２０２４年６月１日 基礎工作③

ＬＥＤ点灯回路を作ろう

日 時

令和６年６月１日
１３時～１５時

場 所

津名公民館３階大会議室

指 導主幹指導員 廣田睦明

主 催

公益社団法人発明協会

補助指導員１２名

淡路少年少女発明クラブ
後 援

淡路市教育委員会
一般社団法人兵庫発明協会

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配布部材の説明
１．ブレッドボード、電池ホルダー、台板
木製台板の上に電池ホルダーとブレッドボードを両面テープではりつける。
ブレッドボードには400個の穴があけられている。
穴の位置は数字とアルファベットの組合せでしめし、左上が1a、右下が30jである。これらの穴は内部でつながっており、つながり具合は下の図を参照する。

太い線と細い線の交わったところ（周辺も含めて）に部品をつきさす穴があると考える。太い線はその上の穴がすべてつながっていることをあらわす。
両側のはしご形は電源の線で、それぞれ２本の太い直線で示し、縦方向につながっている。現物では＋の横に赤い線、－に青い線が印刷されている。
２．ブザー、アルミ片
電磁ブザーとよばれるもので、使用電圧が３Ｖ、極性があり、足の長いほうを電源のプラスに、短いほうをマイナスにつなぐ。
アルミ片は導体と絶縁体の検討で使う。

３．ジャンパー線（２種）（１５＋７＝２２本）
ブレッドボードの異なる位置をつなぐときに、電線の両端を穴にさす。
ぬくときは先を曲げないように、ま上にぬくこと。

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４．ＬＥＤと抵抗
ＬＥＤは、５色（赤、黄、緑、青、白）各５個を配布。
注意１） 極性あり、足の長いほうを電源のプラスに。
注意２） 電圧が高すぎるとこわれる。３Ⅴの電源では赤と黄がこわれるのでＬＥＤの前か後に抵抗を入れる。
ＬＥＤの推奨電圧； 白、青、緑； 3.0～3.2ボルト、赤、黄；2.0～2.2ボルト

抵抗は、220オーム（赤赤茶金）１５本を配布。
本体の付け根から、足を９０度折り曲げてコの字型にしてブレッドボードにさす。

５．リードスイッチと磁石
リードスイッチは磁石を近づけると動作するもので、２種類入っている。
黒い樹脂製は磁石を近づけるとつながる。
三本足のものは２またの足のどちらかにつながる切りかえスイッチである。
注意）三本足はこわれやすいのでボードにさした
りぬくときは足を持って注意すること。
樹脂モールド磁石２個。

６．その他
単３乾電池 ２個ホルダーに1.5ボルト電池を２本入れると電圧３ボルトの電源になる。にじいろＬＥＤ ２個
５色のＬＥＤの白と似ているが、足が長い。

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§１ 導体と絶縁体電気をとおす導体と通さない絶縁体をしらべる回路を作る。
これによってブレッドボードの使い方になれる。
【回路１】
順番に部品をブレッドボードにさす。ブザーは極性があること、電源ラインのプラスがどこにあるかを常に注意すること。
（部品）

（挿入穴）

１） 電池赤い線

十十 は電源プラス

２） 電池黒い線

一一 は電源マイナス

３） ジャンパー

十２７a４） ブザー

２７c２９c５） 長ジャンパー

一片側オープン６） 長ジャンパー

２９e片側オープン（挿入穴）？ ２本の長ジャンパー線の端子同士を接触させたとき音が出るか。
？ 端子を身の回りのものに押し付け電気をとおすか。
気づいたことをメモしよう！

アルミは電気をとおすが、薬品で処理して酸化膜を作ると電気がとおらなくなる。
電気のとおしやすさが導体と絶縁体の中間のものを半導体とよぶのだが、この材料の表面に様々な材料を打ち込んで特別な特性をもたせ、その上に細かい配線パターンを形成していろいろな半導体製品が作られる。半導体はコンピュータの代名詞のようにいわれるが、じつは太陽電池や今回のＬＥＤも半導体製品である。

