LEDディスプレイのコンデンサは何に使われる？

LEDディスプレイの運用に携わる方には、さまざまな電子部品に関する知識と理解が欠かせません。

LEDディスプレイに使われるコンデンサは、電荷を蓄える部品です。近接した2枚の金属板の間に絶縁材料を挟んだ構造で、絶縁材料の種類によって、雲母コンデンサ、セラミックコンデンサ、紙コンデンサ、電解コンデンサなどに分類されます。

LEDディスプレイに使われるコンデンサは、構造上、固定コンデンサと可変コンデンサに分けられます。コンデンサは直流に対して非常に大きな抵抗を示し、直流を遮断します。一方、交流に対する抵抗は周波数の影響を受けるため、同じ容量でも周波数によって容量リアクタンスが異なります。なぜこのような現象が起きるのでしょうか。コンデンサは、電源スイッチSが閉じていないとき、充放電の働きによって動作するためです。

コンデンサの2枚の金属板は、他の一般的な金属板と同様、電源に接続されていない状態では帯電していません。スイッチSを閉じると、正極側の金属板にある自由電子が電源に引き寄せられ、負極側の金属板へ移動します。2枚の金属板の間には絶縁材料があるため、移動した自由電子は負極側に蓄積します。その結果、正極側は電子が減ることで正に帯電し、負極側は電子が増えることで負に帯電します。

コンデンサの2枚の金属板の間には電位差が生じます。この電位差が電源電圧と等しくなると、充電は停止します。このとき電源を切っても、コンデンサは充電電圧を保つことができます。充電されたコンデンサの両端を電線でつなぐと、2枚の金属板の電位差によって電子が電線を通って正極側へ戻り、電位差がゼロになるまで放電が続きます。

放電が終わると、コンデンサは電荷のない中性状態に戻り、電線には電流が流れなくなります。コンデンサに加わる交流の周波数が高いほど、充放電の回数が増え、充放電電流も大きくなります。つまり、高周波交流に対するコンデンサの抵抗作用は小さくなり、容量リアクタンスも低下します。逆に、低周波交流に対しては容量リアクタンスが大きくなります。同じ周波数の交流では、容量が大きいほど容量リアクタンスは小さく、容量が小さいほど大きくなります。