通常、赤色LEDは発光素子として使用するが、実は光センサーとしても利用できる。そのため、1個のLEDを単一の回路で駆動することにより、発光と受光の両方の機能を持つ素子として機能させることが可能だ。 通常、赤色LEDは発光素子として使用するが、実は光センサーとしても利用できる。そのため、1個のLEDを単一の回路で駆動することにより、発光と受光の両方の機能を持つ素子として機能させることが可能である＊1)。LEDがオンのときには発光素子として、オフのときには受光素子として働くようにするのである。 図1に示したのは、夜間照明用として使用する場合の回路例である。この場合、LEDは昼間はオフに保持され、周囲が暗くなるとオンになる。CMOSタイマーIC「7555」は単安定マルチバイブレータとして利用する。同ICの2番端子（トリガー端子）の電圧が電源電圧の1/3以下になると、それが同バイブレータのトリガー

LED照明のちらつきを実測 それではいよいよ、この簡易光センサーを使って、LED照明のちらつきを検証していこう。 その前にまず、先ほどの疑惑を解消しておきたい。つまり、携帯電話機のカメラでしまが見えた蛍光灯の光を確かめる。図6が、簡易光センサーに蛍光灯の光を当てて、出力電圧をオシロスコープで観測した時の様子だ。この波形が、蛍光灯の光出力の波形に相当する。 明るい時は約1.2Vの電圧が発生している。この波形から読み取れるように、蛍光灯の光は電源（商用の交流電源）の周波数の2倍の周波数で明るさが変動している。しかし、消灯している期間はないため、人間がちらつきを感じることはないと考えられる。 次は、本連載のバックナンバー「LED照明のリスク」で紹介した市販の安価なLEDライトの光の波形を見てみよう。図7がそれだ。スイッチをオンにしていても、実際には光が消えている期間が半分以上あり、電源周波数の2

照明用のLED電球がスーパーやコンビニでも販売される時代になり、価格も1000円程度と手ごろになった。その一方、LED照明で目が疲れたり気分が悪くなったりしたという報告もある。原因はちらつきだ。部品代わずか数十円の簡易光センサーで、購入前にLED電球のちらつきを確認すれば、健康被害を回避できる。 →「Wired, Weird」連載一覧 LED照明の普及が進んでいる。商業施設のみならず、オフィスや家庭にもどんどん入り込み始めた。ただ、その普及の一方で、LED照明の環境で目が疲れたり気分が悪くなったりするという健康被害も起きているようだ。インターネットで検索すると数多くの報告が見つかり、マスメディアで報道された事例もある。原因は、LED照明が細かく点滅するちらつき（フリッカ）だとされている。 LED照明は本当にちらついているのだろうか？ 市販のLED照明のカタログを確認してみたが、ちらつきに関

初めてのLED照明製作――研修生はいかにしてトラブルを克服したのか：Wired, Weird（2/2 ページ） ■AC100Vによる動作確認 独自の部品配置を行った研修生のLED照明回路にAC100Vを接続したところ、数秒間はLEDが明るく点灯したものの、その後、｢バッ、バッ、バッ｣という音がして、LEDストリング2列分、計24個のLED素子が消灯すると同時にパッケージ内部で破裂が起こった。これには筆者も驚いた。よく見るとLED素子の周辺が少し黒ずんでいることが分かった。 一方、定電流回路に接続したLEDストリングについては、12個のLED素子全てに問題がなかった。そこで、改めてミラー回路に接続したLEDストリングの電源配線を確認したところ、電解コンデンサC3の＋側ではなく、FET出力となるC2の＋側に配線してあったことが判明した。 ■LED破裂の原因 LED素子が黒ずんでいたのは過電力に

筆者の務める職場で、高専（高等専門学校）の学生のインターンシップ研修を行った。研修テーマとして選んだのは「LED照明の製作」である。学生たちがこの研修の過程で起こしたさまざまなトラブルは、この回路を試作する際の注意事項として大変参考になった。 研修のテーマであるLED照明は、小型基板（95×72mm）に36個のLED素子とLED照明回路を搭載するものだ。LED照明回路は、前回の記事で紹介したものを使用した（図1）。図2は、筆者が製作したLED照明のサンプル基板である。 使用した部品は秋月電子通商の通販を利用して購入した。部品点数は57点で、部品代の総計は700円弱となった。ただし、部品代の半分近くを占めたのは、36個の白色LED素子（単価9円）である。 研修を行った2人の学生（研修生）のLED照明の組み立てプロセスは対照的だった。1人は、サンプル基板と回路図の両方を使って組み立てた。しかし

