光を利用する電子部品のLEDやCdSセルなどは、このHPのページで紹介していますが、ここでは、それ以外の、光が関係する素子やセンサで、単価が100円以下のもので、もう一度、アナログ的に電子工作に使えそうな LED、赤外線LED、CdSセル、フォトトランジスタ、フォトダイオード、透過型フォトインタラプタなどについて、実際に特性を実験しながら使い方などを紹介します。
ここでは、（1）LED （2）CdSセル （3）PINフォトダイオード （4）フォトダイオード（照度センサ） （5）透過型フォトインタラプタ について見ていきます。
LED（発光ダイオード）
LEDはかなりポピュラーになりましたが、LEDは「光を出す素子」の代表で、使い方などもこちらのページなどで紹介していおり、その種類・形状・仕様は多岐にわたります。
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赤外線LED
赤外線LEDは、点灯すると赤外線を出すLEDです。
だから、発光していても、もちろん光っているかどうかは人間の目では見えません。
赤外線センサと組み合わせて使うことも多いので、これを簡単に紹介します。
人間の目に見える光の波長は350～850nm程度で、350nm以下は紫外線、850nm以上は赤外線と言われます。
赤外線LEDもいろいろな形状があるのですが、何にでも簡単に使えて安価なのが砲弾型の製品で、発光する波長は920-940nm中心のものが多く、もちろん、その光は人間の目では全く見えません。
下のようにデジカメのディスプレイで見ると、光っているのが見えますので、発光しているかどうかは、デジカメで確認できます。（左は消灯、右は点灯状態で、目で見てもそれはわかりません）
データシートでは、1.35-1.6V 50ｍA（max100mA）となっています。
つまり、1.35～1.6Vの電圧降下があり、50ｍA程度までの電流を流して使用します。
そこで、5Vの電源で、回路の抵抗を100Ωにして点灯させると、上右では、35.8ｍAの電流が流れて赤外線を出している … という状態のようです。
後で紹介するフォトダイオードやフォトインタラプタは、赤外LED対応のものが多いので、ここで取り上げましたが、具体的な使い方などは別に考えることとして、目に見えない光というのは面白そうです。
CdSセル（フォトレジスター）
こちらのページでも紹介しています。
CdSセルは「フォトレジスター」とも言われます。 ここでは一般的に呼称されている 「CdSセル」としています。
このCdSセルは、光の強さで抵抗値が大きく変わる素子で、安価ですし、明るさに対する変化が非常大きいので、使いやすい部品です。
先端の直径が約5mmと、小さな素子で、この面に光が当たると、明るさとともに抵抗値が下がります。
使い方は、①光が当たって明るくなると、何かのアクションをさせる … とか、 ②暗くなると、何かのアクションをさせる … というような使い方をします。
このCdSセルには、カドミウムが含まれるので、今後は、フォトトランジスタに置き換えられる傾向ですが、CdSセルのページにも書いたように、食べたり捨てたりしなければ、使用するには問題はないのですが、このCdSセルについては、不思議なことですが、WEBなどで公開されている、詳しい技術資料が見つかりません。
手元にあった照度（LUX）と抵抗値の対数グラフを、普通の目盛りにプロットし直してみると、下のように、周囲が暗くなると、急激に抵抗値が上がりますが、直線的ではありません。
それもあって、こちらのCdSセルのページでは、抵抗変化を電圧変化にして、リニアライズすることで、電子工作で使いやすいような方法などを紹介していますので、興味ある方は参考にしてください。
私の測定では、明るさによって、室外では250Ω程度のものが、真っ暗にすると10MΩにもなりましたので、使う上で有害な部品ではないので、購入できる間にいろいろ試してみると良いでしょう。
照度センサ（フォトトランジスタ）：NJL7502L
フォトトランジスタは、「光の変化量を電圧変化」として捉えることができるセンサです。
これはCdSセルの代替えに用いられます。
もちろん、無害の製品ですので、一般の製品ではこのフォトトランジスタの用途が増えています。
感度（や光量による変化量の）特性では、CdSセルのほうが優れていますから、趣味の電子工作では「CdSセル」のほうが使いやすいのは確かですですが、今後はこのフォトトランジスタに置き換わっていくでしょう。
このフォトトランジスタNJL7502Lは、砲弾型のLEDと同じような形で、トランジスタという名称なのに、2本足です。
使い方は簡単です
このような回路で、光の強さを電圧の変化でとらえることができます。
ここで使っている製品は自然光（太陽光）用のもので、その他に、赤外線に対応したものもあります。（これはCdSセルにはない特性で、赤外線用フォトトランジスタは、赤外線LEDと組合わせて使います）
