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LEDライトの不思議な現象?
LEDライトの不思議な現象? 6個のLEDが付いたライトがあるんですが、スイッチを入れると6個のLEDが点灯して、10時間程点灯します。ですが、もっと暗くしたかったので、回路に傷をつけ6個のLEDのうち3個のLEDを点灯させなくする改造をしました。これで点灯時間は倍に延びると思いました。ところがこれも10時間程しか点灯しませんでした。明るさは暗くなったのに点灯時間が延びないとはどういうことですか?
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小型の白色LEDの定格電圧は、一般に3.6Vで「定電圧特性」を持ちますから、電圧が下がると急激に明るさは落ち、3.2Vくらいで完全に消灯します。 従って、電池２個そのままで点灯することは絶対に不可能であり、DCコン（昇圧回路）が入っていることは間違いありません。 最近のコンバーターは極めて小さく作ることができますから、多分その存在を見誤られたのでしょう。 基板は、電池とLEDの間に入っているはずですから、このあたりをよく観察して見られるとよいと思います。 DCコンには「定電圧出力」で、（LED並列の場合には）各LEDごとに保護抵抗を入れるタイプと、「定電流出力」のものとがあります。 （LEDを全直列に入れる方式もありますが、ご質問内容からLEDは並列、と解釈されるので、直列回路の場合の説明は省略します） DCコンは一般には定電圧型のものが多いので、他の回答者の方々も原因がが分からなかったのでしょうが、定電流型のDCコンと考えれば話は簡単です。 （最近は定電流型のものが増えてきています） 定電流型にはLED１個ごとに対応したLEDドライブ回路を持つものもありますが、IC(DCコンのこと）自体高価になりますので、普通は、複数のLEDそれぞれに保護抵抗を入れ、それらをまとめて１個のICでドライブするのが一般的です。 仮に１個のLEDに25mA流すとすると、6個では150mA流れるようにICの出力電流を設定することになります。 ここで、もしLEDが3個に減っても、ICはその3個のLEDに合計150mA流すために（僅かですが）出力電圧を増加させます。(1個あたり25→50mAに増加) つまり、出力電力が（僅かながらも）増加するので、電池の消耗はより大きくなります。 更に、出力電圧が増加することは、ICの設計ポイントを外れることになるので、効率も落ちるかもしれません。 電池寿命が10時間から9時間に減ったのはこの理屈で説明できます。 これを確認するのはLED 1個の明るさがどうなるかを観測すればわかります。 25→50mAとなることで少し明るく(*)なっているはずです。 * それほど大きな違いではない。並べてみればわかるが、少し時間が経つと忘れるくらいの違い） 全点灯したままで、1個の明るさを見るのは難しいので、LED径よりやや大きいくらいの筒を被せて、他の光を遮光するとよいかもしれません。 しかし、回路を変更することに時間がかかり過ぎ、前の明るさを忘れてしまうかもしれませんので、できたら照度計で観測、記録しておくことが望ましいです。 わたしも、定電流型のDCコンは見たことがないので、大変興味があります。 できたら基板を見せていただきたいところですが、このサイトは回答者から画像を載せることはできないようですね。 残念です。
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- geshon
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多分ですね、このライトは乾電池に直接LEDを並列つなぎをしているものだと思います。 根拠は、ネットであまり良い性能（質の良いLEDではない）という書き込みを見たこと 6個のLEDを点灯している割に、ネットでの底値が600円程度であることなどです。 じゃあ、なんで乾電池2個、エネループだと2.4Vで光るのかですが、最近のLED 特に 100円ショップなどで販売されているものは、2個の乾電池 3Vで十分光る様になっています。 2.4V あたりで点灯しても不思議ではありません。 しかし、エネループ2個の停止電圧である 2V でLEDが光るのかというと、かなり微妙かと思います。 想像ですが、2.2～2.3V あたりで急激に光らなくなると思います。 私の100円ショップで入手したLEDライトは 3V で十分光りますが、 2.2V あたりで急速に暗くなりました。しかも、電圧制御なので 暗くなる電圧がLEDで結構バラつきます。 エネループの放電特性は、初めは 1.5V 程度ありますが、急激に 1.2V程度まで落ち 込んで、1.0V程度まで非常になだらかに落ちていき、その後急速に落ち込みます。 つまり、停止電圧 1.0V までLEDが光るのではなく、半分程度の 1.1V で光らなくなる計算です。 LEDが半分になったとはいっても、電池の性能の半分しか使っていないので、 暗くなるまでの長さ（見かけの電池寿命は）所詮誤差の範囲かと思います。 同じでも、短くなっても不思議ではないということ。 裏をかえせば、100円ショップなどで得られているLEDに直接電池を接続させるタイプは 電池の性能の半分程度しか使っていないということです。 そもそも 2000mAh を誇るエネループを10時間で使い切るとなると、200mA 流れていることになり 200mA*2.4V=480mW, 6個LEDで 1個あたり33mA, 3個で1個あたり 66mA。 放熱対策がなされていなければ、10時間もつけっぱなしのあとは、暖かくなったではなく、 熱くなっただと思います。 私の予想が外れて、何らかの安定回路が入っていれば、No.5 で答えてくださった内容が ほぼ正解かと思います。 ちなみに、定電流回路は小規模であれば定電圧回路に抵抗一個で済みます。 定番のレギュレータ LM317 あたりのデータシートに丁寧に書かれています。 インターネット上には、LED用のもっと効率の良かったり簡易な回路で定電流回路がわんさかあります。
お礼
何らかの回路が入っている事は確かです。理由は、直接LEDに電池をつけた時より本体に電池を入れてスイッチを入れた時の方が明るく光るのと、電池1個を直接LEDにつけると点灯しませんが、電池1個を本体を通してつけると点灯するからです。 つけっぱなしにしても熱くなるのではなく、先端がほんのり温かくなっただけでした。
