次のプロジェクトで使用できるさまざまなタイプのLED

現在市場に出回っているLEDには多くの種類があり、次のプロジェクトに適したLEDを見つけるのは難しい場合があります。このブログ投稿では、さまざまなタイプのLEDとそのアプリケーションについて説明します。また、ニーズに合った適切なLEDを選択するためのヒントもいくつか提供します。

LEDライトとは何ですか？

長寿命LED（発光ダイオード）ランプ付きの埋め込み型ライト

「LED」は、電気を光に変換する半導体技術である「発光ダイオード」の頭字語です。 LEDは、電流が流れると可視光を発する特定の種類のダイオードです。

LED照明は数十年しか市場に出ていません。人々は、最初の電球が登場してから約100年後の、1960年代に最初にルディメンタルLED照明を作成しました。 1970年代に、LEDは電卓や時計などの電子機器で使用できるようになりました。しかし、LED照明が安価になり、一般的な照明アプリケーションで一般的に使用されるようになったのは2000年代半ばまででした。

PN接合ダイオードでは、電圧が順方向に使用されているときに、電子と正孔がPN接合で再結合して、エネルギーを光（光子）として放出します。 LEDが発する光の色は、PN接合を作成するために使用される材料によって異なります。

LEDの色は通常単色です。つまり、単一の色相を持ち、半導体のエネルギーバンドギャップに依存します。

LEDの電気記号

LED回路記号はわかりやすいです。 LEDシンボルには、光がデバイスから発せられることを示す、外側を指す2つの矢印が付いたダイオードシンボルが含まれています。

LED回路記号

発光ダイオードの記号をアウトラインとしてのみ表示し、フォームに記入せずに表示する場合は、通常、酸と一緒に使用しないことをお勧めします。アウトラインフォームも使用できます。

発光ダイオードの代替、LED回路記号

回路基板の外側やその他のコンポーネントにもLED記号が付いている場合があります。発光ダイオードの記号は、円で囲まれることがあります。この標識はもうそれほど人気が​​ありませんが、多くのサーキットで見ることができます。

LED（発光ダイオード）の特性

色とりどりの3mmq、1W LEDの山–発光ダイオードと赤外線受信機

LEDを回路に接続して使用する前に知っておくべきLEDの特性がいくつかあります。これらの特性は、順方向電圧（Vf）、順方向電流（If）、およびLEDの極性です。

LEDの順方向電圧

これは、LEDが使用できる電力量である電圧定格の別の用語です。また、LEDが電気を通すための電圧です。たとえば、すべての5mm LEDの定格電流は20mAですが、順方向電圧はそれぞれ異なります。

異なる色のLEDは、最大電圧定格がわずかに異なります。 LEDの最大定格電圧は3.2ボルトですが、赤色LEDの最大定格電圧は2.2ボルト、青色LEDは3.4ボルト、白色LEDは3.6ボルトです（電圧が高いLEDほどより多くのアンペア数が必要です）。

LEDの順方向電流

LEDの電源はDC12Vバッテリーで、LEDの種類に応じて100〜150時間ごとに充電する必要があります。 LEDは敏感なデバイスであり、LEDを流れる電流の量が重要であるため、LEDが正しく接続されていることを確認することが重要です。

LEDの明るさは、LEDに流れる電流の量にも依存します。電流が多すぎるとLEDが破壊され、電流が少なすぎるとLEDが暗くなります。 LEDの最大順方向電流は20mAです。

ただし、LEDの色が異なれば、最大順方向電流も異なります。たとえば、赤色LEDの最大順方向電流は30mAですが、青色LEDの最大順方向電流は50mAです。

LEDの極性

コンポーネントの極性は対称性の尺度です。 PN接合ダイオードのような発光ダイオードは非対称であり、電流は一方向にのみ流れることができます。

上の画像の矢印は、正から負への従来の電流の流れの方向を示しています。 LEDの長いリード線は、常に正のリード線（アノード）です。

短い方のリード線は常に負のリード線（カソード）です。 LEDの極性を逆にすると点灯しません。供給しすぎる電流によってLEDが損傷する可能性があるため、LEDと直列に抵抗を使用することが重要です。

