LEDの順方向電圧降下とランプに流れる電流について

LEDの順方向電圧降下とランプに流れる電流について
下表は当該LEDランプの特性を調べるために、印加電圧（表左端の縦軸）を 0.1V毎に変化させながら、ランプ回路を流れる電流を測定し、LEDのVfを求めたものです。
本ソーラー街路灯で使用するLEDランプでは４個のLEDが直列に結線され、これを１Ω の抵抗器で電流制限しております。
順方向電圧の大きさは流れる電流値によって変化することが、この表から読み取れます。本表はリチウム・イオン電池電圧とランプに流れる電流の大きさを示します。
Vin
Vf0
Vf1
Vf2
Vf3
Vf (V)
2.57 2.595 2.615 2.635
Vfx4pcs
10.28 10.38 10.46 10.54
入力電圧 (A)
(A)
(A)
(A)
10.28
0.00 -0.10 -0.18 -0.26
10.40
0.12
0.02 -0.06 -0.14
10.50
0.22
0.12
0.04 -0.04
10.60
0.32
0.22
0.14
0.06
10.70
0.42
0.32
0.24
0.16
10.80
0.52
0.42
0.34
0.26
10.90
0.62
0.52
0.44
0.36
11.00
0.72
0.62
0.54
0.46
11.10
0.82
0.72
0.64
0.56
11.20
0.92
0.82
0.74
0.66
11.30
1.02
0.92
0.84
0.76
11.40
1.12
1.02
0.94
0.86
11.50
1.22
1.12
1.04
0.96
11.60
1.32
1.22
1.14
1.06
11.70
1.42
1.32
1.24
1.16
11.80
1.52
1.42
1.34
1.26
11.90
1.62
1.52
1.44
1.36
12.00
1.72
1.62
1.54
1.46
12.10
1.82
1.72
1.64
1.56
12.20
1.92
1.82
1.74
1.66
Vf4
2.655
10.62
(A)
-0.34
-0.22
-0.12
-0.02
0.08
0.18
0.28
0.38
0.48
0.58
0.68
0.78
0.88
0.98
1.08
1.18
1.28
1.38
1.48
1.58
Vf5
2.67
10.68
(A)
-0.40
-0.28
-0.18
-0.08
0.02
0.12
0.22
0.32
0.42
0.52
0.62
0.72
0.82
0.92
1.02
1.12
1.22
1.32
1.42
1.52
Vf6
2.688
10.75
(A)
-0.47
-0.35
-0.25
-0.15
-0.05
0.05
0.15
0.25
0.35
0.45
0.55
0.65
0.75
0.85
0.95
1.05
1.15
1.25
1.35
1.45
Vf7
2.7
10.8
(A)
-0.52
-0.40
-0.30
-0.20
-0.10
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
1.10
1.20
1.30
1.40
Vf8
2.715
10.86
(A)
-0.58
-0.46
-0.36
-0.26
-0.16
-0.06
0.04
0.14
0.24
0.34
0.44
0.54
0.64
0.74
0.84
0.94
1.04
1.14
1.24
1.34
Vf9
2.728
10.91
(A)
-0.63
-0.51
-0.41
-0.31
-0.21
-0.11
-0.01
0.09
0.19
0.29
0.39
0.49
0.59
0.69
0.79
0.89
0.99
1.09
1.19
1.29
Vf10
2.74
10.96
(A)
-0.68
-0.56
-0.46
-0.36
-0.26
-0.16
-0.06
0.04
0.14
0.24
0.34
0.44
0.54
0.64
0.74
0.84
0.94
1.04
1.14
1.24
Vf11
2.753
11.01
(A)
-0.73
-0.61
-0.51
-0.41
-0.31
-0.21
-0.11
-0.01
0.09
0.19
0.29
0.39
0.49
0.59
0.69
0.79
0.89
0.99
1.09
1.19
Vf12
2.763
11.05
(A)
-0.77
-0.65
-0.55
-0.45
-0.35
-0.25
-0.15
-0.05
0.05
0.15
0.25
0.35
0.45
0.55
0.65
0.75
0.85
0.95
1.05
1.15
Vf13
2.775
11.1
(A)
-0.82
-0.70
-0.60
-0.50
-0.40
-0.30
-0.20
-0.10
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
1.10
Vf14
2.785
11.14
(A)
-0.86
-0.74
-0.64
-0.54
-0.44
-0.34
-0.24
-0.14
-0.04
0.06
0.16
0.26
0.36
0.46
0.56
0.66
