LED

LEDの使い方(初心者向け)基本的にわかりやすく説明

LEDの使い方(初心者向け)基本的にわかりやすく説明

LEDを利用した照明や器具、最近では様々な商品がありますが、
本記事では、基本的なLEDの使い方を、簡単にわかりやすく説明します。

はじめに

LEDの種別として、

LED機器

LEDが組み込まれ構成された製品は、その使用用途に対応した電源を使用することが前提で作られています。

  • LED電球、蛍光灯、投光器など ➡ 商用電源(主にAC100V)
  • LED懐中電灯、ランタンなど ➡ 主に乾電池
  • LEDモジュール、テープLEDなど ➡ 仕様電源

LED機器は、機能・仕様等、各製品に準じた方法・電源で使用します。

 

LED部品

光源部品として存在する、LED単体・個体・チップ

本記事では、この単体部品を以降、「LED」と称し、このLEDの使用方法を主に説明いたします。

性質

LEDは、半導体を利用した発光するダイオード、つまりその性質は、

電球とは根本的に異なり、使用する電圧・電流にデリケートです。

水車は、水の流れや圧力に反したら破損しますよね、LEDはこの理屈が電気的に繊細な部品です。

 

極性

LEDには、一般的な電球などとは、異なり極性があります。

(例:砲弾型LED)

足の長い方:アノード(A)・「+」
足の短い方:カソード(K)・「-」

LEDの点灯方法は、上記の様に、アノード(A)に電源のプラス側を、カソード(K)にマイナス側を接続する必要があります。

このように正しい方向のことを「順方向」といいます。

点灯方法

LEDの使用について基本的な接続方法を例に説明いたします。

  1. 上記の様に接続する方向が決まっています。(逆方向に弱いので諸注意が必要)
    ➡ 電源は直流(順方向)一択。
  2. その電源を直接取付ると、大きな電流が流れ、LEDに流すことができる最大電流値を超えてしまい、一瞬でLEDが破損します。
    ➡ これを抑止するために「抵抗」等を接続します。

 

  • 例) 砲弾型 赤色LED(下記仕様等メーカーで定義されています)
    ・ 順電圧※1 2V   : 電源電圧が2V以上必要
    ・ 順電流※2 20mA : 電流制限抵抗等を接続

使用電圧に対する抵抗値は、下記計算式で求められます。

 

LED用語

代表的なLEDの用語を記します。

順電圧(VF)

※1 LEDに順方向の電流を流したとき、LEDの両端に加わる電圧のこと。VFで表します。
LEDの種類によりこの電圧値は変わり、 一般的に赤や黄色などは約2V、白や青などは約3.5Vです。
(順電圧以下では点灯微弱になるか、または点灯しません。)

LEDは一般的に、抵抗などにより電流をコントロールし、順電圧以上の電圧でLEDを使用します。

 

逆電圧(VR)

文字通り、順方向とは逆の方向に加える電圧のこと「逆方向電圧(逆電圧)」VRと表し、LEDではこの逆電圧は3V~5V程度と低く、超過時には一瞬で破損してしまいます。

LED使用時は極性・方向を確認し使用する必要があります。

 

順電流(IF)

※2 順方向に電圧を加えた時に、LEDに流れる電流を「順方向電流(順電流)」IFと表し、電流が大きいほど光は強くなりますが、高電流での使用ではLEDの寿命が縮まります。

安定性・寿命を考慮し、定格値ではなく5~6割弱程度が望ましく安心です。

 

光度(IV)

LEDの「ある方向から見た時の明るさ」を表しています。
単位はcd(カンデラ)・mcd(ミリカンデラ)で表記されます。

LEDの形成するレンズで、ある方向に光出力を集める(集光する)ことができるため、光出力が小さくても集光することで光度は大きくなります。

 

その他

  • 複数のLEDで電流制御を行う場合
    全体での電圧や電流値また発生される熱量にも注意が必要となります。
    なお、個体(仕様)等を考慮し制御することが必要となります。(色むら・エラー時の発光抜け)
  • 電圧反転も目的とされた仕様(モーター制御等)でLEDを接続の場合等、逆接続保護回路などが必要となります。

 

まとめ

LEDは電気的にデリケートで繊細な電圧・電流制御が求められますが、その仕様を正しく制御できれば、より効率的でかつ消費電力に優れた運用が可能な電子部品です。

 

考察

私自身、LEDは以下を基準として個人的に定義し運用しています。

【LED基本点灯】

直流12V 10mA点灯 : 抵抗値 1000Ω(1KΩ)

  • 赤LED
    汎用的に利用し、安価で大量に流通している。
  • 直流低電圧
    実務上DC15V以下の弱電回路が主流。
  • 10mA
    定格半数以下でも光量が十分明るく、安心し利用できる。

上記から、1KΩを大量に利用しています。(電流計算、面倒なのが本音です・・・)