LEDが順方向にバイアスされている場合（つまり、カソードに対してアノードに電圧を印加している場合）、電子はデバイス内の正孔と再結合して、光子の形でエネルギーを放出することができます。この効果はエレクトロルミネッセンスであり、光の色（光子のエネルギーに対応）は半導体のバンドギャップに依存します。

LEDライトはどのように機能しますか？

蛍光灯、青色の背景に通常のLED

発光ダイオード（LED）は、電気エネルギーを可視光に変換する半導体デバイスの一種です。 LEDは、電気を通すことができる物質である半導体と呼ばれる材料で構成されています。半導体の製造に使用される材料には、金属と非金属の2種類があります。シリコンとゲルマニウムは、人々が半導体を作るために使用する非金属の例です。

LEDに電気エネルギーを加えると、デバイス内の電子がデバイス内の正孔と再結合し、光子の形でエネルギーを放出します。この効果は私たちがエレクトロルミネッセンスと呼んでいるものであり、光の色（光子のエネルギーに対応）は半導体のバンドギャップ次第です。

LED照明の種類は何ですか？

LED照明の2つの主なタイプは、従来のLEDと有機LED（OLED）です。 LEDの種類のリストは次のとおりです。

表面実装ダイオード（SMD）LED

白い孤立した背景に表面実装された7セグメント2進数

これらはPCBボードに取り付けられ、所定の位置にはんだ付けされます。これはおそらく、入手可能な最も頻繁なタイプのLEDチップです。表面実装LEDは、スルーホールの従兄弟よりも明るく、さまざまな形状をしています。最も一般的なタイプは3528および5050パッケージです。

3528 LEDはより小さく、使用する電流が少なく、5050ほど明るくありません。これらは、スペースが狭く、熱放散がそれほど重要ではないバックライトやキャビネット下照明によく使用されます。

5050 LEDはわずかに大きく、2本ではなく3本の脚が付いているため、標準的な電球の従来の照明方法よりも熱を放散できます。これにより、車のヘッドライトやその他の高光出力の表面実装デバイスなどの高出力アプリケーションに使用できるため、用途が広がります。

スルーホールLED

白いアルミニウムの上面図 SMDLEDとマイクロチップを備えた電子回路

LEDにはさまざまな形状とサイズがあり、最も人気のあるものは3mm、5mm、および8mmです。 LEDは、赤、青、黄、緑、白など、さまざまな色で利用できます。

チップオンボード（COB）LED

黒いキャリアトレイのCOBLED

COBは、SMDよりも強力な制御光ビームを生成するチップオンボードタイプです。さらに、特定の方向に光を放射するように設計されているため、選択が簡単です。

2色LEDと3色LED

カラーLED

これらのタイプのLEDは、1つのLEDに2色または3色あります。 2色のLEDには赤と緑があり、3色のLEDには赤、緑、青があります。これらは、印加する電圧に応じて異なる色を発する可能性があるため、ステータスインジケータとしてよく使用されます。

高出力LED

2つの高出力SMD白色照明LEDが白色の背景に分離されています。

通常、LEDが消費できる電力量をワット単位で測定します。これらはLED付きの素敵な懐中電灯です。それらを使用して、アレイを使用してスポットライトや自動車のヘッドライトを作成することもできます。非常に多くのエネルギーがLEDを通過するため、ほとんどの場合、ヒートシンクが必要です。ヒートシンクは、LEDライトから熱を放散するために使用できる、多くの表面積を持つ金属の塊です。

デュアルインラインパッケージ（DIP）LED

DIP LEDチップは、「LEDライト」という言葉を聞いたときに多くの人が思い出すように、オリジナルのLEDです。 DIP LEDチップは、若いチップよりも古いものの、今日でも使用されており、サイズが小さいため、組み込みデバイスに一般的に存在しています。それにもかかわらず、それらはあまり明るくなく、限られた量の光しか生成できません。

RGB LED（赤–青–緑のLED）

背景が黒のリールのRGBLEDストリップ

RGB LEDは、互いに接続された3つの個別のLEDで構成されています。しかし、それは彼らが3色しか生産できないことを意味するものではありません。赤、緑、青は主要な加法色であるため、各色の強度を変更して、虹のすべての色相を作成できます。 RGB LEDには4つの端子があります。各色に1つと、共有ピンです。

