LED 点灯回路【電流制限抵抗を計算する】

Last modified on 08/27/2014.

led led2

順方向電圧が2.0V であるため、LED を点灯させるためには2.0V より高い電源電圧が必要になります。そのため、電源は乾電池2 本の3V として決定することにします。また、順方向電流は余裕を考えて10mA にしようと考えます。ここでの余裕とは、電源の変動や抵抗の誤差などがあっても順方向電流が絶対最大定格を下回るようにすることです。電気的特性で使用される値以下で設計することが多いようです。

電源電圧が3V の条件で電流制限抵抗を求めてみます。回路図から、LEDに順方向電圧が生じると、電流制限抵抗R の両端の電圧VR は、電源電圧Eから順方向電圧VF を引いた
VR=E-VF
の値になっているはずです。この電圧に順方向電流IF を流すためには、オームの法則によって
R=VR/IF=(E–VF)/IF
のように計算することができます。したがって、LED の順方向電流の2.0V、先ほど決めた電源電圧の3V、順方向電流の10mA をこの式に電源電圧の代入すると
R=(3–2)/0.01=100
と求めることができ、100Ωの抵抗器を利用することになります。

もし、明るさを変えたいと考えたときには、順方向電流を多く流したり少なく流したりすることになります。順方向電流を5mA にしようと考えれば、電流制限抵抗は
R =(3 – 2)/0.005= 200
のように200Ωの抵抗器を用いることになり、順方向電流を20mA にしようと考えれば、電流制限抵抗は
R =(3 – 2)/0.02= 50
のように求められます。

電源を乾電池3 本の4.5V としたいときには、これまでの計算の電源電圧の値を変更すればいいので、それぞれ、下のように求めることになります。
R =(4.5 – 2)/0.01= 250
R =(4.5 – 2)/0.005= 500
R =(4.5 – 2)/0.02= 125
また、青色や白色のLED では順方向電圧が3.0V 程度ですので、4.5V の電源電圧で点灯させることを考えると、これまでの計算の順方向電圧の値を3.0V に変更して、それぞれ下のようになります。
R =(4.5 – 3)/0.01= 150
R =(4.5 – 3)/0.005= 300
R =(4.5 – 3)/0.02= 75

このようにして電流制限抵抗は計算できますが、計算した値の抵抗器が販売されていないこともあります。例えば、100 Ωの抵抗器はありますが、500Ωの抵抗器はありません。これは、抵抗器の許容誤差によって、E3 系列、E24系列といった数字の並びを用いて製造されているからです。E 系列の中から問題のない値の抵抗を選択することになります。


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