電源の抵抗値の計算。 LED の抵抗の計算、公式と計算機

最新の LED 光源は、困難な条件での長期使用に適しています。ただし、電流保護には制限電気抵抗が使用されます。 LED の抵抗を正確に計算することは、回路の機能コンポーネントをエラーなく選択するのに役立ちます。

LED用電流制限抵抗の応用

抵抗は電流を制限するために使用されます

LEDは装飾に使用されており、暗い廊下でも良好な視認性を確保し、その他の実用的な問題を解決します。従来の白熱灯に比べてはるかに経済的です。強度が高いため、ガス放電光源のバルブが損傷した場合に起こり得る、有害な化学物質による環境の汚染を防ぎます。

半導体接合の一方向導電性を考慮すると、LED をバッテリーまたは別の DC 電源に接続する必要があることは明らかです。標準的な家庭用ネットワークの電圧は整流され、公称レベルまで低下します。抵抗は電流を制限します。

仕事と計算の特徴

LEDのテスト時に抵抗を使用する

大きな利点にもかかわらず、注意深いユーザーは LED デバイスの重大な欠点に注意することをお勧めします。

半導体技術は非線形の電流電圧特性 (CV 特性) を決定します。
特定のしきい値を超える電圧の増加には、pn 接合の劣化が伴います。
一定レベル（直接接続または逆接続）で電流が急激に増加すると、製品が損傷します。

特に重要なのは、動作モードにおける抵抗が小さいことです。電源の基本パラメータの比較的小さな変化により、半導体接合が損傷する可能性があります。このため、回路には電流制限抵抗が追加されます。

受動素子が追加されると、エネルギー消費が増加します。このため、このようなソリューションを低電力 LED と組み合わせて使用するか、デューティサイクルの短いデバイスを作成することをお勧めします。

数学的計算

LEDの色別電圧表

最も単純な回路では、電流制限抵抗 (R) と LED が直流電源 (I) に直列に接続され、出力端子に特定の電圧 (Ui) がかかります。電気抵抗は、よく知られたオームの法則の公式 (I = U/R) を使用して計算できます。

キルヒホッフの 2 番目の公準も役立ちます。この例では、次の等価性が定義されます。 ウイ = ウル + ウク、どこ ウル (Uc)– 抵抗器 (LED) の両端の電圧。これらの式を単純に変換するだけで、基本的な依存関係を取得できます。

Ui = I*R + I*Rc;
R = (Ui – Uc)/I.

ここ Rcは半導体デバイスの微分抵抗を指し、電圧と電流に応じて非線形に変化します。電流電圧特性の逆側では、遮断領域が区別できます。著しい増加 Rcこの領域では電子の移動が妨げられます (Iobr = 0)。しかし、その後、特定のレベル (Urev) で電圧が増加すると、pn 接合の破壊が発生します。

5VにおけるLEDの抵抗値の計算

ドライバーは DC 電力を供給するため、対応する「直接」接続を注意深く検討する必要があります。電流電圧特性の特徴:

最初のセクションで国連抵抗は徐々に減少し、それに応じて電流が増加します。
から国連前に えーっと– 作業エリア（光範囲の放射線）。
さらに、抵抗が急激に減少すると、電流強度が指数関数的に増加し、その後製品が故障します。

LEDは動作電圧値に基づいて計算されます UC。メーカーは、付属のドキュメントでこのパラメータを示しています。適切な電流制限抵抗の電気抵抗を計算するには、次の式を使用します。 R = (Ui – Uc)/I.

グラフィック計算

LEDの電流電圧特性

電流-電圧特性を取得すると、グラフィカルな手法を適用できます。オリジナルのグラフィック情報とデジタル情報は、パスポートまたはメーカーの公式 Web サイトから取得されます。アクションアルゴリズム（例）：

初期データによると、LED の定格電流 (In) は 25 mA です。
縦軸上の対応点(1)から電流電圧特性曲線(2)と交わるまで点線を引きます。
横軸 (3) の電源電圧 (Ui = 5.5 V) に注目してください。
点(2)と(3)を通る線を引きます。
縦軸との交点は最大許容電流（Im = 60 mA）の値を示します。

