LEDに抵抗が必要な理由は?抵抗計算と繋ぎ方の基本を説明

LED 3Vでの点灯回路 電気電子・情報工学
3VでLEDを点灯させるためには抵抗が必要!

LEDに抵抗を付けると様々な電圧で光らせる事が出来ます。(全て一律ではない。電圧にあった抵抗計算が必要)必要な部品はたった2点!道具は全てダイソーで揃う3点のみで、電子工作好きな筆者が失敗しないLEDの抵抗計算が必要な理由と方法と繋ぎ方を解説します。

LEDの実験をしたい場合、おもちゃやテーブルタップにはほぼ間違えなくLEDが使われています。ダイソーの安い電子機器を分解する事でも手に入れる事が出来ます。

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LEDに抵抗が必要な理由は?抵抗計算と繋ぎ方の基本を説明ポイント

  • LEDは電流制御なので、抵抗が必ず必要。(但し、安定化電源等常に安定した電源を供給できる場合は不要)
  • LEDは実はダイソーでもテーブルタップなどを分解すると手に入る場合がある。(その場合は100Vで点灯させる為の抵抗も一緒に手に入る)
  • 世に出回っている砲弾型タイプのLEDの電流は約20mAで電圧は3Vが標準。20mA流れるように抵抗を選ぼう!
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ただ電池を繋げれば光る豆電球とは異なり、LEDは流す電流に決まりがあります。砲弾型の一般的な高輝度LEDの場合は流す電流を20mA(ミリアンペア)前後に制御してやる必要があります。この電流の値については購入時にしっかり記されていますので、今回は20mA前後の商品を選択したものとします。最近ではLEDもホームセンターなどの電気部品の棚に売っている事が多くなりました。ジャンボエンチョーやカインズで確認済みです。上記のホームセンターで購入した一般的なLEDでしたら電流を20mA流せるように抵抗を選択すればよいのです。カインズですと既に電流制御用の抵抗もセットで販売している親切さです!下記の様にきちんと定格の電流や電圧が記載してあるものが望ましいです。

ちょっと気になるのがお値段です。赤色の物は198円で白色は600円近くします。これは使用している半導体のガリウムによるものです。主な資源保有国がウクライナや中国ですので現状を考えると値段が高いのも頷けます。

LEDに抵抗を付けて光らせるまでの手順
  • STEP1
    必要な部品を確認する

    部品はLEDと抵抗のたった二つだけ!両方ともまとめ買いがおススメです。
    LEDの種類にもよりますが、これだけで100円から200円前後です。

    交流100Vで実験する時は絶縁スリーブも揃えるとショートしにくいです。

  • STEP2
    必要な道具を確認する

    必要な道具はたったの3種類!全てダイソーで揃えよう。はじめは安いもので十分です。半田ごて・ニッパー・ハンダが必要になります。

  • STEP3
    電圧に応じた抵抗計算

    抵抗は電圧に応じて変化します。計算の公式は簡単です。不安な方は電卓を用意しましょう。

  • STEP4
    LEDと抵抗の結線

    LEDに抵抗を半田ごてを使い、ハンダで結線します。先に半田ごてをあてて部品を温めたら、ハンダを適量流し込み、ハンダから離します。

  • STEP5
    LED点灯 動作チェック

    3Vなら安全ですが、100Vでの動作は感電や漏電に十分注意してチェックしてください。(後ほどポイントを纏めます)

上記のフローでも解説しましたが、ざっとまとめて説明します。必要な部品はLEDと抵抗と電池を揃えてください。抵抗の計算方法は下記に具体的な計算方法を記しているので参考にしてください。
抵抗は計算値で出たものと同じものが販売されているわけではないので、LEDの電流値が適正値となる近い値の物を選びましょう。(適正値より低い値の抵抗を選べばその分電流が多く流れ、LEDは明るく点灯します。適正値より高い値の抵抗値を選べば、その分LEDに流れる電流は少なくなり暗く点灯します)

\[\displaystyle \text{電流設定抵抗値(R)}=\frac{\text{回路の印加電圧(V) – LED順方向電圧降下(V)}}{\text{LEDに流す電流(A)}}\]

抵抗器を選ぶ時のポイントですが、抵抗はそれぞれ細かな値の物が販売しているわけではないので、その値の前後のものを選びましょう。

\[\displaystyle \frac{\text{9(V) – 1.7(V)}}{\text{0.02(A)}}=\text{365(Ω)ほぼ360(Ω)}\]

抵抗器にはカラーコードが記されており、360Ωの抵抗器は[橙青茶金]のカラーが印字されています。下記の模型屋さんの一覧表でも判る通り、360Ωの抵抗器は[橙青茶金]です。

抵抗値とカラーコードの一覧表 - もけいや松原
\[\displaystyle \text{抵抗の消費電力(P)}=\frac{\text{(回路の印加電圧(V) – LED順方向電圧降下(V))}^2}{\text{抵抗(Ω)}}\] \[\displaystyle =\frac{\text{(7.3(V))}^2}{\text{360(Ω)}}=0.144[W]\]

正確に