LEDのキホン

ども、開発部の「う」です。

最近お問い合わせが多い商品の上位にLEDがあります。
その中でも多いのが「LEDの付け方を教えて！」「抵抗はいるの？」「抵抗の計算方法は？」というものです。
で、今回はブログの場を借りてキホン中のキホン、LEDを1コ点灯させる方法を解説をしちゃいましょう！

まず、LEDを点灯させる時の基本回路は図の通り。
最低限必要なものが「電源・抵抗・LED」です。
LEDはダイオードの仲間なので、アノード(＋)からカソード(－)にはジャンジャン電流が流れますが、その逆には流れません。
つまり、つなぐ方向を間違えると電流が流れないので光らないということです。

また、LEDには流して良い電流の上限が決まっています。
LEDを正しくつないで電流をジャンジャン流し、その上限を超えてしまうとLEDは壊れてしまいます。
そうならないようにしているのが「抵抗」です。抵抗は流れる電流の量を調節しているのです。
質問で多い「抵抗はいるの？」という質問の答えがこれですね。
抵抗がないとLEDが壊れるので抵抗は必要です。

ちなみに、100円ショップなどで売っているLEDライトの中には抵抗がついていないものがあります。
それは電源にボタン電池を使用しているものが多いのですが、ボタン電池は取り出せる電流の量があまり多くありません。
ですから、抵抗がなくても電流が流れすぎないため抵抗が省かれているのですが、本来は正しい使い方ではありません！

つぎに抵抗の値の求め方です。
抵抗やLEDに電流を流すと、電圧が発生します。
この電圧と電源の電圧には決まりがあります。
電源の電圧＝抵抗の電圧＋LEDの電圧
になります。これはLEDのお約束です！
このお約束から、電源の電圧はLEDの電圧より大きくないといけないことが分かります。
LEDの電圧は、カタログなどを見ると[順方向電圧(○○mAの電流を流した時)]と書かれています。

ときどき、単3乾電池1本で白色LEDを点けたいという質問をいただくことがありますが、単3乾電池の電圧は1.5V、エレキットの白色LEDは20mAの電流を流した時の電圧が3.4Vくらいですから、お約束を守れないため、点灯させることができないのです。
白色LEDを光らせるためには、3.4V以上の電圧を取り出せる電源が必要になります。

えっと、抵抗値の求め方でしたね(^_^;)
抵抗の電圧は電源電圧からLEDの電圧を引いた値になります。
仮に電源に単3乾電池を3本使うことにしましょう。単3乾電池を3本直列につなぐと4.5Vになりますので、白色LEDを光らせるには十分です。

ここで登場するのがオームの法則！
オームの法則は、電圧と電流、抵抗の関係を表したものです。
抵抗にかかる電圧[V(ボルト)]＝抵抗に流れる電流[A(アンペア)]×抵抗の値 [Ω(オーム)]
と言う関係がありますので、この式を変形すると、
抵抗の値＝抵抗にかかる電圧÷抵抗に流れる電流になります。

抵抗にかかる電圧は、電源電圧-LEDの電圧でしたね。
では、電流は？そう！今はLEDに20mAの電流を流した時の電圧で考えていたので、電流はこの20mAになります。
式に当てはめるには、mA(ミリアンペア)をA(アンペア)に変換しなくてはなりません。
1A＝1000mAなので、20mAは0.02Aです。

これらの数字を式に当てはめると
抵抗の値＝(4.5V－3.4V)÷0.02A＝1.1V÷0.02A＝55Ω と、抵抗の値が求められました！
実際は55Ωという値の抵抗は存在しませんので、近い値の56Ωや68Ωの抵抗を使用します。

これでLEDの点け方はバッチリ！ LEDのお約束とオームの法則をおさえておけば大丈夫！

え、メンドクサイって・・・
ではとっておきのLEDをご紹介！
それは、エレキットのコード付LED！発光色も赤・白・黄色・青・緑、おまけに電球色まで、大きさも3mmタイプ、5mmタイプとよりどりみどり！

なんでこれがおすすめかって？
じつはこのコード付LED、抵抗のかわりにCRD(定電流ダイオード)があらかじめ取り付けられているんです。
CRDは、電圧が変わってもLEDに流す電流の量を自動的に一定に保ってくれるスグレモノ！
つまり、抵抗とか電源の電圧とかを気にせずに、つなげば光るLEDなのです！
※つなげば光るといっても、＋・－を間違えると光らないよ。また、電源の電圧は4.5V～24Vの範囲内じゃないとダメなのであしからず！
ぜひ使ってみてくださいね！