4§２ 電気で光らせる
明かりは、昔の人はランプやローソク、たいまつなどを使っていた。自然界にはキノコやホタル、海には夜光虫、ホタルイカ、クラゲ、などいっぱいある。
電球を作ったのはエジソンだが、それは２５０年ほどまえのことで、いまでは各種の光があふれ、宇宙船からの地球をみると、町や都会が光り輝いている。

電気と光半導体が光る
ＬＥＤ

抵抗体（竹）が光る
白熱電球

各種ライト
イルミネーション
大型ビジョン信号機

ガスや蒸気が光る
蛍光灯
水銀灯

有機材料が光る液晶
有機EL

トンネルライト街灯

トーマス・エジソン

ＬＥＤの開発

テレビ画面
スマホ画面

1962 赤色ＬＥＤ
1972 黄緑色ＬＥＤ
1986 青色ＬＥＤ

赤崎、天野

1993 高輝度青色ＬＥＤ 中村修二

青色ＬＥＤの意義
中村の青で光の三原色がそろい、すべての色を出せる → 大型ビジョン
白色光は高輝度青色LEDに蛍光物質を塗布して強く発光 → 車のライト
省エネ効果が高い → 野菜工場の光源、家庭の電球や蛍光灯の廃止

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高輝度青色
発光ダイオード

ノーベル賞
２０１４年

LED

特許取得
職務発明と個人の権利

中村修二
徳島大学
日亜化学工業
アメリカ在住§３ ＬＥＤの特徴
ＬＥＤはある電圧以上で光るが、ちょっと電圧が高くなるとこわれる。
このためＬＥＤには抵抗を直列にいれる。抵抗は水道栓の役目をする。

【回路２】

色のちがうＬＥＤを並列に入れる

（部品）

（挿入穴）

（挿入穴）

１） ジャンパー

十1a２） 220オーム

1b4a３） ジャンパー

一5a４） LED 青

4b5b点灯５） LED 緑

4c5c点灯６） LED 白

4d5d点灯７） LED 黄

4e5e

黄のみ点灯、他は消える

８） LED 黄4b5b点灯９） LED 黄4c5c黄弱くなる

１０） LED 赤

4d5d黄弱くなる

１１） LED 赤

4e5e

赤弱くなる

LEDを全部抜く

１２） LED黄２本を抜く

赤変わらない一緒につなぐと点灯するものとしないものができる。とくに黄と赤は電気をとりこんでしまって他の色に電気が行かないようにしているように見える。
あたかも、のんべえが顔を赤くしているように。
6§４ ＬＥＤ点灯回路【回路３】

