NOBのArduino日記!

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趣味は車・バイク・自転車・ラジコン・電子工作です。

定電流ダイオードの使い方(E-153)

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定電流ダイオードの使い方(E-153)
 
 LEDを光らせる時の電源電圧が安定しない場合に便利な定電流ダイオードを使ってみました
 ラジコンのバッテリー電圧は走行中かなり変動しており、LEDの明るさを保つ為にも保護する為にも便利です!
 

1.定電流ダイオードとは

 定電流ダイオードCRD(Current Regulative Diode)とは、両端に電圧を加えると電圧に関わらず一定の電流が流れます。
 LEDの電流制限抵抗の代わりに使用すれば電圧の変化に影響されず明るさを一定に保つ事ができます。

1.1 E-153とは
 実際は完全に一定電流では無く図1の様に電圧によっては電流値が変動します。電流の規格値も抵抗器の抵抗値のようには正確ではありません。
 端子間電圧10V付近が最も変化が少なくなりますが、この時の個体差は表1の通り15±3mAとなかなか広めで実際に1本測ったら12mAと下限ギリでした
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図1:定電流ダイオード種類別 電圧と電流の関係

1.2 仕様
 E-153仕様は表1の通りです。
 
表1:E-153の仕様
項目 内容
ピンチオフ電流 15±3mA (10V)
最高使用電圧 25V
捺印表示 15
定格電力 300mW
定格電圧 50V
逆方向許容電流 50mA
接合温度 150℃
動作温度範囲 -30~+150℃
 
 
1.3 端子図
 E-153の寸法及び端子図は図3に示す通りです。
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図3:E-153寸法及びカソードマーク
秋月電子様のSDSより引用させて頂きました
 

2. 回路

 使用したLEDは昨日の記事で使ったスイッチのLEDをそのまま使いました
LED(赤色)の順電圧(VF)=1.9Vで推奨動作電流(IF)=20mAです。
VCC→電流制限抵抗(E-153と比較に100と1kΩも)→LEDアノード→LEDカソード→GNDの順に図4の通りブレッドボード上で接続しました。
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図4:ブレッドボード配線図
 

3. 実験!

 図4の回路で電流制限抵抗別・電圧別にLEDに流れる電流がどう変わるか実験してみました
 
3.1 電流制限抵抗別の電流
 電圧を3.3Vに固定して図5左から100Ω、1kΩ、E-153の順に電流制限抵抗を切り替えた際に流れる電流を測定してみました。
 測定した結果は表2の通りです。図1で薄々気づいていましたが3.3V時にE-153では定格電流の半分しか流れません100Ωと1kΩはほぼ計算通りの電流が流れました。
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図5:電流制限抵抗別の流れる電流(3.3V)

 

表2:3.3V印加時電流制限抵抗別電流測定結果
電流制限抵抗 電流 補足(抵抗)
100Ω 14.27mA (3.3V-1.9)/0.01427A=98.1Ω
1kΩ 1.65mA (3.3V-1.9)/0.00165A=848.5Ω
E-153 6.64mA 参考:(3.3V-1.9)/0.00664A=210.8Ω相当
 

3.2 電圧別の電流
 E-153とLED(順電圧1.9V)を直列に繋いで、電圧を3.3→57912Vと上げて行った際に流れる電流を図6の通り測定して見ました。
 測定結果は表3,図7の通りです。
 9Vで最大電流12.28mAが流れました。E-153のピンチオフ電流の規格が15±3mA(10V)ですので確かに規格内ではありますが、想定よりもLEDは控え目に光りました
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図6:3.3Vは超控え目に光ります!
 
表3:E-153電圧別電流測定結果
電圧(V) 電流(mA)
3.3 6.64
5 10.48
7 12.16
9 12.28
12 11.85

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図7:表3よりE-153電圧別電流の関係
 

4. まとめ

 定電流ダイオードE-153が安定して15±3mAを出力出来る電圧は7~10V位でした!
 ラジコンのバッテリー電圧は7.2V位なので、多少電圧が変動してもE-153を使えば安定したLEDの明るさが得られそうです
 
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