LEDの電流制御の方法?

質問

つい先日、10W級のコア(1w×9個、並・直列併用)タイプのLEDモジュールを使用していまして(点灯実験)、白色より、昼白色の方が電流をかなり多めに消費しているという壁に突き当たっています。

比較しますと、同クラスのヒートシンクでは100%の光量が得られないという、昼白色側の発熱量がかなり大きい現状でした。パソコンCPU用の300gほどあるヒートシンクが、かなり危険な温度に達するという発熱状態。

つきましては、今、回路全体での、低発熱で高効率を目指していまして・・

LED規定電圧の数倍(2～5培)で、電流値を定格超えないように抑えて点灯させるほうが、理想的かなぁと考えるようになりまして、しかし知識に乏しく電流の制御が不自由です。

簡単なところでは、LEDドライバー＋抵抗を用いる方法をはじめとして、定電流ダイオーやトランジスターなどで実験進めていましたが、もっと効率の良い半導体とかあるのではないかと思いつき、質問に至っています。

お勧めなど教えてください。

回答No.4

noname#215107 · ベストアンサー

No.1、2、3です。

一つの電流制限抵抗と直列に、2つのLEDを並列にして使うと、全く同じ規格のLEDであっても、同じようには光らないことがあります。
これはLEDの製造上の個体差によってVFがわずかに異なるためです。規格が異なるLEDならなおさらです。

LED(を含むダイオード全般)は順方向に掛ける電圧を0Vから徐々に上げていくと、ある電圧で急に電流が流れるようになります。これがVfです。
もし、片方のLED（A）のVfが3V、もう片方のLED(B)が3.1Vだとしたら、電圧が3Vの時にAに電流が流れ始め点灯します。
しかし、この時Bはまだ電流が流れ始めていませんから、A、B、2つ分に流すつもりの電流がAだけに流れることになり、最悪Aが焼損します。これが、電流制限抵抗を個別に設ける必要がある理由です。

またLEDは(LEDに限らずダイオードは)温度が上がると順方向電圧(Vf)が低くなる性質があります。電流が多く流れたほうのLEDは発熱し、Vfが低くなり、更に大電流が流れる悪循環となります。

ご使用になっているLEDのVfと適正な順方向電流Ifの規格、それと電流制限抵抗の値が、質問からは分かりませんが、上記のような性質があることを踏まえて設計なさると、うまくいくと思いますよ。

お礼

ご回答有難う御座います。

規格は、色温度が異なるだけでまったく同じものです。

焼損の可能性も考え、専用のドライバーを使わない場合は、ACアダプターを電流の小さなものをと選んでましたが、50%でも確かに、計測中、そのような特性ありました。温度が高くなるにつれ、電圧が低くなり、電流が更に多くなる傾向です。十数分からヒートシンクが触れなくなります。

電流値の違いが予想以上でしたので製造ロット差ではないと思ってますけど・・

普通しない方法だとも聞いてましたが、並列回路に１個の抵抗というところに問題があるのかも知れません。そのあたりも確かめたくて(汗;)

配線散乱しているのも大変ですし、ブレットボードに乗っけて個別計測しなおしてみようと思います。感謝です。

回答No.5

noname#215107

＞規格は、色温度が異なるだけでまったく同じものです。

色温度が異なれば確実にVfは違います。

>電流値の違いが予想以上でしたので製造ロット差ではないと思ってますけど・

どうやら製造ロット差ではなく、規格そのものが異なるためですね。
これは説明した通りの結果ですね。同じ規格のLEDでもVfの差がたとえ0.05Vのわずかな違いでもその現象は起こります。

お礼

動作電圧は、双方 9～10.5Vって記載がありました。

同じ規格枠で、色温度だけ異なるという認識で購入したものでしたが・・

・・そうなんですね～。

混在させて使うのが難しくなりそうですので、同じ種類だけで使ってみます。色はやや白っぽ過ぎてる感じありますけど、やはり低発熱のほうが使いや安そうです。

乳白色系のカバーとかも取り扱ってくれていると良いのですが、まだ見つけられていないので、代用で自作しなければなりません。

おかげさまで、次にやるべき事が凡そ見当つけられました。
うちでは難しそうですけど、もう少し慎重にチェックしてみます。

いろいろと有難う御座いました。

回答No.3

noname#215107

＞さきほど定電流ICというのを見つけました。

LEDに適切な電流を流す目的なのは定電流回路だろうが、抵抗だろうが同じことです。

・LEDに適正電流以上が流れているのなら、抵抗値を見直す必要があるでしょう。

・ちゃんと適正電流が流れているのなら、放熱を見直す必要があります。

電源電圧を高くする=電流を多く流す ことになります。

お礼

ご回答有難う御座います。

その10WのLEDですけど、最初、15VのACアダプターにドライバー１個とセメント抵抗を１個付けまして、LED２個並列に繋いでましたが、電源から遠ざかっているほう、昼白色ですが、・・時間の経過とともにのヒートシンクの発熱の関係で、12Vへ落としてみました。

１個ずつ、電圧や電流を計測してみてますけど、並列にすると、どうも不思議な様子でして・・

今は、それぞれにセメント抵抗を付け、30%調光程度以下で50g位のヒートシンクで使ってます。2mmのナベネジでしっかり固定しています。

卓上ライトとしては十分な明るさで、１時間以上点灯させていても大丈夫そうです。

100%で光らせられると良いのですが、手持ちパーツと知識では、まだ無理そうでした。

その、電源ですが100Vにして電流量を1/100にして、とりあえず十分冷やして、「定格だけ守って」って考えてましたけど間違っているのかも知れません。　

定電流源ICを組み込んで、家庭用コンセントからダイオードブリッジを経由し、直列で点灯させられれば言うことなしなのですが・・

回答No.2

noname#215107

No.1です。
すみません。数値を間違えました。訂正です。

お礼

コントローラーICを使うという方法があるようですね～。
ただ知識や準備の関係で、ICは、わたしにはとても難しそうです。

デジカメ動画の撮影照明を自作したくて、ネットの成功例とかを読みつつ検討していましたが・・

LEDドライバーのバリエーションがもっと豊富だと良いのですが、可変タイプとか、・・電源電圧を高くしますと、電流をかなり(何mAまで)抑制しなければなりませんから、やはり回路図にあるようにトランジスターの活用となるのでしょうね～。

回答有難う御座いました。

補足

さきほど定電流ICというのを見つけました。
可変できませんけど、12Vくらいまでならば電圧も考えないで良さそうで、超簡単そうでした。

回答No.1

noname#215107

電圧を上げることはできませんが、LEDに流す電流を増やして、パルス駆動で単位時間当たりの点灯する時間を短くすることは可能です。

家庭のテレビなどのリモコンの赤外線LEDがこのような方法を使っています。

手持ちのエアコンのリモコンを分解してみると添付画像のようになっていました。（Vf、Ifは適当ですが、よく販売されているパーツの常識的な数値にしてあります）
赤外線LEDのVfは１．２V程度ですが、３Vの電池にたった１Ωの電流制限抵抗を入れただけで直結してあるのです。
もし連続ONのまま３Vの電池を繋いだ場合、一瞬で焼けてしまう回路です。

リモコンの場合、３８ｋHzで点滅させた光を、さらにシリアルデータで断続しているため、トータルで光っている時間は少ないのでこれで問題ないからのようです

ただし、断続させて点滅させるということは、見た目は暗くなるということなので、同じことかなと思います。