テール・ウインカーのLED化 No.1
2008.04.24～
１．LEDの基礎知識
LED
電流を流すと発光する半導体素子の一種であり、アノード(anode)とカソード(cathode)の2つの端子があり、アノードに正、カソードに負の電圧をかけると、約2.0vの電圧で電流が流れ、発光する。一般的には足の長いほうがアノード(+)で短いほうがカソード(-)である。
LEDのメリット
長寿命・・・白熱電球などと比べると寿命が長いとされています。
平均的な寿命は35000時間～100000時間とされています。
省エネルギー・・・電力消費量は電球と比較して10分の1、蛍光灯とは2分の1程度といわれています
電球でのブレーキランプなどはファ～っと光ってファ～と消えますが、
LEDは応答速度が速いため、ビガッと点灯します（笑）
視認性・・・電球など他の発光ユニットと比較すると輝度が高く、
夜間はもちろん、日中の視認性に優れています。
現在では殆どの信号機にLEDが採用されていることから、その実用性の高さが伺えます。全国の信号機が全てLEDになると、メンテナンスも楽になるでしょうし、電気代が10分の1になるなら、かなりの節約になりますね！
LEDの実装
LEDを搭載するにあたっての注意としては、適正な電圧と電流で使用するということです。
適正な電圧・電流で使用しない限り、点灯することすら出来ません。
電圧が高すぎたりすると最悪の場合、発光体が切れてしまい、使用不可になってしまいます。
下記の式に値を代入し、適正な抵抗値を求めます。
【オームの法則】・・・E＝IR
R（抵抗）:単位Ω（オーム）
E（電圧）:単位V（ボルト）
I（電流）：単位A（アンペア）
LED電流制限抵抗値の求め方はE＝IRよりR＝E/Iとなり
抵抗値（Ω）＝（電源電圧－LED電圧）÷電流 で求められる。
この式で求めた抵抗値の抵抗を使用して直列回路でLEDを接続します。
車など電圧が変動する場合は最大電圧値で計算するか、定電流ダイオードをお勧めします。
ちなみに私の場合は最大電圧14.4vで計算しました。
12.0V車の場合は実測値でメインキーONで、12.0v±0.5v、エンジン始動時で14.4v±0.5v程度の電圧がかかるようです。
理論計算値として12.0vで抵抗値を算出すると、エンジン始動時の電圧に耐えられないかもしれないので注意が必要です。
{今回使用したLEDのスペック（赤・黄）}
VF=2.0v
IF=20mA
直列で接続するLEDの個数
R(Ω)=(14.4v-2.0v×5)÷0.02mA
=220Ω
私の場合は1kΩと240Ωの二種類しかもっていなかったので240Ωを使いました。
大体理論計算値の±20%の誤差は許容範囲内だと思います。
また、抵抗は並列に接続すると（一本での抵抗値）÷（並列に接続した本数）
直列に接続すると（一本での抵抗値）×（直列に接続した本数）
これの二つを組み合わせることによって細かな抵抗値も設定できるので大小二種類の抵抗を持っていると対応に困りません。
２．設計・材料購入
さて、基本をマスターしたところで、設計に移ります。
基本構想
①ＬＥＤでＧＴＲテールのような丸目２灯を再現。
②ウインカー内蔵する。
※車検不適合。車検時には配線をコロします。
内蔵に伴い、配線が複雑になるため基板を二重構造とします。
③LED減光ユニット採用(前回のものを流用)
④LED点滅ユニット採用(前回のものを流用)
⑤ナンバー灯の改良。
※前回作成時は減光ユニットから電源をとっていましたので、ポジション時にはナンバー灯も減光してしまっていたので、今回はポジションから直に接続します。これで車検時も問題ないと思います。
元々ウインカー／テールライトをLED化するにあたって、二つのの問題点があります。
①純正のウインカーリレーのままではウインカーがハイフラになってしまう。
②基本的にポジション・ブレーキランプを1つのＬＥＤで表現しなければならない。
この二点は上記のLED減光ユニット・LED点滅ユニットを採用することにより解決することが出来ます。
材料調達
ウインカー、テールランプをLED化するにあたって必要なものは下記の通りです。（実際に購入した物と参考価格です）
| 部品名 | 員数 | 参考価格 | 発注店名 |
|---|---|---|---|
| 超高輝度白色LED 広角(60°) 5Φ 15cd | 10pc | \700 | 秋月電気通商 |
| 超高輝度赤色LED (15°) 5Φ 14cd | 100pc | \1100 | 秋月電気通商 |
| 超高輝度黄色LED (15°) 5Φ 14cd | 30pc | \600 | 秋月電気通商 |
| 片面紙エポキシ・ユニバーサル基板2.54mmピッチ(155*114mm) | 2pc | \800 | 秋月電気通商 |
| ユニバーサル基板45×45×1.6mm、2枚綴り） | 4pc | \820 | audioQ |
| パルス幅変調式LED減光用部品セット | 1pc | \900 | audioQ |
| LED点滅部品セットⅡ（ON：OFF＝1：1） | 1pc | \850 | audioQ |
| 抵抗（1～1kΩ） | 1袋(100ヶ) | \500 | audioQ |
| カッティングシート（シルバー） | 一枚 | \200位 | ホームセンター |
| M4*10スペーサー | 5ヶ | \105 | ホームセンター |
| M3*40mmを2本,M3*20mmを3本 | ホームセンター |
さて、企画と材料の購入は次はいよいよ実践です！