電子工作

【電子工作】初心者向け!初めてのLED点灯回路「Lピカ」入門

【電子工作】初心者向け!初めてのLED点灯回路「Lピカ」入門

小学生の理科で、乾電池に豆電球を繋げて灯りをつけ、この時の電気の通り道「わ」、これを電気の回路と教わりました。

電灯、懐中電灯、など様々な電灯がありますが、昨今では豆電球 見なくなりましたよね

おさらい

数十年ぶりに、理科の実験です。やはり豆電球&ソケットの入手が難しかったですが、ホームセンターに残1個でありました(ペンライト用のニップル球)

定格2.2V 0.25A
・昔ながらの 暖かい光源ですが、0.25A 言い換えると 250mAです!

電子回路、電子工作の基本で習った豆電球の点灯
・豆電球の需要減
・耐久性
・低電圧とはいえ大電流

単純で簡単な接続で点灯しますが、省エネには難があり、現代ではLED化されているのが現実・・・時代ですね。

 

LED

LEDとは、発光ダイオードの略で光を発光するダイオード 今では様々な場面で使用されています。
他記事も参照ください。

LEDとは?(初心者向け)基本的に、わかりやすく説明

さて、電子工作の始めの一歩、先にも述べた豆電球の回路では、少々難があります。時代はLED、豆電球に代わるLEDの点灯回路が、電子工作の入門回路となります。

 

Lピカとは

単純にLEDを点灯させる(ピカっと光らす)ことを意味します。
類似語では、Lチカ(LEDの点滅)も現在では、よく表現されています。

 

点灯

LEDの点灯方法は、上記豆電球とは異なり、少ない電流で光が発光できる反面、その使用方法には、電流を抑止する方法が必修となります。
他記事も参照下さい。

LEDの使い方(初心者向け)基本的にわかりやすく説明(前編)

目的に合わせた、方法・電流値を算出することとなります。

では、実際に電子工作を利用し、始めの一歩のLED点灯回路を実証実験してみましょう。

 

ブレットボード

電流値を算出(計算)し求め、実際に点灯しその明るさ(輝度)を感じて見る。
(仮配線等で実験することが大切な場合もあります。)

電子工作(実験)で利用される便利な電子部品は、リード型(通常基板のスルーホールに挿入して取付ける(はんだ付け)タイプ)をよく使用します。

ブレッドボードとは、はんだ付け無しで色々な回路を試し実験するに便利なボードです。

サイズは色々なものが用意されていますが、接続部の仕様(内部の繋がり)は統一化されています。

この穴に部品を差し、さらにジャンパーワイヤーやジャンパー線を用いて目的の回路を組み上げます。

輝度

LEDは様々な形やサイズがありますが、ここでは、初めてのLED点灯実験用に便利な、砲丸タイプのLEDを使用します。

実験

LEDの輝度(明るさ)は、点灯時の電流値によって異なります。

この電流値による、光加減(明るさの強弱)を電子工作的に実験して、検証してみましょう。

 

汎用赤色

3Φ 赤色の汎用砲丸LED。入手が容易で安価です。使用電圧はデジタル回路基本の5Vで実験します。

「部品表」

「回路図」

「検証」

左から順に

  1. R1 : 220Ω
    計算値:(5.0V-2.1V)/220×1000 = 13.1mA  実測値:約12.5mA
  2. R2 : 330Ω
    計算値:(5.0V-2.1V)/330×1000 = 8.7mA  実測値:約8.9mA
  3. R3 : 1kΩ
    計算値:(5.0V-2.1V)/1000×1000 = 2.9mA  実測値:約3.1mA

 

検証結果

3Φ 赤色の汎用砲丸LED(順方向電流(IF)データ値20mA) を3パターンの電流で点灯してみたところ、1k抵抗の3mAでの点灯でも、インジケータ等の状態表示用の場合、十分な輝き(明るさ)です。

上記にも得られる結果により、私は通常1kの抵抗を常用で使用しています。

 

汎用青色

同種砲弾型で5Φ 青色LED。こちらも今では入手が容易で安価となりました。使用電圧はデジタル回路基本の5Vで実験しみましょう。

「部品表」

「回路図」

「検証」

左から順に

  1. R1 : 220Ω
    計算値:(5.0V-3.2V)/220×1000 = 8.1mA  実測値:約10.1mA
  2. R2 : 330Ω
    計算値:(5.0V-3.2V)/330×1000 = 5.4mA  実測値:約7.0mA
  3. R3 : 1kΩ
    計算値:(5.0V-3.2V)/1000×1000 = 1.8mA  実測値:約2.5mA

 

検証結果

5Φ 青色の砲丸パワーLED(順方向電流(IF)データ値75mA) を3パターンの電流で点灯してみたところ、こちらは、1k抵抗の3mAでの点灯では暗く、220Ωの約10mA点灯の方がムラがない鋭い輝きです。

 

まとめ

Lピカとは、LEDを点灯させること。 点灯時の輝度(明るさ)は、電流で異なる。

LEDの使用電流値を計算式だけでなく、電子工作にて実験、様々な明るさを感じて実際の仕様に合わせた組合せを検証してみましょう。