので）

調べると「抵抗の計算は...」などとあるのですが、抵抗の意味すら
調べても中々理解できませんし、田舎に住んでいて身近に相談でいる人、
お店がないので困っています。
また、50～60コを直列で繋いでも平気なのでしょうか？

仕事の現場も電気の知識がない人間しかいなくて、
どうしようもない状態です。どうか皆さんのお力をかしてください。

回答No.3

noname#155148

ANo1 です。ANo2 さんのおっしゃる通り、趣味の工作で手間はかかるし面倒だと思います。

LED ３個直列につき１Ω抵抗をプラス側（簡易ショート対策として）に付けます。これがワンセットです。バッテリーの連続最大出力の許す限りこれを付けていきます。

私はコレをミニバッテリーと合わせて使ってます。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-04459/
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gB-00019/

このLED はドライブ回路付きなのでバッテリーに直接繋げられます。夜桜の照明に使ったところ、いわゆる200W ハロゲン灯の半分位の明るさはありました。消費電力は350mA ですからバッテリーで２０時間程度持つ計算です。

バッテリーは小さいので持ち運びも可能です。ソーラーパネルの付属バッテリーなのでそれでも充電できるんですが、私は普通のバッテリー充電器でやってます。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gK-00074/

まずは理屈を勉強するのも兼ねて、お試しされてはどうでしょうか。700mAを 20 個も洞窟内でつけたら、絶対に目をやられます。先の完成品LED ですら直視できません。

お礼

早速のご回答、ありがとうございます！
3コにつき１つつければいいのですね。やってみます。

700mA20コですが、たぶん丁度よい量だと思います。
今110ルーメン（350mA）の懐中電灯を数ｍおきに10本設置していますが、
洞窟内の1/3 も照らせません（笑）一戸建ての豪邸がまるまる入るサイズのドームで、そこに行く通路でさえ道幅が４畳ほどあるのです。

大型のLEDも魅力的ですが７m以上ある天井に吊すことはできないので、まずは700mAを数個おきに設置する方法を試してみようと思います。事務所ではバッテリーの充電が可能ですから、１セット試しにつくってみてからですね。本当にありがとうございました。

回答No.2

envrio

回答1の方のとおり、あまり現実的ではないプランだと思われます。こういったものは電気的な知識はもちろんですが、安全性にも疑問があります。もし入洞している最中に線を引っ掛けたり劣化で断線したりして、真っ暗になってしまったらどうするのでしょう。ケガをしたり、下手をしたらそのまま地下で迷って出て来れなくなる可能性すらあると思います。

　現実的な解決方法としては、やはり単三電池などを使用したヘッドライトを入洞者に貸与することではないでしょうか。FENIX HL21などの、広範囲を長時間照らしてくれるヘッドライトを使えばいいと思います。IPX-8防水、アルミボディ、照射距離93m、電池はハイ(97ルーメン)で2時間・ミドル(43ルーメン)で5時間も持ちます。

　FENIX HL-21ヘッドライト
　http://www.amazon.co.jp/%E3%83%95%E3%82%A7%E3%83%8B%E3%83%83%E3%82%AF%E3%82%B9%E3%83%A9%E3%82%A4%E3%83%88%E3%83%AA%E3%83%9F%E3%83%86%E3%83%83%E3%83%89%EF%BC%88FENIX%EF%BC%89-K-66639--%E3%83%95%E3%82%A7%E3%83%8B%E3%83%83%E3%82%AF%E3%82%B9%E3%83%A9%E3%82%A4%E3%83%88%E3%83%AA%E3%83%9F%E3%83%86%E3%83%83%E3%83%89-FENIX-HL21%E3%80%8C%E6%98%8E%E3%82%8B%E3%81%9597%E3%83%AB%E3%83%BC%E3%83%A1%E3%83%B3%E3%80%8D/dp/B0064BCC0K/ref=sr_1_1?s=electronics&ie=UTF8&qid=1338064957&sr=1-1

　FENIX HP11ヘッドライト
　http://www.amazon.co.jp/FENIX-%E3%83%95%E3%82%A7%E3%83%8B%E3%83%83%E3%82%AF%E3%82%B9-HP11-%E3%80%90%E6%98%8E%E3%82%8B%E3%81%95%E6%9C%80%E9%AB%98277%E3%83%AB%E3%83%BC%E3%83%A1%E3%83%B3-%E9%80%A3%E7%B6%9A%E7%82%B9%E7%81%AF%E7%B4%843%E6%99%82%E9%96%9350%E5%88%86%E3%80%91/dp/B0056HR4J2/ref=sr_1_4?ie=UTF8&qid=1338064642&sr=8-4