調光スイッチ

壁のコレクションに調光スイッチを備えたスイッチ

他のタイプのライトと同様に、LEDライト用の調光スイッチもあります。これらのタイプのスイッチは、電球に流れる電力量を制御します。

LED電球の調光スイッチと比較して、標準の白熱電球の調光スイッチは効果的に機能しません。

その結果、他の種類の電球よりも消費電力が少ないため、従来の電球はLEDに置き換える必要があると誰かが提案しています。

有機LED

垂直農法の植物は成長します 光で生成されたLEDライト。

有機LEDの背後にある基本的な概念は発光ダイオードです。 LEDは、その名前が示すように、有機成分を含んでいます。基本的な発光ダイオードは、注目されている特定のPN接合から光を放出します。有機LEDは薄いシートに存在し、拡散した輝きを生み出します。

ほとんどの場合、ガラス基板上に堆積した薄膜物質です。次に、半導体コンポーネントを介して埋め込まれたピクセルに電気インパルスを送信します。これにより、LEDが点灯します。 LEDテクノロジーは、効率と複雑さの両方の点で驚異的なスピードで開発を続けており、どの分野でもそのアプリケーションに制限はありません。

グラフェンLED

2015年後半、人気チャンネルBBCは、光の開発にグラフェンコーティングされたLEDフィラメントを採用することを発表しました。通常の電球よりも効率的であり、ユーザーのエネルギー料金を約10％節約できると主張しています。グラフェンの使用は、マンチェスター大学で働いていた科学者によって最初に開発されました。競争は現在進行中であり、それは耐久性のある材料の独創的な用途を発見するのに役立ちます。

最大輝度LED

高輝度LEDという用語は、発光ダイオードの無機LED（ILEDと略されることが多い）を指します。照明や装飾の分野では、すでにこのタイプのLEDが利用されています。しかし、無機LEDが一般的な照明目的に十分なほど強力になったのは、2010年代初頭になってからでした。高輝度LEDは、白熱灯や蛍光灯などの従来の光源の代わりとしても使用されています。これらのタイプのLEDは長寿命で、省エネです。

カラーLED

葉のない木の木の枝にぶら下がっている球形の黄色い電球とセピア色の夕方の空の背景

カラーLEDはすべての人の注目を集めており、クールホワイトLED、ウォームホワイトLED、デイライトLEDの3つの色で利用できます。暖かい白いハロゲン電球は、屋内照明に最も人気のある選択肢です。昼間のLEDの淡いブルーの色相は、真っ白なベースに青みがかった色合いで、主に実際の色相を引き出すために動作します。

集積回路付きLED

LEDTVクローズアップのLED回路基板

-アドレス指定可能なLED

異なる波長のLEDを個別にプログラムすることもできます。個々のLEDは、さまざまな程度の色制御を備えたさまざまなチップセット（WS2812、APA102、およびUCS1903）を使用して制御可能になります。

-サイクリングLED

LEDはすべて同じように作られているわけではありません。サイクリングLEDを例にとってみましょう。これらのLEDには集積回路があり、外部電源を使用せずにLEDを点滅させることができます。

-内蔵抵抗

小さな電流制限抵抗を備えたLEDは、抵抗を内蔵したLEDでもあります。これらのLEDの電流を制限するために、ポストには小さな黒い四角いICがあります。だからあなたの電源をオンにして、内蔵の抵抗器でLEDを点灯させてください！

特別なLED

-赤外線LED

赤外線LEDは白い背景で分離されています。

可視スペクトル外の光を発するLEDがあります。たとえば、赤外線LEDは非常に一般的です。テレビのリモコンでそれらを利用して、目に見えない光を介して小さな情報を送信することができます！これらは通常のLEDに似ている可能性があるため、区別するのは困難です。

-紫外線LED

スペクトルのローエンドにUVLEDが表示される場合もあります。紫外線LEDは、ブラックライトのように、特定の材料を蛍光灯にします。多くの細菌は紫外線に敏感であるため、表面の消毒にも役立ちます。偽造検出クレジットカードや書類などにご利用いただけます。

ミニLED

これらの小さなLEDの基本的な目的は装飾することです。小さなLEDライトのチェーンがある場合もあれば、別々に使用する場合もあります。さまざまな色があります。

ミニLEDライトの最も重要な側面は、そのサイズが小さいことです。そのため、自動車やその他のスペース効率が要求される場所で利用できます。

英数字LED

英数字LEDには、7セグメント、スターバースト、およびドットマトリックスの形式があります。 7セグメントの種類では、すべての数字と制限された数の文字を表示できます。

