技術部の壺の中 - Vol. 99 [LEDを点灯しよう]

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LEDを点灯しよう。技術部と言いながら、LEDを点灯させる説明は
していなかった。ちなみにニート株式会社に技術部はない。
ピンポイントか、もっとザックリした名前がついた活動名になっている。
模型部があったと思ったんだけど、いつの間にか消えていた。
いま、ヤフオクで塗装済みのガンプラが1万とか2万とかで
売られて、しかも買い手もついている。模型部は儲かりそうだ。
一方、セメント抵抗とか、電子部品は見向きもされない。
ハードな電気は人気が無いんです。
で、LEDだけど、データシートの読み方を覚えると、
理解が早いかと思ったけど、やめる事にした。社会はそんな
遠回りを求めてないぞ。

電気を流して、パットつけ。
そうですね。

LEDをつける説明には、LEDと抵抗をつなぐ様に書かれている。
まあ、それをそのまま買えば点灯する。
抵抗がなくても、安定化電源で電圧を徐々に上げていくと、
LEDは壊れずにつく。
では、実際にやってみよう。ちなみにLEDを直接つないだ時の
LEDのプラスとマイナスの両端の電圧を測定して、それに伴う
明るさを確認した。
1.6V – 昔ながらの赤や緑のLEDは、わずかに点灯する。
ここでいきなり点灯する。それまでは全く点灯しないし、
電流も流れない。電流は、0.02mA流れる。
1.8V – 暗いがついていることがすぐ解る。0.75mA流れる。
1.9V – ほぼついている感じ。電流は4.4mA流れる。
2.0V – 明るくつく。14mA流れる。
2.2V – とても明るくつく。50mA流れる。少しずつ電流が
上昇していく。

赤や緑のLEDは、半導体のエネルギーギャップが低い
昔ながらの構成なので、2Vで点灯する様に設計する。
このタイプのLEDは、20mAぐらいが上限なので、
これ以上流さないようにする。
50mA流したときは、徐々に電流値が上がっている。
温度が上がって電流が流れて、自分自身を壊し始める。
明るさは電流が上がっても低下する。
LEDは、20mA以上流してはいけない。
今時のLEDは、5mA程度だと思う。
と言っても、実はLEDの種類はたくさんあって、電流値は
データシートをちゃんと見て使う事が必要。
このLEDの結果から、電圧が0.2Vの差で、生死が変わる。
形状が同じ別な色(白と青)のLEDでは、2.6Vにならないと
点灯はせず、その時の消費電流は、1～2mAだった。

それで、結論なのですが、
ダイオードに流せる電流量は決まりがあり、規定以上流すと
発熱で接合部分の結晶格子が破壊されます。
・だから電流量は、規定以下にしないといけない。

電流量は、最適の電圧を超えると一気に流れるので、
・電流量を守るために、電圧に注意をしないといけない。

流せる電流は、LEDによって違うので、データシートは
きちんと確認。ということになります。

で、いろんなLEDがあると言ったけど、電飾用に使うのは、
■白色で安い物–
一度紫外線を発生させて、蛍光剤で光らせているタイプで、
見た目、消えているときは、黄色く見える。
1.4Vとかの低い電圧でつくものもあるらしいけど、大体
2.5～2.6Vぐらいで点灯するので、2本を直列につなぐと
USBの5Vで点灯する。
また、紫外線ライトに使われているLEDも同じ電圧なので、
3Vのリチウム電池1個で点灯する物が売っていたりする。
2本つないでUSBが意外と簡単かもしれない。
半田付けなんで、できないという人は、電工用のアルミの
スリープが売っているので、ペンチで端子を潰して繋げば
簡単に接続出来る。端子も10個で100円ぐらいだと思う。
USBのいらないケーブルを切ると赤、緑、白、黒の線が
入っていると思うけど、その緑と白は切って絶縁をして、
赤のプラス(5V)と黒のマイナスを繋げたLEDにつけると
光る。
LEDの長い足と短い足をアルミの短い筒の中に入れて、
ペンチで潰す。線を切る部分で”Vの字”に潰した方が良い。
繋がった残りの短い足と長い足に、長い足に
USBケーブルの赤を短い足にUSBケーブルの黒をつなぐと、
光るはず。
この場合、ACアダプターを使う。万が一ショートしている場合、
PCが壊れるけど、ACアダプターは保護回路で出力が停止するはず。
LEDが点灯しなかったら、すぐ抜こう。

