【自分用資料】LED回路設計

久しぶりにLEDの回路を組もうとしたら、いろいろ忘れていたので自分用の資料として。間違いに気づいたら指摘いただけると助かりますm(_ _)m

LEDの回路の主役は電流制限。LEDドライバを買ってくる以外の方法としては
1.抵抗
2.定電流ダイオード（CRD）
3.電源レギュレーター
4.ディスクリート定電流回路
こんな感じ。

1.の抵抗は一番お手軽な方法。部品も少なくて済むし電源電圧に余裕がなくてもいける。
が、車みたいに電源電圧が変動する場合には、大き目のマージンをとる必要があるので、LEDの定格ギリギリを攻めるようなことができません。

2.のCRDは抵抗並みにお手軽。ただ、結構電圧かけないと規定の電流が出ないので、電源電圧に余裕がある場合やLED個数を攻めなくていい場合向け。
あとあまり大きな電流を流せるものはなくて（並列にする手もあるけど）、～30mAってとこかな。

3.の電源レギュレーターはCRDに比べると部品点数が増えるけど、大きな電流が比較的簡単にとれます。
CRDと基本的に同じくある程度電圧が必要。少ない個数のパワーLED向きかな。

4.のディスクリート定電流回路。部品点数はこの中では一番多いけど、大きな電流が取れて、電源電圧に余裕がなくてもいけて、LED個数も攻められる。私が多用する回路。

ちなみに、電源電圧としては12～13.5Vを想定します。
13.5Vの時でもLEDに定格以上の電流が流れないようにして、12Vの時でも想定した電流を流せるように設計します。

そんな訳で、私が良く使う定電流回路その1。3個くらいのLEDを光らせる場合に使います。
LEDは日亜のNSPWR70CS-K1（Vf 3.1V、定格電流50mA）を想定します。

設計手順：
① LEDに流す電流を決める
　　LEDの定格電流として50mA(0.05A)とする。

② ①の電流の2倍のコレクタ電流を流せるTr1を選定して、必要なベース電流を計算する
　　私の定番の2SC2873を使用。hFEが最低70なので、50*2/70=約1.5mA(0.0015A)

③ ②で計算したベース電流の2倍のコレクタ電流を流せる（グランドに逃がす）Tr2を選定して、そのベース・エミッタ間飽和電圧を特性表から読み取る。
　　私の定番の2SC2712を使用。1.5*2=3mAのコレクタ電流を流す場合のベースエミッタ間飽和電圧は0.7V

④ ①の電流を流した場合に、R2の電位差が③で調べた電圧になるようにR2の抵抗値を求める。
　　0.7/0.05=14Ω。ちなみに許容電力は0.7*0.05=0.035W

⑤ ②で計算したベース電流の2倍の電流を流せるようにR1の抵抗値を求める。
　　R1とR2を直列にして電源に繋いだ場合を考えて、12/(R2+14)=0.0015*2 より R2=約4kΩ
　　許容電力は12*0.0015*2=0.036W

出来上がるとこんな感じ。

私が良く使う定電流回路その2。カレントミラーってやつです。5個以上のLEDを光らせる場合に使います。
その1と同じように、LEDは日亜のNSPWR70CS-K1（Vf 3.1V、定格電流50mA）を想定します。

設計手順：
① LEDに流す電流を決める
　　LEDの定格電流として50mA(0.05A)とする。

② ①の電流を流す定電流源を選定する
　　CRDとか電源レギュレーター辺りが良いかな。電源レギュレーターならLM317が定番か。
　　LM317を使う場合はVoutとADJ端子間が1.25Vになるように電流が調整されるので、
　　1.25/0.05=25Ωのセンス抵抗を入れる。

③ ①の電流の2倍のコレクタ電流を流せるTr1とTr2を選定する
　　原則としてTr1とTr2は同じ品番のもの（私は2SC2812を使用）で、特性が揃ったもの、特にベース・エミッタ間飽和電圧の特性が近いものを使う。
　　2SC2812では、50mAのコレクタ電流を流す場合のベース・エミッタ間飽和電圧は大体0.7V。

④ Tr1とTr2の特性の違いによる影響を緩和するR1とR2の抵抗（同じ値）を計算する
　　1の電流を流した時に、Tr1とTr2のベース・エミッタ間飽和電圧くらいの電位差になるような抵抗にするので、
　　0.7/0.05=14Ω。ちなみに許容電力は0.7*0.05=0.035W

出来上がるとこんな感じ。