コレクタに繋がったＬＥＤの電流の決定方法

トランジスタをスイッチとして使った回路として、ベース側にRbを繋げ、
コレクタ側に直列にLEDとRc、エミッタ側を接地させたものををよく目にします。
このとき、Rcは、ＬＥＤの電流制御という意味でしょうか？

しかし、この場合ベースに抵抗を入れてIbを決定（hfeを考慮してIcが決定）を
しているため、上記のＬＥＤ用の抵抗は無くても、ＬＥＤに任意の電流を流す（定電流）
ことができるのではないでしょうか？
トランジスタ回路は、最近勉強を開始したばかりですが、この問題で悩んでいます。
どなたかすっきりする回答をお願いできますでしょうか。

多分、トランジスタをスイッチとして使うことがキーポイントだと感じているのですが。。
定電流減として使う場合とトランジスタの動作が変わるのでしょうか？

No.2 ベストアンサー 回答者： xitian 回答日時： 2012/02/01 17:18

間違いました。

【誤】
一方で、よく行われているようにトランジスタが完全にONになることを前提にRcの抵抗値を決めると

【正】
一方で、よく行われているようにトランジスタが完全にONになることを前提にRbの抵抗値を決めると

　RcではなくRbです。すみません。

この回答へのお礼

なるほど、スイッチとして使うときは、ＯＮになりすぎる領域を使うということですね。私がいままで勉強した範囲の単なる増幅機能の領域とは別に考える必要がありますね。ちょっと、この部分の勉強まはまだでしたので、事前に概略がわかりました。どうもありがとうございました。

お礼日時：2012/02/01 18:29

No.3 回答者： KEN_2 回答日時： 2012/02/03 00:33

トランジスタをスイッチとして使った場合の動作として、オンとオフのSW動作させるのが定石です。

　オン(ON);０Ω（出来るだけ低抵抗にする）
　オフ(OFF)；無限大
このオンの状態はトランジスタのPcの増加を低減する目的で、Vce（sat）を引き下げるために2・3倍のIbを流しオーバードライブ状態で動作させます。
　よって、トランジスタをスイッチとして使ったSW回路のオン状態では、０Ωと見做せると考えます。
（後述しますが、Vce（sat）で0.2Vから0.3V程度の飽和電圧が発生しますが・・・）

>このとき、Rcは、ＬＥＤの電流制御という意味でしょうか？
その通りで、オン時は０Ωと見做せるので、Rcで電流制限されるのです。

「2SC1815」のデータシートをリンクしますので、コレクタ・エミッタ間飽和電圧;Vce（sat）が0.1Vから0.25Vの値が記載されています。Pc；450mWも注目ください。
http://akizukidenshi.com/download/2sc1815-y.pdf
　このVce（sat）を考慮しないで、Ib x hfe でベース電流でコレクタ電流を制限しようとすると、トランジスタにVceが印加されPc（コレクタ損失）が増加して最悪発熱で焼損してしまいます。
　このPcを低減する目的で、通常の増幅回路とは異なりSW動作はVce（sat）を引き下げるためIbを多く流しオーバードライブ状態で動作させオン動作としているのです。

この回答へのお礼

どうもありがとうございました。よく分かりました。最初の方と甲乙付けがたい
よく分かるご回答ですが、最初に返事をいただいたといおうことで、最初の方をベストアンサーにさせてください。

お礼日時：2012/02/07 18:00

No.1 回答者： xitian 回答日時： 2012/02/01 17:06

＞　このとき、Rcは、ＬＥＤの電流制御という意味でしょうか？

　そうです。

＞　上記のＬＥＤ用の抵抗は無くても、ＬＥＤに任意の電流を
＞　流す（定電流）ことができるのではないでしょうか？

　できますがhfeはトランジスタごとに同一ではなく、また温度上昇によって増大しますので、この方法で電流を一定にするにはフィードバックを持った制御が必要となります。仮にRbを可変抵抗として出荷時に目的の電流に調整しても、トランジスタの温度上昇に応じてhfeは増大し電流は無制限に大きくなってLEDは焼損します。熱暴走です。

　一方で、よく行われているようにトランジスタが完全にONになることを前提にRcの抵抗値を決めると、トランジスタはONになりすぎる状態(飽和)にONとすることでコレクタに一定の電流を流す事が出来、無調整化できるので商品として好都合です。この時Rbは、（LED電流/hfe×オーバードライブファクタ）となるベース電流が流れるように決定します。オーバードライブファクタとはトランジスタをONにしすぎるための係数で、具体的にはトランジスタによるhfeのばらつき、hfeの温度係数を吸収する目的があり、２などを選びます。

　コレクタ側の抵抗を省略する方法には、エミッタに抵抗を入れて定電流回路とし、ベース抵抗を不要とする方法があります。コレクタ電流を変化させる必要がある場合は良い方法です。この回路ではコレクタ電流は(入力電圧-ベース電圧)に比例します。