試作したLED照明は、実際に利用する前に、きちんと動作することを確認するための試験を実施する必要がある。組み立てを終えた後で、LED照明にいきなりAC100Vを印加すると、接続ミスや部品ミスが存在する場合に基板の焼損や部品の破裂が発生してしまい、せっかく製作したものが無駄になりかねない。 今回はまず、前回紹介した無効電力を有効利用するLED照明に初めてAC100Vを接続する前に行うべき動作試験について説明する。続けて、このLED照明にセンサーなどを追加した応用例について報告する。なお、このLED照明は、非絶縁のAC100Vを電源として使用する。このため、電源焼損と漏電には十分な注意を払う必要がある。 試作したLED照明は、実際に利用する前に、きちんと動作することを確認するための試験を実施する必要がある。組み立てを終えた後で、LED照明にいきなりAC100Vを印加すると、接続ミスや部品ミスが

安価なLED照明は、おいしい部分（AC90V以上）でしか電力を消費しない。これが高効率の秘密だ。そのため、より多くの無効電力が発生してしまう。 効率が良いと呼ばれる電源は、一番“おいしい”部分（AC85V以上の領域）で電力を消費することにより効率を高めていることが多い。一方、おいしくない部分（AC85V未満の領域）では電力を消費しないので、電力そのものが未消化となる。効率が良いと言っても、このおいしくない部分で無効電力が生み出されているのだ。 安価なLED照明は、この効率が良い電源よりもさらにおいしい部分（AC90V以上）でしか電力を消費しない。このため、より多くの無効電力が発生することになる。今後、LED照明の導入が進んでいくことは確実である以上、LED照明の電源の無効電力を削減するような知恵が求められるだろう。 そこで、前回紹介した通り、無効電力を有効利用するLED照明を提案したい。

LED照明はよいことばかりではない。これまでの照明にはなかった落とし穴が幾つかある。例えば、発光タイミングの問題や発熱が少ないことによる問題、力率の問題だ。低力率に対応するには、LEDの電源回路に工夫が必要だ。 近年になって、LEDを用いたさまざまな照明機器が製品化されるようになっている。世間では、LED照明がエコ時代の寵児（ちょうじ）として持てはやされており、その電力効率は蛍光灯を用いた照明機器を凌駕しつつある。また、長寿命という特徴は、照明機器としての将来性を約束するものといえるだろう。 一般的なLED照明は、消費電力が15W未満で、寿命が4万時間と言われている。市場を急拡大させているLED照明のあおりを受けて、白熱電球は駆逐されており、電球型蛍光灯の市場の伸びも頭打ちの状態になりつつある。また、発熱の少ないLED電球では、人感センサーを搭載した製品も登場している。こういった製品は、通

同じ顧客から同じ種類の基板の修理依頼 同じ顧客から同じ種類の基板の修理依頼があった。前回と同様に全ての部品の動作を確認したが、やはり不具合は見つからない。不良部品がないので、前回と同様にプルアップ抵抗を追加するという対策を施して、依頼先へ返却した。しかし数日後、依頼先から『装置に実装したが動作しない。不良品と一緒に良品の基板も送るので再調査してほしい』との連絡が来た。非常に良心的な依頼先である。正常品と一緒に不良品を確認すれば本当の不具合の原因が分かるかもしれないと思い、再調査を引き受けた。送付された正常品と不良品の入力回路部分の比較の写真を図3に示す。 基板を受け取ったら入力のセンサーラインの電流を制限する抵抗が不良品は3.3kΩ、正常品は1.5kΩと大きく違っている。使用されていたフォトカプラの電流伝達係数（CTR）をデータシートで確認したら不良基板は100～600％で、正常基板は10

転がり落ちてきた"謎のリング" 外したジャックの背面から小さく切った薄いやすりを内部に入れ、接点部を磨いて接触不良を直そうと、やすりを背面の隙間から入れた瞬間、ジャックの前面から黄色いリングが転がり落ちてきた。 『なんだこのリングは!?』※リングの写真を図5に示す。