- fxq11011
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回路に傷をつけて、点灯させなく・・・・。 これでは判断のしようがありません、どこを傷付け、どのような効果があるのか全く見当がつきません。 点灯しなくなる理由として、断線とショートがあります（ショートは電気流れます）。 電源から直接、直列に抵抗を介して点灯している場合以外は、ちっとも不思議とは言えません。
お礼
通電する回路を切断したんです。ショートしたら9時間も持ちませんよ。
- ueda21
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気になったことがあったので 他の方の補足にそのライトは 6LEDアルミライトAPL-3203 で検索すると http://www.tssp.jp/display_item.php?itemNr=3645&cat3Ref=538 などが出てきますが、 ＞?使用電池：単３形乾電池×２個 ?使用光源：高輝度白色ＬＥＤ×６個 とあります。 乾電池２個 今回はエネループなので１．２ｖ×２＝２．４ｖで白色ＬＥＤの必要電圧３．５ボルトにならないので昇圧してると思いますが・・・（乾電池でも足りない） そのあたりから確認した方がいいと思います。
お礼
昇圧してる可能性はあります。部品は見つかりませんが、電池と導線でLEDを直接点灯させた時より、本体に電池を入れてスイッチを入れた時の方が明るい感じがしたので。
- urapapa24
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補足要求です。 １．１０時間の判定基準は何ですか？ 完全消灯ですか？ もし「明るさがかなり減った」ということを目安にするなら、その「終止」の目安を具体的に教えてください。 「最初の明るさの５０％くらい」というような、感覚的なものでもかまいません。 当然のことですが、両者の判定基準は同一でしょうね？ 注 本当は、照度計を使って一定の照度に達するまでの時間を計測すべきですが、そこまでは要求しません。 ２．電池はアルカリですか充電地ですか？ 何個使いますか？ ３．直接点灯させるタイプ、とのことですが間違いありませんか？ 昇圧させるための電子基板など絶対入っていませんか？ 注 昇圧させるための電子基板は3mm程度の厚さで、LEDと電池との間に入れることができますので・・・しかし、分解されたようですので、この点は間違いないでしょうね。 一応念のため・・・です。(-_-;) ４．「３個のLEDを点灯させなくする改造をした」とのことですが、これは単に基板上のプリントパターンをカットしただけでしょうね？ これ以外の方法であれば教えてください。 ５．これも蛇足ですが念のため・・・「明るさは暗くなったのに」というのは、「６個から３個に減ったのだから、全体として暗くなったはず」ということであり、（→目視ではほとんど両者の違いは分からないはず）、「１個あたりの明るさが暗くなった」ということではないでしょうね？ １個あたりの明るさはどうなりましたか？ →不変/明るくなった/暗くなった ←どの程度 以上、よろしくお願いします。
お礼
このライトは、6LEDアルミライトAPL-3203と言うライトです。(球切れしない6LEDアルミライトでも検索できます) 1.2.電池はエネループを使ったので明るさは急に落ちます。なので点灯時間はほぼ正確にわかります。 3．何も付いていない基板に電池と導線をつなげたら点灯しましたので特別な回路は使われていないと思います。 4.プリントをカッターでカットし電流が流れないようにしただけです。 5.はんだを圧着させ回路を復活させて見てみたんですが、1個あたりの明るさは変わらず、全体の明るさは半減したように思います。 点灯時間は正確には6個の時10時間程、3個の時9時間程でした。3個の方が短かったんです。 気づいたことは、LED付近はどちらも同じくらい温かくなっていました。
- chie65536（@chie65535）
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これは「点灯に同一容量のバッテリーを使用している」と言う前提があるのですよね？ もし仮に「LEDそのものが消費する電力は回路全体の３％で、LEDを駆動する(LED以外で構成された)回路や電源回路などが９７％の電力を消費する」とします。 すると、駆動回路や電源回路が生きている限り９７％の消費は変化せず、LEDが半数になっても消費電力は１．５％しか低下しません。 つまり、上記のような例では「点灯時間が１．５％しか延びない」と言う事になります。 １０時間の１．５％だと９分なので、９分しか延びません。１０時間のうちの９分は「測定誤差」と区別出来ませんので「点灯時間が延びない」と言っても構わないでしょう。 点灯時間を２倍にしたいなら、駆動回路、電源回路、スイッチセンサー回路など、全部の回路を「半分にする」必要があります。ですが、電源回路やスイッチセンサー回路などは「装置１つにつき１つしか存在しない」ので半分にする事は不可能です。 「LEDライトは、LEDだけが電力を消費している訳ではない」のです。 もし「発光素子以外の回路や部品がまったく電力を消費せず、発光素子だけが電力を消費する照明器具」が作れたら、ノーベル賞が取れます。
お礼
このライトは回路には部品は使われておらずLEDを直接点灯させるタイプです。なのでLED以外で電力が消費されているとは考えにくいです。
- kyo-mogu
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直列と並列の違いじゃない？
お礼
LEDを結ぶ基板にはやはり部品は見当たらず、電池2個で直接点灯させることも出来ます。いろいろ試した結果おそらく、基板と電池を結ぶ部品の中に昇圧回路が入っているものと思われます。もしかすればそこに、DCコンが入っているのかもしれません。 今、電池を3個にして直接LEDを点灯させてみたんですが、LEDの明るさは変わらず色が緑色になっただけでした。2個にしたらまたもとの白に戻りました。このLEDは電流を増やしても明るくならないみたいですね。