どよよん現象＠アマチュア無線

　今日は休暇を取りました。3月中が比較的忙しかったことに加え、コンテスト翌日は支障が無ければ休むスタンスを定着させようという狙いです。グループウェアに「謎の印」を入れておくと、最近は「おや、今週末は無線」などと聞かれるようになってきましたから、もう一押しでしょう

　くどいようですが「春の工作祭り開催中」・・・そこで、初っ端の工作モノに使う7セグのLEDについて、ちょっと真面目に検証することにしました。まずは前提条件から。

　1)　電源は3.3V、PICによる4桁のダイナミック表示
　2)　高輝度LEDに電流を少なめに流して省エネ化
　3)　ハード要素としては「定格」を重視して、輝度等はソフトで調整

　◆　LEDの選定

　まずはLEDのチョイスですが、これは既に1)、2) を意識して入手してある「OSL10561-LB」（秋月で購入）です。最大輝度の定格電流（20mA）は絶対に必要の無い明るいものであることは「検証済み」であり、凡そ2mA程度でも十分な輝度のようです。ダイナミック表示にすると勿論輝度は落ちますが、この辺りは表示周期で調整できると踏んで、とりあえず「5～10mA」を流すことにしました。

　◆　PICの出力電流に注意

　表示をPIC任せにする場合、IOピンの出力電流でLEDの供給電流を賄える必要があります。今回使用するPICでは、VDDの流し込み電流最大値が「70mA」となっていますから、７セグのLED（DPを含めると8セグ）の個々のLEDに対して9mA弱までしか流せないということになりますね。これが、今回必要となる電流制限用の抵抗値の最大値算出条件となります。

　◆　PICのIOピンの出力電圧

　PICのIOピンの出力電圧は、カタログスペック上はMinimumで「VDD-0.7V」となっていますが、流石にここまでは下がらないでしょう。敢えて無視してもいいと思いますが、0.1V程度は低くなるものと考えておきます。

　◆　スイッチング用のトランジスタのVCE値

　今回使用する7セグLEDは「カソードコモン」であり、2SC1815をスイッチングに使用する予定です。トランジスタ・スイッチングを使う以上は、VCE間の飽和電圧が生じますから、これも0.1V程度見ておく必要があります。上記のPICの出力電圧の低下分を合わせて、0.1～0.2V くらいの低下分を考慮しておく必要がありそうです。

　◆　LEDのVf 値

　今回使用するLEDのVf 値は、最高輝度の20mA時のカタログスペックで、「Typical：3.3V」となっています。これを5mA程度まで制限してやる必要があるわけです。仮に5mA時のVf が3Vだとすると、直列に抵抗を接続して0.3V分の電圧降下を起こさせることが必要ですが、実際のVf を実測しておいた方が無難・・・というわけで、これが実験ネタになります。

　いろいろと列挙しましたが、この検討の意味合いは、約3Vで光るLEDに対して電源電圧（VDD）が3.3Vという、正に「余裕が無い」というところにあります。これが5V程度の電源電圧であれば、細かい検討はある意味ネグってしまっても問題無いわけですね。

　さて、実験自体は既に組み立てに着手した工作モノの表示部を使いました。



　とりあえずエイヤで考えた51Ωの抵抗を接続して点灯させています。電源は、たまたまあった単四乾電池×2本で3.15V。若干多めではありますが、5mA台になっています。



　回路図まで書く必要はありませんが、暇だったんで・・・ この図から判るように実測Vf は2.87Vとなりましたが、LED個々にバラツキがあって、「凡そ2.9V程度」というのが正解のようです。

　ちょっと考察してみると、51Ωの抵抗を前提にもし上の図の電源電圧が3.3Vだったとすると「8mA強」の電流となります。これで「全点灯」すると、PICの最大定格（先に記したVDD流し込み電流の最大値）に迫る電流量となってしまいますから、もう少し抵抗値を上げたいところです。
　一方で、あまり電流をけちってしまうと輝度が低くなり過ぎ、ダイナミック点灯の点灯間隔が短くなる⇒消費電流が増えるということになりますから、必要十分な電流は流しておきたいところ・・痛し痒しですね。

　今回の工作モノでは、DPを含めた全てのLEDが点灯する可能性のある桁は1桁しかないため、4回に1回しか「8セグ全点灯」はなく、そういう意味ではこの「エイヤの51Ω」は案外イケてるチョイスだったかも・・・というわけで、大体結論が見えました。

　有給休暇を活用したヘッポコ実験はこの辺で・・・

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