交流電源でLEDライトを点灯させるには

質問

• 交流電源でLEDライトを点灯させる方法について考えてみましょう。
• 直流用のLEDライトを交流電源で使用する場合、逆電圧がかかって壊れる可能性があるため、対策が必要です。
• 素人感覚で整流ダイオードを使う方法も考えられますが、電流の流れが直流交流で変わらないため、他のアプローチも検討する必要があります。AC-DCコンバーターは使えますが、価格やサイズが大きいため、他の手ごろな方法を探しましょう。

回答No.5

m_and_dmp

NO.4 です。
交流だったのですね。
ダイオードブリッジとケミコンで直流化し、ナンバー灯の定格電流になるように直流出力とナンバー灯の間に直列に抵抗を入れます。
貴補足に則り、
交流電圧=10.5V
ナンバー灯の定格電力=5W
とします。
回路構成はつぎのようになります。
交流電源とダイオードブリッジの間に直列に0.47Ω～1Ωほどの抵抗を接続します。
ダイオードブリッジの出力に並列に1000μF のケミコンを接続します。
ケミコンの耐圧は25V で良いと思います。
ケミコンは、最高使用温度が85℃のものと105℃のものがありますが、105℃の製品の方が良いと思います。
直流に変換された後の電圧は、無負荷で入力交流電圧のおよそ1.4倍の15Vくらいになると思います。ナンバー灯を接続して、電流が流れるとそれよりやや低くなります。計算の都合上、14Vになるものとします。
ナンバー灯に使用されるLED は白色（色なし）だと思います。単体の白色LEDの動作電圧は製品によって大きな違いはなく、およそ3.2V です。
ナンバー灯には必要な光量を得るため複数のLED が使われているかもしれません。複数のLED が並列に接続されているなら、大きいLED が1個と考えて差し支えなく、動作電圧は変わらず3.2V です。
ナンバー灯の定格電力は5W なので、
電流 = 5W/3.2V = 1.56A になります。
直流出力とLED の間に直列に入れる抵抗の値は、
抵抗値 = (電源電圧 - LED の動作電圧)/電流
= (14V - 3,2V)/1.56A = 6.92Ω となります。
抵抗の消費電力 = 抵抗にかかる電圧 x 抵抗に流れる電流
=(14V - 3,2V) x 1.56A =16.8W になります。
10W型の抵抗を3本直列にして使用するとして、
6.92Ω/3 = 2.3Ω の抵抗3本が必要です。
2.3Ωは市販品に無いので、2.4Ωにします。

ナンバー灯に直列に接続された複数のLED が使用されている場合は、数が2個なら
動作電圧 = 2 x 3.2V = 6.4V
定格電力は5Wだから
電流 = 5W/6.4V = 0.78A
直流出力とナンバー灯の間に直列に入れる抵抗の値は、
抵抗値 = (14V - 6.4V)/0.78A = 9.7Ω
抵抗の消費電力 = 5.9W
10W 型、10Ωの抵抗を使用すると良いと思います。

数が3個なら
動作電圧 = 3 x 3.2V = 9.6V
定格電力は5Wだから
電流 = 5W/9.6V = 0.52A
直流出力とナンバー灯の間に直列に入れる抵抗の値は、
抵抗値 = (14V - 9.6V)/0.52A = 8.5Ω
抵抗の消費電力 = 2.3W
5W 型、9.1Ωの抵抗を使用すると良いと思います。

数が4個なら
動作電圧 = 4 x 3.2V = 12.8V
以下省略

数が5以上では、14Vの電源では点灯しません。

以上ですが、ナンバー灯の定格入力電力が5W ではないときは、実際の定格入力電力をもとに計算しなおしてください。

お礼

一通りの計算式を乗せていただきありがとうございます。とても助かります。　　

自信をもって交流だと答えましたが、実はその後LEDライトを球だけ交換している例が数件見つかり困惑しています。

とりあえず交流直流問わずブリッジを組んでおけば大丈夫かな？なんて安直な考えでいたりしますが、一応１つ前の回答で頂いたダイオードの方法でもう一度調べてみることにします。　

LEDの並列直列問題は、覗き込むと３つチップがあるのは分かりますが直列か並列かは判断できませんでしたので、大事をとって大きい抵抗値から徐々に変えて試してみようと思います。