LEDを直列につなぐには、どうしたらいいか。

質問

ＬＥＤを
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(( ※　●＝ＬＥＤ ))

のように直列に接続をしたいのです。

通常、ＬＥＤは抵抗を用いて接続をしますが、
ＡＣ１００ＶにＬＥＤ（１．５Ｖ用）を直列に
接続した場合、何も考えずにすると、100/1.5=66.6…　となります。

→ＡＣ１００Ｖで、１．５Ｖ用のＬＥＤを直列に接続した場合、何個接続をして、どんな抵抗を用いたらいいですか？　また接続コードはどのような（太さ）ものを用いたらイイですか？

回答No.4

kabasan · ベストアンサー

１００ＶでＬＥＤ光らすことが危ないなら１００Ｖ用の電球使った電気スタンドなんてどんなに危険なんでしょうね。

でも注意すべき点があるのは確かです。
・配線に触れて感電しないような作りとすること。
・故障によるショートに備えて、ヒューズは必ず入れること。（ＬＥＤの故障モードはショートじゃないですが、電球に比べれば危険度は高いと思われるので）
・ＬＥＤの両端電圧はバラツキがあるので、抵抗値は調整して決めること。

具体的方法は以下の絵を見てください。△は上向きのＬＥＤ、▽は下向きのＬＥＤです。
（以下、ＬＥＤの順電圧は１．５Ｖであると仮定して書きます。実際にはあらかじめ低電圧で光らせて確認してください）

┌─┬─抵抗──
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△　▽
│　｜
├─┤
│　｜
△　▽
│　｜
├─┤ １００Ｖ
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△　▽
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├─┤
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△　▽
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├─┤
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△　▽
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└─┴─────

このように２個のＬＥＤを反対向けに並列にすると、交流がかかっても逆電圧は１．５Ｖしかかかりませんから。逆方向のＬＥＤは壊れません。

電圧は実行値の１００Ｖで計算して構いませんが、１個のＬＥＤには逆電圧時に電流が流れませんから、直流で計算した時の半分しか流れない事に注意します。

さて、仮に２個逆並列にしたＬＥＤペアを６０個直列にしたとします。
全ＬＥＤでの両端電圧は１．５ｘ６０＝９０Ｖです。抵抗には差の１０Ｖがかかります。
普通のＬＥＤは電流１０～１５ｍＡ程度で駆動しますが、先ほど書いたように逆電圧のサイクルでは点灯しませんから、平均電流１０ｍＡなら倍の２０ｍＡ流す計算をします。

Ｒ＝１０／０．０２＝２ＫΩ、抵抗で消費する電力は１０ｘ０．０２＝０．２Ｗ

したがって、普通に売られている１／４Ｗ（０．２５Ｗ）の抵抗では少々キツイ事になりますが、高耐圧の抵抗は入手性と価格から割に合わないので、１０ＫΩ１／４Ｗを５本並列にして２ＫΩ１Ｗの合成抵抗とすれば簡単です。

電流２０ｍＡですから、ヒューズは小さなもので構いません。入手しやすいのは０．５Ａくらいでしょうか？（ショート対策ですから、大雑把でいいんですが、あまり大きなものにはしないように）

抵抗値は用心のため２倍位の値から調整してください。合成抵抗を１０ＫΩ２本くらいから初めて、電流を見ながら１本ずつ並列抵抗を増やしていけばよいでしょう。
ＬＥＤの数を変えるなら、抵抗の耐圧に注意して計算してください。

