LEDを使用した実験。

Question

中学生です。
LEDを使って実験をしようと思うのですが、
実験内容がこれでいいのか、知識のある方に教えて頂きたいです。

調べること⇒LEDの豆電球と普通の豆電球の明るさの違い

動機⇒最近信号機などがLEDに変わって来ているが、
　　　　　どれ程消費電力に差があるのか。節電できいるのか。

同じ定格電圧の豆電球を２つ用意（LEDと普通の）。
それに合わせて電池をつなぎ、見た目の明るさの比較。
消費電力のわりに明るさはどれだけ違うのか。

信号機については、ネットなどで調べようと思っています。

自分なりに考えたつもりですが、
これでちゃんとした実験になるのか心配です。

専門知識のある方など、良い実験方法を詳しく教えて頂けたらなと思います。

co2ro · Accepted Answer

質問者の内容では良い実験になりません。

詳細を記載するのは正直言って面倒くさいし、質問者が自分で調べて、実験レポートの考察等に加えると、良いレポートになると思います。

んで、良い実験方法の案としては、

用意するもの

電源3[V]（乾電池2本直列接続）
ボリューム（可変抵抗器）10KΩ程度
固定抵抗（抵抗値はLEDのIfを考慮して選択）
被実験体（ここではLEDと豆電球＊豆電球は3Vのもの）
電流計（テスター）
その他接続用線材や電池ボックス等

実験方法

(1)、電源、ボリューム（この時0Ωにしておく）、固定抵抗、豆電球、電流計をすべて直列で接続し、電球の明るさを記憶、電流計の指示値を記録。
(2)、豆電球をLEDに変えて（この時極性に注意）、(1)で記憶した明るさになるようにボリュームを調整し、電流計の指示値を記録。

中学生の実験と云う事なので、回答はこの辺にしときます。

mimazoku_2 · Answer

ＬＥＤと豆電球じゃ、大変だから、ネットでも調べられる、ＬＥＤ形電球と白熱電球はいかが？

これだと、明るさにルーメンとかが使われているから、比較しやすいと思います。

例、４０ｗ形のＬＥＤ形電球と白熱電球を明るさ消費電力、光の拡散性などを比較検討する。

mrkato · Answer

ごめんなさい、最初の方の通り、本来電流制限が必要です。

ＬＥＤ単独で点灯はできますが焼けてしまうとか、測定にならない事があるので
実験用には、表示用の赤色（ケースも中の半導体の光も赤）で格安のものを
直接接続、直列で計測するか、制限抵抗込みの点灯基盤を組んで箇所を測る方法でした。
手作りパーツ店で買えれば、単独点灯の実験可能か教えてくれるんですが、
大型ホームセンターで実験パーツの袋売りしてるの目撃してて、そこだと情報なし。

または、１００円均一を探すと扱ってる位の両方式の完成品懐中電灯を開けて測定、
制限抵抗こみ、電圧違い（ＬＥＤ入力４．５Ｖ電球式は３Ｖが多い）を
含めた電力＝ワット数にして、それで数値が低い＝熱へ換わる無駄が低く電池が持続する。
実用として相手を照らした明るさが互角であるので、ＬＥＤ側の効率は良いと

mrkato · Answer

テスター（組み立てチェック用のメーター）が有れば、
電球と電池とテスターのリード（検知棒）を全部直列として
電流の数値を測り、ＬＥＤだと１／１０近く低いのを確かめます。
（テスターもＬＥＤも＋－極の向きが決まってるので試行しつつ測る。
既製品のようにＬＥＤ複数個一緒点灯でも、大抵は電球より低い電流。）

明るさは、パーツの一個そのまま点灯できるとわかり易いです。
ＬＥＤだとクリップ類（極細わに口が良いが、無い場合紙を挟む
事務クリップで、「導線をパーツの足に巻きつけた」位置をはさみ、
ビニルテープ貼って絶縁。＋－両方作ってから電気を通し点検）で
教科書の電球ソケットと同じく、上向きに一個灯る形にします。

方眼紙かコピー用の紙を、電球とＬＥＤの周囲にかざして
どこが明るくなるか、デジカメで撮るの無理？かスケッチしてゆくと
「電球はフィラメントが明るくなる一点で、ほぼ均一に丸くなる」
「ＬＥＤは電気の入る側の反対向きだけ、かなり集中して明るくなる」
の違いが判ります。

パーツのＬＥＤは、点灯せず虫眼鏡などで見ると電線側で熱を逃がす器と、
光る側自体凸レンズ仕上げにして、より光を集めて作っています。

でもこの条件が無い測り方は、ユーザーでは出来ないので無視していいです。
参考としてＬＥＤやＥＬという素材を直接並べて携帯テレビ画面にするなど、
部品を最低限度に作ると、平らな面の片側へやや丸く光ることになります。

電球は、実は丸いガラスに向かって中の空間で熱を広げてガラス表面から逃がしています。
自動車ランプのように反射ケースをうまく取り付けると、ＬＥＤを並べるのと同じ面積を、
電球一個で光らせることも出来ますが、熱を飛ばす為ケースの大きさは最小限度があります。

TinyPine · Answer

LEDを使用する時は豆電球と異なり、電流で点灯します。従いまして電流制限抵抗、若しくは定電流電源が必要です。中学生の実験だと電流制限抵抗の方が良いでしょう。これの選定を間違えると高価なLEDを駄目にしてしまいます。

>同じ定格電圧の豆電球を２つ用意

この辺が大変だと思います。参考に秋月のURLを貼って置きます。
豆電球でも3V　200mA　と規格がありますが、これとLEDはVF VI等の規格となります。ここら辺を一致させて同じ程度のものを揃えるのが大変かな?
それからLEDは発熱しない、と宣伝されていますが、照明用のLEDですとかなり熱く成ります。放熱にも気を付けてください。

http://akizukidenshi.com/catalog/default.aspx

LEDを使用した実験。

質問者の内容では良い実験になりません。

ＬＥＤと豆電球じゃ、大変だから、ネットでも調べられる、ＬＥＤ形電球と白熱電球はいかが？

ごめんなさい、最初の方の通り、本来電流制限が必要です。

この回答への補足

テスター（組み立てチェック用のメーター）が有れば、

LEDを使用する時は豆電球と異なり、電流で点灯します。

似たような質問が見つかりました

関連するカテゴリからQ&Aを探す

デイリーランキングこのカテゴリの人気デイリーQ&Aランキング

マンスリーランキングこのカテゴリの人気マンスリーQ&Aランキング