発光ダイオード ： LED ( Light Emitting Diode ) のデータをまとめておく。

（1）砲弾型 LED の概略
①外径は φ 3 か φ 5 で、透明か色付きのエポキシ樹脂でモールド成型され、長 ( Anode ： アノード ： ＋ 極 ） 短 （ Kathode ： カソード ： － 極 ） の角リード線がついている。
部品取りでリード長が同じなら、裾が平らなほうがカソード
英語 の Cathode ではなく、ドイツ語の頭文字が使われている。

②リードから金線で発光チップに配線されている。

③発光チップは、半導体の P N 接合で、まさにダイオードである。
チップ材料は、Si (シリコン）ではなく、Al （アルミ）、Ga （ガリウム）、As （ヒ素）、P （リン）、N （チッ素）、In (インジウム）、Se （セレン）、Zn (亜鉛）などの化合物

④材料により、赤外線 ～ 可視光 ～ 紫外線までの単色光を出す。

⑤白色は単色ではなく、青色発光チップの上に青色で黄色を発光する蛍光体がかぶせられ、蛍光体をすり抜けた青色と黄色が混合されて白色となっている。

⑥加熱して発光させるのではなく、電気エネルギーを光に直接変換するため、効率がよい。
LED 5 ～ 10 mA 、麦電球 60 ～100 mA

⑦ガラスやフィラメントがないので衝撃に強く、モールドされているので耐環境性もいい。

⑧小型で安価。LED ＠ 5 ～10 円、麦電球だと 60 ～ 100 円

⑨2 本足で自己点滅、2 本足で 7 色に自己変化、3 本足で 2 色、4 本足で RGB 3 色などいろいろある。

⑩通常は発光素子であるが、光を当てると電圧が発生し、太陽の中心に向けると 2 V ぐらい出る。
電源がないのに電圧が観測されることがあることを知っていればよく、これで何かをしようとかは考えないほうが無難



（2）チップの構造


①正孔と電子が中和して電流が流れるというイメージはダイオードと同じ。
だからダイオードでも中では発光していると思う。

②発光のしくみは、物理学で解説されているが難しい。

原子の電子移動は、マンションのようなもので、1 階の 2 件は家賃 10 万、2 階の 8 件は家賃 13万、3 階の 16 件は家賃 17 万とする。

3 階から 2 階へ移ると 4 万いらなくなり、この差が光や熱として放出される。（1回限り）
光の色は、3 階から 2 階へでは緑、2 階から 1 階へでは赤、3 階から直接 1 階へでは青 のように決まっている。

逆に外から光や熱を加えると上がることもできる。

家賃の安いほうから入居していくし、マアこんなイメージでいいでしょう。

③左図で電子は、電源 －極 → N 側電極（－極：カソード） → N 型半導体層 → 発光層 → P 型半導体層 → P 側透明電極 → P 側電極（－極：アノード） → 電源 + 極へと流れる。

④現在の LED ではこんなに簡単ではなく、100 層 ぐらいの構造になっているそう。





（3）定格 ・特性

①店頭では定格として、電流、半値角、mcd ぐらいが表示してある。
あとはどれもほとんど同じだから、これでいい。

☆電流 ・・・ 流せる順方向の最大電流で普通は 20 ～ 30 mA ぐらい。

☆半値角 ・・・ LED 正面を見たときの光度を 1 として、半分の 1 / 2 に見える角度をいい ( θ1/2 )、光の広がり具合の目安である。
普通は 2 倍した ( 2θ1/2 ) 30 度、 60 度などという。
従来の丸型白熱電球の約 330 度に比べると、LED の指向性の強さがよくわかる。

☆mcd ・・・ ミリカンデラで光度（明るさ）である。
星など面積のないものは光度で表し、デイスプレーなどは光度を面積で割った輝度を使う。
技術進歩が早いため、今では普通品でも 3000 mcd （ 3 cd ：ローソク 3 本の明るさ ）、高輝度で 7 ～ 10 cd、超高輝度で 20 ～ 30 cd などマチマチの状態である。


② φ5 青 OSUB5111A-ST のデータシートからわかるもの

☆順方向電圧（降下） Vf
左図で i ＝ 20 mA のとき A K 間が 3.1（ V ）
抵抗 155 Ωの電圧降下のようなもの。

☆逆耐電圧
逆耐電圧 Vr ＝ 5 V、LED のほとんどが 5 V 程度であり、おもちゃの電圧範疇なので要注意
逆電流は、 - 5 V まで 10 μA 程度の一定で、その後急増

