LED太陽光発電、発電量の実験(LED実験)
  身近にあるLEDで試してみよう。

測定条件
晴天、LED1本、負荷抵抗51KΩ、内部インピーダンスの大きいデジタルテスター


LEDにより出力電圧がちがいます。
抵抗を同じ51KΩを使うと流れる電流もそれぞれちがうことになります。
なぜ、51KΩにしたかと言うと高輝度オレンジLEDを標準LEDとし出力電圧が
少し下がった(ドロップした)抵抗値にしました。これで、1本で流すことのできる電流が
わかります。
・負荷を付けて電圧が下がりすぎた場合、LEDの流すことのできる電流値を超えて
しまったため電圧が下がってしまったことがわかります。
(例)
高輝度オレンジ色の場合(実測値ではありません)
出力電圧1.5V、負荷抵抗51KΩをΩの法則で計算すると
1.5V÷51000(51KΩ)=0.0000294A(0.0294mA)
1本で0.0294mAの電流を取り出すことができることがわかります。

他の色でも色々抵抗値をかえて細かく調べれば1本で取り出すことのできる電流を
調べることができるのですが、ゆっくり調べる時間がないため高輝度オレンジLEDの
負荷抵抗51KΩで高輝度オレンジLEDより沢山の電流が流せるか流せないかだけの
実験です。
ボリュームを使いドロップする抵抗値を調べるのも可能ですが今回は止めました。
お時間のある方、調べてみてはいかがでしょうか。

赤 負荷 1.552V 赤 無負荷 1.628V



青 負荷 0.687V



青 無負荷 2.288V



オレンジ 負荷 1.539V



オレンジ 無負荷 1.627V



緑 負荷 231.3mV(0.2313V)



緑 無負荷 2.035V



紫 負荷 219.5mV(0.2195V)



紫 無負荷 2.409V



白 負荷 172mV(0.172V)



白 無負荷 2.291V

タケウチ電子在庫の高輝度LEDでテストしました。多少LEDの傾きにより測定誤差があると思います。
青色、以前調べた時は3Vぐらいの電圧が出ていることを確認しましたが今回調べたLEDはご覧の通り
2.3Vぐらいでした。LED個々のバラツキか太陽光強さのちがいが考えられます。

高輝度赤LEDと高輝度オレンジLEDはほぼ同じ「電圧と電流」が取り出せることがわかりました。
高輝度白LEDは、高輝度青LEDにフィルターを付けて白く発光させているので効率が悪いようです。

☆電圧が2V以上出るLEDは、抵抗負荷が一定なので電流の条件が厳しいかもしれません。
お時間のある方は、抵抗値を調べて流すことのできる電流を調べて下さい。

LED発電のヒント(LED実験)
★LEDの前に虫眼鏡(凸レンズ)を付けると
発電量が数倍(数十倍?)になります。あまり光を集中させると
焼けてしまいますのでピントをずらして焼けないように注意が必要です。
LED発電機をつくるなら試して見てはいかがでしょうか。

凸レンズでLEDに太陽光を集中させている様子 LEDアップの様子

赤高輝度LEDを使用しています。
太陽光を受けるためのLEDは、2個直列(1個で凸レンズ無し1.5V発電)にして3Vの電圧を取り出します。
2本直列でも発光したのですが凸レンズで集めた光をLEDにあてる角度によりピンポイントで変わってしまうので
2本直列を2回路作りました。直並列回路を作りある程度凸レンズのあたりが変わっても変化が少ないようにしました。
(写真を見て気づいたのですが4本中3本にレンズの光が当たっているようです)

実験結果
・自然光でも見た目でかすかに赤く点灯しました。(中心で明るく光っている所)
・凸レンズを使い光を集めることにより、はっきりわかるように赤く点灯しました。(写真のとおり)
・太陽光強さ測定装置のLEDに凸レンズで光を集めてあてたら、アナログメーターが振り切って測定不能なぐらい発電しました。

上記回路で取り出すことのできた電流はLEDの光量から見て1mA以下だと思いますが、凸レンズを使いLEDの数を増やせば
LED発電装置も夢では無いことがわかります。最近高輝度LEDの価格が安くなってきたのでエコ発電に期待できます。

(注意)
上記内容は、思いつきで調べた結果なので皆さんが同じような測定をしても同じ結果が出るという
ものではありません。参考程度にご覧下さい。



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