5 ボルトの電源電圧でダイオードに 100 mA の電流を供給する抵抗の計算

さらに、古典的な公式を使用すると、この場合に LED に必要な抵抗を計算することは難しくありません。 R = Ui /Im = 5.5/ 0.06 ≈ 91.7。シリーズでは、わずかなマージンを持って最も近い公称値 (100 オーム) を選択する必要があります。この解決策は効率をわずかに低下させます。ただし、穏やかモードでは、機能コンポーネントの発熱は少なくなります。それに応じて半導体接合にかかる負荷も軽減されます。光源の寿命が延びることが期待できます。

抵抗を正しく選択するには、電力 (P) を知る必要があります。標準値(W):0.125; 0.25; 0.5; 1; 2; 5. 計算は、次の式を使用して既知のパラメータを使用して行うことができます。 P = Im2 * R = Ur2 / R。例の初期データを考慮すると: P = 0.06 * 0.06 * 100 = 0.36 W。一般的なモデル範囲を考慮すると、抵抗値が 100 オーム、消費電力が 0.5 W の抵抗器を選択する必要があります。

抵抗器の電気抵抗の精度の許容範囲は、公称値の 0.001 ～ 30% です。国際基準に従ったラベル表示では、対応するクラスはラテン文字で指定されます（D - 0.5%、G - 2%、J - 5%）。

抵抗を介してLEDを接続する

LED接続図

提示されたデータを考慮すると、いくつかの重要な中間結論を引き出すことができます。

抵抗保護回路は低電力で使用されます。
安定化機能は実行しません。
受動素子にはサージ電圧を抑制する機能はありません。

許容可能なパフォーマンス指標は、以下を作成することで取得できます。

センサー;
指標;
信号装置。

水族館の小規模な局所照明には、このソリューションが適しています。しかし、長期にわたる大量のエネルギーの消費は容認できない可能性があります。安定化の欠如は、電圧の増減に伴う明るさの顕著な変化として現れます。

専門家は、総消費量が 1.5 ～ 2 W を超える場合、信頼性の高い電流安定化機能を備えた電源を使用することを推奨しています。これらのデバイス (調光器) は、照明器具のグループと高出力半導体デバイスを接続するために使用されます。

LEDの抵抗の計算

LEDの抵抗値を計算するプログラム

専用の計算機を使用して、オンラインで必要な計算を行うことができます。このようなプログラムの完全な使用は無料で提供されます。

ただし、インターネットへのアクセスはいつでも利用できるわけではありません。非常に簡単なテクニックを学べば、適切なソフトウェアを探すことなく、誰でもすぐに LED 用の抵抗を選択できるようになります。

アルゴリズムを明確に示すには、特定の LED (Epistar 1W HP) の電源回路 (5 V) に保護抵抗を接続することを検討する必要があります。

技術仕様:

損失電力、W – 1;
電流、mA – 350;
順方向電圧 (標準/最大)、V – 2.35/2.6。

メーカーの推奨を考慮して LED 電流を制限するには、電気抵抗 R = (5-2.35)/0.35 = 7.57 オームの抵抗器が適しています。 E24 規格によると、最も近い値は 7.5 および 8.2 オームです。標準ルールを使用する場合、計算値とほぼ 8.5% 異なる、より大きな値を選択する必要があります。大量生産された安価な製品の場合、5% の公差により追加の誤差が生じます。このようなずれがあると、保護機能や消費電力の点で満足できる回路特性を得ることが困難になる。

この問題を解決する最初の方法は、より低い値の抵抗をいくつか選択することです。次に、直列、並列、または組み合わせた接続オプションを使用して、回路セクションの必要な等価抵抗を取得します。 2 番目の方法は、トリミング抵抗を追加することです。

消費電力の計算

図中の抵抗器の記号

いずれのオプションでも、回路の電気抵抗を選択するときは、LED の寿命を延ばすために、電流を少し低く設定する必要があります。熱による損傷を防ぐため、製品は推奨温度範囲内で使用してください。 Epistar 1W HP の場合 – -40°C ～ +80°C。必要に応じて、専用の「スター」ラジエーターに取り付けてください。この追加により、有効な放熱面積が増加します。

