単三乾電池２つとＬＥＤのみのランプ

地震・災害対策用で停電などの時に、ろうそくの代わりにＬＥＤでライトを作ろうと思いつき
ちょっと組み立ててみました。

ホームセンターで買ったものは、超高高度ＬＥＤ（白色・５ｍｍ）と抵抗入りのセットです。
電池の本数が分からなかったので電池ケースはプラスチックの単三２本用のもの買ってきてしまいました。

ＬＥＤセットの説明書には、「４．５～２０Ｖ用抵抗」付きとあり、
使用例として、4.5～9Ｖの時の場合は、抵抗を２つ並列で並べて

電源　+　　＝＞　抵抗　＝＞　ＬＥＤ　Ａ足となっています。

電池２本なら３Ｖですから、抵抗なしでも良いかと思い試しに抵抗なしでつないだところ良く光りました。
抵抗を使うと２本では暗かったです。　
抵抗ありで３本にすれば明るくなりましが電池ケースに合わせて抵抗なしで電池２本で使いたいと思いました。
３本よりも２本ならば、電池も少なくて済み経済的だと思ったのですけど。
また、２本でも明るさの面で３本と変わらないようでした。

そこで心配もあり、いろいろと疑問も湧いてきました。

電流を２０ｍＡにするために抵抗を入れるのですか？
アルカリ乾電池の電流は、調べてみたら２０００ｍＡ位なのにＬＥＤは抵抗を入れなくてもなぜ壊れないのでしょう？
乾電池２本の場合でも、抵抗を入れる必要はありますか？
抵抗なしの単三アルカリ電池で２本で利用していると、火災とか故障とか不都合が起こりますでしょうか？
３本で抵抗を入れた使い方のほうがやっぱり安全でエネルギー効率とかも良いのでしょうか？

すいません電気関係は、ほとんど知識がありません。
簡単に教えていただけると助かります。

よろしくお願いします。



購入したものＬＥＤと抵抗のセットです。

超高高度ＬＥＤ（白色・５ｍｍ）
光度/8400ｍｃｄ（２０ｍＡ時ｔｙｐ）
順方向電圧/3.4Ｖ（２０ｍＡ時ｔｙｐ）
絶対最大定格電圧/30ｍＡ

抵抗　４７０Ω（黄紫茶金）

上記の商品の詳細　メーカーＨＰ
http://www.elekit.co.jp/product/4c4b2d355748

No.3 ベストアンサー 回答者： pochi2tama 回答日時： 2008/06/19 13:35

電気系の技術者です。

> すいません電気関係は、ほとんど知識がありません。
> 簡単に教えていただけると助かります。
という事ですので、一部簡略化して説明します。

まず、
> 順方向電圧/3.4Ｖ（２０ｍＡ時ｔｙｐ）
ですが、基本的には3.4ボルト以上の電圧で使用することが想定された物であることが分かります。
普通、上記のLEDに直列に繋ぐ抵抗の値を計算する場合、下記の様になります。
・電源電圧：E[V]
・抵抗：R[オーム]
・動作電流:20[mA] = 0.02[A]
・順方向電圧：3.4[V]
としたならば、
R = (E-3.4)/0.02
例えば電源電圧が4.5[V]なら
R = (4.5-3.4)/0.02= 55[オーム]

質問者さんのキットの例では
470[オーム]の抵抗がセットになっているようなので、これを並列に８本位束ねたものをLEDに直列に繋ぐことになります。
また、20[V]のばあい、
R = (20-3.4)/0.02 = 830[オーム]
となり、上記470[オーム]の抵抗であればおよそ２本を直列に繋ぐ事になります。
(複数ある抵抗を直列／並列接続を組み合わせれば、もっと近い値にすることも可能ではあります)

ホームセンター等で売られているLEDライトを見ると、多くが電池３本仕様の物が多いのは上記の様にLEDに加えるべき電圧が３ボルト(電池２本分)より大きいためです。
ただし、２本(３ボルト)で動作するものもあり、これらは昇圧回路という、電圧を上げる回路を使う事でLEDが点灯しうる電圧を得ています。
また、抵抗で電流を制限すると、熱として捨てられてしまうので効率がおちて電池寿命が短くなってしまうので、昇圧回路を用いた物ではパルス制御といって、高速度で点滅させてLEDに流れる平均電流をコントロールしている物もあります。

