【初心者向け】 LED工作講座

以前にご要望のあったLED工作講座をアップしま～す！
内容は【超】初心者向けとなってます(^^)♭
私の得た知識の範囲内で書いていますので、間違った点や説明不足の点もあると思いますが、ご了承下さいね(^^;

写真はLEDの外観です。

左側が一般的な砲弾型LEDで、足の長い方が＋(ｱﾉｰﾄﾞ)短い方が－(ｶｿｰﾄﾞ)となります。＋－を逆に接続すると光りませんのでご注意下さい。
右側はFluxタイプのLEDで、4本足となっています。内2本が＋、残り2本が－です。右下の写真で説明すると、右上端が面取りされてますよね、それで向きを判断し、上2本が－で下2本が＋となります。
（Fluxタイプは購入時に極性を判断できる資料等が掲載されているので、それで判断できます）

まず、使用するLEDを決め、その仕様を確認します。
確認するのは、電圧(V)，電流(mA)ですが、指向特性(角度)や光度(mcd又はﾙｰﾒﾝ)、色度も見て選定しましょう。

指向特性は広いものの方が使い易いと思います。光度はとりあえず明るい物を選ぶと良いでしょう。色度は好みですので、青っぽい白とか電球色とか必要に応じて選びましょう。
メーカーや型式が異なると色や明るさも異なるので、統一感を出したい場合は同じ製品を大量に購入して使うのが良いかもしれません。

次にLEDを点灯させる回路を説明します。

この例では3個のLEDとCRD(定電流ﾀﾞｲｵｰﾄﾞ)で構成した例です。次に説明する抵抗を使った方式に比べ、電圧が変動した場合でも安定した電流を流せるのが利点です。但し抵抗と比べると高価で、電流値を微調整ができないのが難点ですね（ちょっと暗くしたいとか）。
又、通常の3.2V～3.6V(20mA)くらいのLEDだと直列で3個接続が限界のようです。
例えば12発のランプを作成する場合は図のような直列3個の回路を4列並列で接続して作成する事になります。

+14.4Vの部分に車のACC電源やｲﾙﾐ電源を接続します。-0Vは車体に直接ｱｰｽするかｱｰｽの回路に割り込ませて下さい。
又、CRDには極性があるので、間違えないように接続する必要があります。

CRDは一般的に10mAと15mAを売られています。照明で使用するLEDは砲弾型で20mA、Fluxで30mAが一般的だと思います。
よって20mAを流す場合は10mAを並列に接続してやる必要があります(CRD並列接続の図を参照)。

次の例では3個のLEDと抵抗で構成した例です。
この方式は安価であり、抵抗値は種類が多いため、自由度が高いので好みの明るさに調整するのが比較的簡単です。但しCRDを使った場合に比べると電圧変動の影響を受け易くなります。
LEDの仕様によりますが、通常は3～4個の直列接続が限界だと思います。抵抗には誤差もありますし、電圧変動や温度変化の影響もあるので、あまり小さな抵抗にすると安定しない可能性が高いと推測できます。
多発LED照明の作成は上記と同様に並列接続により構成します。

+14.4Vの部分に車のACC電源やｲﾙﾐ電源を接続します。-0Vは車体に直接ｱｰｽするかｱｰｽの回路に割り込ませて下さい。
抵抗には極性はありません。

抵抗は多くの値の物が売られており、最適な抵抗値を計算して使用する必要があります。

下記に計算方法を説明していきます。

抵抗値を使った回路を作成する場合の計算方法を示します。
手順は、
①計算式で理想の抵抗値を求め、それに近い抵抗器を探します。ぴったりの物があればOKですが、無い場合は近い値(大きい方が安全側)のものを選定します。
②その抵抗値で電流値を計算すると、LEDに流れる電流値を計算できます。
③電力計算により抵抗器の仕様を決めます。

分かり易くするために例題を元に説明していきます。
・車両電圧は一般的に14.4Vで計算します。
・使用するLEDの定格電圧は3.6V(LED仕様を確認)
・使用するLEDの定格電流は20mA(LED仕様を確認)
・LEDの直列接続する個数は3個

として抵抗値を計算すると180Ωとなります。実際には180Ωは入手できますが、手元に200Ωしか無い場合で電流値を計算してみると約18mAの電流がLEDに流れる事になります。
又、その場合の抵抗器の電力を計算すると0.06Wで1/4Wの抵抗器を使用すれば良い事が分かりました。
（電力が0.25W近い又は超える場合は1/2Wの抵抗器を選定しましょう)

ここまでで回路を構成する部品の仕様は決まりました。

写真は手持ちのLEDと関連部品です。

LEDは左から砲弾型(狭角)・砲弾型(広角)・円筒型・帽子型・Flux型となります。
大きく違うのは指向特性(角度)で順に15°60°90°120°です。明るさは角度が大きくなるほど正面の明るさは暗くなりますが、車には広い物の方が使い易いと思います。

Fluxタイプにも色々な指向特性(角度)のものがありますので、好みで選んで下さい。

選ぶポイントは指向特性(角度)と光度と色度だと思いますが、色々な製品を試してみないと特に色度は分かりませんね(^^)♭

写真左上はLEDを固定するマウントです。中央上がT5ウエッジ、右上がT10ウエッジです。固定方法等によって選定しましょう。
T5タイプのウエッジは5mmLEDを1個付けるのにちょうど良い大きさで、中に抵抗又はCRDと逆流防止用のダイオードくらいなら入りますよ。

マークＸだとシフトゲート周りやシガーソケット、グローブBOXはT5ソケットです。スポットランプ、バイザーランプ、トランクランプ、ポジションランプ等はT10ソケットです。

次に抵抗器とダイオード、CRD(定電流ダイオード）です。

左から順に1/4W金属皮膜抵抗、1/4Wカーボン抵抗、1/2Wカーボン抵抗、スイッチングダイオード(逆流防止)、CRD(定電流ダイオード)です。

抵抗器は上記で説明した電力計算により1/2Wか1/4Wを選定して下さい。金属皮膜抵抗の方が精度が高いようですが、安価なカーボン抵抗で良いと思います。
抵抗値は系列に沿って商品化されているので、自分の欲しい抵抗値を計算してから購入しましょう。

スイッチングダイオードは特にウエッジを使用する場合に逆接続してもLED等を破損させない為に使用します。
CRD(定電流ダイオード)は上記で説明してきたように10mAと15mAが一般的で並列接続等で工夫して使用しましょう。

その他必要そうな部品です。

中央上は拡散キャップでLEDの光を拡散するのに使用します。色の微調整に役立つので必要に応じて購入して下さい。（私はシフトゲートに使用）

中央が片面ユニバーサル基板です。材料が色々ありますがどれが最適か分かりません(^^;
紙フェノールが安価ですが、写真のはガラスエポキシのものです。ピッチは2.54mmの物を選定すれば、砲弾型でもFluxでも取り付けできますよ。

左下側が熱収縮チューブです。絶縁に役立つので便利です。右上がスズメッキ線で、基板裏の配線等に使用します。直径0.6mmくらいが使い易いと思います。
右下は配線です。0.5sqが最適かも知れませんが、私はもう少し細いものを多く使用してます。

以上で、LED工作に必要な部品とその選定方法を簡単に説明してきました。

後はどのような内容が必要か分かりませんので、知りたい内容があればご意見をお願いします。
実際の基板への部品配置は整備手帳でLED工作の項目を見て頂ければ、基板の裏も撮影してあると思います。
私のは完全に我流なので、あくまで参考程度にされる方が良いでしょうね(^^;

又、間違い等がありましたらご指摘下されば嬉しいです。