初級者のLED点灯(パーツ編)

　整流ダイオードは基本的には電流の流れる向きを制限する最も一般的なダイオードで、上のような記号で表されます。

　写真では、右側の白帯がついている方がカソードになり、左側のアノードを＋、右のカソードを−につなぐと電流が流れます(これを順方向といいます)が、逆につないでも(逆方向)電流は流れません。

　点灯に使用する際には、LEDが逆電圧に弱いため、テールライトを片側だけ点灯させるときなど、LEDに大きな逆電圧がかからないようLEDに直列に入れています。

　代表的な整流ダイオードであるシリコンダイオードでは、約0.7V以上の電圧が順方向にかかると電流が流れはじめ、電流が流れている間、その両端電圧はほとんど変わりません。

　これを利用して下のような回路を組むと、2つのダイオードを直列につないだ両端が約1.5V程度の定電圧となるため、麦球などの定電圧出力を得ることができます。

　ブリッジダイオードは、左の回路図のように整流ダイオードを4つ組み合わせたもので、入力電圧のプラスマイナスの向きにかかわらず、出力の電圧が同じになるようにする働きがあります。

　室内灯を点灯させるときなどに進行方向にかかわらずLEDにかかる電圧の向きが同じになるように使用します。

　ブリッジダイオードでも電流が流れるときに電圧降下は生じますので、入力電圧に比べ約1.5V出力電圧は低くなります。

　一定の向きに電流を流すことで光を出すダイオードで、右のような記号で表します。

　右上の写真の上が赤色LED、下が白色LEDですが、赤色LEDでも下のように色がほとんど付いていないものもあります。LEDでは写真のように脚の長さの違いでアノードとカソードの区別がされており、足の長い方がアノードです。またレンズの中の構造もアノード側とカソード側で違うので、それを見比べても見分けることができます。

　下の写真はチップ式のLEDです。写真のようにパッケージに入れられて売られているのが一般的です。写真のは約2mm×3mmの大きさが3つ入ったものですが、寸法的にはもっと小さなものもありますので、ヘッドライトケースの中など狭い部分にも入れることができます。色も写真の白色の他、各色揃っています。ただ小さく元々プリント基板などに実装するためのものなので、リード線のハンダ付けは少し大変です。カソード側には写真のチップの上側に見られるように、黒いマークが入っています。

　これらのLEDはカソード側に＋電圧がかかる逆電圧に弱く、大きな逆電圧がかかり電流が流れると壊れますので、使用する際には数V以上の逆電圧はかからないようにします。

　ヘッドライトや蛍光灯としては白色ダイオード、テールライト用には一般的な赤色ダイオード、白熱灯として電球色のものを用いることが多いです。ただし電球色は秋葉原の電気屋でも私の行く店では余り見かけませんので、電球色として使用する場合は、白色ダイオードにクリアオレンジを塗ったり、オレンジ系のLEDを用いています。

　LEDも通常の電球のように流れる電流が多いほど明るくなりますが、やはり電流が流れすぎると壊れますので、次に示す定電流ダイオードか抵抗をLEDと直列に入れ、LEDに電流が流れすぎないようにします。

　その際の流す電流の大きさとしては、LEDをテールライトとして使用するには5〜10mA、ヘッドライトとして使用する場合には10〜15mA、室内灯の場合は15mAを目安としています。どの場合も20mA以上の電流は流さない方が良いでしょう。最近主流になっている高輝度LEDは電流が小さくてもかなり明るく点灯します。

　LEDにも電流が流れる(発光する)電圧があり、青や白色のLEDでは約3.5V程度、赤・黄・橙色のLEDでは約2V以上の電圧をかける必要があります。

　基本的にかかった電圧にかかわらず、流れる電流の大きさを一定にするためのダイオードで、上のような記号で表されます。写真では右側の青帯がある方がカソードになります。

　LEDと直列に入れ、LEDに流れる電流の大きさを一定に保ち保護するために使用します。電流値としては数種類ありますが、模型に使用するものとしては5.6mA, 10mA, 15mAあたりかと思います。LEDと同様逆電圧には余り強くありませんので、逆電圧がかかる場合には整流ダイオードと一緒に使った方が良いでしょう。

　電流を制限しLEDを保護するには一番最初に書いた抵抗も使用されますが、抵抗を使った場合、電圧の変化により流れる電流も変化します。それに対しCRDを使った場合には、低電圧では電流値が電圧と共に増えますが、およそ4.5〜5V以上かかると定格電流で一定となります。また価格的には抵抗が100本単位で約500円程度からあるのに対し、CRDは1本約50円程度で1本あたりの単価が約1桁違いますので、財布には抵抗の方がやさしいといえます。