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電気なんて怖くない 〜基礎から学ぶLED

by くまどんで検索Page2

メルクリンZのパワーパック
AC10V DC10V

DC10V：
車両用の電源
直流 0〜10V（ツマミで極性と電圧を可変）

AC100V

AC10V：
アクセサリ用の電源（ポイント、信号、照明…）
交流 10V（一定）Page3

直流と交流
電圧

直流10V

直流：
DC = Direct Current

0V

時間

電圧
14V(10V×√2)
10V

交流0V

時間

交流：
AC = Alternative Current
1秒間に60回＋/ーが入れ替る（60Hz）

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部品の知識（１） LED＝発光ダイオード
LED：Light Emitting Diode 発光ダイオード
内部構造
K カソードA アノード＋If

Vfー・一定電圧（Vf）以上印加すると電流（If）が流れだして発光する
・Vfは青、白、電球色は3V、赤、黄、緑は2V程度
・逆向きに電圧をかけてはいけない（破壊する）

外観（砲弾型）
様々な形状、色がある
赤、黄、緑、青、白、電球色

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部品の知識（２） ダイオード
ダイオード＋A アノード電流が流れるー
K カソード電池
0.6V

・Aに＋、Kに−の電圧を印加すると→の方向に電流が流れる
・電流が流れる時、電圧が0.6Vだけ低下する
・逆向きに電圧をかけても電流は流れない

負荷

負荷には電池の電圧から0.6V少ない電圧が印加される

外観
電流は流れない

電池
負荷

リード品

エポキシモールド面実装品

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部品の知識（３） 抵抗器

記号

電圧 V [V]構造

R [Ω]セラミックに抵抗被膜を形成
電流 I [A]リード品

電流 I [A] = V [V] ／R [Ω]・電流を制限するための部品・極性は無い・単位はΩ

金属キャップ

チップ品
金属皮膜（チップ品）

セラミック板に抵抗体を形成後両端に電極取付け

炭素皮膜（リード品）
図：タクマン電子Webサイトより引用
写真：チップワンストップ
Webサイトより引用6Page7

LEDの使い方の基本
R[Ω]・LEDは電流Ifを流せば点灯する
・定格電流Ifはデータシートに掲載されている
・定格電流If以下、Ifの1/5〜1/2の電流で点灯させる
・電流を制限させるために抵抗器Ｒを直列につなぐ必要がある

V[V]

LED
I [A]
Vｆ [V]

必要な抵抗器Ｒは次式で求められる
Ｒ＝（VーＶｆ）／Ｉｆ [Ω]例えばVf = 3 [V]、If = 2 [mA]、V = 10 [V]の時は、
Ｒ＝（10Vー3V）／2mA＝3500 [Ω] = 3.5 [kΩ]
→3.5kΩは無いので、近い値の3.3kΩ、3.6kΩ、3.9kΩ等を使用する・LEDの明るさは電流Ifの大きさで決まるので、V又は、Rの値を変えることで明るさを調整できる。
・Ｒの消費電力Ｐｒ[W]は、Ｐｒ＝If×If×Ｒで求めることができる。

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LEDの応用例（砲弾型LED・建物照明）
室内灯の例
ＬＥＤ
抵抗器（Ｒ）
ダイオード（Ｄ）

レイアウトストラクチャの下部から穴を開けて差し込んで固定。

アクリル丸棒アクリル丸棒に配線を差し込んである。

電球の雰囲気を出すために、電球色のLEDを使用した例です。

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LEDの応用例（砲弾型LED・建物照明）●自作した室内灯●回路図
ＬＥＤ

R=1〜2.2kΩ

DLED

抵抗器（Ｒ）
ダイオード（Ｄ）

アクリル丸棒V
交流8〜10V

0.6V

Vf
Iｆ

ダイオード（Ｄ）は30V、100mA以上であれば何でもOK。
抵抗器は1/8W程度あれば良い。

●実態配線図からげてはんだ付けA

プラ製丸パイプ

ダイオード（Ｄ）

抵抗器（Ｒ）

K

ＬＥＤ

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LEDの応用例（チップLED・プラットホームライト）
プラットホームライトの使用例

