ここでは、「LEDの交流点灯」「ダイナミック点灯」「変わり種のLEDをつかう」などを取り上げています。
LEDは交流でも問題なく点灯します
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、問題なく点灯するはずですので実際に確かめてみました。
この記事は、本来は交流を対象にしていませんが、交流トランスを使って、LEDを点灯してみました。
写真は、100Vの家庭用の電灯線をトランスを使って、実測6.5Vの端子から、実測219Ωの抵抗と白色LEDを接続したものです。
明るく点灯しています。
交流電源で点灯させる
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て、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OKです。
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、参考程度に見ておいてください。
PR（参考）直流と交流でのLED点灯時の違い
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したのが下の状態です。
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、いずれも点灯します。（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、正しくはありませんが、これは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が、連続点灯しているように見えている状態のようです。
そして、全波交流の上下片側の電流の半分程度しか流れていないので、DC6.5Vと比較すると、かなり輝度は低くなっているのがわかります。
これは、半波整流によって、総電流量が低くなっているためのようですが、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、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もできますね。
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すが、頭の中で考えると、これでグローランプのかわりで使うこともできそうですが、100Vは怖いので確認していません。
こんな使い方をしなくても、一般回路の直流側で低電圧で使うほうが安全な感じがしますので、私は使うことはないと思っています（笑）。
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LEDのダイナミック点灯について
上の交流点灯のように、LED点灯時に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、普通に点灯しているように見えます。
私が低周波発振器を使ってLEDを点滅させたところ、20回/秒以上の点滅になると、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。
下は大阪空港の駐車場にあった、空状況を示した電光掲示板の例で、目で見ると、すべての表示が「空」「OPEN」となって、問題なく読めるのですが、写真に撮ると、瞬間的に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、デジタル回路で、それぞれのLEDを短時間で点滅させて省エネを図っているのですが、人間の目には、残像のために、文字を構成するすべてのLEDが常時点灯しているように見えます。
これが「ダイナミック点灯」と呼ばれる方法です。
これは、「タイマーIC」で点滅周期を決め、「カウンターIC」で多数のLEDを順番に点滅させる方法が一般的です。
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。（こちらに関連記事あり）
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。
街で見かける掲示板の写真をとってみて、全てきっちりと写っていなければ、このような方法で表示させているものでしょう。
最近はいろんなLEDが販売されています
砲弾型のLEDでも、いろいろな種類のLEDがあるので、いろいろ使ってみると面白いものができそうです。
 | 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 |
このように、Amazonでも安価で変わり者のLEDが販売されています。
私が購入した「7色点滅のLED」パッケージには、順電圧3.5-4.0V LED5mm RGB自動点滅LED … と書いてありますが、品番でWEB検索しても、データシートも見当たりませんが、これを、5V電源で220Ωの抵抗で点灯させると、問題なく明るく7色の光で、派手に点滅しています。
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、かなり変動していますし、抵抗器無しで1.8V で点灯させると、赤色の点滅のみになるなど、遊んでいても面白いものです。
また、7色点滅させるには、2.7V以上が必要で、パッケージにある3.5－4.0Vにこだわらずに、何も考えずに、5Vの電源で220Ωの抵抗を直列にして点灯させてうまく点滅しています。
PRこの7色点滅LEDを交流で点灯させると・・・ダメでした
この7色点滅のLEDを「交流電源」につなぐとうまく点滅しません。
点灯するだけで、7色の変色も点滅もしません。
下の写真は、このLED3つを並列にして交流で点灯させいる状態ですが、普通のLEDを交流で同じように並列にして点灯させると、極性に関係なく、LEDの足をどちら向きにしても点灯します。
しかし、このLED3つが点灯している状態で3つのうちの1つの極性を入れ替えると、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。
このように、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。
3Vタイプの高輝度LEDを乾電池で50個のLEDを点灯
最近は、高輝度のLEDも安く手に入ります。 また下のように、面発光する小さなLEDも安価で販売されています。
この1x2mmの小さな面発光の高輝度LEDは、3mA程度の少ない電流でも、結構明るく輝きます。むしろ、15mA流すと、明るすぎる感じです。
乾電池3個を直列にして、制限抵抗で3mA流れるようにすれば、50個x3mA＝150mA なので、単3や単4乾電池を使って簡単にイルミネーションができ上がります。
太陽電池を使って100球程度のクリスマスイルミネーションが2,000円以下の価格で販売されています。
このHPでは砲弾型のLEDを使っている記事が多いのですが、高輝度3Vタイプは3mA程度でも結構明るいので、10～15mA流さないといけないということはないので、結構自由に使えるでしょう。
私の部屋にある6畳用のLED照明器具の中を見ると、64個の面発光のLEDが埋め込まれてあり、30Wの消費電力ですから 総電流量は0.3Aで、LED1個あたり5mAで点灯させているのですが非常に明るいのですから、手持ちのLEDを工夫して使うといろいろなことができそうです。
ただ、その場合には、熱に対する配慮が必要です。どのような場合でも、電流と熱に対する検討と安全対策を忘れないようにお願いします。
Amazonや楽天には、LEDを使った電子工作製品などがたくさん販売されています。下のリンクを参考に、アイデアをねって遊ぶと、結構楽しめるでしょう。
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