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Light Emitting Diode

LED の光度調整について

目次
1. 概要 ................................................................................... 2
2. 電流値による方法....................................................... 2
3. 電流値による方法の問題点................................... 3
4. パルス幅変調（PWM）による方法......................... 3
5. まとめ ................................................................................ 4

本書内に記載する型番 NECW425B および型番 NSCR426B は、弊社製品の型番であり、商標権を有する可能性のある他社製品といかなる関連性・類似性を有するものではありません。

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1. 概要
LED を使用するにあたって、その使用用途に応じてＬＥＤの明るさを調節することは非常に重要です。LED の明るさを調節するには 2 つの方法があります。1 つは電流値による方法であり、もう 1 つはパルス幅変調（PWM）による方法です。
本書ではこれらの 2 つの方法を、日亜化学工業の LED を例に挙げて説明します。

2. 電流値による方法
LED の明るさは、電流値を変えることによって変化します。図 1 は NECW425B（White）および NSCR426B（Red）の順電流・相対光度特性を示したものです。

6.0

相対光度 (a.u.)Light Emitting Diode

5.0
NSCR426B

4.0(Red)NECW425B

3.0(White)

2.0
1.00.0020406080
Ｉｆ (mA)

100120

図 1. NECW425B および NSCR426B の順電流・相対光度特性まず、NECW425B の光度と電流の変化を見てみます。10mA のときの光度を 1 倍とすると、20mA のときの光度は 1.7 倍であることがわかります。50mA のときは 3.3 倍です。このことから、電流値を上げると、光度も上がることがわかります。このとき、図 1 からわかるように、NECW425B の場合、相対光度と電流値の関係は比例関係にありませんが、NSCR426B の場合は、相対光度と電流値の関係は比例関係にあります。これは赤のダイス、青のダイス（白色には青のダイスが使用されています）の物性が異なることにより発生しています。
表 1 は NECW425B の光度ランク表です。
表 1. NECW425B の光度ランク表（Ta=25℃、IF=10mA）
ランク / Rank
O

PQ

Typ.

Typ.

Typ.

175

250350[単位:mcd]

P ランクの場合、10mA のときの光度は 250mcd ですから、この LED は 20mA のときには、250×1.7 ＝ 425 mcdであり、50mA のときには、250×3.3 ＝ 825 mcdになります。

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3. 電流値による方法の問題点
2 章に示したように電流値を変えることによって LED の明るさを制御することができますが、この方法によると問題点が出てきます。図 2 は NECW425B の順電流・色度図特性を示したものです。

0.35
0.34
1mA

0.32

5mA
10mA
15mA

ｙ0.330.31

Light Emitting Diode

50mA

0.30
0.29 0.30 0.31 0.32 0.33 0.34ｘ
図 2. NECW425B の順電流・色度図特性
図 2 によると、電流値が 1mA、5mA、10mA、15mA、50mA と変わるにつれて、（x，y）の値が変化しています。
これを色度図で見てみると、y 値の小さい方向、すなわち波長が短い方向にシフトしています。このことから、電流値を変えると発光色も変わることがわかります。

4. パルス幅変調（PWM）による方法
電流値を変える方法では、光度を変化させることができますが、発光色も変わってしまうという問題があることは上に述べたとおりです。それでは次に、電流値を変えることなく光度を変化させる方法を考えてみます。
図 3 に示すように、回路に電流を流したり止めたりすることのできるスイッチを取り付けたとします。このスイッチをつける、消す、つける、消すという動作を繰り返し、これをどんどん早くしていくと、あるところで人間の目には常にスイッチをつけている、つまり消えることなく常に光がついているように見えるようになります。
しかし、実際は電流が流れる、止まる、流れる、止まるという繰り返しなので、電流が流れる時間と、電流が流れていない時間を変えることにより、明るさを変化させることができます。つまり、電流が流れる時間が長いほど明るくなり、電流が流れる時間が短いほど暗くなります。図 4 はこのときの電流値と時間の関係を示したものです。

図 3. 回路図

図 4. パルス幅変調(PWM)

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図 4 の斜線の部分が光っているところです。電流値は一定なので発光色は変化しません。このとき、図 4 に示されるように、電流が流れはじめてから、流れなくなって、次に流れはじめるまでの間を周期といい 1 つの周期のなかで電流が流れている時間のことをパルス幅といいます。デューティー比とは、周期に対するパルス幅の比のことです。図 4 の場合ならデューティー比は 60／100（60％）となります。

5. まとめ
以上のように、LED の光度を調節するには、電流値による方法と、パルス幅変調による方法の 2 つの方法

Light Emitting Diodeがあります。アプリケーションに応じて、これらの方法を使い分けて光度調整をすることが重要です。

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