三留先生のパワーLED講座 第8回 定電流点灯について

エンジニアの皆さん こんにちは。

レボックス株式会社の三留です。 

 

前回(第6回、7回)は、定電圧点灯について お話しました。

今回から 定電流点灯についてです。

そこで まず 定電圧駆動で点灯させた場合を思い出してください。

 

定電圧駆動では、電流値が安定しないことが定電圧回路の実験でわかりました。
この電流を安定させるためには定電流駆動をする必要があります。
  定電流回路の特徴は、名前の通り電流が安定します。   
電圧の変化、温度の変化によるVFの変化、Vfのばらつきが多いLEDでも 一定の電流で駆動することができます。
  駆動回路としては、定電流ダイオードによる駆動、
LM317などの電圧ICで駆動、LEDドライバをつかった駆動などがあります。
 
定電流ダイオードによる回路例です。
 
 定電流1.jpg
 
<特長> ・電圧が変化しても電流値は一定。 ・温度変化によりVfが変動しても電流値は一定。
  <駆動方法 > ・定電流ダイオード ・LM317などの電圧ICの使用 ・LEDドライバによる駆動   
抵抗の変わりに入れるだけで定電流を得られますが、
通常15mA位のものが最高の 電流値なのです。

パワーLEDのように300mA以上流す場合は、
15mA品を20個並列にするなどの実装が必要となり 実装面積やコストなどを考えるとあまり向いていません。

  定電流2.jpg
   
このLM317を使った回路は部品数が少なく、
乗数の計算も簡単で電流の安定性も良いです。
  ADJ端子とOUT端子に安定したリファレンス電圧1.25Vがあるので、
この電圧を 利用して電流値を算出できます。
 
計算は簡単でオームの法則で算出可能です。
  1.25Vという電圧は変わらないので、流したい電流と決めればオームの法則に 当てはめるだけです。
 
300mAの電流を流したい場合は、1.25V÷0.3Aで 約4.2オームの抵抗を
実装すれば良いとわかります。
 
抵抗のW数は、1.25×0.3で約0.375Wと なり、1Wの抵抗を入れておけば問題ないと思います。
  電源電圧は何ボルトにすれば良いか、ここはドロップアウト電圧が絡んできます。    定電流3.jpg
 
LM317の場合、ドロップアウト電圧というものがあり、
リファレンス電圧以外に消費する 電圧があります。

この電圧分を考慮して電源電圧を決めます。
 
この電圧は温度により多少ではありますが変化します。
使用環境の温度を考慮 して、電源電圧を決定する必要があります。
 
最低限必要な電圧は、LEDの順電圧+リファレンス電圧+ドロップアウト電圧となります。

しかし、電源電圧をむやみに上げてしまうと、素子の発熱が大きくなるので注意が必要です。

  ■ LM317回路を実際に点灯させて安定性の実験をしてみます。

実験の確認ポイントは、
  1、定電流で点灯させる。 2、温度変化を強制的に与えて電流の変化を見る 3、電圧の変化を与えて電流の安定性をみる。

  定電流4.jpg ◆ リファレンス電圧の測定 @3つあるJP(ジャンパー)のひとつにピンを差し込む。 A電圧(7V位)を投入して ADJ-OUT間の電圧をテスターで測定する。 B温度変化を加えて 電圧が安定していることを確認する。    ◆ ドロップ電圧測定 @3つあるJP(ジャンパー)のひとつにピンを差し込む。 A電圧(7V位)を投入して テストピン1−3の電圧をテスターで測定する。    ◆ 各抵抗による電流値の予測と測定
  @各抵抗の抵抗値を読み取り電流がどのくらい流れるか計算する     試算式 電流 I = 1.25V ÷ 抵抗 R A実際に電圧を投入してジャンパーピンにテスターを電流モードで取り付け
計算どおりの電流が流れているか確認する。 B温度変化を加えて電流が安定しているか確認する。
◆高電圧投入時の温度上昇 @電源電圧を少しずつ上げていき、LM317がどのように熱くなるか測定する。 以上のような 実際回路で 測定をして 体感していくことも 重要な基礎のひとつです。     ** 次は LM317で調光する場合についてみてみましょう  **   LM317で調光する場合は、リファレンス電圧1.25Vのところにボリュームを
いれるだけで可能です。

この場合ボリュームだけ接続すると0オームに回したときに電流が
流れすぎてしまうのでリミッターの意味で 固定抵抗を入れます。

■ 実際にこの回路で調光実験をする。

定電流5.jpg 今回は 定電流点灯についてお話しました。

次回以降は、他の駆動回路についてお話します。

主には ・パルス駆動 ・オペアンプ駆動 ・スイッチング駆動

についてです。
次回も お楽しみに!! ----------------------------------------------------------------------
「三留先生のパワーLED講座」は、2010年に 高度職業能力開発促進センター (通称:ポリテクセンター)にて 弊社三留が講師を務めた際、使用した テキストを用いてお届けしています。 -----------------------------------------------------------------------

        

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