ＬＥＤの使い方（初心者向け）基本的にわかりやすく説明（前編）

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、

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。）

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。

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。

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・・・）

ぽちお

シニアエンジニア

ものづくりが大好です。