ここでは、「LEDの交流による点灯」「ダイナミック点灯」「変わり種のLEDをつかう」などを簡単にみてみましょう。
LEDはダイオードなので交流でも点灯します
LEDは「発光ダイオード」と呼ばれるように、「ダイオード」の1種ですから、整流作用があります。
そのために、交流であっても、問題なく点灯します。
写真は、100Vの家庭用の電灯線からトランスを使って、実測6.5Vの端子から、219Ω（呼び220Ω）の抵抗と白色の高輝度LEDを接続して点灯させています。
交流は、プラスマイナスの電流電圧が交互に入れ替わっていますが、LEDは半波整流するダイオードの一種ですので、プラスマイナスが関係なく、どちら向けにつないでもLEDは点灯します。
下のように、10個の白色LEDのプラスマイナスを交互にしてつないでいても、下の写真のように、変わりなく点灯しています。
これも何かの折に覚えておくと使えるかもしれませんが、電子回路のほとんどは直流ですので、使うこともないかもしれませんね。
・・・ですが、この電流制限抵抗の値を決めるときには、直流の考え方で、 （6.5-3.5）/0.015≒200Ω として、手持ちの220Ω（実測値219Ω）の抵抗器を用いたのですが、交流と直流では、何かが違うはずなので実験しながら調べてみました。
頭の中で考えていることなので、正しいかどうかは不明ですが、参考程度に見ておいてください。
 |
|
サムコス 発光ダイオード 3mm 5mm 透明LEDダイオード 円型頭部 高輝度 電子部品ライト 赤/青/黄/緑/白 5色 収納ケース付 200個入 新品価格 |
（参考）直流と交流の同電圧でのLED点灯の様子
直流（DC）6.5Vの場合と、交流（AC）6.5Vの場合の状態を調べてみました。 LEDは、普通タイプの2VタイプのLEDを使っています。
直流での点灯では、計算値は （6.5-2）/219＝0.021A で、明るく点灯しています。
つぎに、交流トランスをつかって、交流6.5VでLED発光させたところ、下のように極性を変えても同じように点灯していますが、直流の場合と比べると、輝度は下がっています。
オシロスコープでこの回路を見ると、半端整流された「脈流」になっているので、テスターで各部のAC電圧とDCレンジを使って電流測定すると、直流電圧を加えた場合よりも電流値が半減しています。
電源のAC6.5Vは交流のサイン波形ですが、LEDを通ると、半波整流されて、順方向では上側が、逆方向では下側で、電流が流れており、いずれも通常のように点灯しています。（便宜的に、下側電流をマイナス表示しています）
（参考）このように直流・交流の電圧電流の測定は正しいものではありませんが、数値をイメージしやすいようにテスターで測った数字を示しているだけのものです。
このようにLEDによって交流が半波整流されて、脈流状態でLEDが点灯しているのですが、60回/秒の点滅は、人間の目ではわかりませんから、連続点灯しているように見えている状態のようです。
もっとも、このように、LEDを、あえて交流で点灯させることは少ないと思いますが、例えば、抵抗器を使って100Vの1次側のパイロットランプなどに使うことはできますね。
20mAを直流で流すとすると、 （100V-2V）/0.02A＝4900Ω と5kΩの抵抗をつなぐといいのですが、半波整流されるので約半分の10ｍA程度が流れるという感じでしょうか。
私は高電圧を扱うのが嫌なので、この点灯を確かめていません。
LEDのダイナミック点灯
上のLEDの交流点灯では60Hzで点滅が繰り返されているのですが、LEDを高速で点滅させると、人間の目には点滅が感知できなくて、普通に連続的に点灯しているように見えます。
これを、私自身が低周波発振器を使ってLEDの点滅実験で確認したところ、20回/秒以上の点滅になれば、点滅がわからなくなって、常時点灯しているように見えました。
これを利用して、街で見かける電光掲示板などでは、多くの情報文字を表示させる方法が取られているものがたくさんあります。
これは、大阪空港の駐車場の空き状況を示した電光掲示板の例です。
目で見ると、すべての表示が「空」「OPEN」となって、問題なく読めているのですが、写真に撮ると、瞬間的な状態では、一部のドットしか点灯していないことがわかります。
これは、人間の目には高速の点滅は見えないことを利用して、省エネ化をはかっているようです。
これは、デジタル回路で「タイマーIC」を使って点滅周期を決め、「カウンターIC」で多数のLEDを順番に点滅させる方法が取られています。
このHPでは、デジタルについてはほとんど取り上げていないので、ここでは詳細には触れません。（こちらにデジタルICをアナログ的に使う関連記事があります）
例えば、30個のLEDを、ダイナミック点灯回路をつかって、高速点滅させると、LED1つ分の電流で30個のLEDを常時点灯しているように見せることが出来る事になるので、大きな省電力化が可能になりますね。
街で見かける掲示板の写真を撮ったときに、全ての文字がきっちりと全体が写真に写っていなければ、このような方法で表示させているものと考えるといいでしょう。
いろいろなLED
砲弾型のLEDでも、いろいろな種類のLEDがたくさん発売されています。
Amazonのページを覗いてみると、結構安価ですから、いろいろ使ってみると面白い遊びができるでしょう。
 |
DiCUNO 発光ダイオード 5mm 7色 LEDダイオード 高速点滅 高輝度 円型頭部 RGB 透明ダイオードセット 100個入 新品価格 |
私も「7色点滅のLED」100球を購入したところ、パッケージには、順電圧3.5-4.0V LED5mm RGB自動点滅LED … と書いてあります。
これを、5V電源で220Ωの抵抗で点灯させると、明るく7色の光で、派手に点滅します。
この7色点滅LEDを、写真のように点灯させたときの電流を測ると、約8.5～13mAと、点滅の色によってかなり変動しています。
抵抗器をつけずに 低い電圧で点灯させると、発光しない色が出てきますので、異種のLEDチップを組み合わせて作らられている感じで、いろいろと電圧を変えて遊んでみると面白いです。
そこで、いろいろやってみたところ …
この7色点滅のLEDは「交流電源」につなぐとうまく点滅しませんでした。
点灯はするのですが、7色の変色も点滅もしません。
また、下の写真は、このLED3つを並列にして交流で点灯させてみました。
普通のLEDは極性に関係なく、LEDの足をどちら向きにしても点灯するのですが、このLED3つが点灯している状態で、3つのうちの1つだけ極性を入れ替えてみると、3つとも消灯してしまいます。
どうも、正負電流が影響しているのでしょうか、いろいろやってみると、新しい発見があるかもしれませんね。
ともかく 「なんでもやってみる精神」でいろんなことをやってみると、結構遊べますし、その過程で、面白いことに出会えることもあります。
→楽天の電子工作のページへ
何でも試してみるのが電子工作の楽しみです。
