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電流制限抵抗の定格電力と発熱の関係について

yam********さん

2014/3/1709:03:43

電流制限抵抗の定格電力と発熱の関係について

バイクの方向指示器をパワーLED(3.2V 最大700mA)で製作しようと部品を集め、
実験的に12Vの鉛バッテリー(13V前後)に10W27Ωのセメント抵抗で点灯させて見ましたが、
点灯して数秒でセメント抵抗は40℃程度まで上昇し、1分間連続点灯すると、触るのを躊躇するくらい発熱(60-70℃?)してしまいます。

計算上では電源を14V、LED電圧を3.2V、電流を450mAにして、抵抗器に抜ける電力が(24Ωは入手しにくいので)27Ωで5.5Wになるはずです。

(別のLED点灯実験で同じ抵抗を用いて2.5W程度抜けるような実験をしたときは3分連続点灯しても40℃前後でした。)

電流値が大きいと、電流制限抵抗は定格電力の30%を超えると触れないくらいの発熱をしてしまうのでしょうか。

また、電流制限抵抗は定格電力の何割で使うのが一般的なのでしょうか。


詳しい方、大電力を扱った経験のある方、宜しくお願いします。

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ベストアンサーに選ばれた回答

maz********さん

2014/3/1712:59:10

yamagutioosimaさん こんにちは

セメント抵抗はそもそも発熱しても耐えられるように作ってあるものです。「触るのを躊躇するくらいの発熱」では全く問題になりません。通常 200℃位まで使えますし、温度フューズ入りのものでもフューズの設定が100℃くらいが普通です。
温度を測定することは難しいので、定格電力に対して消費電力が余裕があるかどうかで判断すればよいでしょう。10Wの抵抗に対して 5.5Wなら問題ありません。これが定格の80%とかになってくると、使用条件などを考慮すると余裕が少ないと判断される場合もあるでしょう(例えば密閉された筐体で24時間通電とか)。60%以下であって、方向指示器なら何時間も連続点灯するわけではないし、正しく動作していれば点滅するので消費電力は半分程度になるはずなので大丈夫です。

5.5Wというと小型の半田コテと同じくらいの電力なので熱くなるのは当然です。2.5Wで40℃であったというのが気温25℃での実験ならば、温度上昇は15℃ということで、 5.5Wならその 2.2倍上昇して 58℃になるわけです。

質問した人からのコメント

2014/3/18 08:24:40

なるほど、発熱しても問題ないのがセメント抵抗なんですね。

防水性も考えて密閉する予定なので、ヒートシンクなどでもうちょっと工夫してみたいと思います。

御三方、ご回答ありがとうございました。

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j_1********さん

2014/3/1711:41:17

それは多くの電力を抵抗器に持たせているからです。
一般的な表示用のLEDであれば、抵抗器による電流制限は有効ですが、パワーLEDとなると難しくなります。
スイッチング方式の定電流回路を使用するか要求されるLEDのVFに近い電圧まで降圧してから抵抗で電流制限すると言う手法もあります。

電源電圧12Vであれば、以下のようなモジュールが3WパワーLEDには最適かもしれません。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-04790/
電源は15V程度まで対応出来るので、車やバイクの電源でそのまま使用できます。
※車体の電装回路の構造上瞬間的にでも15Vを超える可能性がある場合は何等かの保護回路が必要です。

モジュール自体は発熱も少なく高温にはなりませんし、何より消費電力が小さくなります。

余談ですがパワーLED自体も瞬時に大変高温になります。
十分な放熱対策を行わないと素子が破損します。
此方は指で触るとか以前に内部温度が上昇してしまいますから厄介です。
予め適切なサイズの放熱器に放熱用のシリコングリスなどを使って取り付けてください。

jir********さん

2014/3/1710:19:36

其のセメント抵抗器を断熱状態で使用すると温度は上がってきます。
給熱のみで放熱が有りませんから、その差の分だけ温度が上がってきます。
ですからそういう数ワットもの電力が消費されるところでは・放熱フィン・等の機能を付けることが必要なのではとみますが。
画像は電源が5Vで3WパワーLEDに700mA流すLED灯です。
白く見えるのが2.2Ωで3Wのセメント抵抗器です。
LEDは2mm厚さのアルミ板で放熱を目的にこの暑さのアルミ板としています。
此れでも10分ほどすると40℃程度には温度があがてきます。
ですからご質問の場合は出来るだけ風通しの良い処に抵抗器を置けば温度の異常上昇は抑えられると見ますが。
温度上昇に耐える抵抗器がセメント抵抗器ですが・・・・
40℃以上に上がらない様にしたいものです。

其のセメント抵抗器を断熱状態で使用すると温度は上がってきます。...

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