高輝度LEDの適正電圧について

質問

電気屋で販売されているLED仕様のランプには単三電池３本使用のものが多くあります。しかしLEDは電圧が6V以上ないと明るく光ってくれません。4.5Vでも明るく光るこれらにはどのような工夫があるのでしょうか？。通常の単三２本仕様の懐中電灯を改造する形で何とか自作したいのです。詳しい方、教えてください。

回答No.3

tnt · ベストアンサー

一般のＬＥＤの両端電圧は２Ｖです。
ですから、普通のＬＥＤを使う限りは
簡単に４．５Ｖで光らせることができます。
電流は10mAとすると、直列に２５０Ωの抵抗を挿入すればＯＫです。

しかし、高輝度ＬＥＤの場合、内部でＬＥＤが直並列に組み合わされています。
このため、御質問のように６Ｖの端子間電圧を持つＬＥＤが存在します。
６Ｖだと、六角形にＬＥＤ素子が配置できて（３つを直列にしたものを
２つ並列）
レンズとの相性が良いのです。

もともと、ＬＥＤは定電流で点灯させますから、
電池動作は苦手です。
２Ｖの端子間電圧のＬＥＤを３Ｖで点灯させようとすると、
電流制限抵抗は１００Ωとなりますが、
電池がちょっと消耗して２．５Ｖになると
もう、光量は半減してしまいます。
白熱電球なら光量３割減で済むところなのですが。

このため、６ＶのＬＥＤを駆動するのには最低９Ｖが
必要とされていましたが、
参考ＵＲＬにあるように、
ＤＣ－ＤＣコンバータが作られるようになりました。

こうすると、６Ｖを発生させる回路の抵抗（信号源抵抗）が
そのまま電流制限抵抗となるので、
出力端子の電圧が６Ｖの時に２０ｍＡ（一例）と、
規格を決めてしまえば、それで無駄なくＬＥＤを
点灯させることができるのです。

電流制限抵抗が無くなった分だけロスが減りますから
ＤＣ－ＤＣコンバータのロスが少しぐらい有っても
全体としては効率が良い回路となります。
また、ＤＣ－ＤＣコンバータをスイッチング方式で電圧安定化しておけば、
電池が消耗しても安定した動作と高い効率を維持することができます。

参考ＵＲＬは、６Ｖの例ではないのですが、
コンバータの写真もあるので引用しました。
http://www.metro-co.com/light/example.html
は、６Ｖの高輝度ＬＥＤが活躍している例です。

参考URL：

http://www.maruka-denki.co.jp/el/led.html

お礼

たいへん参考になりました。
ありがとうございました。

回答No.2

ojin

いくら高輝度といっても、一本だけのLEDでは、懐中電灯のような明るさにはなりませんよ。No.1の回答にもあるように、点灯時のLEDの両端電圧は、約0.8Vほどです。したがって、単三電池２本(理論的には、3Vですが、使用中に電圧降下して、LEDの両端電圧まで降下して - これ以前に、LED輝度はどんどん減少してゆきます。)

しかしながら、ご希望の乾電池２本、３V、高輝度のLEDの電流値を、50mA、LEDの電圧降下分を0.8Vと仮定しましょう。

(3V - 0.8V)÷0.05A で抵抗値がでます。約44オームですが、こんな半端な抵抗値はありませんので、33オームとします。抵抗器とLEDの消費電力を計算すると、抵抗器での消費電力が、約0.15W、LEDの消費電力が、約0.054Wですので、ほとんどの電力の消費は、抵抗器でなされます。いかに、LEDでの消費電力が少ないかがお分かりいただけると思います。それだけ光量は期待できません。
LEDは、レンズで集光していますので、正面から見るとまぶしく見えますが、角度がずれると極度に光度が落ちます。
最近、LEDの照明や、信号機がありますが、LEDを50個、100個と使用します。
1個のLEDで至近距離でのランプにはなりますが、パソコンなどの、電源部などのインジケータが主たる目的です。

目的が分かりませんが、ボタン電池に直接接続したキーホルダーなどのアクセサリー的なものも現実にはあります。かぎ穴などを探す程度にはなると思います。

なにか分かりにくい説明になりました。ごめんなさい。

お礼

わかりにくいなんてとんでもない！
参考にさせていただきます。

回答No.1

Spur

LEDは電圧ではなく、電流です。

>LEDは電圧が6V以上ないと明るく光ってくれません。

それは抵抗値の選定がそのようになっているからで、4.5Vでも同じ明るさにしたければ、それなりの抵抗値にすれば良いです。
どれだけの電流を流せば明るく光るかは、LEDの特性で決まりますので、そのLEDの特性表を調べるか、現在使っている抵抗値を調べて、
LEDの電圧降下を0.8Vとすれば、
(4.5－0.8)／(6－0.8)
の抵抗値にすれば良いですね。

お礼

電圧ではなく電流ですか。
よくわかりました。ありがとうございました。