電子工作、エレクトロニクスの寄り道

100円ショップのＬＥＤライト

１００円ショップのライトも、最近はすっかりＬＥＤになりましたね。消費電流が少なくて明るいので、豆電球より全然いい。でも、そこは１００円ショップの品物ですから、問題がありそうです。このことについては、もっと詳しく研究されている人がいるので、だいたいわかっているのですが、要するに電流が大きすぎて、ＬＥＤがすぐに焼けて寿命が来てしまうようなものが多いらしいです。買った人が、最初、「おっ、明るいじゃん」と思うでしょうが、長持ちしません。運が悪ければ、一時間も持たずに焼けてしまうこともあるそうです。

　どうせそんなものだろうと思いつつ、ついダイソーに行ったついでに、２ＷＡＹランタンなるものを買ってしまいました。１ＬＥＤと１２ＬＥＤの切り替えで、１ＬＥＤのときは２５ルーメン、１２ＬＥＤのときは１３０ルーメンと、かなりの明るさのようです。

　では、さっそく分解してみましょう。使うより、分解するために買ってきたようなものですので。笑）

　回路図は次のようになっていました。

　一応、電流を制限する抵抗が入っていましたが、小さいんじゃないかな、たぶん。

　ダイソーの新品の単三のマンガン乾電池を入れ、電流をテスターで測ると、１ＬＥＤの場合、７７．５ｍＡも流れています。キャー、大きすぎ。ＬＥＤの型番も定格もわかりませんが、３０ｍＡぐらいまでにしておかないと寿命が短くなりますよ、たぶん。ということで、手持ちの６２Ωに交換しました。電流が３１ｍＡになり、これで大丈夫ですね。

　同じように、１２ＬＥＤは、７３０ｍＡも流れています。きゃー。ＬＥＤひとつあたり、６１ｍＡですよ。流しすぎですよね、たぶん。１Ωのチップ抵抗を取り外すのは面倒なので、２．７Ωのカーボン抵抗を直列にしたところ、電流が３４８ｍＡに下がりました。

　電流を下げたので暗くなったと思いますが、いやいやどうして、けっこう明るいです。暗い階段で１２ＬＥＤを点灯させてみたところですが。全然ＯＫじゃないでしょうか。

　電池がどのくらい持つか、マンガン電池だったら１時間位かな。アルカリなら５時間ぐらいいけるかもしれませんね。改造前は、かなりの消費電流ですから、その半分ももたないと思います。商品には１２ＬＥＤで４．５〜５時間と表示がありますが、信じられませんね。微かに光っていれば点灯していると判断しているのかもしれませんが。笑）

定電圧ダイオードとしてのLED

　以前、ＬＥＤが定電圧ダイオードの代用として使えることをネタにしました。動作抵抗についてはツェナーダイオードより低くて優秀なようです。ところが、トラ技１９９５年５月号によると、実際に製品化されていたことがわかり、驚きました。東芝のＴＬＲ１００です。定電圧素子として販売されていたものですが、中身はＬＥＤだそうです。外観はチップ型抵抗のようなもので、完全に覆われていたので、「光らないＬＥＤ」だったそうです。せっかくのＬＥＤなんだから、光らせたら面白かったと思うのですが、ウケ狙いで製造されたのではなくて(笑)、外部からの光の影響を受けないよう、まじめに設計されたようです。

　もうずいぶん前に廃品になっていて、データシートも見つからず、残念ですが。

ＬＥＤ常夜灯[22] SANWAのPC710をゲット

　安物テスターでは、５０Ｈｚの交流電流すらまともに測定できない、というのでは不満が残ります。
　ということで、ＳＡＮＷＡのＰＣ７１０をゲットしました。定価では、２１，２００円＋税です。安物テスターが何台か買える値段ですが、一台ぐらいまともなテスターがあってもいいかもと。真の実効値測定ができますし、コンデンサ容量、周波数、温度測定もできる優れものです。いいですね〜♪

ＬＥＤ常夜灯[21] LEDのEGは?