☆最大消費電力
108 mW とあり、最大電流 If は 30 mA なので、これから最大印加電圧は、おおよそ 108 ÷ 30 ＝ 3.6 V と計算できる。

☆色度図の ｘ ｙ 値
例 ： ｘ = 0.27   ï½™ = 0.28 でどんな色かおおよそわかる。（5）－④参照

★ a → b の電流増加がほぼ直線的なので、上記の 3.6 V から   ï½™ ＝ 20 ｘ - 42   の直線式が求められる。
これで  ï½™ ＝ 0   とすれば、a のおおよその電圧は 2.1 V となる。
LED では大抵これくらいの電圧となるので、乾電池 1 本の 1.5 V では点灯できない。

★空色部分が順方向接続時で、緑色部分が逆方向接続時である。

③特性

☆順方向接続でないと点灯しない。

☆順方向電流が定格最大値を超えると焼損するので、固定抵抗や定電流素子を直列に接続して使用する。
電圧変動が大きい電源 （ 自動車バッテリーなど ）では、固定抵抗式では過電流となったりするので、定電流素子式にすると安心。
とくに照明用のパワー LED では、800 mA などの大電流なので、定電流式で安定して点灯させ、熱的焼損を防止する。

☆逆耐電圧 ｃ 点を超えるとナダレ的に流れ焼損する。

☆上図で、約 2.1 V ぐらいから点灯し、3.6 V で最大定格の 30 mA となる。
乾電池 2 本（新品だと 3.3 V くらいある）の抵抗なしでも点灯できる。

☆ある程度光ると、それ以上電流を増やしても明るさが変わらないと感じる点があり、抵抗値を調整してムダをなくすとよい。
照明用途以外の表示ランプでは、3 mA 程度でも十分であることがあり、おもちゃでは抵抗で絞って乾電池の寿命を延ばしてやるといい。


④抵抗値の選定

R = ( V - Vf ) / I で計算するのだが、おおざっぱに、電源電圧 （ V ）÷ 5 mA として抵抗値を求める。
3 V なら R ＝ 3 / 0.005 ＝ 600 Ω
あとは、明るさとテスター電流計と抵抗の発熱を見て抵抗値を調整する。

照明用で LED がパラ、計 0.05 A、抵抗が 114 Ω だと、抵抗の W が 0.285 W となるので、1 / 4 W 抵抗の場合、 330 Ω を 3 本パラにして、110 Ω 3 / 4 W ( 0.75 W ） とする。

9 V ラジコン車のヘッドライトがこれに相当する。



⑤定電流素子

定電流素子に定電流ダイオード CRD ： Current Regulative Diode ） があり、簡単に定電流点灯ができる。
CRD については、 SEMITEC 資料 を参照




（4）LED あれこれ

①LED のパラ接続

☆おもちゃの車でパラ接続のヘッドライト LED の片方が切れている場合、新しい LED をつなぐと明るさが違うときがある。
降下電圧が異なるためで、新しいほうに直列抵抗をつけてパラにするか、生きている片方にもストレスがかかっている筈なので両方とも新しくする。


☆交通信号の赤黄青では、同一抵抗値では、3 色の明るさがばらつくので個々の調整がいる。

  * 世界初の信号機は大正７年(1918)に米国のニューヨーク 5 番街に設置。色は緑・黄・赤
  * 日本初の信号機は、昭和 5 å¹´(1930)に米国から輸入して日比谷交差点に設置。色は緑・黄・赤　法令上も「緑」
  * 昔から青菜や青物など緑色のものを「青」と呼ぶ場合が多く、青信号が一般化したため、昭和 22 å¹´(1947)に法令を「青」に改正した。
  * 昭和 48 å¹´(1973)以降製造の信号機は青色にしなければならないのだが、メーカは変えていないようで小生には緑色に見える。
  * 図工の時間にあの色を青と言ったらペケだと思う。なんであれを青信号というのかと不思議がる小学生は多い。
  * 世界標準は緑なので、いずれ法令（規格）も緑にしなければならないのだから、LED 化の進むいまが変更するチャンスである。



②光の拡散

☆おもちゃのレジで LED とフォトダイオードでの間を品物でさえぎるのがあり、古いのを最近の LED に交換したとき、LED 側のケースの厚さが薄いと、投光穴付近全体が光ってしまい、遮光できないことがあった。
抵抗で絞ると届かない、電池が減ってきたら誤動作 ・・・ になるのでこれだけではできない。
LED の側面とケース穴周辺にかなり厚いボール紙を当てなければならない。

