LEDの静的駆動と動的駆動

LEDの点灯方法には2種類あります。一定の電流を連続して流し続ける静的点灯と、電流をオン・オフの連続したパルスで流すダイナミック点灯です。オン・オフの間隔が短ければ、ダイナミック点灯も人間の目には静的点灯と同じように見えます。図7は、静的点灯とダイナミック点灯の動作を比較したもので、それぞれを使った実際の回路の定数を示しています。

図7(a)・(b):静的点灯とダイナミック点灯の駆動例

LEDの点灯方法には2種類あります。一定の電流を連続して流し続ける静的点灯と、電流をオン・オフの連続したパルスで流すダイナミック点灯です。オン・オフの間隔が短ければ、ダイナミック点灯も人間の目には静的点灯と同じように見えます。図7は、静的点灯とダイナミック点灯の動作を比較したもので、それぞれを使った実際の回路の定数を示しています。

図7(a)・(b):静的点灯とダイナミック点灯の駆動例

点灯方式の選び方

静的点灯とダイナミック点灯は、主に次のような用途で使われます。

用途指向角 2θ1/2
高輝度LED情報表示板15°~30°
信号用途8°~30°
低輝度LED情報表示板30°~120°
狭指向性インジケーター30°~60°
広指向性インジケーター60°~120°
自動車用ストップランプ20°~50°
自動車用ダッシュボード(狭指向性)20°~60°
自動車用ダッシュボード(広指向性)60°~120°
自動車用ダッシュボード(広指向性)60°~120°

ダイナミック点灯の周波数

ダイナミック点灯を(静止している観察者に)連続して点灯しているように見せるには、高い周波数で点灯させます。ただし、点灯周波数がある値を下回ると、肉眼でちらつきが感じられるようになります。

(現在広く使われている)正弦波点灯や矩形波点灯の場合、周波数が50Hzを下回るとちらつきが現れ、40Hz前後では点滅がはっきり見えます。そのため、問題を避けるには、100Hz以上の点灯周波数を選んでください。

観察者が揺れている場合(車に乗っている、歩いているなど)や、何らかのカメラで撮影される場合は、点灯周波数がかなり高くてもちらつきが目立ちます。点灯周波数は用途に応じて選んでください。

静的点灯

図7(a)の回路は、インジケーターとして使うLEDランプの静的点灯の例です。LEDランプの特性は、本アプリケーションガイドの末尾にある付録の技術データに基づいています。

課題:LEDランプを順方向電流10mAで点灯させる場合、LEDランプの特性図(順方向電圧-順方向電流)を使って順方向電圧(約2Vになるはずです)を求めます。

設計:図7のように電源電圧(Vcc)を5V、抵抗をRとすると、電圧降下Vrは、Vr = Vcc –(順方向電圧)= 5.0 – 2.0 = 3.0Vとなります。したがって、抵抗に10mAの電流を流す場合、抵抗Rは、R = 3V/10mA = 300Ωとなります。

確認:抵抗Rを計算したら、次の点を確認します。

電源電圧が変動しても問題はないか。Rの値には、抵抗のE系列の中で最も近い抵抗値を選びます。

ダイナミック点灯

ダイナミック(パルス)点灯には、一般にバイポーラトランジスタ、FET、専用ICが使われます。図7(b)の回路はパルス点灯の例です。回路に使うトランジスタは2SA1298(Y)、LEDランプの順方向電流は80mA、電源電圧(Vcc)は5Vです。

図13:2SA1298トランジスタの特性

課題:図13の特性曲線から、トランジスタのコレクタ電流(Ic)80mAに対するベース電流(Ib)は約1mAです。トランジスタの電圧Vbeは通常0.7Vなので、図7(b)の回路の抵抗Rbは、Rb = (5 – 0.7)V/1mA = 4.3kΩとなります。回路を安定させるためにIbを2mAにすると、Rb = (5 – 0.7)V/2mA = 2.15kΩとなります。したがって、2.2kΩの抵抗が適切です。