　単三仕様のエネループなど電池なら太陽光充電器などが売られていますから好きなモノを選択できますし、電気的な知識がなくても運用は楽にできます。

　ソーラー充電器（軍隊にも採用されているというパワーフィルム社製）
　http://www.amazon.co.jp/%E3%83%91%E3%83%AF%E3%83%BC%E3%83%95%E3%82%A3%E3%83%AB%E3%83%A0-PowerFilm-%E3%80%8CAA-SOLAR-CHARGER%E3%80%8D%EF%BC%88%E3%82%BD%E3%83%BC%E3%83%A9%E3%83%BC%E3%83%BB%E3%83%81%E3%83%A3%E3%83%BC%E3%82%B8%E3%83%A3%E3%83%BC%EF%BC%89/dp/B001RMF7P8

　今さら私が言わなくてもお分かりでしょうが洞窟内は極めて危険です。明かりが全くないのですから、断線一発でリカバリ不能になるような照明は避けたほうが無難だと思います。私なら上記のヘッドライトに加えて、電池の入れ替えや故障した時のためにバックアップ用に小型の携帯ライトを各自に同時にもたせます。ケミカルライトも念の為に一人一本携帯させると最悪の事態にも対処できます。入洞する人間が決まっている場合には、緊急時にも帰り道がわかるように一定距離ごとに低輝度の電池式ガイドライトを設置しておくのもいいと思います。とはいえ、充電さえされていれば携帯電話のバックライトでもリカバリは可能かもしれませんけどね。

　ケミカルライト
　http://www.amazon.co.jp/gp/product/B003Y3NCUK/ref=pd_lpo_k2_dp_sr_3?pf_rd_p=466449256&pf_rd_s=lpo-top-stripe&pf_rd_t=201&pf_rd_i=B0056SVH5S&pf_rd_m=AN1VRQENFRJN5&pf_rd_r=19JQTX0M42127K7XEQG5
　（ただ、ケミカルライトには使用期限があるため、一定期間ごとに買い直す必要がありますので注意。いざというときに光らないのではシャレになりません）

補足

質問への答え、というよりかはご心配いただきありがとうございます。
ライト類はご紹介いただいたようなものよりももっと良いモノを揃えています。洞穴内での技術についても、私たちは素人ではないので、あなたのご心配には及びません。迷うこと自体が不可能ですし、断線の心配がない設置方法が出来るのでこのような質問をしています。

それとパワーフィルムですが、私達のように野外で仕事をする職種にとっては何の役にもたちません。アマゾンで買わせたいならアウトドアなどを趣味にされている方にご紹介されてはどうでしょうか。

引き続き、質問への答えをお待ちしています。

回答No.1

noname#155148

LED ３個直列で700mA、計３時間通電させるとなると2.1A。12V 8Ah の標準的なバイク用バッテリーで３構成(LED 9個) までつないでギリギリですね。

バッテリーが６個でLEDが５４個点灯できますね。

ただ700mA はかなり明るいし発熱するのでこの半分でも十分だと思います。閉鎖空間ですから100mA でも十分だと思いますよ（洞窟のサイズはどれほどなのか？）。それならバッテリー１個でいけます。スイッチでフルパワーと省パワーと切り替えれるといいですね。

700mA なら１Ω位で、100mA なら２２Ω位でしょうか。どちらもセメント抵抗で、LED ともどもヒートシンクを付ける必要がありますね。

バッテリーの充電は2A 以上の発電ができそうなソーラーで日照条件さえ良ければいけるんじゃないでしょうか。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-04996/

３WのLED は相当眩しいのでかなり濃い目のすりガラス調のケースなんかに収めないと目をやられるかもしれません。間接照明が良いかな？

しかし・・・電子工作の未経験の人にやれる仕事量では無いと思います（笑）　半端なく趣味の世界ですよ、これは。

お礼

ご回答ありがとうございます！

ロウ付け（溶接）ならできるのでハンダもできると思うのですが、如何せん電気関係の知識が皆無で困っているところでした。

洞窟は一部が非常に大きく、電柱程の高さがあるドームがあります。
そのドームのみ700ｍA を20コ程用いて、その他の通路部（通路部も相当広い）では350mAの利用を考えています。単純に700mAが50～60つけられるなら、その半分の350mAも設置できるだろう、という考えで質問させていただきました。

抵抗ですが、1Ωのものは、LED一つにつき1つづつつけるのでしょうか。
それと、抵抗は＋ー、どちら側につけても大丈夫ですか？
一つ一つ調べながらやってるのですが解らなくて。
本当に初歩的な質問でごめんなさい。

バッテリーはなるべく１つで使いたいと思うのですが、　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gB-00021/
でも大丈夫でしょうか？

今後とも教えて頂けるとありがたいです。
よろしくお願いします。