☆LED の直射がまぶしいときは、半透明シリコンのキャップをかぶせる。

横から下方向の広がりは、ほとんど期待できない。


☆散乱光 LED というのがあるが、モールド内に泡粒？がちりばめてあり、霧がかかったように拡散する。
横から下方向の広がりはあまりなく、直視方向のみである。


☆おもちゃランタンの麦電球の代わりにつけるときは、傘をつけたり、複数個にしたり、スリガラス球のなかに入れてみたり、3 色 LED で橙色を調整したり、凝るならローソク IC （ CDT 3460 - 02 ） やマイコンで炎のユラメキを再現したりで、ニッコリしてもらうには結構大変である。

LED ローソクもかなり進歩してユラメキを再現しており、高価なのは、ほぼ満足域に達しているが、100 均 のはもう一息というところ。
プラモデル戦闘機の AB はオレンジ LED を高速でチラつかせると、実感が出る。

これの 3 倍くらい早くしたいが、高速でランダムにチラつかせるのは難しい。



③AC 100 V で点灯できるか？

☆電圧の最大値が 141 V であることに気をつければよい。
半波しか点灯しないので少し暗いが、ネオン管の代わりとしてφ 3 赤 LED と直列に 1 / 4 W のカーボン抵抗 47 KΩ をつないで現実に破損もチラつきもなく動作している。
WEB で LED は逆耐電圧が - 5 V 程度と低いので、破壊防止のためのバイパスダイオードが必要という記事を散見するが、つけなくてもいいみたいだね。
不要なのにつけると、ダイオード代と半波分の抵抗熱消費が無駄になるので、実験してみよう。
実験するとき、抵抗の焼損（W 数不足）による消灯を LED 破壊と早トチリしないように。

電源の上側が ＋のとき、b 図では、電気が流れ始めて、LED に ＋ 141 V がかかり、大電流が流れ一瞬で焼損するように思える。
しかし LED で VF の 3 V が落ち　138 V が 47 KΩ にかかり 約 3 mA に絞られ、これら 3 V や 3 mA 数値近辺で平衡状態になり、定常点灯となるようだ。
電流がジワジワ増えていくとどうなるかを考えるといい。
a 図のほうが抵抗で先に落ちるので安心と思うのは誤解で、a b どちらでも同じである。

電源の下側が ＋の場合、a 図では LED に 逆電圧 141 V がかかり、瞬時に破壊するように思いがちである。
しかし実例で LED が壊れていないことからすると、抵抗で電圧が落ち、LED に逆耐圧の 5 V 程度しかかかっていないことになる。

- 5 V の電圧では、μA オーダーが流れるとデータシートに書いてあるが、これでは 抵抗で 138 V は落ちない ・・・ フーム。


逆耐圧とは、例えばダイオードの場合、整流という性質が失われるという意味で使われており、再起不能の破壊とは違う。
逆電圧をかければ、逆特性に従って逆電流が流れるが、性質が失われる電圧以上は意味がないので、何 V で何 mA が流れて破壊するとはどのメーカも表記していない。

全波整流の回路では逆耐圧の意味もよくわかるが、電流制限抵抗のある回路では逆耐圧の意味がはっきりしない。


実例の赤 LED の場合、－ 3 mA （ 何 V かは不明 ）では破壊しないのであろう。
－ 3 mA 流れれば、抵抗で － 138 V 落ちるので LED には － 3 V しかかからず、逆耐圧 - 5 V 以下のため、発光という性質も失われない ・・・ ということかな？

ということは、LED が破壊しない逆電流以下で点灯させるならダイオードは不要で、7 KΩで 20 mA など大きい電流で点灯させるときは必要ということになるのかな。逆耐圧からは計算できない。


☆電気回路は不思議なことだが、SW が入るまえから回路に何がつながっているか知っているフシがある。
つまり、回路中に抵抗があることを知っていて、LED に 3 V しかかけない振る舞いをする。
電流は、川の水に例えられるが、下流に川幅の狭いところがあればそこに合うだけの量しか流さない、ここが根本的に違うところ。

これは、SW が切れていても、ミクロ的にはかすかに流れている ・・・ と思えばなんとなく納得できる。
宇宙は、数 ％ の元素、30 ％ のダークマター（ 暗黒物質 ）、70 ％ のダークエネルギーで満たされているそうなので、これらが流れる媒質になっているかも？