2本足のうち、長いほうが ＋アノード で、短い足が －カソードです。
光を受けると、アノード（＋）からカソード（－）に電流が流れます。
逆電圧は10Vまで耐えますので、ここでの電源電圧5Vでは、逆につないでも、破損することはありませんが、逆につなぐと動作しません。
次のような回路で、LEDに光を照射または遮光すると電圧が変化するので、それを利用した使い方ができます。
ここでは、取り出す電圧の大きさを見るために、図の「抵抗R」の抵抗値を変えてみて、室内と室外で出力電圧の違いをみました。その状態は次のようになりました。
実際の回路を考えるときは、用途に合わせて出力電圧値を考える必要はありますが、周りの明るさで何かの動作をさせようとすれば、照度（LUX）などの数値よりも、電圧変化のほうが使いやすいでしょう。
明るさの変化に対して、3V以上の電圧差があるので、先のCdSセルと同じように、使いやすいものです。
場所の状態による明るさの大きな変化でなくても、遮光の程度によって、なにかのアクションをさせる … などの使い方では、かなり細かい電圧設定もできるので、いろいろ応用できますね。
Siフォトダイオード
「Siフォトダイオード」は光を受けると、電流や電圧が発生する受光素子です。
使い方としては、 ①光の有無・強弱 ②色検知 ③光ファイバー通信用途 ④放射線用途 … などに使われています。 それもあって、様々な製品があります。
写真の製品は、Si PINフォトダイオード（型番 浜松ホトニクス S6775-01）で、可視光をカットした近赤外域に対応しているものです。
趣味の電子工作で使おうとすると、いろいろな関連知識が必要ですから、ここでは、下にあるような、赤外線量での電流変化を見ただけです。
ここでは商品の紹介にとどめますが、メーカーのデータシートには、いくつかの使用例が掲載されていますから、興味ある方は御覧ください。
素子の動作を見てみました
人間の目に見える光の波長は350～850nm程度なのに対して、この製品は960nmの波長が中心で「可視光をカットしている」 … とあります。
データシートには、照度によって対応する短絡電流が流れる … とあるので、このSiフォトダイオードにテスターの電流計を直結して、赤外LEDを点灯させて、このダイオードに近づけた時の変化をみました。
赤外線を照射しないとき
赤外線LEDを密着して照射したとき
写真のように、赤外線LEDを近づけないときには21μA であった電流値が、赤外線LEDを近接すると、158μAに増えています。
このようなことから、LEDとの距離と電流値などの関係性を見つけて、さらに、電流を増幅などを考えていくと、いろいろな使い道はでてきそうです。
データシートには、320-1100nmに感応して、最大感度が960nm、短絡電流が30μA/100lux … となっています。
つまり、「可視光カット」という仕様であっても、太陽光が感応範囲にあるので、利用範囲はさらに広がる感じです。
例えば、「明るいか暗いか」という判定をやってみたのですが、①明るい戸外（直射なし） ②室内 ③赤外LEDを5mmの間隔照射した場合 の短絡電流と短絡電圧を測ると、次のようになりました。
この数字をみると、電流の変化を利用して「なにかをさせる」と、判別しやすいということのようです。
でも、この実験の段階では、このセンサをどのような用途に使えるのかということも考えていませんでしたが、いろいろやってみると面白いのでしょう。
ここでは、製品紹介にとどめます。
透過型フォトインタラプタ
溝の両側に赤外線LEDとフォトトランジスタを配した部品で、溝を遮蔽するか開放するかによって、赤外線量の変化をとらえて、電流や電圧の変化に変えて使用する部品です。
非常に安価なものですし、使い方もかんたんです。
遮蔽されているかどうかを検知することで、いろいろな条件が判別できるという用途で使うことができます。
この製品の型番 CNZ1023では、足が4本でており、上側が発光のための赤外LEDの1：＋アノード 2：-カソードで、下側2本が受光側の3：コレクタ 4：エミッタ で、それが一体化されたものです。
すきまを遮蔽すると、受光側の電流が変化します。
これは一体型ですが、その他に、反射式のものもあり、発射された赤外線光を品物に当てて、その反射光を受け取ることで電流電圧変化を感知するものがあります。
電流変化を測定しました
このようなかんたんな回路で使用することができます。
抵抗Rを変えて、隙間を開いたときと閉じた時の電流電圧を測定して、その差をみてみました。
220ΩはLEDの電流制限抵抗です。
この結果に見るように、小さな電流差ですが、隙間が遮断されているかどうかがわかります。
電流が「流れている」か「流れていない」の違いで、簡単にその状態がわかりますし、定速で回転しているものでは、回転数もわかります。（次のページで紹介しています）
この部品は非常に安価でうまくできていますので、使いみちはいろいろあるでしょう。
