LED の電流制限抵抗の計算

LED に直列に入れる電流制限抵抗の値を計算します。市販の抵抗(E24 系列)を選んだときに実際に流れる電流と、抵抗の消費電力、選びたい定格電力の目安も確かめられます。

結果

計算した抵抗値: –
E24 系列の抵抗(計算値以上): –
その抵抗での電流: –
抵抗の消費電力: –
定格電力の目安(2倍以上): –
LED 1個の消費電力: –

順方向電圧は LED の色や品種、電流、温度で変わります。データシートの値を使ってください。

電流制限抵抗の式

LEDは順方向電圧Vfを超えたあたりから電流が急に増えるため、電源に直接つなぐと電流が定まりません。そこで直列に抵抗を入れ、抵抗にかかる電圧(Vs − n·Vf)で電流を決めます。必要な抵抗値はR = (Vs − n·Vf)/Ifで、nは直列にするLEDの数です。既定値のVs = 5 V、Vf = 2 V、If = 10 mA、1個では、R = (5 − 2) V ÷ 10 mA = 300 Ωです。抵抗の消費電力は3 V × 10 mA = 30 mW、LEDの消費電力は2 V × 10 mA = 20 mWになります。

順方向電圧の目安

Vfは、LEDの色(発光する半導体の材料)、品種、電流、温度で変わります。目安として、赤・橙・黄はおおむね1.8〜2.2 V程度、青・白やInGaN系の緑は2.8〜3.5 V程度のものが多いですが、あくまで目安なので、使うLEDのデータシートで、流す電流でのVfを確かめてください。電源電圧に余裕がないと、Vfのばらつきが電流に大きく影響します。たとえば5 VでVf = 2 VのLEDを2個直列にして100 Ωにすると10 mAですが、Vfが2.2 Vなら電流は6 mAに減ります。

E24系列に丸める理由と定格電力

計算した抵抗値がちょうど市販されているとは限らないので、E24系列の中から計算値以上のものを選びます。大きいほうに丸めると、電流が目標値を超えません。既定値の300 ΩはE24にありますが、Vf = 1.8 Vなら3.2 V ÷ 10 mA = 320 Ωとなり、330 Ωを選ぶと電流は約9.7 mAです。抵抗の定格電力は、消費電力の2倍以上を目安に選びます。既定値の30 mWなら1/8 W(125 mW)が目安です。周囲の温度が高いと使える電力が下がる(ディレーティング)ので、高温になる場所ではさらに余裕を持たせます。

LEDを直列にするか並列にするか

複数のLEDを1本の抵抗で点灯させるなら、直列にします。直列ではすべてのLEDに同じ電流が流れ、抵抗で失われる電力も減ります。ただし、Vfの合計が電源電圧に近づくと電流がばらつきやすくなり、超えると点灯しません。5 VでVf = 2 Vなら2個(100 Ω)までで、3個ではVfの合計が6 Vになり点灯しません。並列にする場合は、LEDごと(直列の列ごと)に抵抗を入れます。1本の抵抗を共有すると、Vfの低いLEDに電流が集中し、温度が上がるとVfがさらに下がって、電流の偏りが大きくなることがあります。

アナログ・電子回路の問題を解く

よくある質問

5 VでLEDを点灯するには何Ωの抵抗が必要ですか?

R = (5 V − Vf)/Ifで計算します。Vf = 2 V、10 mAなら300 Ω、Vf = 3 V(青や白のLEDの目安)で10 mAなら200 Ωで、どちらもE24系列にある値です。実際のVfはLEDによって違うので、データシートの値で計算し、計算値以上のE24の抵抗を選んでください。

LEDは抵抗なしで点灯できますか?

電圧源に直接つなぐのは避けます。LEDの電流は電圧のわずかな違いで大きく変わるため、電流が定格を超えて壊れたり、寿命が縮んだりするおそれがあります。抵抗を使わない場合は、電流を一定に保つ定電流ドライバを使うか、抵抗を内蔵したLEDを選びます。

複数のLEDは直列と並列のどちらにすればよいですか?

電源電圧に余裕があるなら直列が基本で、すべてのLEDに同じ電流が流れ、抵抗も1本で済みます。Vfの合計が電源電圧に近い、または超える場合は並列にしますが、そのときは列ごとに抵抗を入れます。抵抗を共有すると、Vfのばらつきによって一部のLEDに電流が集中することがあります。