☆AC 100 V の LED 付スイッチの方法もある。

半波でダイオード 3 個分の電圧で点灯、Panasonic WN 52412 では 0.5 A まで




☆秋月電子で AC 100 V の LED があった。
AC 100 V に直結　入力　1. 8 mA　4200 mcd ＠ 80 円
ネオン管代用には明るすぎるようで、どこに使う？


発光部 2 個入りで全波点灯、Module 内は不明



☆川の流れに似たようなクイズ
手元に電圧可変の電源、SW、LED があり、全長 30 万 Km の電線がつながっているとする。
SW を入れたら LED はどうなるか？  光速を 30 万 Km / sec とする。

  ・ いつまでたっても点灯しない
  ・ 同時に点灯する
  ・ 1秒後に点灯する
  ・ 1秒より遅れて点灯する

答えは、最後に



④1.5 V で LED を点灯させる。

目的は、電池が 1本 （ 1.5 V ） で麦球が切れている場合、LED に交換するため。



☆回路はいろいろあるようだが、部品点数、入手のしやすさでこの回路にした。
麦球が 90 円ぐらいするのでこれ以下にしたかったが、100 円かかる。

ジュールシーフ ： Joule Thief というらしい。
Jewel Thief ：宝石泥棒 をもじったもので、エネルギーを使い尽くすという意味らしい。


☆実物のおもちゃに使われていた 3 V → 5 V の回路は、ダイオードが SS 14、IC は チップの 501 C
その他の部品定数はわからず。

☆501 C の代わりに HOLTEC PFM ステップアップ DC / DC コンバータ HT 7733 A を使用した。
HT 7750 A なら 5 V が得られる。

☆負荷 100 Ω ＋ 白 LED の場合、電池から 18 mA 流れ、LED 側 3.7 mA であった。
明るさは十分である。
22 μF のコンデンサは、なくても 2.4 V ぐらい出て点灯できる。




☆費用
  * HOLTEC HT7733A ： 50 円
  * マイクロインダクター 100 μH ： 10 円
  * ダイオード IN4148 ： 2 円
  * 電解コンデンサ 22μF ： 10 円
  * 白 LED ： 20 円
  * 抵抗 ： 1 円
  * 15 × 15 基板 ： 5 円
    合計 98 円


☆より安くにチャレンジ
  * 10 円安い HT 7750 A で 5 V にし、コンデンサを省けば、78 円となるが、そのおもちゃに合わせてやってみてから。

  * モータを駆動している場合、モータのブラシと整流子の断続でやってみた。
電圧は、インダクタ、コンデンサによって変わり、6 ～ 9 V ぐらい出る。
しかし、負荷（ LED ）なしでないと充電できないし、充電に数十秒かかる。
充電後、LED をつなぐと瞬時点灯するのみ。

  * モータ断続では、3 極で 450 HZ ぐらいしかできないので 3 桁ぐらい足りないようだ。
モータ両端の電圧降下、インダクタの発熱も問題で、これでは使えない、残念。



⑤1. 5 V で点灯の LED

2013. 06. 19 秋月にて発見、1 個 100 円、白色で明るさは充分である。
1 個だけの交換とか、昇圧回路が入らない場合などに使える。

単 4 を 2 本使用の照明付きルーペに組み込んだ。

ビニルモールドはカッターで部品を壊すことなく削除できる。基板サイズは、5 × 13 mm
電池 が 0. 8 V に減るまで明るいまま使用でき、経済的でエコ。
電池式 LED ライトなどは全部これにすべき。


2014. 01. 20 秋月にて発見、OptSupply 製、OELLP ： 1 個 70 円、11 × 21 mm 基板、白色で 5 個並列可能

部品は、. . 0117 チップと 47 μH のみ
入力 0.6 V くらいから点灯する。
入力 1.5 V で出力は無負荷でも点灯時でも 1.42 V ・・・どうなってるんだろう？
白 LED は 1.42 V では点灯せず、2.4 V ぐらいでないと点灯しないのに？
パルスだから平均電圧しか読めないんだね。




⑥自己点滅 LED

☆点滅回路と抵抗が内臓されており、外付けの電流制限抵抗は不要

☆電源電圧は、3 ～5 V で乾電池 2本でも使える。

☆電源電圧が 5 V を超えるときは、直列に抵抗を入れる。R ( Ω ） ＝ （ V - 5 ） / 0. 02

☆普通の LED N 個と直列にすると全部を点滅させることができる。
  * 電源電圧 V ＝ 5 V ＋（ 2 V × N ）にする。


IC には数十μA が常時流れており、メイン回路を ON / OFF する。


☆点滅イメージ
  * 50 ï¼… Duty

周期(ms)	100	200	250	500	1s	1. 3s	1. 5s	1. 8s	2s
周波数(Hz)	10	5	4	2	1	0.8	0.7	0.6	0.5
イメージ

