ある日の夜、ベッドサイドのボタンをそっと押すと、柔らかい光が照らされ、まぶしすぎて目が覚めるようなことがなく、安全に道案内をしてくれます。しかし、多くのボタン式スイッチは、特に暗い環境では非常に邪魔になるほど明るいLEDインジケーターを備えています。この記事では、DCプッシュボタンスイッチのLEDの明るさを下げるための2つの効果的な方法、抵抗器による電流制限とパルス幅変調（PWM）調光について考察します。
効果的な解決策のためには、明るさの問題の根本原因を理解することが不可欠です。ボタン式スイッチにおけるLEDの過剰な明るさは、通常、以下の要因によって生じます。
- LEDの発光強度： LEDのモデルによって明るさ（ミリカンデラ、mcdで測定）は異なります。一部の高輝度LEDは、低電流でも強い光を放ちます。
- 電流制限抵抗の値： LEDと直列に接続された抵抗器は、電流の流れを制御します。抵抗が低いほど電流が増加し、明るさが増します。メーカーは、コスト削減やより高い明るさを実現するために、小さな抵抗器を使用することがあります。
- 動作電圧： LEDは通常、1.8Vから3.6Vの間で動作します（色と材料によって異なります）。十分な電流制限なしに電源電圧がLEDの動作電圧を大幅に上回ると、過剰な明るさが発生します。
このシンプルで効果的な方法は、直列抵抗を追加してLEDを流れる電流を減らすことで明るさを下げます。
このアプローチは、オームの法則（V=IR）によって支配されます。固定された電源電圧（Vs）と比較的一定のLED順方向電圧（Vf）の場合、直列抵抗（R）を増やすと電流（I）が減少し、それによって明るさが低下します。計算式は次のとおりです。
I = (Vs - Vf) / (R + R_led)
ここで：
- I = LED電流
- Vs = 電源電圧
- Vf = LED順方向電圧
- R = 直列抵抗の値
- R_led = LEDの等価抵抗（通常は無視できる）
- 電源オフ： 回路を変更する前に、必ず電源を切ってください。
- LEDの極性を特定する： スイッチのマーキングを確認するか、LEDの長いリード線が通常、正端子を示していることに注意してください。
- 抵抗値の計算： 上記の方法を使用して、適切な抵抗を決定します。
- 抵抗器のハンダ付け： LEDのいずれかのリード線と直列に抵抗器を接続します。
- 明るさのテスト： 電源を再接続し、照明レベルを確認します。必要に応じて抵抗を増やします。
- 過熱を防ぐために、適切な電力定格（P = I²R）の抵抗器を選択してください。
- 電気回路を扱う際は注意してください。
この高度な技術は、LEDを高速にオンとオフに切り替えることでLEDの明るさを調整し、オン時間とオフ時間の比率（デューティサイクル）を制御します。抵抗器による制限と比較して、PWMは優れた効率と正確な明るさ制御を提供します。
PWMは、オン期間中に一定の電流を維持しながら、デューティサイクルを変化させることで明るさを調整します。デューティサイクルが高いほど明るさが増し、低いほど明るさが低下します。この方法は、電流の変化に関連する色の変化を防ぎます。
- 電源オフ： 変更前に電源を切ってください。
- PWM調光器を接続する： メーカーの指示に従って、電源、スイッチ、およびLEDを調光器モジュールに接続します。
- 明るさを調整する： 調光器のコントロールを使用して、希望の照明レベルを設定します。
- 目に見えるフリッカーを最小限に抑えるために、200Hzを超えるPWM周波数を選択してください。
- PWM調光器とLEDの仕様間の互換性を確認してください。
| 機能 | 抵抗器による電流制限 | PWM調光 |
|---|---|---|
| 複雑さ | シンプル（単一の抵抗器） | 中程度（調光器モジュールが必要） |
| コスト | 低 | 高 |
| 明るさ制御 | 制限付き（抵抗器で固定） | 正確（可変調整） |
| 効率 | 低（熱として消費される電力） | 高（より良い電力利用） |
| 色の整合性 | 電流の変化による潜在的なシフト | 維持（一定の電流） |
電気回路を扱う前に、必ず電源を切ってください。電子機器に詳しくない方は、資格のある専門家に相談してください。機器の損傷を防ぐために、コンポーネントの仕様（特に電力定格）を確認してください。
これらの技術を理解することで、ユーザーはプッシュボタンスイッチのLEDの明るさを効果的に最適化し、さまざまなアプリケーションで快適な照明環境を作り出すことができます。