正確に選択するには、抵抗の消費電力を見積もってください: P = I2 * R = (0.35)2 * 7.57 = 0.1225 * 7.57 ≈0.93 W。このパラメータの予約は少なくとも 20 ～ 25% となります。 1 W 定格では十分ではないため、標準シリーズの次の定格である 2 W を選択してください。

組み立てられた回路の効率は、比 Uc/Ui = 2.35/5 = 0.47 (47%) によってチェックされます。最終的な結果は、この場合の電力の半分以上が無駄であることを示しています。実際、LED による消費電力のすべてがスペクトルの可視部分の放射に費やされるわけではないため、インジケーターはさらに悪化します。重要な部分は赤外線領域の電磁波です。

並列接続

LEDの並列接続

直列回路のどの点でも電流は同じです。これにより計算が簡素化され、緊急事態が防止されます。 1 つの要素に障害が発生すると、すべての LED が消灯します。したがって、電圧上昇による損傷は除外されます。ストリップランプやその他のデザインを作成する際にこの方法が人気がある理由は、次のとおりです。

並列接続を使用すると、特定の利点が得られます。この実施形態では、１つの回路が損傷しても、製品は部分的な機能を保持する。このソリューションにより、各分岐の電源への接続点で同じ電圧が確保されます。

並列接続は独立した制御回路を構成するのに適しています。新年の花輪の動作原理はこの技術に基づいています。個々の分岐は、プログラムで指定されたアルゴリズムに従って電源に接続されます。

1 つの抵抗を複数の並列ダイオードに使用することはできません。電流を正確に調整する必要があるため、抵抗は慎重に選択してください。状況によっては、0.1 ～ 0.5 A の誤差が故障の原因となり、寿命が大幅に短縮されることがあります。

LED の実際の技術的特性は、同じ製品バッチ内であっても大きく異なります。このため、各回路は個別の抵抗で保護されています。

安価なLEDの特徴

中国製 LED ストリップとブランド LED ストリップの比較

低コスト自体は品質が悪い証拠ではありません。生産規模の拡大と技術プロセスの改善により、コストが削減されます。ただし、対応する市場セグメントには、宣言された特性を実際に満たさないメーカーの製品があります。

考えられる問題を特定するには、次のパラメータに注意してください。

安価なモデルでは、構造の主要部分がアルミニウムでできています。
銅類似体はより重く、より効率的に熱を除去し、機械的ストレスに耐性があります。
高品質の製品では、結晶サイズは標準 (0.762 x 0.762 mm またはその他) に対応します。
欠点は、作業領域の比率の歪み (正方形ではなく長方形) によって間接的に示されます。
信頼性を高めるために、責任あるメーカーは導体の数を増やし、貴金属製の糸を使用します。

高品質 LED は、消費量 1 W あたり 150 ～ 220 ルーメンの光束を生成します。偽物 - 50〜70 lm以下。疑わしい場合は、特に注意して保護コンポーネントを選択する必要があります。

コンテンツ：

LED は長い間、人々の生活や活動のさまざまな分野で使用されてきました。その品質と技術的特徴により、幅広い人気を得ています。これらの光源をもとに、オリジナルの照明デザインを制作します。したがって、多くの消費者は、LEDを12ボルトに接続する方法について疑問を抱くことがよくあります。この接続には他のタイプのランプとは根本的な違いがあるため、このトピックは非常に重要です。 LEDの動作には直流のみが使用されることに注意してください。接続時に極性を観察することが非常に重要です。そうしないと、LED が動作しません。

LED接続の特徴

ほとんどの場合、プラグイン LED には抵抗を使用した電流制限が必要です。しかし、場合によってはそれらなしで済むこともあります。たとえば、懐中電灯、キーホルダー、その他の LED 電球付きのお土産は、直接接続されたバッテリーから電力を供給されます。このような場合、電池の内部抵抗により電流制限が発生します。その出力は非常に低いため、照明要素を燃やすには十分ではありません。

ただし、正しく接続しないと、これらの光源はすぐに切れてしまいます。通常の電流が作用し始めると、急速な低下が観察されます。 LED は点灯し続けますが、その機能を完全に実行できなくなります。このような状況は、制限抵抗がない場合に発生します。電力が供給されると、ランプはわずか数分で点灯しなくなります。

