発光ダイオードとボタン電池で超小型のライトを自作したいのですが、電気の知識はド素人で正解が分かりませ

発光ダイオードとボタン電池で超小型のライトを自作したいのですが、電気の知識はド素人で正解が分かりません。
自作したいのは、百均で売っているタイプの小型ライトの超小型版です。
求める明るさは、真っ暗闇で玄関の鍵が見えるレベルです。
Amazonで発光ダイオードとボタン電池を調べたら、発光ダイオードが3V、ボタン電池が3Vの物がありました。どちらも同じ電圧（3Vや1.5V）であれば、添付した画像のように、シンプルに直でハンダ付けするだけで使えますか？（小学生の理科の実験でやったような、単三電池と豆電球のような構造です）それとも、この間に抵抗を入れたり、回路のような物を組まないと点灯しなかったり、危険性が発生しますか？
ちなみに、このDIYで数十個くらい作って友人にプレゼントしたいと考えています。
電圧、電流などに詳しい理工系の方や、電子工作に強い方のご回答をお待ちしています。

※ 尚、このサイトでは相談や質問に対して「大丈夫ですよ」と言うだけの回答が多数あり、それだけでは判断できないため、わがままを承知の上で、論拠を交えて詳しく解説して頂きたく存じます。
特に「明るさ」については私の質問内容も曖昧さがあると思います。発光ダイオードも、明るさについてはLEDのルーメンであれば分かりやすいんですが、カンデラや電流のイメージが湧きません。
求める明るさは、百均の小さな小型ライト（懐中電灯ほど明るくないレベルで、玄関の鍵がはっきり見えるレベル）です。
求める明るさの曖昧さや、その他についても、何か補足した方が良い事があれば、アドバイスやご指摘をくだされば幸いです。

それではどうか、よろしくお願いします！

No.8 回答者： SortaNerd 回答日時： 2018/11/06 23:48

一般的に、抵抗を入れずに発光ダイオードと電池を直結するのは大電流が流れて危険であり決してやってはならないと言われています。

が、そのような構造のライトは百円ショップなどで普通に売られており、問題が起きたという話も聞きません。
ボタン電池は内部抵抗が大きいため大電流を流そうとすると電圧降下が大きく、適正な電流に収まるものと思われます。
ただし、直結は電池の消耗で明るさが大きく変化してしまう欠点があります。
まともな使い方をするなら、発光ダイオードの順方向電圧より十分に高い電圧の電源を用意して抵抗で適宜電圧を落とすべきです。
なお定電流ダイオードも電力のロスは抵抗と変わりません。

もうひとつ、シンプルに直でハンダ付けと言いますが、電池にハンダ付けすることはおすすめしません。
第一に電池を加熱すると破裂して電解液が飛び散って危険であり、第二に電池にはハンダは上手く付きません。

No.7 回答者： isoworld 回答日時： 2018/11/05 19:51

白熱電球などは電圧をかけて点灯させますが、ＬＥＤは電圧ではなくて電流を流して点灯させます。

そのことを知らない人は素人です。ですから、発光ダイオードの順方向電圧降下（ＶF）が3Vでボタン電池の電圧が3Vならいいんじゃないか、と思う人は素人です。点灯するかも知れませんが点灯の明るさは安定せず、ＬＥＤが損傷することもあります。
電流制限抵抗を付けないとね。そうするとボタン電池の電圧が3Vでは不足です。

No.6 回答者： tknakamuri 回答日時： 2018/11/05 15:40

ダイオードというのはある電圧を境に急に電流が流れるようになる。

これをVFといいますが
VFぴったりではほとんど電流はながれないし、VFよりちょっと
大きめな電圧にすると、簡単に流れすぎてしまう。しかも温度によって
特性が大きく変わるから、不安定で使い物にならない。