  * 店頭では、1 ～ 4 Hz のものを見かける。



⑦自己点滅フルカラー LED

☆ 2 本足で、赤 → 緑 → 青 → 黄 → シアン → マゼンタ → 白 を繰り返す。

☆複数の場合、パラに接続する。



⑧RGB フルカラー LED

☆ 4 本足で各色独立に点灯できる。
カソードがコモンになっている。

足の長さで区別しているが、足間がせまいので絶縁に要注意

順方向電圧は各色で異なる。

マイコンなどで各色を ON / OFF すれば、7 色が作れるが、芯がずれているため、色変わりしたときにズレがわかり、全部 ON の白はにじむ。

各色を PWM で点灯させるとなめらかに色を変えられる。
しかし、白から灰などちょっとずつ違う色を連続させても単調で面白くなく、大きく変化させたり、乱数を使って単調な繰り返しを感じさせないプログラム作りがいる。
何万色ができる ・・・ に惑わされないことだ。




⑨赤外線 LED ( Infrared LED ： IR LED )

☆おもちゃのワイヤレスリモコンとして車やヘリに使われている。
電波使用を 「ラジコン ハマー」、赤外使用を 「赤外リモコンヘリ アパッチ」、有線を 「リモコン マリオカート」ということにする。
投光側をリモコン、受光側を本体側とする。


☆一般リモコンで赤外線を使う理由

  * 音波は周囲の雑音が多く、通信するたびにやかましい。
  * 超音波は可能だが高価
  * 電波では届く範囲が遠すぎて隣室の同型 TV が動作する。
  * 可視光は雑光が多い、目に見えてわずらわしい。
  * 赤外線は高価だったが、LED でできるようになったので、これになった・・かな？


☆信号の送り方

家電では、赤外線ヒータなどで誤動作しないよう、38 KHｚ のパルスで IR LED を ON / OFF し、同じ信号を 2 回 ～ 3 回送ってノイズ対策としている。
おもちゃも家電と同じ方法でやっている。



38 KHz の周期は、26.3 μs で、上図例では、半分の 13.15 μs を ショート、4 個分の 52.6 μs を ロングとし、モールス信号のようになっている。

リーダー部でロング 4 個を送って送信開始合図とし、信号部でショートを 10 個 （ 例：前進 ） 送り、終了部でロングを 4 個を送って信号終了合図としている。

同じ信号を 2 回送信して同じかどうかを受信側でチエックしてもらう。
前進ボタンがずっと押されていて、前回が 10 個で次回も 10 個の場合は信号を送らない （ 省エネ ） など、いろいろ工夫がしてある。



☆ハード構成（車の場合）
リモコンは、ボタン入力をエンコーダでエンコード（変調）し、トランジスタで IR LED を モールス的にドライブする。
IR LED は、波長 940 nm、順方向電流 100 mA 、160 mW クラスで、順方向電圧 も 1.35 V と低いため 電源は 3 V あればいい。
ヘリでは IR LED を数個使い、投光範囲が広くなるよう配置してある。
この処理をするために、エンコーダ自身は 10 倍以上の 500 KHｚ ぐらいで働いている。

本体側は、受光ユニットが 38 KHz ごとに 1 か 0 を見て増幅し、デコーダに渡す。
受光ユニット出力には、38 KHｚ のキャリア波形は含まれない。
デコーダでデコード（復号）し、HB （ 正逆回転用 H - ブリッジ ） でモータ M をドライブする。

受光ユニットには、赤外線のみを通すフィルタがあり、FD （ フォトダイオード ） で赤外線を検出する。
受光ユニットは、5 V のものが入手しやすいため、DC / DC ( コンバータ か三端子レギュレタ ） の電源が必要になる場合がある。
受光ユニットは、アクティブ LOW で PUR （ プルアップ抵抗 ） 内臓型を使っているのが多いが、デコーダ入力が逆の場合は INV （ 反転 ） が必要となる。

専用 IC で信号数は、車の場合、前・後・左・右・ターボ の 5 個 ぐらいであるが、同時走行用の CH 切換えなどの高機能化により、COB （ 黒丸 ： Chip On Board ）やマイコン採用に変わってきている。
しかし、LED 系が 38 KHｚでは 40 信号ぐらいが MAX で、同時作動 （ 前進中に右旋回など ） をさせる場合はもっと少なくなる。



