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クリスマスツリーなどに使われるイルミネーションライトの仕組み

陽が落ちるのが早くなると、公園や街のあちらこちらで見られる光を使ったイルミネーション、LED(発光ダイオード)が普及してからは一般民家でも庭木を飾ることが多くなり、クリスマスにいっそうの彩りを魅せます。
クリスマスツリーの写真
LEDは従来型のイルミネーションランプに比べて単色光なので鮮やかに感じ、電気の消費量が少なく、取り扱いが容易なのが特徴です。 電気の消費量が少なくても多く設置すれば従来型ランプと変わらずに環境負荷が大きくなると思うのですが。

さて、イルミネーションランプの特徴は、いろいろな色の光が点滅することです。ランプを点滅させる方法には
  1. 機械式タイマーとリレーを使う
    もっとも理解しやすい方法ですが、今使われることはありません。
  2. 電子式タイマーとサイリスターなどの電子スイッチを使う
    大電力のLEDライトを点滅できるので大規模なイルミネーションや光を造形するイルミネーションに使われます。
  3. バイメタル付き電球を使う(電球型)
    小型白熱電球を使う従来型のイルミネーションライトに使われる方法です。
    バイメタルは、熱膨張率の大きい金属板と熱膨張率の小さい金属板をビスなどで張り合わせたもので、加熱されると熱膨張率の小さい方に曲がります。この性質を利用して、バイメタルに電流が流れることによって発熱させて曲げてスイッチに使って電球を点滅させます。
    バイメタルを使った点滅回路の説明図
    上図の様にバイメタルと電球、電源を直列接続させると、バイメタルに電流が流れて発熱しながら電球が点灯し、バイメタルが熱によって曲がると電流が断たれて電球は消えます。電流が断たれるとバイメタルは冷めるので元の状態に戻って電流が流れ、電球は点きます。この繰り返しで点滅を繰り返します。
    通常、バイメタルは電球内に入っています。この方式は接点間にグロー放電が起きるために長期間の使用で壊れます。電球にも寿命があるので取り替えることになります。
  4. 点滅回路つきのLEDを使う
    現在、家庭用や小規模のイルミネーションに使われている方法です。小さなLEDは10mAか多くても20mAなので小電力用トランジスター程度の電子回路を組み込んでしまえば外観は常時点灯型と変わりません。
    クリスマスの時季なので100円ショップのダイソーに点滅型LEDがありました(2019年12月12日)
    ダイソーの点滅型LED
    ただ、私が購入した物はスイッチが壊れていて、乾電池を入れても反応無しでLEDが壊れたのかと焦りました。また、LED8個が並列に接続されていますが、赤色が低い電圧でも点くに対して青色は赤色が点き始める電圧より高く無いと点きません。光の波長が短くなるに連れてエネルギーが要るというのが解ります。
などがあります。
(2019年12月12日作成)