LEDの接続について、携帯アダプターの有効活用

質問

5.4Vで550mAの携帯電話用の充電器の直流アダプターが余っています。そこで、なんとか有効利用を思いついたところ、LEDによる電気スタンドとか、和風の灯篭を作ってみたいと思ったのです。そこで、お知恵を拝借したく、よろしくお願い申し上げます。
(1)この場合、抵抗とかダイオードを使わずに、並列もしくは直列につなぐ方法をお教えください。私の調べた範囲では、たとえば2.7Vの20mAのLEDを2個直列にしたものを、13セットつまり、最大26個の球までのLEDが使えると考えてよいものなのでしょうか?(現実的に2.7VのLEDがあるのかわかりませんが・・・)26かける20mAで520mA
(2)この場合、今時点で、秋葉原などで、どんなLED球が安く買えますか?その場合は、冒頭のアダプターを使う前提で、直列または並列の接続はどのようにしたらベストでしょうか?抵抗やダイオードをなるべく使わない方法で作ってみたいのです。LEDの規格によっては、電圧の関係でやはり抵抗を使わないといけないものになりますでしょうか?携帯の充電器は安定して電流が流れると考えて、ダイオードでなくて抵抗で問題ないものですか?

回答No.6

joshua01 · ベストアンサー

こんにちは。
追加のご質問をいただいていましたね。

　他の方にもご説明いただいたように、「1/2W」は熱容量（許容電力）です。抵抗はいわば電気の流れをじゃましてその分を熱として捨てる装置ですので、電流が流れれば必ず少しは熱が出ますが、たくさん流すととても熱くなるため、大きさを大きくして放熱したり、耐熱性の高い材料を使います。1/2ｗ型の抵抗は入手しにくい部品ではないですが、現在、部品店で扱われている一般回路用が1/8ｗや1/4wなので、同じ「100Ω」を比較して買ったときには1/2w型はちょっと大きく見えるかも。（10w型くらいになると親指ほどの大きさがあるので、さすがに「でかいっ！」と感じます）

　また、可変抵抗（ボリウム）で明るさを変えるのも楽しそうですね。　ただし、次のことを理解しておきましょう。
　基本的にはボリウムひとつで全体の明るさを変えるにはLEDを全部並列にして抵抗を一つにする必要があり、その場合、１０Ωの固定抵抗と１０Ω程度のボリウム（０Ω～１０Ωの間で変化するボリウム）を直列つなぎして、１０～２０Ωの範囲で変化させることになる（抵抗が完全に０になってLEDが破損するのを防ぐため）でしょうが、ちょっと無理があります。
　それは、つまみを使って回すような使いやすい大きさのボリウムには１０Ωというような小さな抵抗値のものはほとんど販売されておらず、また、LEDは電流が多少変わってもあまり明るさが変化しない特性があるため、良い値が見つけられなければちょっとひねると明るい状態から急に真っ暗になってしまうようなことになってしまいます。（抵抗の熱容量の上ではあまり問題はないでしょうが）

　このため、LEDで明るさを変えるときは、一般的には、高速で点灯・消灯を繰り返してその点灯時間比率を調整する「PWM」制御が使われています。
　しかしこれでは回路構成が複雑になるので、結局、LED１０本ならば、５組に分けて、１組ずつ（あるいは、５組，３組，１組でそれぞれ点灯するように）スイッチを使って点灯する数を変化させた方が良いかも知れませんね。（ただし、狭い放射角のLEDを使っている場合には点灯数を減らすと照射領域にムラが出てしまうでしょうが・・・ま、ご愛敬）

さてさて、いかがでしょうか。
お役に立てば幸いです。

お礼

なかなか奥が深いですね。本も買って見ます。ご丁寧にありがとうございます。感謝申し上げます。
光で遊ぼう!LED電飾&蛍光灯―電子工作とか愛車をかざる-LEDイルミネーションチョット高いですが、基礎から確認してみます。

回答No.5

gouranga

>ところで、「1/2wくらいの耐電力の大きい抵抗が必要かと」と言う抵抗の耐電力とは?

抵抗に流れる電流と(印加される電圧が定かではないので)抵抗値で求めます。
(抵抗に掛る)電力の式 W=IVより、(V=IRなので)W=I×I×Rとなりますね。
で、抵抗を販売しているところなどを見ると
1/2w
1/4w
等の表記があるのを見つけられましたか？これらは、
1/2[w]=0.5[w]
1/4[w]=0.25[w]
と見ます。上の電力の式での計算結果に1.1～1.3倍程度(保守のための値)した値が抵抗の許容内(1/2や1/4)に収まるタイプの物を選択します。また、この電力は熱という形で抵抗から発散されます。

>電流を流す量が多いと抵抗の容量が大きいものが必要と言う意味ですか?
上記のとおり、正解です。
許容消費電力が大きいほど、それに比例するように抵抗も大きくなります。見た目でもわかります。

>またその抵抗を可変型つまりボリュームみたいなつまみをつけて明るさを変えたりする事は可能なことなのでしようか?
ボリウムにも許容電力が存在します。店頭などだと記載していると思います。(秋葉原だと、記載してない方が多いかな？)

また、その照明の用途別に、スポットタイプ(間接照明)なのか直接照明なのかによって選ぶべきLEDが変わってきます。
LEDには指向性があり、角度がきついと直接照明には向きません。
複数の種類を購入して実験してみるというのも楽しいと思いますよ。
ただ、俗にいう砲弾型LEDは全体的に指向性が強く、注意が必要です。