12 ボルトネットワークへの誤った接続に対するオプションの 1 つは、より強力で複雑なデバイスの回路内の LED の数を増やすことです。この場合、バッテリー抵抗に基づいて直列に接続されます。ただし、1 つ以上の電球が切れると、デバイス全体が故障します。

12 ボルト LED を接続するにはいくつかの方法があり、その回路により故障を回避できます。抵抗は 1 個接続できますが、デバイスの安定した動作を保証するものではありません。これは、同じバッチからのものであるにもかかわらず、半導体デバイスに大きな違いがあるためです。それらは電流と電圧が異なる独自の技術的特徴を持っています。電流が定格値を超えると、LED の 1 つが切れる可能性があり、その後、残りの電球もすぐに切れてしまいます。

別のケースでは、各 LED を個別の抵抗器に接続することが提案されています。これは、電流が独立しているため、正しい動作を保証する一種のツェナーダイオードであることがわかります。しかし、このスキームは非常に煩雑であり、追加の要素が過剰に搭載されていることが判明しました。ほとんどの場合、LED を 12 ボルトに直列に接続する以外に何もすることはありません。この接続により、回路は可能な限りコンパクトになり、非常に効率的になります。安定して動作させるためには、事前に電源電圧を高めるように注意してください。

LED 極性の決定

LED を 12 ボルト回路に接続する方法の問題を解決するには、それぞれの極性を決定する必要があります。 LED の極性を判断するにはいくつかの方法があります。標準的な電球には長い脚が 1 本あり、これがアノード、つまりプラスとみなされます。短い脚はカソード、つまりマイナス記号が付いた負の接点です。プラスチックのベースまたはヘッドには、陰極 - マイナスの位置を示すカットがあります。

別の方法では、LED のガラス球の内部を注意深く見る必要があります。薄い接点はプラス、旗状の接点はマイナスとなることが簡単にわかります。マルチメーターをお持ちの場合は、極性を簡単に判断できます。中央スイッチをダイヤルモードに設定し、プローブで接点に触れる必要があります。赤いプローブがプラスに触れると、LED が点灯します。これは、黒いプローブがマイナスに押し付けられることを意味します。

ただし、電球が極性を間違えて短時間誤って接続されたとしても、電球に悪いことは起こりません。各 LED は一方向にのみ動作し、電圧が上昇した場合にのみ故障が発生します。単一 LED の公称電圧値は、色に応じて 2.2 ～ 3 ボルトです。 12 ボルト以上で動作する LED ストリップとモジュールを接続する場合は、回路に抵抗を追加する必要があります。

12 ボルトおよび 220 ボルト回路での LED 接続の計算

別個の LED はすぐに切れてしまうため、12V 電源に直接接続することはできません。制限抵抗を使用する必要があります。そのパラメータは次の式を使用して計算されます: R= (Upit-Upad)/0.75I、ここで R は抵抗器の抵抗、Upit と Upad は電源電圧と降下電圧です。 I は回路を通過する電流で、0.75 - LED 信頼性係数であり、定数値です。

例として、自動車の 12 ボルト LED をバッテリーに接続するために使用される回路を取り上げます。初期データは次のようになります。

Upit = 12V - 車のバッテリーの電圧。
Upad = 2.2V - LED 電源電圧。
I = 10 mA または 0.01A - 別の LED の電流。

上記の式によれば、抵抗値は次のようになります: R = (12 - 2.2)/0.75 x 0.01 = 1306 オームまたは 1.306 kΩ。したがって、最も近いのは標準抵抗値の 1.3 kΩ になります。さらに、最小抵抗電力を計算する必要があります。これらの計算は、強力な LED を 12 ボルトに接続する方法を決定するときにも使用されます。実際の電流値はあらかじめ決められており、上記の値と一致しない場合があります。このために、別の公式が使用されます: I = U / (Rres. + Rlight)。ここで、Rlight は LED の抵抗であり、Up.nom として定義されます。 /イノム。 = 2.2 / 0.01 = 220 オーム。したがって、回路内の電流は次のようになります: I = 12 / (1300 + 220) = 0.007 A。