繰り返すエンストの恐怖 ―― 劣化した車のバッテリーを復活させる方法（1）：Wired, Weird（2/3 ページ） 『デサルフェーション回路』とは？実際に試作してみる。 なぜバッテリーが劣化するのか？ マイカーに使用されていたバッテリーには鉛蓄電池が使用されていて、バッテリーが放電すると電極の鉛の表面に硫酸鉛が生成されるのだが、この時にバッテリーを充電しないと硫酸鉛が鉛電極に付着し、放置すると電極の抵抗が大きくなる。これがバッテリーの性能が低下する原因だった。 この鉛電極に付着した硫酸鉛がサルフェーションと呼ばれていて、『デサルフェーション回路』とは、サルフェーションを除去する回路のことだ。デサルフェーション回路によるバッテリー回復の基本的な考え方は、バッテリーに高周波のパルス電流を流し、電極に付着した硫酸鉛（サルフェーション）を壊すことだった。 Webで見つけた回路では、12Vのバッ

さらばエンスト！ ―― 劣化した車のバッテリーを復活させる方法（2）：Wired, Weird（1/3 ページ） エンストを起こしやすくなった劣化した車のバッテリーを復活させるため、バッテリー改善器を自作することにした。今回は、前回判明したバッテリー改善器の修正点を克服し、バッテリー改善器を完成させる――。 ⇒連載「Wired, Weird」バックナンバー 前回は、エンストを起こしやすくなった劣化した車のバッテリーを復活させるためバッテリー改善器を試作した。バッテリー改善器を付けて充電を繰り返したら、エンストの頻度が少なくなり効果は確認できた。パルス電圧をバッテリーに印加することでバッテリーの性能が改善する意味もほぼ理解できた。さらに、知人の自動車整備工場を訪問しバッテリーを改善する情報を収集し、改善するポイントと目標が見つかった。それはパルスの電圧を高くすることとパルスの周波数を最適化す

保護接地 感電に対する保護対策として、電気的絶縁を行うのに加え、保護接地（PE）を利用することもできます。したがって、基礎絶縁を行ったAC-DC電源とPE接続された1個の出力は、2つの保護対策を要する安全要件を満たします。出力電圧がフロート状態の場合は、二重絶縁または強化絶縁を行った電源のみ許容可能です。危険電圧はどれも露出しないでください。露出している導電部品は、通常動作状態および単一故障状態において危険が生じないようにしてください。 IEC回路は次のように分類されます。 1つの保護レベルとして保護接地（例：金属筐体を接地、または出力を接地）と故障した電源の切断（ヒューズまたはサーキットブレーカー）を行うため、基礎絶縁のみが必要なシステム。危険電圧は露出されない（金属筐体または非導電性筐体を接地）。クラスI電源には、次のアース記号を表示する必要がある。 金属筐体を接地不要にするために、二

人体の電流しきい値 電流の流れが引き起こす損傷の定義は単純ではありません。人体の抵抗は110Vdcで約2kΩで、電圧が高くなるにつれて低下します。しかし、この数値は大きく変動します。皮膚抵抗は内臓の抵抗よりもはるかに大きく、特に乾燥肌の人の抵抗値は最大100kΩになることがあります。全接触、つまり手の全体を標準的な約8cm2の表面領域に接触させた場合の電気抵抗は、例えばわずか0.1cm2の表面領域に指先が触れる部分接触の場合よりも小さくなります。ただし、電流が狭い接触点に集中的に流れて局所焼損を生じる場合や皮膚が湿っている場合、人体内部の抵抗は1kΩ未満になります。さらに、皮膚は帯電した接触点と下層組織間で誘電体のような働きをするため、AC抵抗がDC抵抗よりも小さくなるので、AC電流の方がより危険になります。 電流の流れにより生じる損傷の定義を明確にするために、人を感電させないための電流制