そこで、「電流制限抵抗」というのを直列に入れて、電流を
安定化しなきゃいけない。

VF=3Vとして売られているLEDのVFは2.5~3.5Vくらいの
バらつきがあるので、安定した電流値で動かすには
電源電圧は最低5Vくらいは欲しい。

あ、あとCRD(定電流ダイオード)もお手軽ですが、
40~50円するし、熱が出るのは一緒なので、
やりすぎでしょうね。

No.5 回答者： 富士山兄 回答日時： 2018/11/05 12:53

発光ダイオードとボタン電池の間に抵抗器を直列に接続する必要が

あります。
抵抗器の抵抗値は計算し該当する抵抗器を購入する必要があります。

抵抗器が無い場合は電池の電圧が高い場合(新品等)に発光ダイオード
に過電流が流れてパンクすることが考えられます。

この他、発光ダイオード＋抵抗器＋ボタン電池＋スイッチを収納する
「ケース」を用意する必要があります。

大型のランプを作りたい場合は勉強して自作することは良いと思い
ますが、小型のランプでしたら100円ショップで販売されているもの
を購入することをお勧めします。

なお、自作機する場合はNo.2の回答者さんが貼り付けられたURLを
クリックして、解説されている内容に従って該当するパーツを、次
の項目を検討して購入します。

1)電池電圧
2)発光ダイオード：特性(Vf,If)を調べて購入
3)抵抗器：
　特性(Vf,If)から抵抗値を計算及び抵抗器のW数を計算して購入

No.4 回答者： air_supply 回答日時： 2018/11/05 12:51

バッテリと発光ダイオードを直結すると電流が流れ過ぎて、直ぐ消耗してしまいますし、発光ダイオードの定格以上の電流が流れた場合、切れでしまう恐れもあります。

通常ですと電流制限用の抵抗を入れるのですが、抵抗だと電力損失が生じ、バッテリのとって非常に無駄です。そこで、下記のような定電流ダイオードを挿入して、発光ダイオードに流れる電流を制限します。
http://www.semitec.co.jp/technology/led/

上記には、各種回路が載っています。実際の定電流ダイオードは、下記で扱っています。
http://akizukidenshi.com/catalog/c/ccrd

IC 等もありますので、特性に合ったものを使用して下さい。

No.3 回答者： akira5555555 回答日時： 2018/11/05 10:21

発光ダイオードは+と-を逆にすると発光しないので注意が必要。

あとハンダ付けは長時間しすぎるとダイオードが壊れるので注意

No.2 回答者： yucco_chan 回答日時： 2018/11/05 10:17

>電気の知識はド素人で正解が分かりません。

電気回路としては、間違いです。
ですが、使用するLEDの仕様によっては、意図する用途に使えるでしょう。
冬場は、（夏場に比べて）暗くなり、夏場は明るくなります。
LEDの仕様によっては、LEDが即座に壊れます。
壊れはしますが、発火/火災などの危険性は低いと思われます。

>このDIYで数十個くらい作って友人にプレゼントしたいと考えています。

自己責任で使うには問題ないかと思いますが、
友人などに配るのは感心しません。
何故なら、電気回路としては、誤った使い方ですので。

>論拠を交えて詳しく解説して頂きたく存じます。

LEDは、電流駆動（制御）で使うものであり、
添付の回路のように電圧駆動するものではありません。
なので、間違った使い方、と言うことになります。
簡単なLED駆動方法
http://akizukidenshi.com/download/led-r-calc.pdf

明るさについては、出来高払いです。
同じLEDを購入しても、LED毎に明るさは変わります。
この回路では、カンデラやルーメン値は、仕様（スペック）を見ても分かりません。
繰り返しになりますが、誤った使い方だからです。

No.1 回答者： 銀鱗 回答日時： 2018/11/05 08:49

基本的にそれで良いですよ。

過電流を防止したり、逆起電力を考慮したりなんて難しいことは考えなくても良いと思います。

ただし、利用しようとしている発光ダイオードの輝度が十分かどうかは自身でスペックシートを読んで調べてください。
カンデラとルーメンとルクスの関係を理解できれば簡単に換算できます。
こういった自助努力は必要ですよ。がんばれ。