ＬＥＤ用定電流回路

ＬＥＤ用定電流回路（電流制限回路）

２０１１年　１月１４日(金)
　この内容は技術評論社　書籍　「ＬＥＤ電子工作の素」に詳しく掲載いたしました。

２００５年１１月２０日(日)

■ＬＥＤは定電流ドライブ　　
　
　　テールランプやルームランプ、照明などにＬＥＤを利用すると、高輝度タイプで球数を
　多くするか、ハイパワータイプを使用して輝度を確保することになります。
　ＬＥＤは一定の電流を流すと点灯しますが、電流がＬＥＤの最大定格を越えると
　破損したり、輝度の低下、寿命が短くなったりします。逆に電流が少ないと、ＬＥＤの
　特性をいかせません。ようするに暗いか点灯しないのです。
　このＬＥＤの電流制御には次の方法があります。

　①抵抗器、②定電流ダイオード③定電流回路④レギュレーターやＤＣＤＣコンバーター

　抵抗器での電流制限は一番安価で簡単な方法ですが電圧変動には対応できません
　レギュレーターやＤＣ－ＤＣコンバーター（専用ＩＣ）はデバイスやコイルの入手が容易
　ではなかったり、回路が複雑になります。

　そこで、簡単に球数を多くするには、定電流ダイオード　ＣＲＤがあります。
　しかしながら、ＣＲＤは使用本数がどうしても、多くなり、コストならびに配線が増えて
　しまいます。又、ＩＦが３００ｍＡを越えるハイパワータイプのＬＥＤにＣＲＤを使用すると
　次の図のようになり現実的ではありません。
　そこで、簡単な回路でＣＲＤと置き換えも可能な、定電流回路を製作しましたので、
　紹介します。

　　トランジスタを使用した定電流回路(電流制限回路)　　

次の回路図が、定電流回路です。
　電源を供給するとＲ１のバイアス抵抗により、Ｑ１のベースに電圧がかかり、
　Ｑ１トランジスタがＯＮとなります。そして、ＬＥＤに電流が流れると、Ｒ２にも同じ電流
　が流れます。
　この時、Ｒ２に流れる電流が（※１）０．３Ａを越えると、Ｑ２のトランジスタのベース
　電圧がＶｔ＝０．６Ｖ以上となり、Ｑ２がＯＮします。するとＱ１のベースが０Ｖに
　引っ張られて、Ｑ１がオフとなり、ＬＥＤの電流が流れなくなります。これが常に
　繰り返されることにより定電流動作をします。

※１　制限電流は次の式で決定します。

　Ｉ　＝　Ｖｔ　／　Ｒ２　　回路図では　０．３　＝　０．６　／　２　＝　３００ｍＡ　です。

●定電流回路

●ドライブトランジスタ
　Ｑ１のトランジスタは使用する電源電圧とＬＥＤ（電流）にあったものを選択して
　ください。
　図の2SD1584(NEC)では１Ｗ級のハイパワーＬＥＤをドライブするためのものです。
　2SC2500 (TOSHIBA)は電源＋１２Ｖのときに無理があります。
　砲弾型　２０ｍＡのＬＥＤ　１個～４個であれば２ＳＣ１８１５でもＯＫです。

●最低動作電圧
　ＣＲＤ（４Ｖ以上）と違って、回路自体は低い電圧から動作しますので、直列に接続した
　ＬＥＤのＶＦトータルに１Ｖほど高い電圧を加えれば動作します。

●定電流範囲
　トランジスタ次第です。
　実験では　Ｒ２の値を変えることにより、２０ｍＡ～５００ｍＡまでは制御できます。
　電源電圧が高くなるほど、又制御電流が大きくなるほど、Ｑ１トランジスタが発熱します
　十分な放熱を考えてください。

　訂正：　~~Ｑ２トランジスタが発熱~~　→　Ｑ１トランジスタが発熱　２００７年１２月１８日

●ＣＲＤとの置き換え
　この回路１つを１ＣＲＤと置き換えることが出来ます。
　ですが、ＣＲＤとは違って、この回路にはたくさん、ＬＥＤをぶら下げることが出来ます。
　従って、ほとんどの場合、１回路で用が足りると思います。
　供給する電圧が高い場合は直列で、低いときは並列で接続します。　

　・高い時　＝　ＬＥＤのＶＦ合計で４個以上　＝　８～１５Ｖ
　・低い時　＝　ＬＥＤのＶＦ合計で２個程度　＝　４～　５Ｖ

　後はＲ２の抵抗値を決定するだけです。ＬＥＤの総電流や電源電圧に応じて、
　Ｑ１トランジスタを変更します。これにより、かなり幅広い使い方ができます。

　・ＬＥＤの電流が大きい時　（３００ｍＡ以上）　
　　ＬＥＤは１個でＲ２を決定　トランジスタを容量の大きなものに変更し熱対策をする。

●注意事項
　この回路のＱ２が何らかのトラブル（断線、焼損）で電流制限できなくなったときは、
　ＬＥＤとＱ１にＲ２で制限された電流が流れます。Ｒ２が２Ωで電源が＋１２Ｖの場合は
　６Ａ流れます。従って、トランジスタやＬＥＤが焼損しますので、ご注意ください。
　トランジスタＱ２の破壊モードがショートだった場合は救われますが、どっちだか
　調べて見ます。そのうち・・・。
※回路の実験、使用は自己責任でお願いします。

■その他のＬＥＤ定電流回路　　　
　カレントミラー式の定電流回路については以前、執筆した、ＣＱ出版社
　「高輝度/パワーＬＥＤ活用テクニック」で紹介された集魚灯があります。
　この回路をベースに調光制御を追加した例を下記に紹介します。
　・赤外線リモコンで操作する「ＬＥＤ照明」
　　遠隔操作で輝度調節やＯＮ／ＯＦＦができます。
　・４８灯　ＬＥＤリング照明
　　下記組立キットを参照
　
■ＬＥＤリング照明・組立キットについて　　　
　２００９年　９月　６日（日）
　●ＬＥＤリング照明を販売しております。　
　　定電流・ＰＷＭ調光の安定した制御でＬＥＤをドライブします。
　　マクロ撮影や画像処理光源として使用できます。
　　詳しくは　「ＬＥＤリング照明　70ｍｍ」、「ＬＥＤリング照明　50ｍｍ」をご覧ください。
　●マクロ撮影・サンプル画像
　　ＬＥＤリング照明でマクロ撮影したサンプル画像を紹介。
　　「マクロ撮影サンプル画像」

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