すべての文字がスターバーストディスプレイに表示される場合があります。ドットマトリックスディスプレイの場合、各文字を5x7ピクセルで表します。 7セグメントLEDディスプレイの人気は、エネルギー要件が軽減され、ディスプレイの柔軟性が向上した液晶ディスプレイとして、1970年代と1980年代に衰退しました。

LEDの点滅

点滅するライトと明るいスポットライトを使用した壁の3Dレンダリング。

常時点灯しているLEDは、外部機器を必要とせずに注意を引く信号として使用できます。点滅するLEDは通常のLEDと同じように見えますが、電圧レギュレーターとマルチバイブレーター回路が組み込まれているため、1秒のリズムで点滅できます。

拡散レンズLEDで見ると、この回路は小さな黒いスポットとして表示されます。点滅するLEDの大部分は、1色の光を発しますが、より高度なデバイスでは、RGB混色を使用して、色間で点滅したり、色を順番にフェードスルーしたりすることもできます。

シンプルなLED回路

探求すべきいくつかの興味深いLED回路プロジェクトのアイデアがあります。

LEDパイロットライト、LEDバッテリーテスター、LED常夜灯、LEDディスプレイなど。

LEDチューブ/LED電球などの材料が必要になる場合があります。

その他の基本的なLED回路については、こちらをご覧ください。

従来の電球よりもLEDライトを使用する利点

電球につながった青い表面にしわくちゃの紙が付いている

LEDライトは、消費電力とコストを削減したい産業および商業企業にとって多くの利点があります。 LEDライトの利点のいくつかはここにあります。

低消費電力

LEDは、比較的少ないエネルギーで大きな光を生成するため、白熱灯よりも効率的です。

LEDは、消費する電力の70％以上を光に変換します。これは、熱に変換することで多くの電力を浪費する他の電球よりもはるかに優れています。 6ワットのLED電球は、40ワットの白熱灯と同じ量の照明を作り出すことができます。

LEDは、電気代を節約できるだけでなく、従来の電球よりもはるかに長持ちします。そのため、電気代を節約し、家庭用照明で省エネライフスタイルを得ることができます。

長寿命

クールライト付き直管グリーンライトロール

LEDライトの平均寿命は、通常の白熱電球よりもはるかに長くなります。典型的な白熱電球は約1,000時間持続します。平均的なLEDライトの寿命は50,000時間です。 LEDライトは、使用方法にもよりますが、6年から12年のどこでも耐えることができます。これは、従来のLED電球と比較して非常に有利です。

幅広いカラーパレット

白熱電球には、さまざまな色相と光のトーンを作成するためのジェルまたはフィルターが必要です。一方、LEDは、時間の経過とともに燃え尽きたり色あせたりする可能性のあるゲルやフィルターを必要とせずに、より広い範囲の色と色温度を提供します。放出される光の色は、実際に使用されるダイオード（または材料）を変更することにより、LEDで変更されます。

さまざまな色の光が植物の成長に影響を与える可能性があるため、屋内で植物を育てるなどの特定のタスクにLEDを使用している場合は、これを考慮することが重要です。たとえば、青い光は植物の背を高くするのに役立ち、赤い光は植物がより多くの花を咲かせるのに役立ちます。

環境にやさしい

LEDはさまざまな点で環境に優しいです。 CFLに含まれる水銀のような有害物質は含まれていません。また、HIDのように紫外線を生成したり、有毒な化学物質を大気中に放出したりすることもありません。

さらに、LEDはリサイクル可能であるため、寿命が尽きた後は、廃棄する代わりにリサイクルすることができます。

設計の柔軟性

LEDのもう1つの利点は、さまざまな形状とサイズがあることです。これにより、家やビジネスにLED照明を選択する際の設計の柔軟性が高まります。

たとえば、従来の白熱電球のように見えるLED電球や、CFLやHIDのように見えるLED電球を見つけることができます。また、E26、E12、GU24などのさまざまなタイプのベースを備えたLED電球もあります。