☆ IR LED あれこれ

  * IR LED の光は、デジカメでピンク色に見えるので、球切れ？チエックに使える。

  * 受光ユニットは、電源 5 V のものしかなかった？が、2.7 ～ 5.5 V （ Typ 3 V ） も出てきて電池 3 V で可能である。


GP1UXC41QS

中心周波数 38 KHｚ
アクティブ LOW
電源 2.7 ～ 5.5 V
消費電流 待機時 0.3 mA
プルアップ抵抗 25 KΩ 内臓



☆赤外フォトトランジスタ PARA Light の L-31ROPT1C
おもちゃのレジスターの受光器に使われていた。
φ 3 砲弾型 LED と同じ外形だが、エミッタ、コレクタの 2 極で、赤外線 （ ピーク 波長 940 nm ）が当たると導通する。
この型番は、足の長いほうがエミッタ （ － ）で、普通の LED とは逆なので要注意！


外乱光を遮断する樹脂でモールドされており、外乱光の影響をほとんど受けないらしい。

普通のオープンコレクタセンサの使い方でよい。
受光時 ON なので、レジスタのように遮光で ON にはソフト的に論理反転が必要














------------ 関連事項 ------------


（5）光と色のこと

①光とは？

☆太陽から来る放射線は、電波（電磁波）からガンマ線など幅広く分布している。
これらのうち、強いエネルギーを持っているのが光（可視光線）の部分である。

☆光は波と粒子の性質を持ち、電磁波の一種と考えられている。

☆光の速度は、真空中で約 30 万 Km / sec の一定速で、この世の最高速度とされている。
しかし、レーザポインタを 10 万回転 / sec で水平に回すと、500 m 先の光点の周速度はこれを超えるが？

☆時速 100 Km の車から時速 100 Km でボールを前に投げると、地上の人にはボールは時速 200 Km に見えるが、車のライトを点灯しても車の速度が加算されず、ライトは 30 万 Km / sec である。・・・ どうやって実証したのか眉唾モノ。

☆人間の目に光が入らないと見えない。
夜空には光が満ちているが横に飛んでいるので見えないだけ。

ライブなどでレーザ光が横に飛んでいるのが見えるのは、空気中のホコリや水滴で散乱された光が目に入るから。
星の観望会などで指し棒として使われる緑色レーザポインタ （ 波長 532 nm ) も同じこと。




②色とは？

☆光（可視光線）の波長は 360 nm ～ 830 nm である。


☆太陽光（白色ということにする）は、波長 360 nm ～ 830 nm の連続波の合成結果として観測される。
連続波のうち、430 nm 、540 nm、700 nm 付近の 3 個所にエネルギーの大きい山がある。

☆人間の目には、430 nm 、540 nm、700 nm あたりの波長の光を認識できる 3 つの受光器があり、それぞれ 青、緑、赤と名付けた。
太陽光の分布に適応したものと思われる。

☆中間色は、強度の異なるこの 3 色を脳の中で合成して認識する。

☆この 3 色 赤 （ R ）、緑 （ G ）、青 （ B ） を光の 3 原色としている。

赤（4） ＋ 緑（2） ＝ 黄（6） になり、赤（4） ＋ 緑（2） ＋ 青（1） ＝ 白（7） となる。
青（1） ＋ 黄（6） ＝ 白（7） となり、青 と 黄 は補色関係にあるという。

R	G	B	色	NO.
0	0	0	é»’	0
0	0	1	青	1
0	1	0	ç·‘	2
0	1	1	シアン	3
1	0	0	赤	4
1	0	1	マゼンタ	5
1	1	0	黄	6
1	1	1	白	7

黒は全て 0 の真っ暗闇
8 以上は？、光では加えていくと明るい色になり、白に近ずく。

青（1）＋シアン（3）＝赤（4）になるかとういうと、これはならない。
赤成分を含まない（R＝0 のもの）をいくら足しても赤成分はできない。
数値の単純加減算ではないことに注意



③自分で発光しない物体の色とは？

☆全ての色を含んだ太陽光が、木の葉に当たると、緑だけを反射または透過して他は吸収し、緑だけが目に入るからと説明されている。

この説明には疑問がある。
  * 植物の葉は緑色をしているが、どうしてエネルギーの一番大きい緑を取り込まずに反射するのか？
  * 光合成が命の源であり、全色を取りこんで黒い葉となるのが自然である。自然がこんなムダをするとは考えられない。
  * ラジオ、レーザなどは同調共振増幅させて取り出すが、植物も緑を吸収して共振増幅し、その振動波が目に入るのではないか？

