電子工作でLEDイルミネーションを作成するための理論を紹介します。
電子工作でLEDイルミネーションを作成したい！
今回は時間に応じてLEDが点滅するようなイルミネーションを作りたいという方向けです。
イルミネーション1から作るのが不安という方や電子工作が苦手だなと思う方は、既存の電子工作LEDキットで練習してから作るというのもオススメです。
自分も最初この手のLEDキットをたくさん作りました。
この電子工作でとくに面白かったのは、LED時計ですね。
イルミネーションとは関係ありませんが、楽しく電子工作ができます。
（簡単に作れるので徐々にレベルを上げてくと上達します。）
必要なもの
抵抗×6 （抵抗値は回路図参照）
2SC1815トランジスタ×3
電解コンデンサ×3
LED×3
はんだ、はんだごて
ニッパー
単三電池×2個
ユニバーサル基盤
*LEDを3つ使ったイルミネーションを作る場合の数です。
あとは各自必要なものをそろえましょう。
ex)ユニバーサル基盤が大きすぎるならカッターで切るならカッターとが必要
LEDイルミネーションの回路図
電子工作でLEDイルミネーションをつくる準備として
LEDイルミネーション用の回路を見てみましょう。
イルミネーション用の回路では、トランジスタの基本的な性質を使った回路となっています。
C1、R1、R2、NPN1、LED1をひとつのスパンとして見てください。
このスパンを3つ用意すれば3つのLEDイルミネーションが可能となり
5つ、6つ用意すればそれだけのLEDイルミネーションを作成できます。
簡潔に理論を話すとしたら、トランジスタの増幅作用とコンデンサを使うことで
電圧が加わる時間を調整している といったところでしょう。
*今回LEDイルミネーション用回路で使用している トランジスタの仕様書
トランジスタを使った発振回路も下記記事で紹介しています。
LEDイルミネーション回路のシミュレーション
実際に上図のLEDイルミネーション用回路をシミュレーションして
どのくらいの間隔で点滅するかを調べていきます。
一つ目のLEDはV1
二つ目のLEDはV2
三つ目のLEDはV3
で、どれも1.8V～2.4V程度になると点灯します。
この図からすべてのLEDが1s間隔で点滅していることがわかりますね。
6ｓほど点滅に時間がかかるのはLTSpiceのシミュレーション状の作用なので問題なしです。
ではここからLEDイルミネーションの点滅時間を任意に変えていきたいと思います。
LEDイルミネーションの点滅時間の選定
ただ同じ間隔で点滅するだけでは面白くないですよね？
なので抵抗値や電解コンデンサの値を変化させてLEDの点滅間隔がどうなるのか調べていきましょう。
R1の抵抗値を2倍の20ｋΩにしました。
V1の波形の長さ（以下パルス幅）を見ると概ね2sとなっていますね。
R1を大きくするとLED1だけを長く点灯させることができるとわかりましたね。
今度は電解コンデンサの値を大きくしましょう。
電解コンデンサは値が大きいほど、電気を充放電の性能が上がります。
なので電解コンデンサC3の値を2倍の400μFにしてシミュレーションしてみました。
V3のパルス幅がV1とV2のパルス幅の概ね2倍になっていますね。
したがって、電解コンデンサを大きくしてもLEDの点灯時間が長くなることがわかりました。
イルミネーションのアイデア
LEDシミュレーションを通して得たアイデアを紹介します。
まず抵抗値を変化させることで各LEDの点灯時間を変えれます。
よってR1、R3、R5の抵抗を可変抵抗にすれば、はんだ付けしたあとでも
可変抵抗の抵抗値を変えるだけで容易にイルミネーションの点灯時間を調整できますね。
また、スイッチなどを使ってスイッチONのときは分流・分圧で電流・電圧を落とし
スイッチOFFのときは元の回路の状態にすることでイルミネーションに変化を加えることもできますね。
以上「電子工作LEDイルミネーション作成への理論」でした。
最後まで読んでいただきありがとうございます。
お疲れさまでした。