その結果、LED の実際の電圧降下は次のようになります: Udrop.light = Rlight x I = 220 x 0.007 = 1.54 V。最終的な電力値は次のようになります: P = (Usupply - Udrop)² / R = (12 - 1.54)²/1300 = 0.0841 W)。実際に接続するには、電力値をわずかに増加する (たとえば、0.125 W) ことをお勧めします。これらの計算のおかげで、LED を 12 V バッテリーに簡単に接続することができます。したがって、1 つの LED を 12 V 車のバッテリーに適切に接続するには、回路内にさらに 1.3 kOhm の抵抗が必要になります。その電力は 0.125 です。 W、LED の任意の接点に接続します。

計算は 12V の場合と同じスキームに従って実行されます。例として、電流 10 mA、電圧 2.2 V の同じ LED を取り上げます。ネットワークは電圧 220 V の交流を使用するため、抵抗の計算は次のようになります: R = (Up.-Up.) / (I x 0.75)。必要なデータをすべて式に挿入すると、実際の抵抗値が得られます: R = (220 - 2.2) / (0.01 x 0.75) = 29040 オームまたは 29.040 kオーム。最も近い標準抵抗値は 30 kΩ です。

次に電力計算が行われます。まず、実際の消費電流の値を決定します: I = U / (Rres. + Rlight)。 LED の抵抗は、Rlight = Upd.nom という式を使用して計算されます。 /イノム。 = 2.2 / 0.01 = 220 オーム。したがって、電気回路内の電流は次のようになります: I = 220 / (30000 + 220) = 0.007A。その結果、LED 全体の実際の電圧降下は次のようになります: Udrop.light = Rlight x I = 220 x 0.007 = 1.54V。

決定には次の公式が使用されます: P = (Upit. - Upad.)² / R = (220 -1.54)² / 30000 = 1.59 W。電力値を標準の 2W に増やす必要があります。したがって、1 つの LED を電圧 220V のネットワークに接続するには、2W の電力を持つ 30 kOhm の抵抗が必要になります。

ただし、ネットワークには交流が流れているため、電球は半位相だけで点灯します。ライトは 1 秒あたり 25 回の速さで点滅します。人間の目には、これはまったく目に見えず、一定の輝きとして認識されます。このような状況では、逆故障が発生する可能性があり、光源の早期故障につながる可能性があります。これを避けるために、ネットワーク全体のバランスを確保するために逆方向ダイオードが取り付けられています。

接続エラー

実際の LED は次のようになります。
そして、これを図に示すと次のようになります。

LEDは何に使われますか?
LED は、電流が流れると発光します。

前世紀の 70 年代に、頻繁に切れて大量のエネルギーを消費する電球を交換するために発明されました。

接続とはんだ付け
LED は、極性 + がアノード、k がカソードであることを考慮して、正しい方法で接続する必要があります。カソードのリードは短く、レッグも短くなります。 LEDの内部を見ると、カソードの電極が大きくなっています（ただし、これは正式な方法ではありません）。

LED ははんだ付けの熱によって損傷する可能性がありますが、素早くはんだ付けすればそのリスクは小さいです。ほとんどの LED をはんだ付けするときに特別な注意を払う必要はありませんが、熱を放散するためにピンセットで LED の脚を掴むと便利です。

LEDのチェック
LED をバッテリーや電源に直接接続しないでください。
電流が多すぎると LED が焼き切れてしまうため、LED はほぼ瞬時に焼き切れます。 LED には制限抵抗が必要です。電圧が 12V 以下であれば、迅速なテストのために、ほとんどの LED に 1k オームの抵抗が適しています。極性を確認しながら、LED を正しく接続することを忘れないでください。

LEDの色
LED には、赤、オレンジ、琥珀、琥珀、緑、青、白など、ほぼすべての色があります。青と白の LED は他の色に比べて少し高価です。
LED の色は、ハウジングのプラスチックの色ではなく、LED が作られる半導体材料の種類によって決まります。どのような色の LED も無色のハウジングに入っており、その場合はオンにすることによってのみ色を確認できます。

マルチカラーLED
マルチカラー LED はシンプルに設計されており、通常、赤と緑が 3 本の脚を持つ 1 つのハウジングに組み合わされています。各クリスタルの明るさやパルス数を変更することで、異なる発光色を実現できます。

