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LEDの静電気対策方法とは？
- LEDの静電気対策の一つとして、ツェナダイオードを逆並列に接続する方法が一般的に有効です。
- ツェナダイオードは、静電気の放電を効果的に行うことができます。
- これにより、LEDが静電気によるダメージを受けにくくなり、高い信頼性を確保できます。
- 電子部品・基板部品
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静電対策とは全く違いますが参考までに記入します。 電源搭載した基板上のＬＥＤを外部機器の状態表示のために配線で 引き出す場合、外線誘導サージなどから保護する場合もあると考えます。 正負電源ラインのどちら側にＬＥＤを配置するかにもよりますが、 ＧＮＤライン側に配置していることが多かったです。モットもこう いった状況では逆流防止用ダイオードも直列に配置していましたが・・。 通常はコストアップに繋がることから部品点数削減するのでしょうが わざわざ使うのは静電破壊防止以外の目的もあるのでは？と思ったので。 静電対策ということは工場生産過程での保護目的でしょうか？ 静電保護した当該部品（一般にＥＳＤＳ：静電気敏感性部品）を認識 できるように表示して、運搬・保管し、グランド接続をはじめ静電対策が 施されたエリアで指定員が適切に開封すれば、湿度４０％以上あればまず 破壊は無いと考えます。これで破壊実績があるとすればグランド接続が うまく出来ていなく、途中で抵抗が発生しているのかもしれません。 帯電や設備に原因があるにせよ、部品が静電破壊されていればファンクシ ョンテスタでラインアウトさせれますが、劣化では発見されることは少ない ので、早急に部品納入から製品の保管・運搬までを見直すべきかと・・。 あと、ＬＥＤは半田付け時の温度に弱いものもあり、最近のＰｂフリー 半田使用時には特に（他にもコンデンサとかも）注意して下さい。 話が脱線してしまいましたが、ここは軽く流して下さい。
毎度ＪＯです。 最近の半導体は、そのほとんどの製品が静電気対策が施されています。 ＩＣであれば電源にダイオードでクリップされていますし、 MOSFETは、ゲートにツェナーダイオードが形成されています。 ＬＥＤの直流逆電圧Ｖｆは４Ｖ程度ですが、静電気対策が施されていない製品も多くあります。 LEDに対しツェナダイオードを逆並列に接続する事により、LEDに逆電圧がかかっても0.6Vでクリップします、 逆方向の電圧に対する保護だけであれば、ツェナでない普通のダイオードでもかまいません。 順方向の保護であれば、ツェナ電圧も保護に効果ありかな？？ しかしLEDに静電気対策を施さなければならないような環境での使用を想定して設計するなら、 他の半導体も影響があるでしょうから、基板全体で静電気対策を施します。 LED単体での使用、例えばリレーに内臓された動作確認LEDなどは、保護ダイオードが内臓されています。 ほとんどの素子はＰＮ結合で構成されています、これに逆方向バイアス電圧を増加すると、小数キャリアによる電流が急に増加して熱が発生し、PN接合を破損してしまう。 これを防ぐには定められた電圧以下で利用しなければならない。この限度を逆耐圧といいます。 素子の内部で逆電圧が発生する事はありませんが、外部との接続では逆電圧が発生する事があります。 そこでほとんどの素子のピンには、保護ダイオードが最初から形成されています。
お礼
JOさん 回答、誠にありがとうございます。 私は、自動車のメカトロ設計に携わっております。 ※基本的にはメカ設計ですが・・・ LEDを含め素子関係がなぜ逆電圧に弱いのか？という基本的な考えが わかりません。 度々すみませんが、回答を頂ければ幸いです。 JOさん いろいろご丁寧にご回答、誠にありがとうございます。 いくらメカ設計とはいえこの辺の知識も向上させていきたいと 思い、いろいろ質問させていただきました。 今後もよろしくお願いします。
逆バイアスの防止対策です。 ＬＥＤは逆方向の抵抗値は高く逆バイアスのかかり易い状況にあります、逆バイアスがかかると破壊に至ります。
補足
ogw036さん 回答、誠にありがとうございます。 先ほど、おつさんにも再度ご質問させてもらいました。 LED素人の為、今後もよろしくお願いします。
LEDの逆耐圧は意外と低いのです。５Ｖなどとなっているものもあります。 その電圧以上がＬＥＤにかからないように、逆耐圧電圧以下のツェナーを逆並列でつければ、ＬＥＤにそれ以上の逆電圧がかからないことになり、保護出来ます。 静電気の電圧は2000V以上、時には数万ボルト以上になります。エネルギー自体はそれほどではないのですが、最近よく使われる白色ＬＥＤ，つまり青色系ＬＥＤ（ＧａＮ系）は発光層が非常に薄いため、静電破壊を起こしやすいのです。そこで最初からランプの中に静電保護素子を入れ込んでいるＬＥＤも最近は多いです。 追記します。 二つがこんがらがっていました。訂正します。＾＾ 静電気保護 -> ＧａＮ系の白（青）ＬＥＤなどは静電気に弱いので、どちらかといえばバリスタやツェナーなどの保護素子を使います。電流の流れる向きは双方向（バリスタ）、単方向（ツェナー）2種類があります。バリスタをＬＥＤ内部に内蔵しているものがあります。静電気が起きたとき、静電気はバリスタにながれます。ツェナーの場合はツェナーに逆電圧として流れます。 耐圧保護 -> 回路として逆電圧のかかる恐れの無い場合、普通は使いません。＾＾ たとえば5V系の回路ならば必要ないでしょう。私も製品においてもツェナーは入れていません。もちろん、逆電圧がかからない前提で設計していますが。 逆耐圧が低い -> これはメーカーに確認しなければならないのですが・・・ ここからは憶測で。 以前、仕事でカーブトレーサーを使い、LEDの電圧電流特性を延々と測ったことがあります。＾＾；； そのときのＬＥＤは赤だったのですが、逆降伏電圧がだいたい１０Ｖ前後だった記憶があります。となると安全係数を見積もって、カタログに載せられるのは4～5V程度かなと。5V系回路が多いので、5V以下の数値は載せづらいと私は想像しています。
お礼
おつさん 回答、誠にありがとうございます。 基本的にツェナダイオードを接続するものは発光色が、青色、白色の物だけでよいと思っておりましたが、LEDの特性上（耐逆電圧）全てにツェナダイオードを接続しなければならないのでしょうか？（他の色は静電気に耐えられる？） また、LEDはなぜ耐逆電圧に弱いのですか？ 度々すみませんが回答を頂ければ幸いです。 おつさん 回答、誠にありがとうございます 今回の質問で多くの知識を吸収する事ができ、満足しております。 今後も、よろしくお願い致します。
お礼
koyuno さん 回答、誠にありがとうございます。 静電気対策を促したい理由と致しましては、まずは設計的に静電気対策を 考慮した構造としたかった為です。 私は自動車のインパネ付近のSW設計をしておりますが、最近のSWのSPECには 耐静電気の仕様が含まれいる事から今回の投稿に至りました。 一般に行っている静電気対策として”ツェナダイオードを逆並列にする”が なぜ有効なのかを知りたかった為です。 koyuno さんを含め皆様にいろいろご教示頂き勉強になりました。 今後もいろいろよろしくお願いします。