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プラモデルLED電飾は何個まで点灯可能か!?

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当サイトの管理人「ひろろん」です。

このページでは、プラモデルのLED電飾の配線準備としての点灯実験の結果を紹介しています。当サイトでは他にもキャンピングカー関連を中心に様々な記事を掲載していますので、今後ともひろログ!」をヨロシク!

プラモデルLED電飾は何個まで点灯可能か!?

別記事で、プラモデルや模型にLED電飾をするために必要な予備知識と配線、必要なパーツや工具類を紹介したが、今回は実際配線をやってみて電源の電圧によってLEDがどれだけ点灯するかの実験と検証をやってみた。

まずはLEDでの電飾に関する記事を紹介するので、興味のある方は読んでみて欲しい。

⇒プラモデルのLED電飾工作に揃えておきたいツールを徹底解説!

⇒プラモデルにLEDで電飾するには?必要なパーツ類を徹底解説!

⇒プラモデルのLED電飾に必要な予備知識と配線方法を徹底解説!

LED点灯の直列つなぎと並列つなぎの実験

3VのCRタイプのボタン電池を1個使用し、直列つなぎと並列つなぎでどれだけの差があるのかの実験してみた。高輝度3㎜白色LED(標準電流:20mA、定格電圧2.8V~3.6V)に限定し実験に使用している。

今回の電池はCR2032型のボタン電池ホルダーとブレッドボードを使用した。

○ブレッドボードの使い方の記事はこちら!

⇒LED点灯実験に超便利なブレッドボードの使い方を徹底解説! 

まずはLEDを1本直結してみる。正常に点灯する。

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3Vのボタン電池で何個まで点灯可能か?

直列つなぎの場合:

LEDを2本つないでみるが点灯しなかった…。

○結論:

白色LEDは1本につき3.6Vの電圧を必要とするので、3Vのボタン電池で1本は0.6V不足なだけなのでほぼ性能どおりの点灯はするが、2本以上では電圧が明らかに不足するため点灯しなくなるようだ。

よって直列つなぎでは、白色LED1本の定格電圧:3.6V×本数分が必要電圧となってしまうので、使用する電源の電圧を超えてしまうと点灯しなくなってしまうのだ。

LEDの色により必要電圧が変わってくる。その詳細は以下のとおりだ。

LEDが必要とする電圧は?

LED(発光ダイオード)が性能どおり発光するためには、一定以上の電圧が必要となる。

色ごとに必要な電圧も異なり、

○赤色・橙色・黄色・緑色のLED:約2Vの電圧が必要。

○白色・青色のLED:約3.6Vの電圧が必要。

●定電流ダイオード(CRD)1本:約3V程度の電圧が必要。

並列つなぎの場合:

LEDを並べて配線せずに、ボタン電池に2本のLEDを直結してみると2本とも正常に点灯する。

次に同様に3本のLEDを直結してみる。これでも正常に点灯するが光量が少し落ちた?

次に同様に4本のLEDを直結してみる。これでも点灯するが光量が落ちてきている。

次に同様に5本のLEDを直結してみると、点灯はしたが下画像のLED1本と比較すると明らかに光量が落ちている。

○結論:

これが「並列つなぎ」の原理であるが、光量が落ちてしまうのはボタン電池の限界のようだ。それでも3本程度までならなんとかLEDの光量を保ったまま点灯可能だ。

上記のテストでは3Vのボタン電池を使用したが、電源電圧が高いほどLED間の電流誤差が少なくなる(LEDの性能どおりの光量を発揮する)ようだ。

※ボタン電池では電圧3V程度なのでLEDの定格電圧を超えていない。よって定電流ダイオード(CRD)は必要としないので使用していない。

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12V以上の電源では並列つなぎで何個まで点灯可能か?

今度は、12V・19VのACアダプターを電源として、並列つなぎで何個のLEDが点灯可能かの数値的な検証をやってみる。

⇒プラモデルのLED電飾に必要な予備知識と配線方法を徹底解説!

の記事で説明したとおり、定電流ダイオード(CRD)を3本のLEDに1本使用し、これを1セットとして実験してみた。

1本のCRDと3本の白色LEDを直列に1セット接続した場合、

必要な電圧(V):3V(CRD)+3.6V(LED)×3=13.8V

≪LED1本あたり0.6V不足だが12Vでも点灯可≫

必要な電流(mA):CRD(E-153)=15mA(直列)

物理的に言うと上記の1セット分の必要電圧は12V、電流は1セットあたり15mAなので、すべてのセットを並列につなげば、

電源の定格電流÷15mA=増やせるセット数

ということになる。

12V 1A(アンペア)ACアダプターの場合:

定格電圧は12Vなので、白色LEDの場合上記のセットでOK。

1A(アンペア)=1,000mA(ミリアンペア)なので、1セット:15mAとすると

並列つなぎ:66セット=198本のLEDが計算上点灯可能ということになる。

19V 3.16A(アンペア)ACアダプターの場合:

定格電圧は19Vなので、白色LEDの場合5個までならOK。

1本のCRDと5本の白色LEDを直列に1セット接続した場合、

3V(CRD)+3.6V(LED)×5=21V

≪LED1本あたり0.4V不足だが19Vで点灯可≫

3.16A(アンペア)=3,160mA(ミリアンペア)なので、1セット:15mAとすると

並列つなぎ:210セット=1,050本のLEDが計算上点灯可能ということになる。

※12V、19V共に、あくまで数値を掛け算した計算上の本数なので、実際にここまでの数を点灯させる事はないだろうが、余裕を見て数を少なくした方が良いだろう。

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○結論:

定格電圧では、直列でつなげるLEDの本数が決まる。

定格電圧では、上記を1セットとし並列でつなげるセット数が決まる。

今回の検証では、約3.6Vの電圧を必要とする高輝度白色のLEDを使用したが、赤色・橙色・黄色・緑色のLEDの場合の電圧は約2Vなので、使用するLEDをこの色のみに限定すれば、もっとセット数と本数は増やせるだろう。

プラモデルLED電飾は何個まで点灯可能か!?の記事まとめ:

以上のような点灯実験結果により、電源に必要な電圧でどれだけのLEDを点灯することが出来るかお判り頂けたと思う。

電飾したいプラモデルや模型によって使用するLEDの個数と必要な電源の電圧は変わってくるが、大体の目安にはなるだろう。

LED電飾を施すことで模型(作品)の表現の幅が広がると思うので、ぜひ一度LED電飾にチャレンジして頂きたい。その時、私の記事が参考になればありがたい。

最後に:

今回行なった実験と検証は、私独自の自己責任において実施しております。

あくまで私見での結論ですので、理論的に解釈が間違っていることもあるかもしれませんので、電飾の配線及び実験などは自己責任でお願いします。

プラモデル関連のおすすめ記事はこちら!

⇒プラモデル・模型製作に必要な工具、便利ツール記事を徹底紹介!

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