全部の色を同時に点灯させる

（部品）

（挿入穴）

（挿入穴）

１） ジャンパー

十1a２） リードスイッチ

1b1f３） ジャンパー

1g2e４） 220オーム

2a5a５） LED 赤5b6b６） LED 黄5d6d７） ジャンパー

6a一８） 220オーム

1j4j９） LED 白

4f5f１０） LED 緑4g5g１１） LED 青4h5h１２） ジャンパー

5j

一【回路４】２）のリードスイッチに磁石を近づけるとつながる

切りかえスイッチを使った回路

（部品）

（挿入穴）

（挿入穴）

（挿入穴）

１） ３端子ﾘｰﾄﾞｽｲｯﾁ

18b16h19h２） ジャンパー

十18a３） 220オーム

16f14e４） LEDにじいろ-114e15e５） LEDにじいろ-214b15b６） ジャンパー

15a一７） 220オーム

16g11e８） LED青-1

11d12d９） LED青-2

11b12b１０） ジャンパー

12a一１１） 220オーム

16j11j１２） LED黄-1

11i12i１３） LED黄-2

11g12g１４） ジャンパー

12f一7１５） 220オーム

19f20e１６） LED緑-120d21d１７） LED緑-220b21b１８） ジャンパー

21a一１９） 220オーム

19i20f２０） LED赤-120h21h２１） LED赤-220j21j２２） ジャンパー

21f

一追加１）のリードスイッチに磁石を近づけるときりかわる

いくつか回路例を示すので、興味のある人は作ってみよう。慣れてきたらこんな動きをさせられないかとか、うごくものに取りつけられないかとか考えられるとすばらしいね。

【回路５】

ＬＥＤ赤をもっと明るく点灯する

（部品）

（挿入穴）

（挿入穴）

１） ジャンパー

十1f２） 220オーム-1

1g4g３） LED 赤

4f5f４） ジャンパー

5g一５） 220オーム-21h4h６） 220オーム-3

1i4i７） 220オーム-41j4j

抵抗は水道栓の役目をするのだが、抵抗を横に並べてつなぐと、抵抗の数だけ電気が流れやすくなって明るくなる。しかしあまり入れすぎるとＬＥＤがこわれるので、３～４本までにすること。
8【回路６】

ＬＥＤが点灯する電圧をしらべる（部品）

（挿入穴）

（挿入穴）

１） 220オーム-1

10a11d②２） 220オーム-2

11a12d③３） 220オーム-3

12a13d④４） 220オーム-4

13a14d⑤５） 220オーム-5

14a15d⑥６） 220オーム-6

15a16d⑦７） 220オーム-7

16a17d⑧８） 220オーム-8

17a18d⑨９） 220オーム-9

18a19d⑩１０） 220オーム-10

19a20d１１） ジャンパー

十10d１２） ジャンパー

20a一１３） LED 青

23C24c１４） ジャンパー

24a一１５） ジャンパー

23e(10d),11e，12e，13e，…

①１５）で、ジャンパーの一端を(10d),11e，12e，13e，…と、さしかえてみる。
明るさが変わり、あるところからつかなくなることを調べよう。

色

①10d

②11e③12e④13e⑤14e

⑥15e

⑦16e

3.0ｖ

2.7V

2.4V

2.1V

1.8V

1.5V

1.2V

青〇 つく白△ かすか緑× つかない黄禁止

赤禁止①→1番抵抗の前の電圧、以下同じ

同じ抵抗１０本を直列につなぐと電源の電圧３ボルトが１０分割され、抵抗１本あたり0.3ボルトずつ下がる。10dの電圧3.0ボルト、11eで2.7ボルト、12eで2.4ボルト・・・になる。これらをＬＥＤにつなぐと電源電圧を変えたことになる。
色によって点灯する電圧が違うことが分かる。

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【回路７】

電池のチェッカー

ＬＥＤの電圧が下がると点灯しないことから、弱った電池を見つけることができる。

回路６でＬＥＤ青を使い、ジャンパー線で③12eとＬＥＤのプラス側とをつなぐ。
電池ホルダーの１本を、調べたい電池と交換したとき、点灯しなければ電池の電圧が0.3ボルトいじょう下がったと考えてよい。

単３電池以外も調べられるように、次の手直しをしてみよう。

（部品）
１） ジャンパー

（挿入穴）

（挿入穴）

電池ホルダーの中間

２） はだかジャンパー

30右電源プラス３） ジャンパー

10e

右の電源ラインのプラス
26右電源プラスオープン

説明１）電池ホルダーの２本の電池は直列につながっており、その中間部に電池を押し下げてすき間を作り、ジャンパー線をさしこむ。他端をﾌﾞﾚｯﾄﾞﾎﾞｰﾄﾞ右端の使ってない電源ラインにさしこむ。
説明２）コの字型のジャンパー線の小さなものを、一方の足をまっすぐに延ばしてビニール被覆を外し、もう一度コの字型にもどし右手前のプラス穴にさす。
説明３）調べたい電池のマイナス側をはだかジャンパーの上に乗せ、電池のプラス側10eにさしたジャンパー線の先を押し付ける。正常な電池で暗めに点灯するようになっていたので、点灯しなければ電池は劣化している。

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