■赤や緑、橙のLED
このLEDは、2V以下で点灯させないと、適正を超える。
だから、2本つないでUSBにつなぐというわけにも行かない。
丁度良い電圧がない。3本つないで6Vと言うことができれば
良いのだけど。2本で5Vにつなぐと、5分ぐらいで、熱で
焼けて消えると思う。3本でつなぐととっても暗い。

このLEDの付け方は、2Vで点灯するから、2本つなぐと
4Vで点灯する。5Vで点灯させたい場合は、1V余計になる。
だから、この1V分を抵抗で消費させる。
20mAがこの種類のLEDのマックスだけど、15mAと考えたら、
電圧 = 電流 X 抵抗　　　というオームの法則から、
1V = 14mA(0.014 A) X 抵抗　　から
71.4オームの抵抗値が計算で出てくる。
それに近いのを買ってLED　x 2本と抵抗 1つを直列に
つなぐと点灯する。

LED　1本で、USB　5Vを使って点灯したい場合は、
LED は2Vなので、5Vから余分な電圧は 3V。
この3Vを抵抗で消費すると良い。
だから、電圧 3V = 電流 14mA x 抵抗で、
さっきの3倍の電圧なので、抵抗値は3倍の 214オーム程度を
使って、LEDと直列に接続して、5Vにつなぐと点灯する。

ただ、抵抗の種類は、1/16Wとかがよく売られている。
抵抗で消費する電流 14mA、電圧 3Vだと、かけ算なので、
14mA(0.014 A) x 3V = 0.042 W(ワット)
1/16W = 0.0625Wなので、そこそこ近い。
少し暖かくなるので、1/8Wとか1/4Wとか少し大きなものに
しよう。
車で使う場合は、元が12V電源なのでLEDの電源の2Vに抵抗で
落とす場合は、発熱が増えるから、この場合は直列に6個
つないだ方が簡単だけど、車の電源って、11V～14Vぐらいまで
可変するので、アダプターをつけないとLEDは壊れてしまう。
このあたりが、いろいろあるかも。

■なんだか解らないけど、良く光るよって言われた白色の
LEDの場合。
冒険せずに言われたまま点灯させよう。
と言うのも、明るく光るLEDは、逆耐圧が信じられないぐらい弱い。
もう、ダイオードじゃないじゃんって感じ。
だから、逆につなぐと壊れる事があるので、高輝度LEDほど
逆につないではいけない。逆電圧は、1.4Vで壊れる事もある。

まあ、実際に例がないと、とりとめが無いはなし。
LEDにはいくつか種類があって、紫外線の物は2.6Vで点灯。
昔からある赤や緑は、2Vで点灯と言う事がポイント。

こういう説明は、何か面倒で読む方も楽しくないはず。
絵とか、実習とか、そういうのが面白いんだけどな。
でも最近は、近所に集会所みたいな物もないし、図書館でも
机を借りるのに予約が必要な時代。昔できていた事が、
工夫とか、効率化とかで、余計にできなくなっている気がする。
IoTって、端末を持っていないと机の予約も出来ないの?
図書館の外の芝生で、本を読む子供達がいた時代が懐かしい。
時代が変わって、作る喜びの方向も変わっているはずだ。
男の子達は、カードゲームのデッキの編成を作る事に
夢中かもしれない。
技術とかなんとかいっても、まあ、それが子供達にとっては
良いことなのだとは思う。
次の時代は、IoTやAIによって得た情報から、
パワーバランスの配置を行う仕事がメインになるのかも
しれないから。
それって、カードゲームのデッキの編成と似ている。
時代は確実に変わり、そして、無自覚で意味のある方に
編成しているのだ。
ではでは。