☆LEDテールランプのテクニック(暫定)

 

ここではテーランプにLEDを用いた自作方法のテクニックを紹介する。
ただし、自作はあくまで個人のオウンリスクで行うものであるので、この紹介記事を参考にして作成したものによる、いかなる不具合、不都合、損害が生じても当方は一切責任は負わないので、承知置き頂きたい。

LEDの基本的使用方法

・基本回路
 LEDは電流駆動で使用する。
 電源電圧から順方向降下電圧を引いた余裕分を用いて電流制御を行う。
 間違っても降下電圧調度を印加して電圧駆動しようとは考えてはいけない。
 とりあえず、点灯はするが、電流制限をしていなければ、故障する。
 また、半導体であるため、最大定格値を超えて使用すると極端に寿命が縮まるので、過電流は絶対避けること。
 
                
       a)          b)         c)

 上図の基本回路にて、a)は理想回路である。
 LEDには定電流源より、一定電流を与えて駆動する。
 このときのLEDのアノード、カソード間の電圧が順方向降下電圧である。
 b)は一般的な電流制限抵抗による使用例。
 Ri=(Vcc−Vd)/Id
 ここで、Riは電流制限抵抗値、Vccは電源電圧、VdはLEDの順方向降下電圧、IdはLED駆動電流である。
 例えば、Vcc=13.8V、Vd=2.0V、Id=20mAとすると、
 Ri=(13.8−2.0)/0.02
   =590Ω
 である。実際には「590Ω」の固定抵抗はないので、1kオームと1.5kΩを並列につないだもの(600Ω)が適当である。
 c)はCRD(定電流ダイオード)を用いた例である。
 上記の電流制限抵抗のように計算せずに電源電圧が順方向降下電圧より高ければ容易にLEDを使用できる回路である。
 ただし、CRDの値には10〜20%程度のばらつきがあるので、20mA最大値のLEDでは15mAのCRDを用いるのが通例である。
・複数のLEDを直列に
 電源電圧に余裕がある場合、複数のLEDを直列につないで使用することが出来る。
 このとき、つないだLEDの順方向降下電圧の合計が電源電圧より低くなくてはならない。
 そして、その差分の電圧を用いて電流制限を行いLEDを駆動する。
 よく間違った使用方法に、12V電源で2VのLEDを用いるとき、6個並べれば12V調度、で良いか?とあるが、これは間違い。
 LEDは半導体であり、非直線素子であるから、オームの法則は成り立たず、電流値が簡単に定格オーバーし、破壊に至る。
 容易な方法は、12V電源で2V降下のLEDの場合、5個まで直列につなぎ、さらに直列にCRDをつないで電流制限をする。
 ここでは車載用の使用を考えているので、車・バイクの12V系電源は11〜14V程度に変動することを考慮しなければならない。
 従って、複数のLEDをつないだ場合、電流制限に用いる差分電圧は小さくなり、変動幅が大きくなる為、抵抗器による電流制限は難しくなる。

複数のLED列を一気に電流制御する回路
・カレントミラー回路



 これは、元々半導体素子のオペアンプなどで用いられる基本回路である。
 使用条件として、用いるトランジスタの特性と温度が一致していないといけないので、トランジスタは同一生産ロットの物を用いることを前提とする。
 温度は厳密には温度結合しなければならないが、小さい基板上ならさほど温度差は大きくないので、そのまま用いるものとする。
 ただし、制御の数には限界があるので、経験上、ミラー回路は10個程度までにする。
 定電流源のところは電流制限抵抗もしくはCRDを用いる。
・二段階輝度制御
 複数列のLEDを一度に全部、輝度制御を行う例である。
 基本は前述のカレントミラーで、制御部の電流源の値を可変することで実現できる。
 これにより、LEDテール/ストップランプが実現可能である。
 a)簡易な方法



  電流源を2系統持ち、一方のみで低輝度、合計もしくは他方のみで高輝度とする方法である。
  12V系、20mA最大で上記カレントミラーを用いた場合は、2kΩで低輝度、1kΩで高輝度として設定すれば、安全に用いることができる。
 b)高度な方法



  PWMを用いて減光し、低輝度状態をつくり、スイッチングで全点灯し、高輝度との切り替えを行う。
  PWMの波形発生方法はタイマーIC,555を用いるのが比較的容易である。

備考:
LEDはその構造から、レンズによる集光範囲にはそれなりの光が集まり、その方向から直接見れば、結構まぶしく感じる。
しかし、発光効率と消費電力から考えればわかるのだが、実際に発する光の強さ、量は非常に少ないものである。
従って「超高輝度」などと謳うLEDであっても、2〜5Wくらいの小型電球などと比べれば、圧倒的に暗い。
テールランプを構成する場合は、その点に留意し、レンズを通して十分な光量が得られ、被視認性が電球と同等以上であるようにしなければならない。
一般的には現在市販されている赤色LEDであれば、20〜50個は少なくとも必要になる。
テールランプは法規上、赤と限定されているので、LEDの他の色を用いてはならない。
レンズが赤で、白LEDを使いたいという話を聞いたことがあるが、以下の点で勧められない。
・白LEDは赤のスペクトルが非常に弱いので、赤レンズを通すと非常に暗くなる。
・赤LEDに比較して、発光効率が低い。
・一般向け市販価格が赤に比べて異常に高い。

バイクのテールレンズの構造によっては、ナンバー灯が一体型になっているものもある。
私のバイクがそれであったが、自分の場合は、ナンバー灯用に2W程度の電球をレンズ内に組み込んである。
白LEDを用いることも可能であるが、十分な光量を得にくいので、あまりお勧めできない。

 

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