太陽電池の出力電流について

質問

太陽電池の出力電流について質問があります。

●使用している太陽電池
秋月の１．５Ｖ ２５０ｍＡ

上記の太陽電池を２枚直列につなぎ、
緑ＬＥＤを２０ｍＡで点灯させようと思ったのですが、
ぼや～っと光る感じでとても２０ｍＡ流れているようには思えません。
そこで電流計で太陽電池１枚の短絡電流を測定してみたところ、
だいたい１７ｍＡくらいの値が出てきました。
その時の開放端電圧は１．４Ｖ強でした。

そこで質問なのですが、
太陽電池に記載されている１．５Ｖ ２５０ｍＡと言うのは
　◆最大出力電圧が１．５Ｖ
　◆最大出力電流が２５０ｍＡ
と言う事ではないのでしょうか？
電圧はちゃんと出ているのですが、電流が
１７ｍＡではＬＥＤひとつ光らせるのにやっとなので、
いまいち使い道がありません。

非常に困っているのでどなたか教えて頂けないでしょうか。
宜しくお願いいたします。

回答No.7

precog

>電圧が規定値の１．５Ｖ出てても、
>電流は光源によって大きく左右されるとはまったく知りませんでした。

電池は一般的になんでもそうです。起電する原理というのがあって、それは普通、量子力学的な特性を持ちますので、連続的な電圧にはなりません。

ただし、内部抵抗によって、流す電流が十分に大きければ端子電圧は低下します。(起電力が低下したわけではない)

電流については、流れる電子の数をカウントしていることになるので、電池にあたる光子の量 (光量) が少なければ流せる電子の数も減る理屈です。

この辺は、原理を知っていれば容易に推測できる部分ですね。ご参考までに。

一応、念のため申し上げておくと、LEDを点灯させる時は必ず電流制限抵抗を入れてください。LEDも光電子効果を原理としますので、原理的にある一定以上の電圧に対しては抵抗がゼロになります (実際には内部抵抗が残るが)。規定より高い電圧をかけると容易に焼けます。

回答No.6

inara1

Vf = 2VのLEDは燐化ガリウム（GaP）を使ったLEDで、発光効率が低いので、20mA程度の電流を流してもそれほど明るくありません。明るさの指標である光度で言うと、20 mcd（ミリカンデラ）しかありません [4]。20mA以上電流を流してもあまり明るくなりません（電流の最大定格は30mA程度なのでそれ以上の電流を流してはいけません）。

Vf = 3.6V 程度の緑色LEDは、窒化ガリウム（GaN）を使ったLEDで、同じ電流で 25000 mcd と1000倍以上の明るさがあります [5]。

明るく光らせたいのなら、ANo.4の [1]～[3] で紹介した高輝度緑色LED（Vf=3.6V)を使ってください。太陽電池を３個も使いたくなければ、ANo.3さんが紹介されたキット [6] を使って、太陽電池１個で点灯させることができます。このキットについているLEDは白色LEDですが、Vf がほぼ同じなので、高輝度緑色LED（Vf=3.6V)に付け替えても大丈夫です。20mA程度の電流ならご質問の太陽電池なら充分駆動できるはずです。

[4]　GaP系LEDの光度（1ページ目の表の光度）　http://www.sanken-ele.co.jp/prod/semicon/pdf/sel4014j.pdf
[5]　ＧａＮ系緑色LEDの光度（1ページ目の一番下の表のLuminous Intensity Iv）　http://akizukidenshi.com/pdf/optosupply/OSPG3131P.pdf
[6]　1.5V電池白色LED点灯キット
　　　　　　購入先　http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?q=%22K-00192%22&s=popularity&p=1&r=1&page=0&cl=1
　　　　　　取扱説明書　http://www.aki-den.jp/kit_manual/%82%bb%82%cc%91%bc/L20_%94%92%90FLED%93%8a%8c%f5.pdf