この回答へのお礼

ご回答くださりありがとうございます。

＞基本的には3.4ボルト以上の電圧で使用することが想定された物であることが分かります。
問題は抵抗の値を適正にすることですね。
計算方法を教えていただき電圧と抵抗の関係がちょっと分かってきました。

構造のお話も興味深かったです。
売られているＬＥＤライトについても興味が深まります。

分かりやすい説明で理解することができました。

お礼日時：2008/06/20 04:56

No.2 回答者： esezou 回答日時： 2008/06/19 11:18

fvlu1l0さん、こんにちは。

ＬＥＤに内部抵抗という概念を持ち込むのは間違っています。それは非線形素子と呼ばれることからも判ります。
ただしＮｏ１さんの、この質問／回答の範囲内では近似として間違っているわけではありません。
ＬＥＤは電流規制素子なので質問者さんが言われる、
>電流を２０ｍＡにするために抵抗を入れる
のは正解です。
>アルカリ乾電池は、調べてみたら２０００ｍＡ位
「２０００ｍＡＨ」位、２Ａ、の電流を１時間（条件有り）流すことが出来る容量（能力）があるという意味ですので、ＬＥＤの定格電流と数値同士比較できません。
>乾電池２本の場合でも、抵抗を入れる必要はありますか
ありませんが、ＬＥＤを定格電流以下で使用する責任は質問者さんに発生します。
>抵抗なしの単三アルカリ電池で２本で利用していると、火災とか故障とか不都合が起こりますでしょうか
ありませんが、自己責任です。
>３本で抵抗を入れた使い方のほうがやっぱり安全でエネルギー効率とかも良いのでしょうか
悪くなります。
結論：この条件で抵抗は不要

ただしもっと明るくしたい、とかＬＥＤの種類、本数を変えたいと思った時、応用が利くように、良い機会なのでもう少しＬＥＤの動作について学習を深められたら如何でしょう。

この回答へのお礼

ご回答くださりありがとうございます。
自己責任で電池２本で使ってみようと思います。安心しました。
非線形素子、調べてみました。　電圧と電流が比例しないものですね。
アルカリの２０００ｍＡは容量（能力）のことでしたか。（汗）
第１号機ができたので、おしゃる通り応用に向けてこの機会にすこし勉強してみようという気がしてきました。
おかげで理解が深まりました。

お礼日時：2008/06/20 04:40

No.1 回答者： tunbatan 回答日時： 2008/06/19 00:35

ご質問の通り乾電池２本なら抵抗無しで直接ＬＥＤを点しても大丈夫です

ＬＥＤの規格に順方向電圧３．４Ｖ（２０ｍＡ）と有るように３．４Ｖの電圧を加えたときに２０ｍＡの電流が流れます
この事からＬＥＤの内部抵抗は１７０Ω＝３．４Ｖ÷０．０２Ａ（２０ｍＡ）

加える電圧が３Ｖだと電圧が低い分僅かですが流れる電流も少なくなりますが目に感じるほど明るさの変化は感じないのです

絶対最大定格電流が３０ｍＡとなっているので、抵抗無しでは４．５Ｖ以上の電圧を加えるとＬＥＤが壊れます

付属の抵抗４７０Ωは９Ｖの電圧を加えるときに直列に入れます、これはＬＥＤに流れる電流を２０ｍＡ以下にするためです
０．０１４Ａ（約１４ｍＡ）＝９Ｖ（加える電圧）÷１７０Ω（ＬＥＤの内部抵抗）＋４７０Ω（付属抵抗）

この回答へのお礼

ご回答くださりありがとうございます。
順方向電圧の意味が分かりました。　２本でもそれで大丈夫ですね。
おかげで安心しました。
最後の計算式は、0.014＝9÷（170+470）ですね。
分かりやすい説明で理解が深まりました。

お礼日時：2008/06/20 04:29