LED抵抗の計算
LED には、LED に流れる電流を制限するために回路内に抵抗を直列に接続する必要があります。そうしないと、ほぼ瞬時に切れてしまいます。
抵抗 R は次の式で求められます。
R = (VS - V L ) / I

VS = 電源電圧
V L = ダイオードの種類ごとに計算された順電圧 (通常は 2 ～ 4 ボルト)
I = LED 電流 (例: 20mA)、これはダイオードに許容される最大値よりも小さい必要があります。
抵抗のサイズを正確に選択できない場合は、より大きな値の抵抗を選択してください。実際、違いはほとんどわかりません...グローの明るさはわずかに減少します。
例: 電源電圧が VS = 9V で、I = 20mA = 0.020A を必要とする赤色 LED (V = 2V) がある場合、
R = (-9 V) / 0.02A = 350 オーム。この場合、390 オーム (最も近い標準値で、大きい方) を選択できます。

オームの法則を使用した LED 抵抗の計算
オームの法則では、抵抗器の抵抗値は R = V / I であると定められています。ここで、
V = 抵抗両端の電圧 (この場合、V = S - V L)
I = 抵抗を流れる電流
したがって、R = (V S - V L ) / I

LEDのシリアル接続。
複数の LED を一度に接続したい場合は、直列に接続できます。これによりエネルギー消費が削減され、たとえばある種の花輪のように多数のダイオードを同時に接続できるようになります。
直列に接続されているすべての LED は同じタイプである必要があります。電源には十分な電力があり、適切な電圧が供給されている必要があります。

計算例：
赤、黄、緑のダイオード - 直列に接続する場合、少なくとも 8V の電源電圧が必要となるため、9 ボルトのバッテリーがほぼ理想的な電源になります。
V L = 2V + 2V + 2V = 6V (3 つのダイオード、それらの電圧は合計されます)。
電源電圧 VS が 9V、ダイオード電流 = 0.015A の場合、
抵抗 R = (V S - V L ) / I= (9 - 6) /0.015 = 200 オーム
220 オームの抵抗器を使用します (標準値に最も近い、より大きい値)。

LED の並列接続は避けてください。
1 つの抵抗を使用して複数の LED を並列接続するのは良い考えではありません...

一般に、LED にはさまざまなパラメータがあり、それぞれにわずかに異なる電圧が必要です...そのため、そのような接続は実際には機能しません。ダイオードの 1 つがより明るく光り、故障するまでより多くの電流を消費します。この接続により、LED クリスタルの自然劣化が大幅に促進されます。 LED が並列接続されている場合、各 LED には独自の制限抵抗が必要です。

LEDの点滅
点滅する LED は通常の LED のように見えますが、集積回路が組み込まれているため、単独で点滅することができます。 LED は低周波で点滅し、通常は 1 秒あたり 2 ～ 3 回点滅します。このような装飾品は、車の警報器、さまざまなインジケーター、または子供のおもちゃのために作られています。

英数字 LED インジケーター
LED 英数字インジケーターは現在ではほとんど使用されていませんが、液晶式インジケーターよりも複雑で高価です。以前は、これが事実上唯一かつ最も先進的な表示手段であり、携帯電話にもインストールされていました :)

この記事では次について話します 電流制限抵抗の計算 LED用。

1つのLEDの抵抗の計算

1 つの LED に電力を供給するには、たとえば 1.5V の単三電池 2 本などの電源が必要です。赤色 LED を例に挙げます。動作電流 0.02 A (20 mA) での順方向電圧降下は -2 V に相当します。従来の LED の場合、最大許容電流は 0.02 A です。LED の接続図を図に示します。 1.

