■LEDは色々なところに利用されていて、もはや生活には無くてはならない電子部品のひとつです。その種類も豊富で、発光色は赤・緑・青から白・黄・桃や電球色などがあります。また、輝度や指向角により、高輝度型・超高輝度型や拡散型などもあります。さらに、ICを組み込んだ自動点滅やミラーボールのように七色変化するものまでもあります。一方、ネットで袋売りされている規格不明のLEDや規格自体を忘れてしまったときには、どうすればいいのでしょうか。

■LEDは電流制御素子で、電流により輝度が変化します。ですから、電流を規格内で制御していれば、電圧が3V、9Vや12Vでも、もしくは100Vでも動作します。ただし、電流制御回路や前述のようなICが組み込まれたLEDモジュールは、電圧範囲が指定されています。ところで、輝度を制御している電流は順方向電流（IF）と呼ばれ、普通のLEDで5～10mA、高輝度タイプで10～20mA程度です。また、最大定格は30mA程度のLEDが多いので、これを超えないよう注意します。このときのLED両端にかかる電圧が順方向電圧（VF）と呼ばれ、赤/緑等のLEDで1.6～1.8V、青/白/青緑等のLEDは3.2～3.4V程度です。順方向電流と順方向電圧を知ることは、LEDの規格を知ることですのでとても重要です。適切な輝度になる電流を測り、そのときのLED端子間電圧を測定すれば順方向電圧がわかります。

■それでは、LEDの順方向電流と順方向電圧を測定するために「可変型定電流電源」を製作し、さらにテスターを活用したいと思います。可変型定電流電源には、定番の可変型三端子レギュレーターICである「LM317T」を使用します。LM317は、出力電圧1.2～37Vで出力電流1.5Aを供給できる正電圧可変型三端子レギュレーターICです。可変型定電圧電源としての利用が多いと思いますが、今回は、OUT（1番ピン）とADJ（2番ピン）の間に可変抵抗器（1kΩC）を入れて、可変型定電流電源として使用します。回路図にあるように、三端子レギュレーターICの3番ピン（IN）に電源のプラスを、1番ピン（OUT）と2番ピン（ADJ）の間に可変抵抗器を接続すると、1番ピン（OUT）に一定の電流が流れます。電流は可変抵抗器で、1.2mAから50mA位まで設定することができます。入力電圧は、（LEDの直列接続本数）×（順方向電圧）で、必要な電圧を計算してください。たとえば、赤のLED1個では1×1.8V以上、青のLED2個では2×3.4V以上の直流電圧が必要となります。入手しやすいACアダプター5Vから24V位で、使用するのが良いと思います。ただし、LEDの逆耐圧は5V前後ですので、逆接続にはくれぐれもご注意ください。また、電源ONのLEDは、2.7mAの定電流ダイオードにより点灯させています。

■LEDチェッカーは、プチブレッドボードやテスターと接続し次のように使用します。

●二台のテスターがあるとき

1）LEDチェッカーのプラス（赤）を、テスターのプラス（赤）に接続します。
2）テスターのマイナス（黒）を、プチブレッドボード上でLEDのアノード（長いリード）に接続します。
3）カソード（短いリード）を、プチブレッドボード上からLEDチェッカーのマイナス（黒）に接続します。
4）可変抵抗器は反時計回り一杯に、設定しておきます。
5）テスターは電流測定レンジに設定します。
6）LEDチェッカーの電源をONし、適切な輝度になるまで、可変抵抗器を時計回りに少しずつ回していき、電流を測ります。高輝度LEDは約3mAで十分明るく点灯します。
7）もう一台のテスターで、LED端子間の電圧を測ります。

●テスターが一台しかないとき

7）LEDチェッカーの可変抵抗器位置をそのままにして、電源をOFFします。
8）テスターを外し、LEDチェッカーとLEDを接続します。
9）LEDチェッカーの電源をONし、電圧測定レンジにしたテスターで測定します。

■好みの輝きを見つけたら、使用電圧のときに実装する抵抗値を、オームの法則から計算することができます。電流の値（Iout）、LED両端の電圧（VF）、電源電圧（V）とすれば、V = IRより、I = V / Rですので、R =（V - VF）/ Iout[Ω]となります。たとえば、電流の値（Iout）が5mA、LED両端の電圧（VF）が1.8Vで、使用する電圧が3Vの場合には、R =（3 - 1.8）[V] / 5[mA] = 240[Ω]です。また、消費電力（P）は、P = VI = IRI = R（I＾2） = 240[Ω]×（5[mA]＾2） = 6[mW]となります。チップ抵抗0603（50mW）でも目安である4倍の電力容量を満たしていますので問題ありません。このように、電源電圧が固定ならば、電流制限の抵抗器を接続しLEDを点灯させることができます。また、電源電圧が可変のときには、定電流ダイオードを利用します。

【参考文献】

内田 裕之、小暮 裕明 共著『みんなのテスターマスターブック』オーム社、2015年11月20日（第1版第2刷）

三和電気計器『CX506a MULTITESTER 取扱説明書』（13-1405 2040 2040）

三和電気計器『PC710 DIGITAL MULTIMETER 取扱説明書』（04-1405 5008 6010）

三和電気計器『DCL31DR デジタルクランプメータ取扱説明書』（01-1507 2040 6011）

『テスターの基礎講座』の目次