ずっと疑問に思ってきたが、思い込みがあったようである。
それは、｢ 自然がこんなムダをするとは考えられない ｣ ということだった。
人間の目は複雑な構造をしているが、よくできておりベストの方法だと思っていた。
しかし最近、｢ 自然がムダをするのはありふれたこと ｣ ということを知った。

デジカメを作るとき、レンズ、画素、裏に信号線の順に並べるのが合理的で、タコやイカなどの目はこの構造をしている。
人間の目は、レンズ、表に信号線 、画素の順になっており、光の減衰、信号を裏に回すための盲点があるなど不合理極まりない構造となっている。
人間とタコのご先祖様が違い、それぞれが進化した結果であるという。
進化は、構造追加による改善しかできず、後戻りして作り直すことができないという。


☆絵の具の 3 原色
黄、マゼンタ、シアンの 3 色で、インクジェットプリンタでおなじみ。
絵の具は混ぜると暗くなるため、基本色として明るい色が必要で、赤より明るいマゼンタ、緑より明るい黄、青より明るいシアンとなる。

説明として 「シアンの絵の具とは、赤色の光を吸収して青色と緑色の光を反射または透過する色材のこと 」・・・というのがあるが、言葉ではわかりにくいので、吸収＝1、反射＝0 として表にする。

R	G	B	色	NO.
0	0	0	白	0
0	0	1	黄	1
0	1	0	マゼンタ	2
0	1	1	赤	3
1	0	0	シアン	4
1	0	1	ç·‘	5
1	1	0	青	6
1	1	1	é»’	7

これで黄（1）＋シアン（4）＝緑（5）となる。
白は この混合では作れないので、鉛白などで別に作る。
8 以上は？、絵の具では加えていくと暗い色になり、黒に近ずく。

黄（1）＋赤（3）＝シアン（4）になるかとういうと、これもならない。
青成分を吸収するもの（B＝1 のもの）をいくら足しても青成分はでてこない。
数値の単純加算ではないことに注意

減算は、塗り重ねたものから、ある色のみ除去することができないので意味がない。

単純加減算できてスッキリすると思ったが、こうしてみると、この表もたいして役に立たないね。



④高温物体の色とは？

鉄を加熱していくと、赤 → 橙 → 白 → 青 に変わる。

これを黒体放射といい、色は物質によらず温度だけで決まり、この温度を色温度という。
つまり熱すると電磁波が出る？電場も磁場もないようだけど？
ろうそくの光は、熱せられた炭素原子が電磁波を出しているということらしい。

温度はケルビン（セ氏 ＋ 273.15）で、6500 K の色と表現される。


CIE 1931色度図

CIE ( Commission International de l'Eclairage ； 国際照明委員会 ) の規定で、光の色を x y の平面座標で表したもの。

スペクトル軌跡の周囲に記されているのは波長 ( 単位：nm ) である。

ｘ と y は色度を示し、x = 0.33、 y = 0.33 の＊マーク点が 基準の 6000 K 白 を示している。

中央の曲線が、黒体放射の推移で、色温度が約 500 K ～ 15000 K を示す。

緑色の恒星がないのがわかるね。

朝日や夕日で約 2000 K、正午ごろが 6500 K、シリウスで 9900 K、車の HID バーナーで 6000 K ～ 9000 K だそう。

16000 K あたりを超えると、紫外線、X 線、ガンマ線 領域となっていき、目では見えなくなる。
チャンドラ X 線衛星の観測では、カシオペア座 A の中性子星は、100 万 ℃ という。



⑤照明の単位

☆光束 ・・・ 単位時間あたりに放射される光の量で、単位は（ ｌｍ ： ルーメン）
照明器具の明るさであり、LED シーリングライトなどは 8 畳用 3800 ｌｍ 41W などと書かれている。
最近買った LED 電球の箱には、電球明るさ 60 形相当、全光束（明るさ） 810 ルーメン、昼光色相当 6700 K、広配光タイプ、寿命 40000 時間、消費電力 10 W と書いてある。

☆光度 ・・・ ある方向への光束の立体角密度で、単位は（ cd ： カンデラ ）
これも明るさであるが、指向性のある器具（ 例 ： 砲弾型 LED ）で 20 ｃｄ などと書かれている。
昔の単位は「燭光」で、ローソク （ candle ) 1 本の明るさ。
100万 燭光のナイター照明とか言ったね。
1 燭光 ＝ 1.018 cd

