WoobyStudioの設備紹介、会員様が自由に使用できる電子部品の紹介をしています。今日は、「LED(発光ダイオード)」です。青色の発光ダイオードは、見事日本人がノーベルを受賞しました。なぜ発光するかという物理的な原理は置いておくこととして(笑)、今日は、LEDの一般的な使い方等についてお話ししたいと思います。

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LEDの記号はこんな感じです。ダイオードの記号に、いかにも、「光るぞ!」みたいな矢印を付けます。また、2本の電極があり、それぞれ「アノード」「カソード」と言います。実際のLEDは、「アノード」の足の方が、「カソード」の足より長くなっていて、見分けがつくようになっています。

LED(4)

LEDを使うときのポイントは二つあります。一つ目は、「LEDは、電流駆動素子」だということです。「電流駆動素子」などと難しそうな感じがしますが、要は、LEDを光らせるためのパラメータは、「電圧ではなく、電流」だということです。

LED(2)

どういうことかというと、たとえば、ここに、一個20円のLEDがあったとします。そして、電源として、9Vの電池と、1000Vの電源があったと。結論から言うと、9Vの電源でも、1000Vの電源でも、同じように光らせることができる、ということなんです。「電圧ではなく、電流」をコントロールするのです。その、電流をコントロールする部品が、「抵抗」です。ただし、電圧を全く考えなくても良いというわけではありません。それはLEDには固有の「順方向電圧」(Vf)が存在し、この電圧以上は最低限必要なのです。この電圧も、仕様書に書かれていますが、一般的には1.5[V]から2[V]程度となっています。

LEDには「光らせるために必要な電流値」が仕様書に書かれています。電子回路で表示用に使用するものは大抵、数ミリアンペアから20mA程度です。最近は照明にも使える、大きなものまでありますがこれは今回は除外しておきます(実際には、小さなLEDをたくさん並べていることが多いのですが)。

たとえば、単三乾電池2つで3[V]の電源があったとして、これで、LEDを光らせるために、いくらの抵抗を使えば良いか計算してみます。LEDに流す電流は10[mA]=0.01[A]とします。また、LEDが持つ固有の「順方向電圧」はここでは、1.5[V]とします。計算に使うのは、「オームの法則」です。

I=E/R

0.01[A]=(3-1.5)[V]/R[Ω]

これから、R=(3-1.5)/0.01=150[Ω]

LED(3)

となります。つまり150Ωの抵抗をつければ、LEDが光というわけです。この、0.01[A]とか、「順方向電圧」の1.5Vとかはそれほど精密でなくても大丈夫です。試しに、150Ωでなくて、100Ωや、200Ωをつけても、問題なくLEDが光ると思います。また、たとえば、電源が1000[V]だったとしても、Eを1000として、

R=(1000-1.5)/0.01=99850[Ω]=99.85[kΩ]

となり、約100[kΩ]の抵抗を使用します。この場合も3[V]の電池の時と全く同じように光ります(ただし、危険なので、1000[V]での実験は止めましょう)。

 

LED(5)

なるべく、少ない電流で明るく光らせたほうが、「効率が良い」ということになります(電池が長持ちする、ということです)。青色のLEDは、この効率が良く、極めて微小な電流でも明るく光ます。

WoobyStudioに常備しているLEDはマイコンや、電子工作に使用して「チカチカ」光らせるための比較的小さなものです。発光色は白、赤、黄色、緑、青があります。どれも、使い方は同じです。

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もうひとつのポイントは、LEDは、その名(発光ダイオード)の通り、ダイオードという部品です。ダイオードは、2つの端子を持っていて、それぞれ、アノード、カソードと呼びます。そして、ダイオードの大きな特徴は、「電流が一方通行」だということです。これは、「極性がある」ということです。逆方向に電池を接続しても、電流は流れず、何も起こりません。LEDも同様で、この極性を間違えると、光ってくれません。LEDの記号を見ても、なんとなく想像できますよね。

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つまり、「電流値」、「極性」、この二つのポイントを抑えれば、いろいろなLEDを光らせることができます。また、複数の色が一つになったLEDもあります。それが、1秒ごとに、色が変わっていったりするものもあります。ちょっと、早いですが(だいぶ早いか・・)、クリスマスイルミネーション、今年は自分で作ってみませんか?

WoobyStudioには、LEDや、抵抗などの自由使用部品がたくさん揃っています。お問い合わせ、ご見学をお待ちしております!