0.76
0.86
0.96
1.06
Vf15
2.793
11.17
(A)
-0.89
-0.77
-0.67
-0.57
-0.47
-0.37
-0.27
-0.17
-0.07
0.03
0.13
0.23
0.33
0.43
0.53
0.63
0.73
0.83
0.93
1.03
Vf16
2.8
11.2
(A)
-0.92
-0.80
-0.70
-0.60
-0.50
-0.40
-0.30
-0.20
-0.10
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
1.00
Vf17
2.81
11.24
(A)
-0.96
-0.84
-0.74
-0.64
-0.54
-0.44
-0.34
-0.24
-0.14
-0.04
0.06
0.16
0.26
0.36
0.46
0.56
0.66
0.76
0.86
0.96
Vf18
2.818
11.27
(A)
-0.99
-0.87
-0.77
-0.67
-0.57
-0.47
-0.37
-0.27
-0.17
-0.07
0.03
0.13
0.23
0.33
0.43
0.53
0.63
0.73
0.83
0.93
Vf19
2.825
11.3
(A)
-1.02
-0.90
-0.80
-0.70
-0.60
-0.50
-0.40
-0.30
-0.20
-0.10
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
10.28V（デジタルテスターの電流指示値はゼロを示すも、ランプは点灯している）
Current 流れる電流値を表す
この時のES chip の順方向電圧= 2.57Vでした。 4ｘ2.57=10.28V
夜明消灯
平均電流
日没点灯
この値の時もLEDランプは点灯しているので、電流計が反応しなかったと
290mA
500mA
830mA
判断します。
235lm
410lm
675lm
Vin=11.2V
Vin=12.1V
実験によれば、完全にランプの光が消える入力電圧は9.6V近傍でありました。
実際のランプ光量は１0.28Vを下回っても充分に人に感知可能な明るさを保っており、システムが通常に働いている状態で電池電位がこれ以下になることはほとんどなく、
平均的な夜間照明時のバッテリー電圧は、日没照明開始時が12.1V、夜明けの消灯時が11.2V程度であります。
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LEDの順方向電圧降下とランプに流れる電流について
表２
入力電圧 12.2
12.1
Vf x 4pcs 11.3 11.27
Vf-reg
0.9
0.83
負荷電流
0.9
0.83
消費電力 10.98 10.04
12
11.24
0.76
0.76
9.12
11.9
11.2
0.7
0.7
8.33
11.8
11.17
0.63
0.63
7.43
11.7
11.14
0.56
0.56
6.55
11.6
11.1
0.5
0.5
5.80
11.5
11.05
0.45
0.45
5.18
11.4
11.01
0.39
0.39
4.45
11.3
10.96
0.34
0.34
3.84
11.2
10.91
0.29
0.29
3.25
11.1
10.86
0.24
0.24
2.66
11
10.8
0.2
0.2
2.20
10.9
10.75
0.15
0.15
1.64
10.8
10.68
0.12
0.12
1.30
10.7
10.62
0.08
0.08
0.86
10.6
10.54
0.06
0.06
0.64
10.5
10.46
0.04
0.04
0.42
10.4
10.38
0.02
0.02
0.21
10.28
10.28
0
0
0.00
※　過去の８ケ月間の夜間照明データを統計処理した時の平均値によれば、当日最大消費電力値（日没）＝8.7W(11.96V)、　当日最少消費電力値（夜明け）＝3.65W(11.25V)
すなわち、ランプ点灯開始時のランプ出力は平均値で8.7Wであり、夜明け前のランプ消灯時の出力は3.65Wであります。これは過去８ヶ月間の平均値です。
コントローラはリチウム電池の充電電位が12.3Vを超えると、フロート充電制御となり、その時の夜間の放電パターンは下図、右側のようになります。
このパターンとなった日はリチウム電池が満充電していたことを示しております。
Li-ion電池－LED Lamp　の放電時電圧減衰カーブ
本図は表２をグラフ化したものです。
朱色は抵抗(1Ω )に掛る電圧を表します。すなわち電流を表して
おります。紫色はLEDのVf x 4pcsを表しております。
横軸は時間軸を表し、2で夜に入り、10で夜明けを迎えます。
LEDランプへの入力電圧（バッテリーの放電電圧）
Li-Ion Batteryが満充電している時のフロート状態からの放電パターンです。
バッテリーが満充電していない場合は、点灯開始から右肩さがりのなだらかな
放電パターンとなります。
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