組み込み技術のエキスパート　ビーコン

■白色LEDのスペクトル


光っている白色LEDをみて気がついた点として

光に温かみが感じられない
光に力強さが感じられない
熱が出ない

指向性がかなりあり、真正面から見るとまぶしい。というより痛い(目に優しくない感じ)。

温かみがないのは可視光のみで赤外線が出ていないからでしょうか。それであるのならば仕方がない。
力強さというのもまだ数が少ないからかな?
しかし、照明として使う場合は長時間に及ぶので痛いという感覚はいただけない。

ひょっとして白く見えているけれども自然光と比べてスペクトルがかなり違うんじゃないかという疑いがある。

普通に考えると光の三原色は青・赤・緑。

インターネットでいろいろと検索したところ白色LEDは3タイプあるようだ。

(1)マルチチップ
異なる色のLEDを光らせるタイプ
(a)赤LED,青LED,緑LEDを同時に点灯させるタイプ。
(b)補色の関係のLEDを同時に点灯させるタイプ(青+黄色)

http://biz.national.jp/Ebox/everleds/led/principle/

(2)シングルチップタイプ
青または紫のLEDに蛍光材料を通過させて違う色もだせるようにしたタイプ
(a)青色LED+黄色蛍光材料
(a)青色LED+赤緑蛍光材料
(a)紫LED+赤緑蛍光材料

青と黄色だけで人間は白いと感じるらしい。

構造の単純さから言うと(2)-(a) 青色LED+黄色蛍光材料の組み合わせ、市販の安いLEDはほとんどこのタイプなんでしょう。


このサイトで演色性という言葉がでていましたが、光があたったものの色がどれだけ再現さるかというもの。
同じ白でも青+黄色よりも　青に緑、赤の成分があったほうがより鮮やかにきれいに見えるようです。


マルツで購入したLEDを調べてみましょう。
メーカー：　 Linkman（リンクマン）というのは商社のようで
Rayconn Electronics Co., Ltd が実際には製造しているようです。
型番　　： LA504W3CA2C02
残念ながら仕様を見つけることができませんでした。
しかし、青+黄色の可能性が高いです。

緑LEDと赤LEDを混ぜたらよいでしょうか?


１００円ショップ白色ＬＥＤライト(通称100均ライト)の比較がありました。
http://www.kansai-event.com/kinomayoi/led_100/led_100.html




◆組み込み技術のエキスパート ビーコン

白色LEDですが、何とか回路図どおりに作り上げて光らせることができました。

デジカメでとると光があふれている感じです。

これは基板の拡大。発光していないところ。



最初はコンデンサなしにして試してみました。
見た目は変りませんが、LEDの基板を揺らすと点灯しているときと点灯していないときがあるのがはっきりと分かります。(デジカメの画面で見るとはっきり分かるのですが、うまく撮れませんでした)

これはそのときのLED１個の両端の電圧を観てみたところです。

電圧が下がっているところが発光していないところですね。

コンデンサは1000uFをつけましたが、大きすぎたようです。
電源断後数分は光っています。10uFぐらいでもよかったかもしれません。
ちゃんと計算すればいいのですが、趣味ですのでこのままでよいでしょう。

部屋を暗くしてみましたが、このLED照明だけでは暗すぎます。
光度計がないので、具体的な数値は測れませんが、ものを書いたり、作業をしたりはできそうにありません。

光らせてあちらこちらから見ると、指向性がかなりあるのを実感しました。
それから光に力強さや温かみを感じません。その割には真正面から見るとものすごくまぶしいです。

このあたりは次に考察いたします。

一応計画している回路図を掲載します。




トランスは 100V->24V0.15Aのものを選定。
TOYOIZUMI HT-2402
直列で多くのLEDを駆動したほうがコスト的に有利なので、できるだけ高い電圧のトランスを選定します。100Vをいきなりということも考えましたが危ないのでやめました。


AC100Vをダイオードブリッヂを通して整流し、コンデンサで平滑化します。

LEDは 3.2V 、CRDを正しく動作するには4V以上の印加が必要です。
ここで LEDを9本直列とします
必要な電圧は 3.2V*9 + 4V = 32.8V　となります。

トランスの出力が24Vですから足りないのではと思われるかもしれませんが、24Vというのは実効値で、実際の P-P値は　これの 1.414倍出ています。
計算すると 24*1.414 = 33.936V　ほぼピッタリの値となります。
AC電源は多少電圧の変動をしますし、ダイオードブリッヂのロスがあります。しかし、電圧が多少下がっても光らなくなることはないと思うので良しとしましょう。


電解コンデンサも言い出すとキリがないのですが、ある程度リップルがあったとしても人間の目にはちらつきを感じないのではないかと思います。これもコンデンサがあるときとないときのちがいを試してみたいと思います。
これも容量が大きめのものを選定します。耐圧も50Vにしました。

この回路では約15mAの電流が流れます。トランスの電流容量は 150mAなので暗いときには同様の回路を並列に増設可能です。


== ご注意 ==
この記事の回路は AC100Vを電源としていますので製作、動作の過程で、感電、ショートやコンデンサ破裂をおこし、死亡または重大な怪我を負う危険性があります。
この回路に起因または関連して生じた損害等につき、一切責任を負いません。
あくまで自己責任でお願いします。

白色LEDを使って照明を作ってみようと思います。

方針として

少ない部品
調整不要
計算も最小

ということを念頭に置きます。


電池駆動の記事はインターネットで比較的よく見るので、AC100Vで動かすものを考えます。


まず、問題となるのはLEDに規格内の電流を流すためにどのような回路にするかということです。

うわさによると白色LEDは定格を越えると簡単に壊れるとのこと。


シリーズレギュレータをつけると簡単に一定電圧が得られますが、入力電圧と出力電圧の差が大きいと効率が悪くなる欠点があります。
定電流回路をつくるか、スイッチングレギュレータ回路を作る手もありますが、回路設計と製作にかなりの労力が必要です。

最近定電流ダイオードが出回っているのでこれを使います。
定電流ダイオードは一定電流以上にならないような特性をもった素子です。

ちょっと調べてみたのですが、白色LEDにつけるにはちょうど良いものが見つかりました。
石塚のE153という素子で定格は15mAです。
安価で入手性も良いです。

私は近くのマルツ電波で購入しましたがRSコンポーネンツでもあつかっていました(2007/4/11現在)


これをLEDの回路につけるとLEDに流れる電流に制限を加えることができます。

CRDは逆向きだとほショート状態のようですが、LEDが逆向きになるので万が一極性を逆に接続してしまっても素子が破壊することもありません。
(本当は保護素子は入れておいたほうがよいですが)

とりあえずCRDとLEDに電源をつないで光らせてみましょう。


結構明るいです。


一応テストした回路図を掲載します。(2007年5月9日)

CRDは4V以上の印加、LEDは約3Vなので合計7Vは必要なところでしたが、点いてはいます。