ただし、この方法ですとＬＥＤのチラツキによって違和感を感じたり、目が疲れたりするので室内照明等の用途には向きませんよ。

何度も書きますが、くれぐれも感電しないように。

補足

＞１００ＶでＬＥＤ光らすことが危ないなら１００Ｖ用の電球使った電気スタンドなんてどんなに危険なんでしょうね。

とありますが、電気スタンドよりも安全なのですか？

回答No.13

fuelempty

確かに解決してませんね。

私の言った「ちらつき」というのは、

見た目には分からないが、ダイオードを揺らしてみたときに、点滅している事です。分かるかな？。

そのＬＥＤを点灯させて、（コンデンサーがつかない場合）一見何でもないように（点滅していないように）見えるけど、揺らしてみると点滅していますよね？。

一昔前のクルマのストップランプなんかがそうでしたね。（ＬＥＤの奴があったでしょ。）

普通の道では点灯してるけど、でこぼこ道では点滅
してる奴。
ＬＥＤが並んだ奴で、揺らすと字が出る奴とか。

回答No.12

kabasan

久々に見たらまだ解決していませんね。しかも私の回答全削除されてないし。
懺悔も含めて素直に答えます。

まず普通のＬＥＤは、赤、黄、緑は２Ｖくらい、青、白は３．６Ｖくらいです。

後は以下の条件で計算します。
・１００Ｖの電源インピーダンス　０Ω
・電源の許容電圧範囲　１０％
・ＬＥＤの電流　１５ｍＡ
・電源変動に対するＬＥＤの電流変動範囲　±５ｍＡ
・ブリッジダイオードによる電圧降下は無視

１００Ｖをブリッジダイオードで整流し、２００Ｖ１００μＦ以上のコンデンサで平滑します。そうすると１５ｍＡ程度の負荷では限りなく直流１４１Ｖになり、チラツキなんか有りません。
そして上の条件でぐじゃぐじゃと計算すると、
ＬＥＤは、赤、黄、緑ですと５０個、青、白ですと２８個
最適な抵抗は耐電力２Ｗ以上の２．７ＫΩ（抵抗の素材は問わない）

ですが、微調整可能なように、２Ｗ２．２ＫΩと３００Ωの半固定抵抗３個の直列とします。半固定抵抗を３個にするのは、耐電力が低いものがあるからです。このくらいで設計しておけば普通に買えるものならどれでも問題ないでしょう。
抵抗を固定のみにして、ＬＥＤの数を増減して調整してもかまいません。

半固定抵抗はすべて最大にしておき、コンセントに接続。ＬＥＤの電流が１５ｍＡになるように半固定抵抗を下げていきます。（或いはＬＥＤの数を増減します）
半固定抵抗は３個ともほぼ均等にした方が負担が分散されます。

本当は正確な１００Ｖが出せる電源装置が要るのですが、市販品にしてもいいくらいの条件設定ですので、まあそれくらい気にしなくていいでしょう。

電線は細いものでも大丈夫ですが、細い電線は被覆もそれなりに薄いので、最小でも外径１．５ｍｍくらいを目安とすれば良いかと思います。

ヒューズはショート対策ですから０．５～１Ａ程度でいいでしょう。

２Ｗの抵抗が入手しにくければ、普通にどこでも売っている１／４Ｗ２２０Ωのカーボン抵抗を１０本直列にすれば２．５Ｗ２．２ＫΩの合成抵抗となります。

御参考となれば幸いです。感電には十分注意してくださいませ。

回答No.11

Pesuko

ｓａｋｕｒａｋｏ＿ｏ様
ＮＯ１５　敬称忘れてました。
失礼いたしました。

回答No.10

Pesuko

sakurako_oへ、今回何をしようとしているのか、目的を教えてください。

電源もＡＣ１００から他に変換してもよいのか。
ＬＥＤをアッセンブリ後の形状や使用方法や目的等。

それとＬＥＤの品番。
１．５Ｖ用のＬＥＤとの事ですが、あまり標準的なものでは無いです。
通常２．５Ｖ前後が多いです。

ＬＥＤの取り付け方法、基板を起こすのですか？それとも「宙ぶらりん？」
半田付けの経験は？

質問が多いですが貴方のスキルが見えないのです。

回答No.9

fitto

失礼ですが、電気に付いてはかなりの素人の方の様に思えました。

実際のAC100V　LEDを購入し使用するか、分解研究された方がいいと思います。
メーカの説明回路を単純に信じるとAC100Vで
抵抗8.2kオーム　LED　8個　ダイオード　3個　直列接続
抵抗9.1kオーム　LED　1個　ダイオード　8個　直列接続
なんて例があります。
http://www.sakazume.co.jp/n_do8_2.htm

