今回は、「LEDの発光条件」についての説明です。
１．初めに
LEDは、順方向電圧を印加すると発光するダイオードのことです。
つまり、順方向電圧が印加されて、順方向電流が流れることで光るんです。
ただ、順方向であるなら値はなんでも良いというわけではありません。
LEDごとに適切な運用範囲があります。
今回は、LEDに与える電圧・電流の考え方、データシートで気にするポイントなんかを簡単に説明していこうと思います。
２．LEDの適切な運用範囲の見方
LEDに限った話ではありませんが、データシートを見ると無数のパラメータやグラフが書かれていて、初めて見ると何が何やらになる人が多いと思います。
LEDも、最低でも4種類ほどはグラフがあるはずです。
ですが、LEDをちょっと光らせてみることを目的としている場合、気にすべきグラフは1種類だけだったりします。
それは、IF－VF特性のグラフです。
IFとは順方向電流のことで、VFとは順方向電圧のことです。
[Forward direction(順方向)]の“F”が付くと覚えましょう。
順方向電圧・順方向電流を与えればLEDは発光するので、このグラフの見方さえ押さえておけば良いのです。
例えば、以下のようなIF－VF特性のグラフが記載してあったとします。
この場合、順方向電圧VFが約1.90～2.08[V]、もしくは順方向電流IFが0.2～20[mA]の範囲なら、少なくともLEDは光ります。
なので、LEDにこの範囲内の電圧・電流を与えられるように回路を組んであげれば良いだけです。
ちなみに、この範囲内で小さい電圧・電流を与えるほどLEDの輝度は低く、大きい電圧・電流を与えるほど輝度が高くなります。
実際に光らせてみて、丁度良いと思える輝度を探りましょう。
３．実際の回路素子の選び方
LEDを光らせる単純な回路としては、直流電源・抵抗・LEDを直列に繋ぐだけでOKです。
例えば、24V電源で先程の図1のIF-VF特性を持つLEDを光らせたいとします。
この場合、まずはLEDをどの程度の順方向電流IF/順方向電圧VFで光らせたいのかを決定する必要があります。
今回は区切りの良さそうなIF=6[mA]、VF=2.0[V]という条件で光らせてみようと考えたとします。
ここまで決定した条件に合わせて抵抗Rの抵抗値を計算します。
まあ、普通に抵抗にかかる電圧と電流を求めてオームの法則を適用するだけですけどね。
まず、抵抗に流れる電流はIFになります。
ダイオードにIFが流れていて、そのダイオードと抵抗は直列に繋がっているので当然ですね。
次に、抵抗の両端電圧VRを求めます。
繋いでいる電源が24[V]でダイオードの順方向電圧(ダイオードでの電圧降下)が2[V]なので、残りの22[V]がVRに当たります。
これで抵抗にかかる電圧と電流がわかりました。
あとはオームの法則を適用して、R=VR/IF=22/(6×10-3)=3666.66…[Ω]≒3.7[kΩ]と求めることができます。
E24系列で最も近いものは3.6[kΩ]なので、抵抗Rは3.6[kΩ]のものを使用すれば良いということになります。
一度理解してしまえば何も難しいことはないんですよね。
以上、「LEDの発光条件」についての説明でした。
