■パワーＬＥＤ講座１ LEDの問題点 順電圧のばらつき■

パワーＬＥＤ講座第一回目です。
超簡単なところからはじめますが、、
もっと簡単なところ教えてくれ・・・とか、こういった場合はどうすればいい？・・・とか、なに言ってるんだそうじゃないだろう？などなど、ご意見あると思いますので、質問や苦情は書き込みしてくださいｗｗ　なるべく情報は公開していければとおもっています・・・質問にもなるべく答えていければとおもっていますが、忙しい時も多々ありますので、回答まだか？と書き込み位はいいですが、電話はしてこないでください。。笑

■ＬＥＤの問題点■
ＬＥＤの問題点はいくつかあります。これは砲弾型（２０ｍＡ位の電流のＬＥＤ）でもパワーＬＥＤでも同じ問題です。
・Vf（順電圧）のばらつきがある
・温度変化に弱い
・発熱する
・色調のばらつきがおおい
などなど・・・
発熱するに関しては最近はだいぶ少なくなりましたが、熱はまったくでないんですよね？っといった質問がよくありました。。なんとなく２０ｍＡ品位のイメージが根強くのこっているのでしょうか・・・？パワーＬＥＤ（0.5Ｗとか１Ｗとか・・）なるものが登場してから熱との戦いに突入しております。いまでも３Ｗ５Ｗ１０Ｗとどんどんとパワーのあるものが登場してきているので、基板の素材やら筐体の素材やら放熱性の良いものがどんどん開発されています。３ＷＬＥＤでも１００ｍｍ角くらいの大きさあればそんなに熱くならないのですけどね、それでは市場では受け入れてもらえません。

-Vf（順電圧のばらつき）　　温度変化ー

ＬＥＤのデータシートみるとどこのメーカーのものでもこのような特性のグラフがあります。これは一定の電流を流した時に、環境温度が変化するとどれだけ順電圧が変化するかのグラフです。これをみると0.5Ｖ位変化してます。－３０℃～８０℃なので、こんな変化はあまりないとは思いますが・・同じランクのＬＥＤを購入してもそのパッケージの中で順電圧の特性も違ったりします。
順電圧のランクも分けられているメーカーも多々ありますが、TYP 3.5V  MAX ---  あれ？マックス値が空欄になっている？ってこともあります。では実際空欄なので１０Ｖも２０Ｖもいくことはないのですが、購入ランクによっては大きくばらついている可能性もあります。
この状態でとりあえずＬＥＤを光らせてみます。
とりあえず光らせたいので、やっぱり思いつくのは制限抵抗を使った回路です。非常にシンプルでお金もかからない。
こんな感じの回路です。
電流を計算するのには、オームの法則である程度予測できます。。データシートを見て順電圧が3.6Ｖで、電源電圧が５Ｖだったとすると、ＬＥＤで3.6V消費されるので制限抵抗の電圧は、
５Ｖ－３．６Ｖ＝１．４Ｖとなります。
ここに３００mAを流したいとするのであれば、
R=V/Iで約4.7オームを実装すれば約３００mA流れることになります。
が・・・・
先ほどの周囲温度に対する順電圧変化のグラフを見ると、温まると順電圧が低下してしまうことになります。この回路図で言うと3.6Ｖだった順電圧が3.5、、3.4、、、3.3Ｖと変化してしまうことになりますので、仮に3.3Ｖまで低下してしまうと、抵抗の電圧が1.7Ｖになってしまいます。これをまたオームの法則で計算すると。
1.7V÷4.7Ω＝362mA　となってしまいます。６０mAも多く流れてしまいました・・・・0.3Ｖ順電圧の変化するためには温度変化も大きく必要ではありますが、このような定電圧駆動では電流をあまり安定させることができないことがわかります。しかし定電圧駆動がだめだめっというわけではありません。安価でシンプルでよいところもあります。実使用する環境変化がある程度予測できれば、最高予測温度だろうところで電流を調整すればよいと思います。あとは、温度があまり上がらないような回路パターンを作ったり少し放熱の良い基板の素材を使ったり・・・。案件によっては予算が足りない、納期もないってこともありますでしょうから、はじめから定電圧回路はだめと決め付けずに候補に入れておくべきだと思います。
この定電圧方式でも、細かく光を安定させることもできます。（これはいずれ・・・）
では環境変化に強くするにはどうしたら良いのですか？ってことですが、定電流回路で駆動します。抵抗一個のようなシンプルさはありませんが、順電圧が変動しても一定の電流を流すことができます。（電流一定＝一定照度　　ではないのでこの辺もいずれ・・）

ちょっともう遅いので帰ります。
次回は定電圧駆動で光らせた時にどんだけ照度変化をしているかグラフで見てみます。