雑談ですが、AC100V（実効値）を整流し、直流として使うと下記電圧になります。（損失を無視した理論値）
　　　　　　　　　平均値　　　実行値　　　
単相半波整流　　　　45V　　　　70.7V
単相全波整流　　　　90V　　　　100V　　

直流は、一般的に平均値で計算します。
但し、半導体は電圧ピーク時に絶対最大定格を超えては行けないので、ピーク電圧でも検討しておく必要があります。
ピーク電圧　100V×1.41＝141V

整流回路の詳しい説明は↓
http://www9.plala.or.jp/c-hokuto/page14.html

参考URL：

http://www.sakazume.co.jp/n_do8_2.htm,http://www9.plala.or.jp/c-hokuto/page14.html

回答No.8

fuelempty

＃４さんと同じですが。

この場合、ＬＥＤは、６７個直列に間違いなく
結線出来ていれば、チカチカしますが（交流なので、
電流の向きが逆になったときは消灯し、順方向になったときは、点灯を繰り返します。（６０Ｈｚ地区だと
１秒間に６０回。）

この点滅を嫌う場合は（しないようにするには）
ブリッジダイオード＋電解コンデンサの付加が必要です。

回答No.7

kabasan

> 電気スタンドよりも安全なのですか？

似たり寄ったりって感じですが・・・

＜普通のスタンドの方が危険だと思うところ＞
・電流値がＬＥＤより多いので、その分細いコードは使えない。
・電球なら割れたり、ソケット金具部分がさわれてしまうので感電する。
・蛍光灯なら安定器が壊れたら発火の恐れ有り。また、これも割れる。

＜自作の１００Ｖ－ＬＥＤ証明が危険だと思うところ＞
・自作による、配線ミス、配線不良による感電、ショート。
・抵抗の許容電力不足、放熱不足による発火。

１００Ｖを扱う機器の自作だから「作成時の感電やショートに気をつけなさいよ」って事です。
抵抗もＬＥＤも故障によって爆発するものじゃ有りません。
ＬＥＤは故障した場合たいてい「断線状態」になりますから電気は流れなくなり危険は有りませんが、まれにショート状態になることもあるので、その場合はヒューズで止めればいいんです。
抵抗も許容電力が十分あれば燃えることは有りませんし、燃えたってほかに燃え移るものが無ければ断線して自然に収まります。（抵抗での消費電力は熱に変わりますから放熱には注意のこと）

回答No.6

kabasan

何事も経験。
sakurako_oさんは別に「売り物」を作るわけではないですよね？
私だって始めてトランスを使ったセットを作った時や、感電の危険の有るトランスレス電源を作った時は、たいした知識なんて無かったですよ。

「１００Ｖで直接点灯できるんじゃねえか？」いい疑問じゃないですか。散々書かれているように感電には十分注意してやってみればいいと思います。壊すのもまた経験。
バッテリーの充電器と違い電流も低く、故障モードも比較的安全な側ですから。

ちなみに私は、製品として１００Ｖで直接ＬＥＤを光らしていますが、１０年以上サージだらけの工場内で使っているにもかかわらず壊れたものは有りません。「壊れても大丈夫」なようにしていますが（例えばヒューズを入れるなど）、特別「壊れない」ような工夫はしていません。（壊れたら困るものはサージアブソーバーを入れるなどの工夫をしていますが）
ＬＥＤはそれ自体で定電圧源（ツェナーダイオードのような使い方）も出来ますし、ピーク電流が絶対最大定格を超えていなければ多少のサージ電流にも耐えます。

さて、基本の直流で直列接続する場合を説明していませんでしたが、＃２さんの計算でいけます。この方がチラツキも無くキレイに光ります。交流ですと６０Ｈzで点滅してますからね。