高輝度と高輝度

LEDも高輝度と高輝度を備えています。これは、他のタイプの標準的な電球よりも優れた照明を自宅やビジネスに提供できることを意味します。

調光機能

LEDは5％から100％の範囲の電力レベルで使用でき、成功率は90％を超えます。メタルハライドなどの一部の照明技術は、20％から50％の電力レベルでのみ調光できます。

また、調光スイッチは、白色光または暖白色のどちらが必要かを判断するのに役立ちます。

方向性

LEDは、白熱電球とは異なり、すべての方向に光を分配するわけではありません。これにより、反射板や拡散板の内部で光が失われたり閉じ込められたりすることがないため、エネルギー消費を最小限に抑えることができます。反射板や拡散板は、生成光の約半分を電球から出さないようにすることができます。 LEDは、指向性のある光出力があるため、タスク照明や埋め込み式ダウンライトなどのアプリケーションに最適です。

熱や紫外線の放出なし

鈍い白熱電球が落ちた後で交換しようとしたことがあれば、使用中にどれだけ熱くなるかを知っています。白熱電球などの従来の光源は、消費するエネルギーの90％以上を熱に変えますが、照明には10％しか使用しません。

LEDライトは、オンにしたときにほとんど熱を放出しないため、触るとはるかに安全です。

さらに、LED電球は、水銀灯などの一部の種類の照明のように紫外線（UV）を放射しません。これは、生地やアートワークの色あせを引き起こさず、UVによる損傷を恐れることなく閉鎖空間で利用できることを意味します。

発光ダイオード：LEDライトの取り付け方法

暗い背景にストリップコイルを導いた。輝くダイオードを導いた

LEDライトの設置は大変な作業のように思えるかもしれませんが、いくつかの簡単な手順で、すぐにエネルギー効率の高い照明にたどり着くことができます。

まず、LEDライトを設置する場所を決定します。

次に、必要なツールと資料を収集します。

第三に、以下の指示に従ってください。

LEDストリップライトの取り付けは非常に簡単なプロセスで、誰でもそれほど問題なく行うことができます。最初のステップは、ライトに適した場所を見つけることです。場所を選択するときは、電源と部屋のレイアウトの両方を考慮する必要があります。

良い場所を見つけたら、次のステップはツールと材料を集めることです。ドリル、ドライバー、ワイヤーストリッパー、その他の基本的なツールが必要です。電源、LEDストリップライト、コネクタも必要です。

最後のステップは、LEDストリップライトの指示に従うことです。これは、使用しているライトのブランドとモデルによって異なります。ただし、通常は、電源をライトに接続してから、付属のブラケットを使用して、選択した場所にライトを取り付ける必要があります。

より永続的な解決策を探している場合は、LEDストリップライトを電源に直接はんだ付けすることもできます。これにより、より強力なつながりが得られますが、ほとんどのプロジェクトでは必要ありません。

市場で入手可能なさまざまなタイプのLEDライト

LEDの種類：黒い背景の最新のLED電球

LEDの最良のタイプは何ですか？最も一般的なタイプのLEDの1つは、さまざまなアプリケーションで役立つ小さな丸い電球である標準LEDです。標準のLEDは、白、青、緑、赤など、さまざまな色で利用できます。

もう1つのタイプのLEDは、標準のLEDよりも大きくて明るい高出力LEDです。高出力LEDは、街灯や壁取り付け用燭台などの屋外アプリケーションでよく見られます。

LEDストリップは、ますます人気が高まっている別のタイプのLEDです。 LEDストリップは長いです。 LEDの薄いストリップを使用して、部屋にアクセント照明を追加したり、キャビネットの下にタスク照明を提供したりできます。

最後に、LED電球は、従来の白熱電球の代わりに使用できるLEDの一種です。 LED電球はさまざまな形状とサイズで入手でき、屋内と屋外の両方のアプリケーションにアクセスできます。

LEDは他のライトとどう違うのですか？

LEDの種類：街灯

LEDが他のタイプのライトと異なるいくつかの重要な方法があります。例：

熱

LED照明の利点はたくさんありますが、主な利点は、他のタイプの照明よりも省エネであるということです。白熱電球はエネルギーの90％を熱として生成し、CFLはエネルギーの約80％を熱として生成します。一方、LEDはほとんど熱を発生しません。