「危険」を表す“danger”と”hazard”という言葉は、しばしば同様の意味で使用されます。区別する1つの方法は、“danger”を潜在的な”hazard”と見なすことです。例えば、電源ケーブルに危険（danger）な電圧がかかることがあっても、ワイヤが絶縁されているのでケーブルを安全に取り扱うことができます。しかし、絶縁部分に損傷や劣化が生じた場合、ケーブルへの接触は危険（hazard）な状態です。 本連載の冒頭で述べたように、DC-DCコンバーターの重要な用途の1つは、それを使用するアプリケーションの安全性を高めることです。DC-DCコンバーターが安全認定品であれば、アプリケーションの設計者はそのコンバーターを「ブラックボックス」として扱い、安全規則に適合させるための内部の適切な保護対策はDC-DCコンバーターのメーカーに委ねることができます。 だからといって、アプリケーション設計

超小型、超低消費電力の電源IC技術を自動車にも――。 電源IC専業メーカーのトレックス・セミコンダクター（以下、トレックス）は、2019年1月16～18日に東京ビッグサイトで開催された展示会「第11回 オートモーティブ ワールド」に出展し、モバイル機器やウェアラブル端末などで培った超小型／超低消費電力電源IC技術を応用したユニークな車載用電源ICの提案を実施した。出品製品の中には、36V対応同期整流式DC/DCコンバータとして世界最小クラスのパッケージサイズを実現する次世代車載電源ICも含まれ、大きな注目を集めた。そこで、第11回 オートモーティブ ワールドのトレックスブースの展示製品についてレポートしよう。 小型化ニーズが急速に高まる車載ECU市場 ご存じの通り、自動車はさまざまなADAS（先進運転支援システム）を搭載し、自動運転の実現へ着実に歩みを進めている。こうした自動運転化の流れに

⇒「Wired, Weird」連載バックナンバー一覧 高価なハンダ吸引ワイヤを使わずに、ハンダに穴を空ける 基板の部品穴（ランド）のハンダ抜き（ハンダ外し）は、基板の回路変更や修理での部品交換には必須だ。読者はこの作業に、ハンダごてとハンダ吸引ワイヤを使用していると思う。ハンダ吸引ワイヤは便利だが少し高価だ。また、ワイヤに浸み込んだハンダは廃棄することになり地球環境にはあまりよくない。元々、ランドに部品を取り付ける穴さえ確保できればハンダを破棄する必要はない。今回は安価で簡単なハンダの穴抜き方法を紹介する。これはスルーホールのハンダが溶けたときにスルーホールに細い棒を差し込んで穴を確保する方法だ。実例の写真を図1に示す。 図1では3つの細い棒を使用しているが、左下は竹製のようじ、中央下は一般的な木製ようじだ。そして、右上は今回の主役になる“魔法のようじ”だ。竹製ようじは硬いので折れやすく、

なんだこの設計は！　メーカーの資質を疑う醜い回路設計：Wired, Weird（2/3 ページ） 論理不良の有無から確認 さてCMOSロジックIC 4000シリーズの調査に戻る。まず動作状態の論理不良の有無を調べるため、12Vの電源を入れてICの入力と出力を確認した。基板全体の消費電流は80mAだった。CMOSロジックICの基板にしては消費電流が少し多いようだ。実装されたICのピンアサインをデータシートで確認しながら全てのICの入出力端子の電圧を確認した。その結果、論理上は正常な値で、Low側は0.2V以下、High側は11.8V以上だった。問題がある論理のICは見つからなかった。 20個もの入力端子が…… CMOSロジックICで他に不具合があるとすると、入力端子がオープンのままでプルアップかプルダウン処理がされていない可能性がある。これを確認するため100kΩの抵抗を12Vでプルアップし

「G2JL」とそっくりな保護ICを発見!! 保護ICの機能やピン番号も判明したので、これと同等のリチウム電池の保護ICを数社のデータシートから調べた。その結果、あるICメーカーの保護ICのピン番号がぴったり一致し、データシートの参考回路図の定数も図5と全く同じだった。このICの参考回路図をベースに、ピン番号などの要素を加えた回路図を図6に示す。 図6の応用回路例でICのピン番号も定数も図5と全く同じだ。実装されていたG2JLはこのICの相当品に間違いない。また他社のリチウム電池の保護回路を調べてみたが、回路の構成は全く同じだった。 不便さの理由を考察する 類似ICのデータシートが見つかったのでICの機能も理解できた。さて、なぜ電池を抜いて充電した電池を挿入すると、電圧が出力されないという不便な仕様となってしまっているのかを考察していこう。 この保護ICはリチウム電池で過放電や過電流が発生し