電源電圧　Ｖ
ＬＥＤの順方向電圧　Ｖｆ（質問者様が1.5Vとしている値）
ＬＥＤの個数　ｎ
抵抗値　Ｒ
抵抗の両端電圧　Ｖｒ
抵抗の消費電力　Ｐｒ
順電流　１５ｍＡ（＝０．０１５Ａ）

Ｖｒ＝Ｖ－（ｎｘＶｆ）
Ｒ＝Ｖｒ／０．０１５
Ｐｒ＝Ｖｒｘ０．０１５

以上で求められます。

２４Ｖの市販電源を使った例ですと、単純計算では16個くらい接続できますが、抵抗が限りなく０になってしまうので現実的では有りません。14個以下って所でしょう。
数を減らしすぎると抵抗で消費する電力が大きくなるので、抵抗の許容電力に注意が必要です。しかし、Ｖrが小さすぎても、点灯時の熱によるＶfの変動に敏感になり、明るさが変動しやすくなります。

Ｖfはバラツキと変動が多いので、安定して光らせるには「定電流回路」がベストですが、その辺は好奇心があれば調べればいいってことで。

回答No.5

momas

失礼ながら、sakurako o様は電気に関しましてはあまり知識をお持ちでないとお見受けしましたので、市販の電源器を用いる方法が安全だと申し上げたかったのです

しかしながら、電灯線から直接ＬＥＤを光らせるのには、なお難があると思います

電球とちがい、ＬＥＤは耐サージ性が低いのでコンセントに差し込んだ瞬間に破損したりする可能性もあります

Ｎｏ4さんの方法では片側のＬＥＤが破損（断線）した場合には反対側のＬＥＤには逆電圧が印加されることになります（重箱の隅をついたような話ですみません）

経験的には、スクーターのバッテリが上がったときに、スライダックにダイオードをかませて緊急充電をしていますが、スライダックは１次側と２次側が分離されていませんのでダイオードはよく壊れます（ダイオードブリッジなんてジャンク箱にゴロゴロしてますので、どってことありませんが・・・・）

また、あるプロジェクトで工業用ミシン（パレット式の自動縫製機です）に計数カウンタを取り付ける必要がありましたが、電源を確保できないのでモーターについている電灯用巻き線（２４ｖ）を利用したところ、電子カウンタはことごとく破損しました
（目的はデータ収集でしたのでいいかげんな設置をしましたが・・・）
モータ巻き線は一種のオートトランスですのでこれもまた１次側と２次側の分離がされていないのが原因です

回答No.3

momas

電灯線で直接ＬＥＤを点灯させたいということでしょうか

もし、そうであれば絶対におやめください

大変危険です

抵抗などで電灯線の１００ｖを５ｖに落としても大地（アース）と５ｖラインには約１００ｖかかっていますので、電撃を受けます

このような接続をすると機器も破損します

１００ｖを使いたい場合はセパレートトランスを使うなどで電灯線と分離させることが必要です
または適切な電源器を用意してください

もうひとつ、ＬＥＤは逆耐圧が低い（逆方向に電圧を加えると壊れやすい）ので、交流電圧を印加すると負の半サイクルで逆方向の電圧がかかりますので壊れやすくなります

（交流電圧を印加しても見かけはほとんど変わりなく点灯しますが、壊れることがあります）

余談ですが、ＬＥＤの順方向電圧が２ｖのものを１００ｖで点灯さるとして５０個直列接続したとします

もし、1個でもＬＥＤが壊れると全く点灯しなくなります
最大４９個を調べないといけませんね＾＾；

ＬＥＤを５個と抵抗で１２ｖとしたものを何個かのブロックに分けて、１２ｖの電源器を用意したほうが実用的だと思います

おすすめＵＲＬを紹介します
ＬＥＤ応用ページです
各ページもブラウズしてみてください
ＬＥＤの光モノがたくさんあります
（とてもきれいです）

参考URL：

http://www.audio-q.com/kousaku.htm

補足

トランスを用いて、電源を、１００vから１２vに落とせば安全ですか？