光量調整回路【LEDの直列接続】

Last modified on 08/27/2014.

series series2

2 つのLED を同時に点灯させる回路を考えましょう。同時に点灯させるためにすぐに思いつく回路は、下のようなLED を直列に接続した回路です。赤色のLED を用いるとすると、順方向電圧が約2V であることから、4V 以上の電源電圧が必要になります。乾電池3 本の4.5V を利用して順方向電流を10mA(0.01A)にしよう決めれば
(4.5-4)/0.01=50
のように、電流制限抵抗を決めることで2 つのLED を同時に点灯させることができるようになります。

抵抗器を用いて工作するときには、抵抗器の定格電力も意識しましょう。定格電力とは抵抗器が耐えられる消費電力(ワット)で、電力は電流の二乗×抵抗値で求められ、これ以下で使わないと抵抗器が壊れてしまいます。市販の抵抗器では1/4W のカーボン抵抗が多いので、ここでも全て1/4W を用いることを考えています。簡単な電子工作においても、抵抗値の小さい抵抗器を用いる場合、電流がたくさん流れることになるので注意が必要になります。今回の電流制限抵抗に対してワット数を計算してみると
P[W] = 0.01[A] × 0.01[A] / 50[Ω] = 0.000002
のように電力を計算することができます。0.000002W は1/4W(0.25W)よりも小さいため問題ないことになります。1/4W のほかに、電子回路でよく取り扱われるものには1/8W、1/2W などがあります。必要に応じて使い分けてください。

次に、可変抵抗器で光の量を調整する回路を考えてみましょう。電流制限抵抗を可変抵抗に変更すれば簡単に回路が完成しそうですが、単純に交換するだけではうまくいきません。なぜなら、可変抵抗器は0Ωになることがあるからです。すなわち、電流制限抵抗が0ΩになりLED を壊しかねないからです。そのため、0Ωになると困るときには可変抵抗器と直列に固定抵抗器も接続することが必要になります。直列接続した抵抗の合成抵抗は足し算によって計算できます。そのため、光量を調整するための電流制限抵抗の値の最大値と最小値を決め、その値に合う固定抵抗器と可変抵抗器を接続することになります。

今回、3V の電源電圧でLED の光量を調整するとすれば、最も明るく点灯させるときの順方向電流を10mA と考え、暗くするときの非常に少ないと考えます。順方向電流が10mA のときの電流制限抵抗は
R=(3-2)/0.01=100Ω
のように100Ωと計算できます。明るいときの電流を10mA とすると、暗くするときは電流は0.1mA くらいと考えます。そのときの電流制限抵抗は
R=(3-2)/0.00001=10000Ω=10kΩ
のように計算でき、10kΩを求めることができます。LED を暗くするため、電流制限抵抗を直列につなぎます。直列につないだときの合成抵抗は10kΩと100Ωですので10.1kΩになりますが、暗くするときの電流の値はほとん
ど変わりません。もし、10kΩの可変抵抗器を直列接続して可変抵抗器の抵抗値を最大にしても思うように暗くならないときには、可変抵抗器の値をもっと大きくしてください。


スイッチオフ【NOT・プルアップ・プルダウン】     【光と音】      光の三原色【LED の並列接続】