【RaspberryPi】赤外線LEDの強度と感度

[これ](https://qiita.com/yktk435/items/dabc790d6335e90dd416)と[これ](https://qiita.com/yktk435/items/f4bdd2024b1b9bd0f5c8)と[これ](https://qiita.com/yktk435/items/cebca674cbd6c497ba7d)とかでSiriからエアコンを操作できるようになった。

特に問題なく動作するが、赤外線LEDの出力が弱いのか、指向性の問題か、赤外線送信機(ラズパイ)をエアコンの近くにおいておく必要がある。

エアコンに次いで部屋の明るさも調整したいとなると、
ラズパイをどこに置くかの問題もあるが、
何よりもそもそも赤外線の出力をあげないといけないような気がする。

ということで赤外線LEDの出力を上げたい。
その過程を記録していく。
現時点(2020/08/26)ではまだ解決はしていない。

#今の状態
![IMG_3816.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/136271/4d6896f9-39b0-a26c-3ac7-1f45ffb5ebb4.jpeg)
##回路図
![IMG_3817.jpg](https://qiita-image-store.s3.ap-northeast-1.amazonaws.com/0/136271/b51d0f25-e33e-fc15-c3eb-44ac171e2f0b.jpeg)

参考：[実例で学ぶＲａｓｐｂｅｒｒｙ　Ｐｉ電子工作　作りながら応用力を身につける](https://www.amazon.co.jp/%E5%AE%9F%E4%BE%8B%E3%81%A7%E5%AD%A6%E3%81%B6%EF%BC%B2%EF%BD%81%EF%BD%93%EF%BD%90%EF%BD%82%EF%BD%85%EF%BD%92%EF%BD%92%EF%BD%99-%EF%BC%B0%EF%BD%89%E9%9B%BB%E5%AD%90%E5%B7%A5%E4%BD%9C-%E4%BD%9C%E3%82%8A%E3%81%AA%E3%81%8C%E3%82%89%E5%BF%9C%E7%94%A8%E5%8A%9B%E3%82%92%E8%BA%AB%E3%81%AB%E3%81%A4%E3%81%91%E3%82%8B-%E3%83%96%E3%83%AB%E3%83%BC%E3%83%90%E3%83%83%E3%82%AF%E3%82%B9-%E9%87%91%E4%B8%B8%E9%9A%86%E5%BF%97-ebook/dp/B019IJPYVI)


赤外線はデジタルカメラで撮影することで光を見ることができる。
ラズパイから出ている赤外線は、普通の家電の赤外線と比べるととても弱い。
おそらく出力が足りていない。

上記回路図では`20mA`の電流が流れているが、高出力LEDを入手して、今よりも大きい電流を流してあげればデジカメにもしっかりと映るパルス信号を出してくれるはず。

高出力LEDには[こちら](http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-12510/)のような物がある。これは順電流の定格が`300mA`と、今流れている電流よりも15倍大きいものを流せる。

これを使えば、ある低語距離が離れていても[LED光拡散キャップ](http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-01126/)を使えば周辺家電を操作できるかもしれない。

そして[赤外線LEDにおいてパルス駆動であれば500mAは許容される](https://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q10151031900)ようだ。

そもそもやりたいことはLED感度を上げたいわけだから、だったらLEDの数を増やせばいいだけかもしれない。

というわけで改善のアプローチとしては以下の2つかと。

- 赤外線LEDに流す電流を増やす。(とりあえず300mA)
- 赤外線LEDの数を増やす。(とりあえず2つ)


#赤外線LEDに流す電流を増やす(とりあえず300mA)
電流を増やすとすると抵抗の計算をする必要がある。

赤外線LEDとトランジスタは以下を使うことを想定した。

|部品|詳細|
|---|---|
|赤外線LED|[５ｍｍ赤外ＬＥＤ　Ｌ１２１７０　高出力・高速応答](http://akizukidenshi.com/download/ds/hamamatsu/l12170.pdf)|
|トランジスタ|[トランジスタ　２ＳＣ１２１３ＡＣ　５０Ｖ５００ｍＡ[2SC1213AC]](http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-12124/)|



