3． LEDの自己発熱による電圧変化を測定してみよう！ ●LEDの自己発熱による電圧変化を測定してみましょう。 LEDの自己発熱による微小な電圧変化を測定するには精度が良い定電流回路が必要となります。電流が変動してしまうと意味がなくなってしまうのでここでは温度変化が少ないレギュレータICを使用して定電流源を造ることにします。 【テスト条件】 �@電源電圧を車の充電電圧に合わせてDC14.4Vとします。（直流安定化電源を使用） �A使用LEDはロームのφ5赤LED（1.9V/20mA）5個直列接続とします。 �B定電圧レギュレータ（LM317LZ）と金属皮膜抵抗62Ωを使用します。 �C測定回路図（電圧Vaを測定します。） 【回路の電流値を計算】 このレギュレータ（LM317LZ）は1.25Vの基準電圧を保ちます。帰還制御型のため電圧安定度が非常によく温度変化も少ないです。このICに抵抗を接続することで定電流源を造ることにします。この部品の組み合わせの定電流値を計算してみると オームの法則（I＝E/R）より・・・定電流値＝1.25÷62＝0.02016（20.16mA）となります。 　DC25mA 実際に電流を測定してみると20.4mAです。ほぼ理論値ということで・・。温度変化を確認するためドライヤーで暖めてみましたが針はビクともしません。電流安定度はかなりいいようです。 ではこれでLEDの自己発熱による電圧変化を測ってみることにします。 使用したLEDの電圧規格は（1.9V/20mA）ですので5個直列では1.9×5＝9.5Vになるはずです。 　 DC10Vレンジ 左上の写真の値が電源投入時（9.5V）です。右が数分経過した値（9.4V）です。 約0.1V程度下がっているのが確認できます。ドライヤーなどで暖めるとさらに下がるのが確認できます。LEDの色や種類によって数値は異なるようですが温度が上昇するとLED両端電圧が下がる傾向にあるようです。 温度が上がるとLED電圧が下がるということは抵抗にかかる電圧が増えるので抵抗の場合では電流が増えることを意味します。逆にCRDや定電流回路では一定電流を保持します。 LEDを5個直列で約0.1Vの変動はごく僅かに感じますが電流制限抵抗を小さな抵抗値（数十Ω）に 設定すると0.1Vはかなりの割合を占めることになります。たとえば10Ωの場合は10×0.02＝0.2V ですから0.1Vの変化はかなり影響を受けることがわかります。そのため抵抗値が小さくなってしまう場合は 実測で電流を確認する必要がありそうです。抵抗値を大きくするにはLEDの直列接続数を減らすことでできます。 抵抗値がある程度大きい方が電流安定度は良くなります。 4． 【まとめ】 【温度変化に対して】 ●抵抗・・・LEDの自己発熱や周囲温度が上がると電流が増える方向にある ●CRD・・・LEDに関係なくCRDの自己発熱や周囲温度が上がると電流が減る方向にある ●帰還型定電流・・・温度に関係なく電流が安定している 【電圧変動に対して】 ●抵抗・・・電源電圧の変動を受けやすい（定電圧化が望ましい） ●CRD・・・電源電圧の変動を受けにくい（定電流回路の特徴） ●帰還型定電流・・・電源電圧の変動を受けにくい（定電流回路の特徴） 【電流設定に対して】 ●抵抗・・・電圧が変わると抵抗値を変える必要がある。 ●CRD・・・電流値は限られた製品の中から選ぶ必要がある。 ●帰還型定電流・・・設計により電流値を設定できる。 【パルス駆動に対して】 ●抵抗・・・OK ●CRD・・・OK ●帰還型定電流・・・不可（低速は可） 【コストについて】 ●安い＜抵抗＜CRD＜帰還型定電流＜高い 参考：LED規格が20mAの場合、メーカー推奨動作電流は0〜20mAとなっています。 規格が10mAの省エネタイプもありますので注意して下さい。 ●LEDの配線方法について 光度−順方向電流特性（ロームSLI-570、560） NSPW500BSの電流値と明るさの違い 左から・・・1mA（E-102）5mA（E-562）10mA（E-103）15mA（E-153）20mA（E-103×2）です。 5． ◆CRD＋白色LED（3.6V/20mA）配線による電圧-電流特性の実測値 ●電流の上限が決まっているので安全です。（CRD＝定電流ダイオード） ◆抵抗＋白色LED（3.6V/20mA）配線による電圧-電流特性の実測値 ●電圧が高くなる程電流は増えていきます。抵抗値が大きい程なだらかな特性曲線となります。（電流変化が少なくなる） ◆電流制限なしの白色LED（3.6V/20mA）配線による電圧-電流特性の実測値 【質問】14.4V電源で白色LED×4個の場合3.6V×4＝14.4Vになりますが抵抗が必要ですか？ 【回答】上の図を比較して解るように電流を制限するものが必要です。 実測してみるとLEDの電圧-電流特性は整流用ダイオードと特性の傾向が類似しているのが解ります。（印加電圧を上げていくとあるところで急激に電流が流れ出すのが整流用ダイオードの特性です。） ※白や青などの電圧の高いLEDは実測すると仕様書の特性よりも電流が多く流れる傾向があるようです。電流制限していないので自己発熱による温度上昇に伴う電圧低下が起因しているかもしれませんが？・・赤や黄色よりも誤差は大きいです。（3番のLED自己発熱による電圧変化を参照） 定電流20mA時のLED電圧実測値（検体各10個） 白NSPW500BS 3.6V/20mA 白NSPW510BS 3.6V/20mA 白E1L53-AW 3.4V/20mA 青NSPBF50S 3.6V/20mA 橙TLOH20TP 2.0V/20mA 赤SLI-570UT 1.9V/20mA 3.1 3.25 3.2 3.2 1.95 1.9 3.3 3.25 3.25 3.25 1.95 1.9 3.15 3.2 3.2 3.2 1.95 1.9 3.25 3.2 3.3 3.2 1.95 1.9 3.25 3.2 3.25 3.45 1.95 1.9 3.2 3.2 3.15 3.25 1.95 1.9 3.35 3.1 3.25 3.25 1.95 1.9 3.25 3.15 3.2 3.25 1.95 1.9 3.5 3.2 3.2 3.25 1.95 1.9 3.25 3.1 3.25 3.3 1.95 1.9 平均 3.26 平均 3.19 平均 3.23 平均 3.26 平均 1.95 平均 1.9 ※単位はV（ボルト）。検体は任意に抽出。LM317LZ+金属皮膜62Ωによる定電流源を使用。 ◆抵抗自体の電圧-電流特性の実測値（抵抗とLEDとの違い） 抵抗自体の電圧−電流特性はダイオード（半導体）特性とは違って電圧に比例して電流が増加していきます。これがオーム（Ω）の法則です。

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