LEDの電流制限抵抗選定方法

LEDはLight Emitting Diodeの略だそうです。自分なんかは発光ダイオードという名称も使いますが同じものです。 ある程度の電流を流すと光るという電気部品です。

今回は、あまり厳密に考えず、「電子工作で点灯すればいいや」というレベルの回路の作り方のお話です。

2007/11/20 Satoh Kohtaro

まず、何はともあれ、電気を流さなければならないので、回路を組みます。

無骨くん作成のために色々実験が必要なのでと、ブレッドボードを用意していましたので、 今回はそこに組みます。

回路図はこんな感じです。

今回の話題は、上記回路中の固定抵抗の定格を決めることにあります。

2007/11/20 Satoh Kohtaro

今回使用しているLEDは、購入時に店頭のラベルに2.1V・10mAと書いてありました。

これは、2.1Vの順方向電圧をかけると10mAの電流が流れるもしくは10mAの順方向電流が流れている時の電圧降下は2.1Vであると いう意味であり、これ以上電圧・電流をかけないでという意味でもあると捉え、実験してみることにしました。

これは、あくまで電子工作用のお手軽実験ですので、（まさか無いとは思いますが、）製品などに適用する部品の選定時などに そのまま流用することは絶対やめてください。部品破壊の原因となる場合もあります。ちゃんと、データシートの定格を確認の上正しく使ってください。

オームの法則電圧＝電流×抵抗という式があることは、ご存知だと思います。

これを使って、とりあえずLEDに10mA流してみることにします。

手元にあった固定抵抗［470Ω］を使って実験してみることを考えると、

1. LEDに10mA流すということは、上図の回路は、直列接続なので、固定抵抗470Ωにも10mA流すことになります。
2. 470Ωの抵抗に10mA流すには、オームの法則より、4.7Vの電圧を抵抗の両端にかければよいことが導けます。
3. LEDは、10mAの電流を流すと2.1Vの電圧降下があるとのことです。
4. すなわち、上図回路の電源電圧は、抵抗の電圧降下分とLEDの電圧降下分の合計です。

よって、電源電圧は、4.7V+2.1V=6.8Vということになります。

実際、電源電圧6.8Vをかけた時の光り具合は、こんな感じです。

ちなみに、消灯時はこんな感じです。違いを確認ください。

以上で、点灯実験終了。

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最後に、数式を書いておきます。

［式1］電源電圧＝LEDに流したい電流×抵抗値＋LEDでの電圧降下

または

［式2］抵抗値＝（電源電圧－LEDでの電圧降下）÷LEDに流したい電流

［式2］は［式1］を変形させただけで、同じ意味です。

（例）電源電圧が5Vで、LEDに8mA流したい。ちなみに8mA流した時のLED電圧降下は、1.8V。 とすると、求めたいのは抵抗値なので、［式2］を使い、

［式2］抵抗値＝（電源電圧－LEDでの電圧降下）÷LEDに流したい電流

抵抗値＝（5－1.8）÷0.008＝400

よって、電流制限抵抗は、400［Ω］を使えばよい。

こんな感じです。思ったより簡単ですね。笑

2007/11/20 Satoh Kohtaro

無骨くんでは、状態確認デバッグ用にLEDを8個付け、マイコンポートからOn/Offできるように しようと考えてます。

なので、LEDはこうこうと点いている必要が無く、なるべく消費電流を抑えたいと考えてます。

方針は2通り。

1. LEDに流す電流量を低くする。(電流制限抵抗を大きくする)
2. 短い周期でOn/Offを繰り返し、Offの期間電流を止めることで総電流量を減らす。(ソフトウェアでPWM制御をする)

上記2つの方法を併用することで電流(電力)消費を抑えることが出来る。今回ここでは、電流制限抵抗を大きくすることを実験確認しておきます。 (PWM制御のほうは、別途紹介することにします。)

（左から、10mA、5mA、2mAでそれぞれ点灯させています。一番右は消灯した状態です。）

上記の写真から、10mAじゃなくっても十分On/Offの違いがわかります。

よって、無骨くんには、だいたい2mA～5mAぐらい(手持ちの抵抗の値が限られているので、 抵抗値はアバウトな近似値を使う)の電流でLEDを光らせることにします。

2007/11/20 Satoh Kohtaro