お礼

指向性とか可変抵抗の実際が良くわかりました。ありがとうございました。いろいろと試してみます。

回答No.4

joshua01

こんにちは。
楽しい工作ですね。

　さて、他の方のアドバイスにもありますが、秋葉原のLEDでは添付HPのところが安いでしょう。かなり明るい5cd～7cd級の白色で5個100円！という商品があります。基本的には、自己責任でお願いしますが、次のようにお勧めしておきましょう。
「白色LEDを１０個買い、LEDを２個ずつ並列にして、これ一組に50Ωの抵抗1個を直列にして使用する。」

　これだと、抵抗は５個で済みます。電流は、LED1本の定格20mA（一組40mA）合計200mAで、携帯電話用充電アダプタなら余裕ですね。一応、最大13組まで行けますが、長時間の連続運転ではアダプタの温度が不安・・・なお、白色LEDの最適電圧(Vf)は概ね3.4Vで、これ以外の電圧の製品は少なく、さらに電圧はこれより1割低いと点灯せず、1割高いと寿命が極端に短くなると考えてください。（半分～1.5倍まで、計３倍もの電圧幅に適応できる豆電球とは大違い。）

　このために、あえて一回り高い電圧の電源を用意し、途中に抵抗を入れてその「定電流効果」（自律定電圧効果）を期待して使います。LEDは製品一本一本で最適電圧が微妙に異なるため、LED同士を単純並列にするのは明るさのばらつきや寿命の上で本来お勧めできないのですが、1本ずつ抵抗をつけるのもばかばかしい感じですよね。

・・・ということで、私はこれで自転車用のランプを作っており、並列は3本までしかやったことはないのですが、その中では思ったより明るさのばらつきもなく、まだ数百時間くらいのせいもあって寿命への影響も見えてきていません。（極端な話、１０本全部並列つなぎで、抵抗10Ω１本だけというのもありかも・・・でもこれだと1/2wくらいの耐電力の大きい抵抗が必要かと）

　他の方の回答にもあるように、最近はできあがった製品が安くなって自作のメリットも少なくなりまた、せっかく安い部品を見つけても通信販売では送料と振込手数料が気になるところですが、それでもお手持ちの部品ひとつをヒントに楽しい工作の世界を覗き込んでいただく上でご参考になればと思います。

参考URL：

http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?c=opto&s=popularity&p=1&r=1&page=#I-00992

お礼

ありがとうございます。とてもわかりやすいご説明で感謝申し上げます。また秋月の計算WEBはとても便利ですね。助かりました。値段も良くわかりました。
LEDの並列によって抵抗の数を減らすことができる。一方並列のLEDの
ばらつきと言う問題がある。と言う事については、実際に作ったjoshua01さんのアドバイスが何よりですね。並列３本程度が無難なのですね。ところで、「1/2wくらいの耐電力の大きい抵抗が必要かと」と言う抵抗の耐電力とは?電流を流す量が多いと抵抗の容量が大きいものが必要と言う意味ですか?またその抵抗を可変型つまりボリュームみたいなつまみをつけて明るさを変えたりする事は可能なことなのでしようか?ご教示いただけると助かります。

回答No.3

tadys

LED については Vfより低い電圧では電流が流れない、Vfより高い電圧では（外部回路で制限される範囲内で）いくらでも電流が流れると考えてください。（厳密に言えばこれからは少しずれます）
また、LED の Vf は素子によってバラ付きますのでバラ付きを考慮しなくてはなりません。
2.7VのLEDを2個直列にしても5.4Vになるとは限らず、5.4Vの電源につないだときに Vfが5.4Vより高ければ光らないか光っても暗いものになります。また、Vf が5.4Vより低ければ電流が流れすぎてどこかが壊れるかもしれません。
LED を並列にすると Vfの低いほうに全部の電流が流れます。（厳密には違うけど）これが定格をオーバーしていればLEDが壊れる可能性があります。

LEDを光らせるときには、抵抗あるいは定電流回路が必要なものと考えてください。

LED を購入するなら 秋月電子が良いでしょう。よくある質問のところにはLED に接続する抵抗の計算の仕方があります。

参考URL：

http://akizukidenshi.com/

お礼

Vfとは、順電圧 ( Forword Voltage ) の事ですね。
ばらつきと言う問題にはまったく気がつかず勉強になりました。
LEDを光らせるときには、抵抗あるいは定電流回路が必要なものと考えるのですね。ありがとうございます。

回答No.2

ttttaaanni

(1)考え方は、ＯＫです。
(2)2.7Vでそれなりに点灯するLEDはありますが、
　おいしいところを使える範囲ははずれてます。
　おいしいところを使うために抵抗を使うか、
　抵抗を嫌って使わないか、好みの問題かと思います。
　LEDに比べて、抵抗はとても安いということも考えて判断
　されるといいですよ。

　安く売っているのは、あんまり明るくないです。
　私は高くても最新のを買ってます。
　（結果的に個数が減らせて、安いので）

お礼

安いのは結果的に明るさに問題がありそうですね。
ありがとうございました。

回答No.1

times3

抵抗やダイオードを使わないのでしたら、ＬＥＤに合わしたＡＣを用意してください。

だから携帯のＡＣアダプタは使えないということです(^^;

良い（明るい）ＬＥＤは１個２５０円ぐらいしますよ。250x26＝６５００円以上の出費をして、それって有効利用ですか？

１００円ショップに行けばLEDのスタンドがありますので(^^;

お礼

ありがとうございます
確かに１００キンですと・・・今回は楽しい工作と言う事で・・・