光源

LEDは海塩の粒とほぼ同じ大きさであり、その数は少なく、海塩のピンチに匹敵します。光源は、2つの材料が結合された半導体からのものです。

方向

LEDが発する方向が、これらのタイプのライトの違いです。特定の方向に光を放射するため、リフレクターとディフューザーの必要性が少なくなります。これらが光をトラップします。特定の方向に光を反射する他のタイプの照明は、多くの無駄な光を引き起こし、器具から離れることさえありません。

ニーズに合った適切なLED電球を選択する方法。

LEDの種類：選択方法

LEDライトを購入する前に、考慮すべきことがいくつかあります。

LEDの種類：リストを作成する

LEDの種類：やることリストに記入する人

家の中のランプの量と種類を数えます。

あなたはLEDライトにいくら払っても構わないと思っていますか？時間をかけて見て回れば、高品質で手頃な価格のオプションを見つけることができるかもしれません。

必要な電球の種類を決定します。

あなたの家のすべての部屋が同じ電球を必要とするわけではありません。決定を下すときは、各部屋の機能を考慮してください。

–たとえば、調理中にキッチンの明るいライトを見たい場合があります。

–または、リラックスした雰囲気を作り出すために、リビングルームの柔らかな光を好むかもしれません。

LEDの種類：光の色について考えてください。

LEDの種類：光の色

空間を照らしたいのはどの色の光ですか？

白色光が最も一般的ですが、黄色、緑、青などの他の色のLEDもあります。

家の特定の部屋に特定の色の光を好む人もいます。たとえば、寝室では青い光が落ち着くかもしれませんが、白い光は家庭や商業用の照明で警戒を怠らないのに役立ちます。

ライトの色温度も考慮する必要があります。

-これをケルビンで測定すると、光がどの程度暖かくなるか冷たくなるかが決まります。

–たとえば、色温度が2700Kの電球は暖かい黄色の光を発し、色温度が6000Kの電球は冷たい白色の光を発します。

明るさまたはルーメン

LEDの明るさは重要です。ニーズに基づいて適切な明るさのレベルを選択する必要があります。スペースが少ない場合は低輝度設定が必要ですが、スペースが広い場合はより多くの光が必要になります。つまり、高輝度LED（無機LED）です。

ある場所に設置する必要のあるライトの種類もコストに影響します。ルーメンは、単位時間内にLEDによって供給される光の量を測定します。設置する必要のある器具の数は、その地域のサイズとそれを使用する人の数によって異なります。

LEDライトの種類

最初のステップは、必要なLEDライトのタイプを決定することです。 LEDライトは、さまざまな用途向けにさまざまな形式で入手でき、さまざまな種類のLEDストリップライト、小型ライト、ハロゲン電球、器具があります。

LED成長ライトを使用して家で植物を育てたい場合は、それらが必要になります。装飾用の小さなLEDライトをお探しの場合は、カラフルなミニLED（白色LED、青色LED）とクールなライトを入手してください。

LEDの種類：経済的および環境的節約を計算する

LEDは、他のすべての電球と同様に、さまざまな形状とサイズで提供されます。それらは、今日入手可能な最も高価な電球タイプの1つです。しかし、LED技術の最近の進歩により、価格が下がっています。多くの電力会社は、LEDの初期費用を節約するためのインセンティブプログラムを提供しています。 LEDライトは投資ですが、長期的にはお金を節約できます。

LEDはお金を節約するだけでなく、他の電球よりも環境にやさしいです。その上、それらはさまざまなサイズ、形、および色で利用できます。十分に小さいミニLEDを入手することもできます。

LEDの種類：LEDにはヒートシンクが必要ですか？

LEDの種類：消費電力用のLEDランプからのアルミニウムヒートシンクの詳細

はい。 LEDライトストリップは、それらから熱を取り除き、それを周囲の空気に戻すためにヒートシンクまたはチャネルを必要とします。 LEDストリップは急速に劣化します。

概要

LEDにはすべての形状と色があり、次のプロジェクトで使用できる多用途の照明オプションになっています。 LEDを選択するときは、ライトの色、明るさ、および視野角を考慮することが重要です。ニーズに応じて、さまざまなタイプのLEDも利用できます。この投稿により、利用可能なさまざまなタイプのLEDと、プロジェクトに適したLEDを選択する方法について理解が深まったことを願っています。 LEDについて他に質問はありますか？以下のコメントでお知らせください！