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LEDの基礎知識と使い方


■LEDの基礎知識
LEDとは「発光ダイオード」と呼ばれる半導体のことで、"Light Emitting Diode"の頭文字をとったもの。
その名の通りダイオードの一種であり、発光するから発光ダイオードと呼ばれる。
ちなみにダイオードとは1方向だけに電流を流す半導体素子のこと。
つまり、発光ダイオード(LED)とは半導体を通る電子のエネルギーで光が放出されることを利用した半導体素子。
ダイオードと同じく1方向だけに電流を流すという特性を持っています。
LEDにはその形状から大きく2種類に分かれます。

1)砲弾型LED

砲弾型LED

リードフレームと一体化形成したカップ内にLEDチップを実装し、カップ内に蛍光体を分散させた樹脂を封入して、その周りを砲弾型にエポキシ樹脂でモールドした構造です。
大きさが大きくて扱いやすいのが特徴ですが、大きさが大きいゆえに実装するスペースが必要となります。
ちなみに写真のLEDは直径3mmの白色砲弾型LEDです。

2)チップLED(表面実装型LED)

表面実装型(SMD)
セラミックや樹脂などで成型したキャビティの中にLEDチップを実装し、キャビティに蛍光体を分散させたエポキシやシリコーンなどの樹脂を封入します。キャビティ内側の面には反射板の機能があり、多くの光を取り出せる構造です。
大きさが小さいのが特徴で実装するスペースが少なくてすみますが、小さいので取扱いには注意が必要です。
ちなみに写真のLEDは0.8mm×1.6mmの白色チップLEDです。

■LEDの使い方
1)砲弾型LEDの場合
表面実装型(SMD)
電源の+をLEDの足の長い方に、ーをLEDの足の短い方に接続します。
※逆に接続すると壊れますので、間違えないように接続して下さい。
鉄道模型のように+−の極性が電源側で変わる場合は、間にダイオードを入れて逆電流が流れないようにします。
また、 LEDには必ず抵抗やCRDを入れて電流を制限し、LEDを保護する必要があります。
※LEDを直接電源に接続すると過電流により壊れます。

2)チップLEDの場合
表面実装型(SMD)
砲弾型のLEDと違う所は、足がないということです。
足がありませんから、そのままではどちらに電源の+をつないだら良いか分かりません。
普通はマークがある側が+になっているようですが、必ずLEDに付属するマニュアルなどで確認しましょう。
※逆に接続すると壊れますので、間違えないように接続して下さい。
鉄道模型のように+−の極性が電源側で変わる場合は、間にダイオードを入れて逆電流が流れないようにします。
また、 LEDには必ず抵抗やCRDを入れて電流を制限し、LEDを保護する必要があります。
※LEDを直接電源に接続すると過電流により壊れます。

■LEDへの配線方法
1)抵抗を入れて電流を制限する場合
表面実装型(SMD)
基本的には写真のように配線します。
抵抗には+−はないのでどちら向きでもOKです。
また、LEDの+側・ー側どちらに抵抗を 接続してもOKです。
ダイオードにはカソードマークが入っていますので、マークを必ず−側に接続します。
+−の極性が電源側で変わらない場合はダイオードを省略してもOKです。
注意する点は抵抗を接続する際に、LEDの制限容量にあった抵抗値を 計算する必要があります。

 LED電流制限抵抗値の計算方法へ

2)CRDを入れて電流を制限する場合
表面実装型(SMD)
基本的には写真のように配線します。
CRDはLEDの電流値にあったものを接続します。
抵抗には極性が無いのに対してCRDには極性があります
逆に接続してしまうと、 電流制限をせずにLEDが壊れるので注意して下さい。

CRDにはカソードマークが入っていますので、マークを必ず−側に接続します。
ダイオードにも同じくカソードマークが入っていますので、マークを必ず−側に接続します。
+−の極性が電源側で変わらない場合はダイオードを省略してもOKです。
抵抗と違いLEDの制限容量にあった抵抗値を計算する必要がないので簡単です。
初心者の方はCRDでLEDの配線すると良いでしょう。
ただ注意点としては動作可能最低電位差が存在します。
つまりCRD自体にかかる電圧がいくらか必要ということで、これが規定値に達していなければ動作しません。
従って抵抗で制御する時よりCRDの方が直列に繋げるLEDの数は減ります。

■抵抗とCRDの違い

抵抗 CRD
直列LED接続 多い 少ない
種類 抵抗値に応じて種類が豊富 10mAや15mAなど一定の電流値のみ
値の計算 LEDに応じて計算が必要 必要な電流値が分かれば必要なし
値段 安価 抵抗の10倍ほどと高価
電圧の変動時 電流も変動 電流はほぼ一定
動作可能最低電位差 なし あり

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