ＬＥＤのコントロール

ＰＩＣによるＬＥＤのコントロール


	ＬＥＤは順方向電圧以下では発光しません。電球のように電源電圧を変えて明るさを制御することは不可能です。（明るさは変化しますが電圧が低くなると発光が停止します。）また最大順方向電流以上の電流が流れると破損あるいは発光能率が極端に低下します。　点灯は基本的に電源のＯＮ/ＯＦＦだけで行う方が安全で、破損を避けるために電流制限抵抗は最初に決めておく必要があります。自動車の電源のように電源電圧が一定でない場合は、変動によって順方向電流が大きくなり過ぎる場合がありますから、このような電源の場合はＣＲＤ（定電流ダイオード）を用いた方が賢明です。しかし、ＣＲＤは高価なので通常の看板などでは定電圧電源を用いて回路に固定抵抗を挿入します。（余裕を持って大きめの抵抗値を使います）

	ＬＥＤの数が少ない場合はＰＩＣのポートで直接ドライブすることも可能ですが、商業看板など数の多いＬＥＤをＰＩＣによってコントロールするには、スイッチング用のトランジスタあるいはＦＥＴをＰＩＣによってＯＮ/ＯＦＦするようにして行います。単にＯＮ/ＯＦＦですから通常のトランジスタを用いるよりも電流容量の大きさとＯＮしたときの抵抗値の低さからＦＥＴを用いるのが一般的です。　通常ＬＥＤは数個を並べて順次に切り替えて流れているように点灯させたり文字の形に並べたＬＥＤを順番に点滅させるのが一般的で、コントロールするチャンネルを増やして対処します。使用するＰＩＣも用途に応じてチャンネルが確保できるポート数のものが必要となります。設置の時に配線が複雑になる関係から 10チャンネル程度までにして配列を繰り返すのが通常取られる方法です。　チャンネルの配列を繰り返して並べる場合は、チャンネル数に応じたポートを順序よく点灯させるために各チャンネルのコントロールの整合性が必要です。



ＬＥＤの調光（グラデーション点灯）

ＬＥＤに流す電流を変えて明るさを比べてみるとこのような結果になりました。使ったＬＥＤは最大電流が 30mA の超高輝度の白色ＬＥＤを使いました。通常使用ではＬＥＤの発熱による劣化を考えて、定格よりも低めの電流を使いますので最高に明るくさせても 20mA 程度で使うことになります。（定格電流まで電流を増やしても光量にそれほどの変化がないばかりか発熱により破損する可能性が大きくなるため）電流により調光をかけて明るさを変化させる場合は 20mA～ 1mA の変化をさせれば良いことになります。しかし、定電流回路をデジタルで変化させ電流を変化させるのは回路が複雑になり、電源電圧による電流変化があったり点灯する個数を簡単に変更できないなどの難点があります。


	ＬＥＤを調光して明るさを変化させたい場合、電球のように電圧を変化させても調光することはできません。順方向電圧以下になると発光は停止してしまい、ほのかな明るさの部分が表現できません。　ＬＥＤの調光はＰＷＭ (Pulse Width Modulation) 方式を用いて光が“またたかない” 程度の早さでＯＮしている時間を変化させ、光っている時間を増減して明るさを変化させるのが一般的です。人間の目で見た時は残像によって明るさが変化しているように見えます。この変化は目の視感度とＬＥＤの発光特性により、単にパルス幅を直線的に変化させるだけは不自然で、実際に調光して波形を変化させパルスの変化曲線を決める必要があります。（細いパルスでも結構明るく感じます）　また出力にＦＥＴを用いる場合にはパワーＦＥＴは高周波に弱い性質から、あまり高い周波数でスイッチングすると明るさが必要なときも十分な明るさが得られなくなるので注意が必要です。

スイッチと調光の違い
	調光したチャンネルを増やして順序よく並べれば滑らかな光の流れが表現できます。２チャンネルでは交互の明滅だけで流れているように見えませんから、通常は３チャンネル以上のコントローラーを用いて光の方向付けを行います。３チャンネルをグラデーション点灯を２段並べた場合の動画です。

ＬＥＤの高度なコントロール

	左の動画はＬＥＤ８チャンネルを２段並べたディスプレーです。スイッチ点灯→グラデーション（調光）を反復点灯しています。動画のフレームの関係で速いまたたきは表現できませんが、高速で点滅の場合は出力トランジスタの特性もあって、グラデーションは効果がないようです。ゆっくりと流れるグラデーション点灯の場合は明暗の差がきれいに表現されます。


	高度というほどでもありませんが、少ないポート数で多チャンネルを制御したり、前述のグラデーションを応用して発光色を少しずつ変えられるカラー調光ができます。次のページをご覧ください。

　Guest No.