　材料によってＥＧは変えるべきだということなのですが、具体的に、ＬＥＤの場合、ど〜したらいいんでしょうね。
　ＣＱ出版の「ＬＴｓｐｉｃｅ部品モデル作成術」には、第１５章発光ダイオードという章があるのですが、ＥＧについては触れられていません。添付ＣＤ−ＲＯＭには、白色ＬＥＤのOSM57LZ161Dのスパイスモデルが入っているのですが、やはりＥＧは設定されていません。
　一方、第１０章ショットキーバリアダイオードがありました。ここでは、バリア金属によって、例えばクロムならＥＧ＝０．６８などにするようにすべきことが書かれています。ＥＧは設定しないとシリコンのＥＧ＝１．１１になってしまうので、わからない場合はメーカーに聞きましょう、みたいなことが書かれています。
　う〜ん、ＬＥＤはシリコンダイオードではありきせんので、デフォルトのＥＧ＝１．１１のままでは不正確であり、よろしくないですよね。なのに、この本は何も書かれてなくて、不親切ですなあ・・・。

　ということで、ＬＥＤのＥＧについて、調べてみました。幸い、ＲＯＨＭは一部のＬＥＤについて、ＳＰＩＣＥモデルを公開しています。さすがですね〜。ぱちぱち
　それによると、ＥＧは次のように設定してありますよ。
白　３．０〜３．４
赤　２．０〜２．６
橙　２．２５５〜２．５
黄緑　２．１７〜２．５
緑　２．２〜２．５
黄　２．１〜２．６
青　３．４〜３．５
青緑　２．３５３〜３．５

　色によっても幅がありますね。白色や青色ＬＥＤなら、だいたい３．０〜３．５なんでしょうか。

ＬＥＤ常夜灯[20] 白色LEDはシリコンダイオードか!?

　いきなり変なタイトルで、白色ＬＥＤがシリコンダイオードなわけないんですよね。
　ではなぜこんなタイトルにしたかといいますと、順に説明いたしますが、
　まず、手元の白色ＬＥＤをＬＴＳＰＩＣＥで趣味レーションできたらいいなと思ったワケです。でも、当然ですがＬＴＳＰＩＣＥには登録されていないデバイスなワケですね。では、電流電圧特性だけでも登録すればいいぢゃん、と考えたワケですね。幸い、ＣＱ出版の「定番回路シミュレータLTspice 部品モデル作成術」を持っていますので、それに従って登録できるかと考えたワケですね、具体的には、Ｉｓなどのパラメータを設定するんですが、ＬＴＳＰＩＣＥに既に登録されている、同じ白色ＬＥＤの日亜のＮＳＰＷ５００ＢＳを基本にして、微修正すればいいかと考えたワケです。
　ところがですね、ふと気付いたことに、ＮＳＰＷ５００ＢＳのパラメータを見ていると、Ｅｇが設定されていないんですね。設定されていないということは、初期設定のままということですが、ダイオードモデルの場合、Ｅｇのデフォルト値は１．１１でありまして、これってシリコンダイオードの値なんです。あれ〜！？　白色ＬＥＤってシリコンダイオードぢゃないよね！？　と思ったワケです。
　ＬＴＳＰＩＣＥというのは、ＬＴ社が自社の製品を活用してもらいたくて無料で提供しているＳＰＩＣＥです。他社の素子も若干登録されていますが、かなりアバウト（手抜き？）かもしれませんね〜。何だか急に力が抜けてきました。
　話は長くなりましたが、これが変なタイトルの理由です。
　Ｅｇとは、良い子は既に御存じかと思いますが、吾輩のようなそうでない方のために書きますと、エネルギ・ギャップ・パラメータ、バンドギャップ電圧、障壁電圧とか、活性化エネルギーとか言われるもので、シリコンの場合は１．１１、ゲルマニウムの場合は０．６７といったように、材料によって決まっています。