LEDデスクライトを改造しながら「オームの法則」とLEDを光らせる方法の解説をしてみる。
今週のお題「得意料理」
↑これは一番最後に書きます。
半年くらい前に買ったUSB給電のLEDデスクライトが暗い…( ﾟДﾟ)
こういうクリップで止めて手元照らすタイプのやつです。
cuLoの作業環境は居間の部屋の壁に向かって作業している状態ですので、手元が自分の影で暗くなってしまいます。なので、
- 取り付けたまま向きや高さを変更できる。
- USB給電でPCから電力供給する。
- 明るい。
- 安い。
という条件で探していて見つけたのがこのLEDライトだったのですが、「明るい」以外の条件はクリアしていたものの兎に角暗い！。高輝度LEDって書いてあったはずなんだけどなぁ…。
どの位の暗さかというと、
- 夜中、部屋の電気を点けずにライトのみでメモしようとするとノートの字が見えない。
- なのでライト自体をノートに近づけると、十分に明るくなる頃にはライトが邪魔でノートに書きづらい。
- デスクに何かおいて写真撮影するとき自分の影で暗いので結局のけぞりながら撮影しなければならない。
つー位。
ただし、安価である=思った性能じゃない。は覚悟していました。買うときに「暗かったら 自分で改造してしまえ ホトトギス」と織田信長を憑依させながら買った覚えがあります。
というわけで、エフェクター自作プロジェクトをほっといて今回の本題。
LEDデスクライトを改造しながら、「オームの法則」とLEDを光らせる方法
の解説をしてみる。
です。
「暗い暗いと不平を言わず、進んで明かりを点けましょう！」ってな。(なんのCMだっけか)
オームの法則って覚えていますか？。中学生くらいで習う筈です。ちなみにcuLoはすっかり忘れておりました。なのでおさらい！(ご存知の方は飛ばして)
電圧と電流と抵抗の関係を表した式です。思い出してきましたか？。求めたい部分を隠すと求めるための式が出来る式ですね。
「電圧(単位：V)」を求めるには「電流」と「抵抗」を掛ける。
「電流(単位：A)」を求めるには「電圧」を「抵抗」で割る。
「抵抗(単位：Ω)」を求めるには「電圧」を「電流」で割る。
ついでに「電力」の計算方法もおさらいしましょう！。
電圧とその電流値を掛けたものが「電力(単位：W)」です。
予備知識はとりあえずこれだけ。
実践開始！
画面右側から上部に伸びているのが今回、生贄(？)になるLEDデスクライト君です。写真の効果で一見明るく見えますが、実際はかなり暗いです。
分解したけど写真撮るの忘れたー！
分解したところこんな感じの回路でした。
実際には抵抗とLEDのセットで並列に5ブロック並んでいます。
USB給電は公称5Vですが実測4.8V。まぁ５Vで計算しても問題はない範囲。抵抗値はカラーコードから判別して490Ω。(ただし後程間違っていた事が発覚、上記回路はオームの法則説明の為、あえて間違えたまま作成してます)
LEDは「一定以上の順方向電圧を掛け、一定の電流を流してやる」と光ります。大体1.6V~3V位(色によって違う)の電圧を順方向(LEDの矢印っぽい方向に)かけて電流が流れるようすると光りますが、電流が多すぎるとLEDはすぐに破壊されますので抵抗を使い電流の制限をする必要があります。
で、分解してLEDの端子間電圧を測定すると約3Vでした。
なので逆算すると抵抗の端子間電圧は約２Vになります。
5V(電源) ー 3V(LED端) = 2V(抵抗端)
抵抗値は490Ω(誤)なので
2V(抵抗端) ／ 490Ω(抵抗) ＝ 約4ｍA(0.004A)
抵抗の後のLEDは並列接続で2つ接続されているので
約4ｍA ／ 2(並列数) ＝ 約2ｍA(単LED電流)
になります。
LEDは大体5ｍA程度流す必要がありますので、２ｍAで光っているのは逆にすごいなぁと思っていました。勘違いだったんですが…。
で、手持ちの白色LEDに10ｍA位流して比べてみると、
ボード上のLEDが明らかに明るい！。という事は…、
USB2.0の電源仕様は「5V／500ｍA(５Vで500ｍAを流す能力がある)」なのでLED一つあたり10ｍA、10個全部でも計100ｍAで十分余裕があるなと、という事は、抵抗値を計算してみると
２V(抵抗端) ／ 20ｍA(並列接続の為x2) ＝ 100Ω
だ！。これで明るいLEDデスクライトになるぞ！。(くどいようですが勘違い)
早速作業を始めます。
LEDを取り外すためにハンダもりもり。温めながら引っこ抜きます。
新しいLEDを装着。この後無茶苦茶はんだ付けしました。
この時点でLEDをUSBの電源で光らせたらすごく明るい！。しかし疑問点は電流が少なすぎる事。なぜ？2ミリアンペアぽっちではこのLEDは光らないことは確認済み。ふと頭をよぎったのは抵抗のカラーコード黄色紫黒金だったな…と、その時間違えていることに気づきました。抵抗は黄色(4)紫(7)黒(10E0)金(5％)という数字に置き換えて計算すると47Ωになるのですが、紫と黒を勘違いしていました。
…いや、ほら、cuLoてちょっと色弱っぽいしぃ～(言い訳)。
47Ωで再計算すると、
2V(抵抗端) ／ 47Ω(抵抗値) ／ 2(単LED電流)
＝ 約21ｍA
ちょっと流しすぎですね。実際に電流計で測定したところ160ｍA程度だったので一つのLEDには16ｍA程度が流れている模様、これは実際のUSB給電電圧は4.8V位、であることともう少しLEDの端子間電圧が高いのかもしれません。とりあえず抵抗はそのまま
ワット計算でも
２V(端子間) × 0.042(電流) ＝ 0.084W
抵抗の耐W値は1/8W(0.125W)なのでその中に納まってます。
で、組み立てしましたらこんなに明るくなりました！。
さんざんLEDに流れる電流が～とか書いてきましたが結局暗かったのはLEDの輝度不足が原因だったので、抵抗の変更はする必要が無かった、と言うオチ。
え、解りにくい？。じゃあ別の画像を
ビフォー
アフター
もう、あからさまですね！。
ちょっと難しく感じるかもしれませんが、計算は四則演算しか使っておりませんので、単位さえ覚えてしまえば難しくはありません！。
(でもやるときは自己責任ですよ)
唐突の飯テロ という名の今週のお題回収。
アジのタタキとなめろうを作りました。撮影用に綺麗目に盛り付け。
ある日、自分がなめろうを食べたくなって夕食に作った所まさかの子供に大受けしてしまい、定期的にせがまれる一品なのです。
というわけで今回はここまで。
さて来週は3層目に突入したいところですが、仕事がそれを許してくれるのかちょっと微妙な所、場合によってはいったんお休みするかも(出来るだけ更新するつもりですが)しれません。
みなさんも良いアジのタタキ＆なめろうが出来ますように！
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