なぜこの用語を使うのか 「順方向電圧降下」、電源電圧ではありません。しかし実際には、LED には電源電圧パラメータ自体がありません。代わりに、LED の電圧降下特性が使用されます。これは、定格電流が通過したときに LED が出力する電圧の量を意味します。パッケージに表示されている電圧値は、電圧降下を反映しています。この値がわかれば、LED に残っている電圧を判断できます。これは計算で使用する必要がある値です。

波長に応じたさまざまな LED の順方向電圧降下を表 1 に示します。

表 1 - LED の特性

LED 電圧降下の正確な値は、この LED のパッケージまたは参考文献に記載されています。

R = (Un.p – Ud)/Id = (3V-2V)/0.02A = 50 オーム。

Un.p – 電源電圧、V;
Ud — LED 両端の順方向電圧降下、V;

標準シリーズにはそのような抵抗がないため、公称シリーズ E24 以降から最も近い抵抗 (51 オーム) を選択します。

LEDの長期動作を保証し、計算上の誤差を排除するために、最大許容電流-20mAではなく、少し少ない-15mAを使用することをお勧めします。

この電流の減少は、人間の目にとって LED の明るさにはまったく影響しません。 LED の明るさの変化 (たとえば 2 倍) を認識するには、電流を 5 倍減らす必要があります (ウェーバー・フェヒナーの法則による)。

その結果、電流制限抵抗の抵抗値が計算され、R = 50 オーム、消費電力 P = 0.02 W (20 mW) となります。

LED直列接続用の抵抗の計算

直列接続の抵抗を計算する場合、すべての LED が同じタイプである必要があります。シリアル接続の場合のLED接続図を図2に示します。

たとえば、9 V 電源に、それぞれ 2.4 V、動作電流 20 mA の 3 つの緑色 LED を接続したいとします。

抵抗器の抵抗値は次の式で求められます。

R = (Un.p – Ud1 + Ud2 + Ud3)/Id = (9V - 2.4V +2.4V +2.4V)/0.02A = 90 オーム。

Un.p – 電源電圧、V;
Uд1…Uд3 — LED の順方向電圧降下、V。
Id – LED の動作電流、A.

公称シリーズ E24 以降から最も近い抵抗値 (91 オーム) を選択します。

LEDの並列-直列接続用の抵抗の計算

実際には、数十個という多数の LED を電源に接続する必要があることがよくあります。すべての LED が 1 つの抵抗を介して直列に接続されている場合、この場合、電源の電圧は十分ではありません。この問題の解決策は、図 3 に示すように LED を並列-直列接続することです。

電源電圧に応じて、直列に接続できるLEDの最大数が決まります。

図 3 – パラレル - シリアル接続の LED 接続図

たとえば、12 V の電源があるとします。電源の電圧に基づいて、1 つの回路の LED の最大数は、LED 両端の電圧降下を考慮すると、10 V/2 V = 5 個となります。（赤）は2Vです。

なぜ 12 V ではなく 10 V を採用したかというと、抵抗の両端での電圧降下もあり、2 V 付近を残す必要があるためです。

1 つの回路の抵抗値は、LED の動作電流に基づいて次の式で求められます。

R = (Un.p – Ud1 + Ud2 + Ud3+ Ud4+ Ud5)/Id = (12V - 2V + 2V + 2V + 2V + 2V)/0.02A = 100 オーム。

公称範囲 E24 以上の 110 オームから最も近い抵抗を選択します。

このような 5 つの LED を並列接続したチェーンの数は事実上無制限です。

LEDを並列接続する場合の抵抗の計算

この接続は望ましくないため、実際に使用することはお勧めしません。これは、各 LED に技術的な電圧降下があるためであり、すべての LED が同じパッケージからのものであっても、製造技術により電圧降下が同じになるという保証はありません。

その結果、1 つの LED の電流が他の LED より多くなり、最大許容電流を超えると故障します。次の LED は、残りの電流がすでに通過し、他の LED に分配され、すべての LED が故障するまで続くため、より早く切れます。

この問題は、図 5 に示すように、各 LED に独自の抵抗を接続することで解決できます。

この半導体デバイスのおかげで、LED 照明と表示は最も信頼性の高いものの 1 つと考えられています。照明を構成する場合、LEDランプは高品質の光束を生成し、廃棄の必要がなく、電力消費も少ない環境に優しい光源です。 LED は、通常のダイオードと同様に、定電圧でのみ動作し、電流は一方向にのみ流れます。

発光ダイオードは、最大値と最小値の両方で、明確に調整された特定の電流を流すデバイスです。最大許容直流電流またはそれに供給される電圧を超えると、間違いなく故障します。簡単に言うと、「焼き切れ」ます。 LED データは次の場所にあります。

