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?

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A 回答 (13件中1~10件)

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──
│ |
△ ▽
│ |
├─┤
│ |
△ ▽
│ |
├─┤100V
│ |
△ ▽
│ |
├─┤
│ |
△ ▽
│ |
├─┤
│ |
△ ▽
│ |
└─┴─────

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。

この回答への補足

>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?

補足日時:2003/09/29 11:25
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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。
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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。
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sakurako_o様


NO15 敬称忘れてました。
失礼いたしました。
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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。
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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
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#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。
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> 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)
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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。
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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
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>1個20mAのLED5個を直列に繋ぐと消費電流が20mAで済むのですか?

そうです。
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保護抵抗は、12v(電源)-10v(20mA)=差の分 となります。

5個を並列にすると、20mA(2v)×5個=2v100mA となります。
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で、配線が楽になる という部分ですが、竹の端と端に{+}{-}を準備すればいいので、楽なんです。
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で、配線が面倒という事であれば、細長い棒にすずメッキ線を2本固定します。
んで、{+}側と{-}側の配線をすればいかがです。

+配線{━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
□□□□□□□◎□□□□□□◎□□□□□□◎□□□□□□◎□□□□◎□□□□
-配線{━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

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