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白色LEDのパルス駆動特性の測定

 この記事でパワーLEDをパルス駆動のオーバードライブすることで明るいストロボが出来ないかチャレンジしましたが、結果は思わしくありませんでした。どうもパワーLEDは直列の抵抗が大きくて、むやみに高い電圧を加えてもロスになってしまう感じでした。
 そのあたりを確かめたくてあれこれやっているうちにパワーLEDを壊してしまったので前回の実験は途中で中止となってしまいました。

 今月号のトラ技で、パワーLEDを使ったストロボの製作記事が掲載されています。そこにはいろいろなノウハウが書いてあって面白かったのですが、やはりLEDでは直列抵抗によるロスが大きいので、過剰な電圧を掛けて明るさを上げることは難しい、というか得策では無いという見解になっていました。なるほどやはりそうか。
 それで、トラ技の記事では発光時間を18msと長くして照度を稼いでいました。そういう光でも支障無い撮影もあるのでしょう。でも高速で動く物をピタリと止めるためには、ストロボの発光時間は数十マイクロ秒であって欲しいです。

 前書きが長くなりましたがここからが本題。前回の実験ではおおざっぱなパルス駆動をやってみただけでしたが、もう少し定量的にLEDをパルス駆動して、その時の電圧電流特性を測定してみることにします。

▼測定回路
LEDのパルスドライブ特性測定回路
 ドライブ波形はパルス幅10μs、周期は10ms、つまり駆動のデューティ比は1/1000ということになります。この信号は、自作のLEDストロボのトリガ出力をタイミングパルスとし、555でパルス幅を作っています。
 電源(Vled)は実験用の安定化電源から供給します。発光時の電圧ドロップを減らすためC1は大きめにしています。

▼各部の波形
駆動波形 10μs 駆動波形
 上がゲートの駆動波形、下は電流測定用のシャント抵抗(Rs)の電圧波形です。LEDに流れる電流はこの写真の波形を見て測定しています。
 右の写真はパルスの周期が見える波形で、10ms周期で駆動されていることが判ります。

▼まずは1Wの白色LEDを測定
1W白色LED

▼測定中
1WパワーLEDの測定
 パワーLEDは流れる電流が大きいのでシャント抵抗(Rs)は0.1Ωで測定しています。

▼電圧電流特性
1W白色LEDの電圧電圧特性(パルス駆動)
 定格電流は350mAですが、10V印加すると10A流すことが出来ています。もちろんパルス駆動の場合です。 これ以上電圧を上げると、電圧を変化させた時の電流波形の挙動が怪しくなってきたので10Vで測定は中止しました。

 7V以上でグラフの傾きが変わっているので、これ以下が安全にドライブできる範囲なのかも知れません。もしそうなら、電流は3Aとなり、定格の350mAに対して8.6倍のオーバードライブまでOKということになります。

 次は5mmの砲弾型のLEDです、型番はOSPW511A-Z3で、3年くらい前に秋月で買った物です。

▼測定中
20mA白色LEDの測定
 シャント抵抗は1Ωを使っています。

▼特性
20mA白色LEDの電圧電圧特性(パルス駆動)
 定格電流20mAのLEDですが、15V印加で1Aの電流を流すことが出来ています。V-I特性に変な兆候は無い様なので、1Aまで流しても大丈夫なのかも知れません。もしそうなら、定格20mAに対して50倍のオーバードライブが可能ということになります。1WのパワーLEDより、こっちのLEDを多数使った方がストロボを作るには有利なのかも知れません。

 ということでざっと測定やってみました。LEDで発光時間が数十マイクロ秒の明るいストロボを作るのはけっこう大変そうです。 

 それにしても白色LEDは直列抵抗が大きいです。これがもし普通のダイオードならあり得ないくらい大きな値です。でも白色LEDは発光効率を上げることが最大の目標。良いダイオード特性なんて不要なのでこうなっているんでしょうね。
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カキコありがとうございます。

キルスイッチの故障について、スルーしていました。
テスターが着き次第、確認しようと思います。
電気はまったくの素人で、テスターの使い方も怪しいものですが。
これからもよろしくお願いいたします。

ストロボ作りたい。

こんばんは。真っ暗で人通りの少ない所に置いてある物置の防犯の為に夜間人を感知したら、ストロボを2・3回発光させる装置を作ろうと、先日、使い捨てカメラから部品を取るためだけに、なんか無駄なお金の使い方をして買ってきました。これから、作ろうとした矢先に、このようなコンテンツ。フラッシュ発光がパワーLEDで代用できるのなら、高電圧を扱わないので、こちらを参考にして作れたらと思います。
子供の頃に、ストロボを分解して、高圧コンデンサで感電したトラウマがまだあり、あのショートした時の「バッシ」と音が怖いし、長期間にわたって動作できるか心配でした。
タイマーICを使ったパルスなど、まだ全然知識がないので、理解しながらなので躓くと思いますが、コンテンツ楽しみにしています。以前、arduinoでsleepを使ってLEDを早く点滅させたのを作ったのですが、全然明るくなくてただ点滅しているだけでダメでした。 で、写ルンですよ。を買ってきたのです。

re:カキコありがとうございます。

ロートレーさん、おはようございます。

もしスイッチの故障が原因だったら、簡単に修理出来るのでいいですよね。

re:ストロボ作りたい。

hiroさんおはようございます。

動く物をピタリと停止させて撮影するならキセノン管を使う尚が一番だと思います。でも防犯の用途なら発光時間を長くしても差し支えないのでLEDを使う道もあると思います。

この記事ではタイマーIC(555)を使ってますが、発光時間が数msだったら、Arduinoのタイマーで作っても大丈夫だと思います。

No title

青色発光ダイオードで日本が沸いている今日喜ばしいことと思っています。
そしてここの白色LED、、まだ使っていませんし見ていませんが、もしかして私が気が付かないだけで見ているのかな。
先日PCのマウスを買ったら青色LEDが使われていました。
千円くらいでした。そしてついでに、もう一個買いました。
両方とも電池を入れてあるものでUSB受信部と無線つながり便利でした。
それは、5つのボタンがあるものでレザー光だそうで無色透明です。だから電池が消耗しても光らないから分からず困るかな?。
マウスのホイールにボタンを押す機能があることを初めて気が付いた(汗)。

私は色の事がイマイチわかりません。
赤い紙を白色LEDで見たらどんな色になるのでしょうか?
赤ですか?白ですか、白ではないでしょう。

黒い紙を白色LEDで見たらどんな色になるのでしょうか?
黒ですか?白ですか、白ではないでしょう。

眩しい(まぶしい)光線は白色かな?。
無色透明な光もあるはず。それは可視光でない筈、スペクトル分布が複雑で理解できません。

人が目をつむると、光が入らず真っ暗?しかし光がないという事と黒色は違うと思う。

岡目八目さん、今晩は

光の色と対象物の色の関係はいろいろとネットで調べられるといいかと思いますので、ここで私の見解は書かないでおきますね。

特に興味深いのは、空が青いのと夕焼けが赤いことの原因は同じであることです。

ついでに、目をつむった状態で顔に直射日光が当たると、目の前が真っ赤になります。これも面白い現象です。
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