参考書や技術文献の場合。
インターネットのページ上。
販売コンサルタントから購入する場合。

動作電圧と最大順電流が分からない場合、電流を制限するための抵抗器の抵抗値を選択することは非常に困難です。単巻変圧器や可変抵抗器を持っていない限り。この場合、これらの半導体素子のいくつかを焼き付けることができます。この方法は実践的というよりも理論的であり、緊急事態でのみ使用できます。抵抗器は電気回路で使用される受動素子であり、一定の抵抗値を持っています。可変抵抗器、調整つまみ付き、または定抵抗器が使用可能です。抵抗器は電力の概念によって特徴付けられ、電気回路で計算する際には電力の概念も考慮する必要があります。

したがって、各 LED には動作電圧があり、直流電流が通過して点灯します。電源の U がたとえば 1.5 ボルトで、データシートに従ってダイオードを正確にこの電圧に接続する必要がある場合、制限抵抗は必要ありません。または、動作電圧 0.5 ボルトの 3 つの LED を電源と直列に接続することも可能です。さらに、これらの半導体素子はすべて同じ種類およびブランドのものである必要があります。ただし、この状況が発生するのは非常にまれであり、多くの場合、電源は 1 つの LED の動作電圧よりもはるかに大きくなります。

LED の抵抗を計算する方法。回路内の電流を制限するだけでなく、電圧降下も生じます。 LED の電流制限抵抗は、よく知られたオームの法則 I=U/R に基づいて計算されます。ここから、抵抗値 R=U/I を選択できます。ここで、U は電圧、I は直流電流の大きさです。

以下は 1 つの LED を接続するための最も単純な図です。

直列接続の電流強度は同じであり、LED の供給電圧は特定の値である必要があり、多くの場合、回路全体に供給される電圧よりも大幅に低くなります。したがって、LEDに印加される電圧がパスポートに動作電圧として示されている特定の値になるように、抵抗器は電圧の一部を消去する必要があります。つまり、回路内の I (電流) は既知であり、I 消費ダイオードに等しく、抵抗両端の U 降下は U 電源と U LED の差に等しくなります。同じオームの法則に従って、抵抗器の U とそれを通過する I を知ると、その抵抗を見つけることができます。これを行うには、抵抗の両端の電圧降下を回路を流れる電流で割ります。

LED 抵抗を計算した後も、それは電力に対応している必要があり、そのためには、その抵抗の U に回路全体の既知の I を乗算する必要があります。回路のどの部分の電流も同じであるため、LED を通過する最大電流は制限抵抗を通過する電流を超えることはありません。この場合、小さな抵抗よりもわずかに高い定格の抵抗を選択することをお勧めします。これは、抵抗とその電力の両方に当てはまります。オームの法則を知っていると、LED の R を介して抵抗を計算することもできます。

必要な抵抗を備えた適切な抵抗器がない場合は、そのような要素をいくつか直列または並列に接続することで抵抗器を得ることができます。さらに、直列接続の場合、すべての抵抗の合計抵抗は、この回路に含まれるすべての抵抗の合計に等しくなります。

そして並行して、次の式を使用して計算されます。

電源電圧が増加すると、回路全体の電流強度も増加するため、これらはすべて電源電圧に基づいて計算されることを考慮する必要があります。したがって、電源は高品質の整流電圧だけでなく、安定化された電圧も提供する必要があります。

LEDを抵抗でバイパスする

2つ以上の発光素子を直列に接続する場合、LEDと抵抗器のそのような接続について議論する価値があります。同じ刻印や種類でもLEDごとに特性が若干異なる場合があります。 Iが流れると、独自の内部Rが発生します。さらに、バルブ（ダイオード）が導通する場合と導通しないモードでは、内部抵抗が大きく異なります。つまり、このモードでバルブを再度オンにすると、抵抗が大きく異なります。したがって、逆電圧も大きく変化し、焼損（破壊）につながる可能性があります。

このような状況を防ぐには、数百オームの大きな R を持つ低電力抵抗器を使用して LED をバイパスすることをお勧めします。このような接続により、1 つの回路に接続された光束を生成する半導体デバイスの逆電圧が確実に均等化されます。