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LEDを壊さない抵抗値の求め方

2022/12/19に公開

Arduino

抵抗がないと煙がでる

初歩的なところがよくわかってなくてしょっちゅう煙を出していたのでちゃんと調べた。

まず使っているLEDの仕様を確認する

項目	値
VF	2.0V	IF=20mAにおける標準値
最大電流	30mA
光度	1500mcd	IF=20mAにおける標準値
ドミナント波長	640nm	IF=20mAにおける標準値
半減角	15度 (狭角)	IF=20mAにおける標準値
逆耐圧 (逆方向耐電圧、VR)	5V
PD	72mW

VF → 順(方向)電圧のこと
IF → 順(方向)電流のこと
順方向 → ＋から−のこと

ここでIF=20mAにおける標準値という言い回しがピンとこないが 20mA にすると推奨の電圧 2.0V になるってことなら電流も 20mA が推奨なんだろうと察する。というわけで次のことがわかった。

LEDの電圧 → 2.0V
LEDの電流 → 20mA (推奨)

次に電源の電圧を確認する

Arduino には 3.3V と 5.0V の2つあって 5.0V のほうを使うことにする。これで次のことがわかった。

電源の電圧 → 5.0V

計算する

電源の電圧は各要素にかかる電圧の和になる(重要)。なのでLEDの推奨する電圧を 2.0V にしたいなら抵抗が 3.0V になってくれればよい。これで次のことがわかった。

抵抗の電圧 → 3.0V

再度書くと電源の電圧はLEDのところと抵抗のところの和だった。一方、電流はLEDのところも抵抗のところも同じになる(重要)。なのでLEDの推奨電流を 20mA にしたいのであれば抵抗が 20mA にしてくれるのが望ましい。これで次のことがわかった。

抵抗の電流 → 20mA (= 0.02A)

ここで昔習ったような気がする公式に当てはめる

電圧 = 電流 * 抵抗
電流 = 電圧 / 抵抗
抵抗 = 電圧 / 電流

知りたいのは抵抗値なので3つ目に代入する。

抵抗 = 3.0V / 0.02A (= 150.0)

したがって 150 Ω の抵抗を使うのが適正だとわかる。

抵抗値の簡単な計算方法

抵抗 = (電源の電圧 - LEDの電圧) / LEDの電流

(5.0V - 2.0V) / 0.02A → 150 Ω

150Ωぴったりの抵抗を持ってない場合

抵抗は足していいので100Ωと50Ωを直列に繋いでもいい。

200Ωの抵抗しか持っていない場合

LEDの電流は 20mA が推奨というだけで前後してもいいので電流を求める式に当てはめてみる。

電流 = 電圧 / 抵抗
LED電流 = 抵抗の電圧 / 抵抗
LED電流 = 3.0V / 200Ω → 0.015 → 15mA

これでわかったこと。

抵抗が大きいほど電流が小さくなる
LEDには 15mA が流れる
推奨は 20mA なので少し暗くなる
- が、目視ではほとんど違いがわからなかった
でも壊れる心配はない
つまり抵抗が150Ωより増えるぶんは問題ない
ちなみに10KΩだと 0.3mA になるけどぎりぎりLEDは光る

100Ωの抵抗しか持っていない場合

LED電流 = 3.0V / 100Ω → 0.030 → 30mA

これでわかったこと。

抵抗が小さいほど電流が大きくなる
最大 30mA のところで 30mA 流すわけなのでめちゃくちゃ明るい
これ以上抵抗を小さくするとLEDが燃える

繋いだ状態で抵抗値を計ってはいけない

LEDが光っている状態で添えている抵抗にテスターを当てると抵抗がなかった状態(短絡というらしい)になるようでLEDから煙が出て死んだので注意したい。