☆照度 ・・・ 単位面積当たりに入射する光束で、単位は（ ｌｘ ： ルクス ）
器具ではなく、机の上の明るさである。
太陽に照らされた地球の地面の明るさは、10 万ルクス。
満月は 0.25 ルクスというが、月に照らされた地球の地面の明るさである。




（6）資料

①JIS C 8910 一次基準太陽電池セル・・・ これによると太陽の光は、緑色のエネルギーが一番大きく、青色、赤色の順となっている。

地球に照射される太陽の全放射エネルギーは、1 平方 m あたり 1366 W


②JLEDS ：LED照明推進協議会 HP （ 協議会は解散している。）

③JLEDS ：LED照明ハンドブック 第1章 基礎編






------------ その他 ------------

☆クイズの答え

前提としたこと
①電流が LED に流れれば点灯する。
②電流は電子の移動である。
③電子の移動は電界から受ける力で起こる。
④電界の伝わる速さは光速と同じである。


・ いつまでたっても点灯しない ← 電線の抵抗が大きくて流れず点灯しない。これは論点が違う。
・ 同時に点灯する
・ 1秒後に点灯する　←　30万 Km を伝わるのに 1 秒かかるから。
・ 1秒より遅れて点灯する ←　真空中と違い電線中では遅いので、30万 Km を伝わるのに 1 秒以上かかるから。前提④と違う。

小生は SW ON とほぼ同時に点灯すると思うが自信はない。

配線が終わったとき、SW 両端は± 電界に充電されていて流す準備はできている。
SW を入れると SW 部の± 電界が中和されてなくなるので、電源から電界が光速で移動を開始する。
近い LED にはすぐに電界が伝わり、電子が流れ出すのですぐに点灯する。



これだと 0.5 秒後に点灯すると思うが、遠すぎて確認の方法がない。
SW の近くに LED を引っぱってくれば確認できる。


NHK の大科学実験で距離を減らしてやってくれないかなァ？


☆オマケクイズ
  *電流は電子の流れです。関電黒部発電所が発電を開始してから、発電所の電子はどのくらいの時間で大阪の家に届くでしょうか？
  *答えは、いつまでたっても届かない。理由は･･に









以前の 「005 1.5 V → 3.3 V 昇圧回路」 を LED 関連全般の場所として再編集した。


---- 2013. 11. 18 ----






















































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































見つかっちゃった。

☆オマケクイズ 答えの理由

発電機内の電子は、発電所内の変圧器との間を動くだけで外には出ない。
接地してあるかどうか知らないが、接地してあり、そこからモレ出たとしても、モレ出た 「 その電子 」 が途中でいろんな＋電荷と会わずに、家の接地線に来る確率はほぼ 0
同様に家内の電子は、近くの電柱の変圧器との間を動くだけ。

WEB 記事によると、電流の担い手としての電子の速度は、銅線で、ｖ （ mm / sec ) ＝ 0.0785 ×電流 （ A ） ÷ 断面積 （ mm＾2 ） となるそう。

40 形液晶 TV 100 W （ 1 A ）、コードの断面積を 0.75 mm＾2 として計算すると、0.0785 × 1 ÷ 0.75 ＝ 0.105 mm / sec となり、ナメクジ並み。
しかも交流なので、ナメクジが前後に震えている感じである。
コードの中を電子がビュンビュン走っているというイメージではない。

銅電線には、1 mm＾2 で 約 10 A （ 小生の目安 ） という許容電流があり、これを超えると熱くなって溶断してしまう。
上式に入れると 0.785 mm / sec が最大許容速度になる。

100 V の 1000 A を流したければ、100 mm＾2 の太い電線を使うか、電圧を上げて 10 A / mm＾2 以下にすれば 1 mm＾2 でいける。

実際の送電線では、30 ℃ の温度上昇以下に抑える電流減少係数が掛かっており、もっと余裕がとってあるようだ。
（ 関電 送電線 資料より ）

断面積（mm＾2）	電圧（万V）	電流（A）	備考
810	50	2575	鋼心耐熱アルミより線
410	50	829	鋼心アルミより線
610	27.5	1041	鋼心アルミより線/アルミ覆銅より線
330	27.5	713	鋼心アルミより線
240	15.4	593	鋼心アルミより線
200	15.4	655	硬銅より線
160	7.7	454	鋼心アルミより線
100	7.7	420	硬銅より線

----------- 2015. 11. 07 --------------
2024.03.07 修正