計算は以下のサイトを参考にした。

- [取得したリモコン信号の送信](https://www.hiramine.com/physicalcomputing/mbed/irsender2.html)



##赤外線LED側の抵抗R1
LEDに0.3[A]流すときトランジスタのコレクタ・エミッタ間はほぼ0Vとなるため、LED側の抵抗R1は以下のように求める。

- 順電圧:1.45[V]

```math
R_1=(5-1.45)/0.3=11.8
```

以上から抵抗`R1`は`11.8Ω`となる。
##GPIO側の抵抗R2
LEDに0.3[A]流れるとR2には0.3/hFE[A]流れる。
hFEはとりあえず100として計算する。
またベース・エミッタ間電圧0.6[V]も考慮して計算する。

```math
R_2=\frac{3.3-0.6}{\frac{0.3}{h_{FE}}}=\frac{270}{0.3}=900
```
以上から抵抗`R2`は`900Ω`となる。

##用意する部品

以降から赤外線LEDの電流を増やすアプローチでは以下の部品が必要

|部品|スペック|
|---|---|
|赤外線LED|300mA以上流せるもの|
|トランジスタ|300mA以上流せるもの(コレクタ電流)|
|抵抗R1|11.8[Ω]より大きいもの。20[Ω]とか。|
|抵抗R2|900[Ω]に近いもの。1k[Ω]とか。|

#赤外線LEDの数を増やす(とりあえず2つ)
LEDを増やす場合は電流は現在のまま(確か20mAぐらいだった気がする)で、LEDが増えるため順方向電圧が2倍になる。

するとR1,R2はそれぞれ以下のような計算になる。
##赤外線LED側の抵抗R1

```math
R_1=\frac{5-1.45\times2}{0.02}=105
```

##GPIO側の抵抗R2
LEDに300mA流れるとR2には0.3/hFE[A]流れる。
hFEはとりあえず100として計算する。
またベース・エミッタ間電圧0.6[V]も考慮して計算する。

```math
R_2=\frac{3.3-0.6}{\frac{0.02}{h_{FE}}}=\frac{270}{0.02}=13500
```
##用意する部品

以降から赤外線LEDの電流を増やすアプローチでは以下の部品が必要

|部品|スペック|
|---|---|
|抵抗R1|105[Ω]より大きいもの。330[Ω]を3つ並行で代用|
|抵抗R2|13.5k[Ω]に近いもの。10k[Ω]とか。|

#ためしたらまた記事にします。
ぱっとみLEDを増やしたほうが楽な気がする。
電流増やす方法はトランジスタとLEDを調達しなくちゃいけないし。

追記ーーーーーーーーーーーーーーー
[こちら](https://www.ukeyslabo.com/raspberry-pi/siri-raspberry-pi-iot-ir-remote-control/)の記事が大変参考になったので、また後日自分なりにまとめてみます。

追記ーーーーーーーーーーーーーーー
[こちら](https://xn--p8jqu4215bemxd.com/archives/13164#LED-4)の記事によるとあまり大きな電流を流しすぎても逆に距離が短くなってしまうという。。

追記ーーーーーーーーーーーーーーー
[こちら](https://ak1211.com/7526/)を見てみると赤外線LEDに200mA流したら壁に反射して普通のリモコン程度になったという。。やはり電流を増やす方向のほうがいいと思い、作成してみる。

追記ーーーーーーーーーーーーーーー
[こちら](https://okiraku-camera.tokyo/blog/?p=4800)はトランジスタについて参考にしました。

追記ーーーーーーーーーーーーーーー
[こちら](https://rabbit-note.com/2018/10/16/raspberry-pi-zero-w-infrared-remote-control/)は秋月で最もハイパワーなLEDを使って10m先でも届くものを作っている。。