LED点灯実験　part1　（抵抗器編）

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ＬＥＤを光らせよう！！

　　Part１抵抗器編



ＬＥＤを光らせるために必要なもの

• ＬＥＤ
• 電源

えっこれだけ？　そうこれだけです！

ただ↓これを見て下さい。

型番	規格	備考
	φ3：青色LED（470nm) サイズ　　：φ3mm 色(波長)　：青(470nm) 光度　　　：4500mcd/20mA 電圧　　　：3.5V 電流　　　：20mA(MAX) 指向特性　：30度 レンズ色　：無色透明 タイプ　　：ストッパー無し

この青のＬＥＤを光らせるためには3.5Vの電圧が必要なんです。

じゃあ　車は１２Ｖだから大丈夫ジャン！※（実際の電圧は違うことが多いです）

大丈夫といえば大丈夫なんですが
↓これを見て下さい。



これはあるＬＥＤに電圧をかけたときの電流の流れをグラフにしたものです。
このＬＥＤは電流を20mAまで流せるのでそのときの電圧がおおよそ3.6Vですね。そこから±0.1Vでもずれてしまうと一気に電流が上下してしまいます。そしてＬＥＤは20mA以上流すと壊れてしまいます。（MAX30mAや40mAというものや最近ではLuxeon　K2など1500mAも流せるものもあります。）
ということで、ＬＥＤは　流せる電流　と　かけれる電圧　というものがとても重要だということがわかります。

じゃあどうすればいいの？

電源電圧とＬＥＤにかけれる電圧（この例の場合3.5V）の差を抵抗器で調整します。方法はというと１度は耳にしたことのある　オームの法則　を使って、抵抗値を導き出します。

電圧(E)＝電流(I)×抵抗(R)
このＬＥＤの場合
１２（電源）−３．５（ＬＥＤ）＝０．０２（電流Ａ）×抵抗

要するに　抵抗（Ω）＝８．５（電圧差）÷０．０２　＝　４２５Ω
ということになり425Ωに近い430Ωの抵抗器を入れればオッケーということになります。
よくわからんし計算めんどくさーいって人はこれで計算してみてください。


これを見て気付いた方するどいですね。
直列つなぎでは電圧がその分増え、並列つなぎでは電圧は同じだけど電流がその分増えるんですね。
先ほど大丈夫といえば大丈夫と言ったのは、もし車の電圧が実際測ってみたら14Vだったとすると、4個直列つなぎをすれば　３．５V×４＝１４V　となるからです。
上の計算表で確認してみてください。0Ωとなったでしょ！？
※（後述しますが、実際にＬＥＤにかかる電圧（順電圧）は定格値より低めになるため、ちょうど0Ωになったとしても、小さめの抵抗器を入れた方がいいです。）
※この計算は参考値です。絶対に安全という訳ではございません。自己責任でお願いします。


肝心の抵抗器ですが規格がありまして、必ずしも計算で出た値の抵抗器があるとは限りません。通常は余裕を見て、大きい側の抵抗器を使いましょう。(例　9÷0.02＝450Ω　→470Ω）

E24系（公称誤差±5%） 1.0 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1 これの10〜106倍くらいまであります 抵抗器の見方 この場合 10の位が黄色-----4 1の位が紫--------7 乗数が黒-------×100（=1） 公称誤差が金---±5% ということは　47×1＝47Ω 47Ω公称誤差±5%の抵抗器だと分かります。

抵抗値の見方 色 数値 乗数 公称誤差 黒 0 ×100 ―― 茶 1 ×101 ±1% 赤 2 ×102 ±2% 橙 3 ×103 ―― 黄 4 ×104 ―― 緑 5 ×105 ±0.5% 青 6 ×106 ―― 紫 7 ×107 ―― 灰 8 ×108 ―― 白 9   ―― 金   ×10-1 ±5% 銀   ×10-2 ±10% 色なし     ±20%

それではいよいよLEDを光らせてみましょう。

用意したものは

赤LED　φ5　MT-LS05015RC
電池　　充電式ニッケル水素電池×2
抵抗器

です。
あとはあると便利なブレッドボードと電池ケースです。

はいここで質問です。 この抵抗器は何Ωでしょう？→ ・ ・ ・ 左の帯から 茶（1）、緑（5）、黒（×100）、金（±5%） ということは 15×1＝15Ωで公称誤差±5%の抵抗器です。 当たったかな？ 電池が充電式のものなので1.2V LEDが2.1Vで （1.2×2−2.1)×0.02＝15 という訳です。

では繋いでみましょう。

と言われてもどうやって繋げばいいの？

LEDは発光ダイオードと言ってダイオードの仲間なんです。なので極性があって、足の長いほうがアノード、短いほうがカソードとなってます。
そんな事言われてもわかんない。
すいません。ごもっともです。下の図を見てください。

上が一応LEDのつもりです。
真ん中はダイオードの回路図記号です。
ダイオードを乾電池に例えてみました。乾電池の＋極がカソード、−極がアノードと考えてください。乾電池を2本3本と繋ぐとき飛び出した＋極を、飛び出ていない−極に繋ぎますよね。それと同じでダイオードも足の長いアノードと、足の短いカソードを繋ぎます。乾電池とダイオードを繋ぐときは飛び出した＋極を、ダイオードの足の長いアノードに繋ぎます。
要するに、電源の＋をアノードに繋げ、カソードを−に繋げれば良いのです。
という訳で、乾電池とLEDと抵抗器を繋げてみましょう。




大成功！

かなり明るいです。
それぞれの値を測ってみましょう。

＜電流＞ 18.7mA

＜LED電圧＞ 2.03V

＜抵抗値＞ 16Ω

となりました。理想はあと1mA余分に流したいところですがまあ良しとしましょう。
と言うよりも良しとしなければならない理由があったりもします・・・



　LEDは効率よく電流を光に変えるといっても、現時点では効率が100%ではありません。残念ながら。なので、電流を流せば流すほど発熱してくるわけです。そして、LEDは熱を持つとわずかですが順電圧が下がる。という特性があるのです。

　でも図を見ると順電圧が下がったら電流も減ってるんじゃん？

　確かに。でもさっきやったオームの法則を使うと、逆に抵抗器にかかる電圧が上がってしまいます。と言うことは、電流がLEDにたくさん流れてしまう！と言うわけです。先ほど述べたとおり、LEDは電圧の変動がわずかでも大きく電流が上下してしまうのですね。では、実験してみましょう。


先ほどのLEDをドライヤーで暖めてみましょう。



お〜電流が増えましたよ。
およそ10秒ドライヤーで暖めた結果です。
　　　　　　　＜電流＞
　　　　　　　　19.5mA
　今回このような結果が出ましたが、LEDや抵抗器などの個体差によりばらつきがあります。20mAを超えてしまことも珍しくありません。LEDは定格電流を超えて電流を流し続けると極端に寿命が短くなることがありますので注意が必要です。

合成抵抗の求め方

　　　

┏	Ω	┓
┣	Ω	┫
━╋	Ω	╋━	Ω
┣	Ω	┫
┗	Ω	┛

つづく