回答No.5

outerlimit

LEDの動作電圧を考慮しないからです

起訴から勉強し直してください

補足

使用している緑ＬＥＤはＶｆ２Ｖくらいなので、
太陽電池２個直列で約３Ｖなので十分だと思いました。

回答No.4

inara1

これは太陽電池の駆動能力の問題ではなく、LEDの動作電圧が3Vより大きいために、LEDに電流があまり流れていないだけだと思います。
緑ＬＥＤというのは高輝度タイプ[1]～[3] じゃないですか。このタイプのLEDは窒化ガリウムを材料に使ったものなので、動作電圧は 3.6V 程度あります。したがって、開放電圧が1.5Vの太陽電池を２個直列につないでも 3V にしかならないので、この電圧ではLEDにはあまり電流が流れません。太陽電池を３個直列につなげれば4.5V になるので、LEDは明るく光るはずです。このとき、47Ω程度の電流制限抵抗をLEDと直列に入れてください。

[1]　超高輝度　緑ＬＥＤ（５φ）　http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?q=%22I-00049%22&s=popularity&p=1&r=1&page=&cl=1
[2]　超高輝度緑色ＬＥＤ（５ｍｍ）広角（６０°）タイプ（１０個入） http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?q=%22I-01005%22&s=popularity&p=1&r=1&page=40&cl=1
[3]　ハイパワー緑色ＬＥＤ（３φ）ワイド（１０個入）　http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?q=%22I-01096%22&s=popularity&p=1&r=1&page=80&cl=1

補足

使用している緑ＬＥＤはＶｆが約２Ｖくらいの物です。
なので太陽電池を２個直列につないで、
蛍光灯の直下にもって行き、３Ｖ位の電圧で実験してました。
その時の電流制限抵抗は４７Ωで一応２０ｍＡくらい流れているはずなのですが、
ちょっと２０ｍＡにしては暗い感じでした。

回答No.3

tadys

緑ＬＥＤのＶｆは約２．２Ｖなので１．５Ｖの電源ではうっすらとしか光らないでしょう。
赤色ＬＥＤでもＶｆが１．９Ｖくらいなので明るく光ることは無いでしょう。

２つの太陽電池を直列にして３ＶにすればＬＥＤを光らせることも出来ますが２５０ｍＡを流すとＬＥＤが壊れてしまいます。

秋月では１，５Ｖで白色ＬＥＤを光らせるキットが売っているのでこれを使えばいいでしょう。

補足

使用している緑ＬＥＤはＶｆ２Ｖくらいで、
太陽電池は２個直列にし、約３Ｖを得ています。
ＬＥＤの電流制限抵抗は４７Ωを付けて、
大体２０ｍＡくらい流すようにしているのですが、
何やら控えめな感じにしか光ってくれないのです。

ちなみに秋月の1.5Vで白色ＬＥＤを光らせるキットですが、
同じものをまねて作ってみたのですが、
どうも太陽電池２個くらいではスタートアップしてくれないようです。
安定化電源からは０．９Ｖくらいで起動したので、
こちらも電流が問題かなと言う感じです。

回答No.2

mokonohige

２５０mAとは　短絡電流と　表示されています

補足

短絡電流とは太陽電池のプラスとマイナスの端子に
直接電流計を付けた時の電流ではないのでしょうか？
一応その方法で電流を測定してみたところ１７ｍＡとなったのですが、
計測方法が間違っていたのでは本末転倒ですね。
ちょっと太陽電池の短絡電流の計測方法を調べてみます。

回答No.1

precog

太陽電池ですので、あてる光の強さに依存しますよね。どういう状況で測定したのでしょうか?

定格は夏至で快晴の直射日光に垂直にあてたとき、みたいな数字じゃないかと思いますが、、、

お礼

調べてみたら、

　　太陽電池は日射量によって
　　　・電圧は変化しにくい
　　　・電流は変化する

と言う事が分かりました。
なので蛍光灯と白熱電球で実験してみたところ、
同じ１．５Ｖ出力時の電流が
　　蛍光灯　　：　１７ｍＡ
　　白熱電球　：　５８ｍＡ
と、大きな差が出来ました。
これなら、真夏の直射日光に垂直に当てた場合、
蛍光灯とは比べ物にならない電流が流れそうです。

電圧が規定値の１．５Ｖ出てても、
電流は光源によって大きく左右されるとはまったく知りませんでした。
非常に勉強になりました。
どうもありがとうございました！

補足

太陽電池は蛍光灯の間近（で直下）に置いています。
一応電圧が規定値の１．５Ｖ程度出ていたのでこれで実験していたのですが、
ひょっとして蛍光灯では、電圧は作れても、
流せる電流は微々たる物になってしますのでしょうか？