蛍光灯の雰囲気を出すために、白色のLEDを使用した例です。

ヤード灯はmarklinの製品で黄色のLEDが使用されています。
ナトリウムランプのような雰囲気です。

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LEDの応用例（チップLED・プラットホームライト）
プラットホームライトの例

2012サイズ(2mm×１.2mm)

Plastruct社のUFS-2というコの字チャネル型プラ材にエポキシ接着剤で接着後、やすりがけPage12

LEDの応用例（純正品の改造・機関車の前照灯）
・BR042、SL用の電球基板を改修してLED化した例
・1.5kΩ（2012チップ）とリード型ダイオードを使用
LEDR
Vf
V

D

Iｆ

ヘッドライトの電球の雰囲気を出すためには、電球色や黄色のLEDを用います。

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LEDを使った工作のしかた
木の板の上に両面テープを貼り、両面テープに部材を仮止めして作業するとよい

両面テープ
はんだごて
15〜30W
先の細い物

エナメル線
チップLED、抵抗器など

かまぼこ板
やに入り糸はんだ（鉛入り共晶はんだ）

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配線付きLED市販品の例
模型電子部品ショップ MSRの例 http://ngagetech.shop-pro.jp/

1608サイズチップLEDに、エナメル線をはんだ付け済みの製品

5mm径 砲弾型LEDに、抵抗器と電線をはんだ付け済みの製品
写真：模型電子部品ショップ MSRのWebサイトから引用

何れも、直列にダイオードは必要です

LED各種、ダイオード、抵抗器などの部品単体はLEDパラダイスで通販でも購入できます。
http://www.led-paradise.com/

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LEDの使い方（つなぎかたいろいろ）(１)片極用点灯回路(３)両極対応点灯回路

RR

LED
LED点灯の基本回路

VV(２)両極対応点灯回路
R

V

D

Iｆ

R=(V-Vf)/If [Ω](４)交流用点灯回路

D

0.6V

交流点灯時の逆向きの電圧を阻止せずDでバイパスする方式。
低電圧から点灯できるが(2)の2倍以上の電力が必要。

Vf

R=(V-Vf)/If [Ω]

Vf Iｆ

LED

LED

R
交流点灯では逆向きの電圧を阻止するためのダイオードDが必要。

Vf
Iｆ

R=(V-0.6-Vf)/If [Ω]V(５)両極対応・定電流点灯回路
CRD
D
LED
CRD：定電流ダイオード

Iｆ

Ｒを用いずに、流したいIfの値のCRDを接続する。
一定電圧以上で明るさを一定にできる。
直流・片極の時はＤは不要。

Vf

LED1

電源Vの極性により、LED1、又は、LED2が切り替わって点灯する。

LED2

R=(V-Vf)/If [Ω]IｆPage16

It’s a piece of cake(^o^)!
ご清聴ありがとうございましたPage17

補足資料

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抵抗器のカラーコード
カラーコードによる表示
1帯 2帯 3帯 乗数

誤差

色

茶赤黒 赤茶1 2 0 2 1%
120 00 = 12kΩ
1帯 2帯 乗数

誤差

1帯2帯(3帯)乗数

黒000x10^0

茶111x10^1±1％

赤222x10^2±2％

橙333x10^3黄444x10^4

緑555x10^5青紫666x10^6777x10^7灰89898x10^89x10^9x10^-1 ±5％

白金黄紫赤 金4 7 2 5%銀なし

精度x10^-2 ±10％±20％47 00 = 4.7kΩ
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チップ部品の標準サイズ
抵抗器、コンデンサ等の面実装部品のサイズは標準形状があり、チップサイズと呼ばれる呼び名称 呼びかた
サイズ[mm]0402 ゼロヨンゼロニー 0.4X0.20603 ゼロロクゼロサン 0.6X0.3
1005 イチマルマルゴ 1.0X0.51608 イチロクマルハチ 1.6X0.8
2012 ニーマルイチニー 2.0X1.25
3216 サンニーイチロク 3.2X1.63225 サンニーニーゴー 3.2X2.54532 ヨンゴーサンニー 4.5X3.25025 ゴーマルニーゴー 5.0X2.56432 ロクヨンサンニー 6.4X3.2

備考スマホ等に使われる手付けはんだの限界
2125とも言う

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