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LED点灯に使う抵抗の選び方、LED極性の見分け方、抵抗カラーコードの解説

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かな

LED点灯回路を作ってみたいです

電子工作でよく使われるLED(発行ダイオード)。

LEDを点灯させるには電圧をかけて電流を流すのですが、許容値を超えて使用すると壊れて点灯しなくなってしまいます。

せでぃあ

LEDにも耐えられる電流、電圧値があるんだ

この記事を読んでわかること
  • LED点灯回路を作るときに確認すべき項目
  • LEDに接続する抵抗値の算出方法
  • 抵抗値の見分け方(カラーコード)

今回はELEGOO社製Arduinoキットを使うことを前提としています。

初心者キットの中身については、こちらの記事で詳しく説明しています。

筆者:せでぃあ

せでぃあはこんな人物です

✅プライム企業に勤める電気・機械設計エンジニア

✅親子の絆を深めるため、夏休みに子供と一緒に電子工作を製作

✅Arduinoプログラミングを用いて作ったプログラミング電子工作「信GO機」が市の発明くふう展で「優秀賞」を受賞

✅本ブログにてArduinoスクラッチプログラミングLESSON記事投稿中

✅YouTubeチャンネル「せでぃあブログちゃんねる」運営中

遊びが勉強に変わる前に!小学生にこそおすすめしたいのがロボット教室です!

目次

結論:LED点灯回路作りの極意

  • LEDを回路に接続するときは極性に注意すべし
  • LEDの定格値(Vf:順電圧とIf:順電流)を確認すべし
  • LEDに流れる電流は、抵抗を直列つなぎすることで調節すべし
  • LEDに流れる電流が、定格(If:順電流)以下になる抵抗を選定すべし
  • 抵抗値はカラーコードで識別すべし

LEDの極性について

LEDとは電流を流すと発行する電子部品で「発光ダイオード」のことを言います。

使用するLEDの種類とLEDの極性説明図

LEDには極性(+-の区別)がありますが、上記説明写真のように目視で識別する方法があります。

LED極性の見分け方3選
  1. 端子が長い方が「アノード(プラス極)」
  2. LEDの外殻に平らな面がある端子が「マイナス極」
  3. LED内部の金属板が大きい方が「マイナス極」

極性の接続を間違えると、LEDは点灯しませんので注意してください。

LEDの点灯に必要な情報は「順電圧Vf」と「順電流If」

順電圧:Vfと順電流:If

LEDを発光させるために必要な電圧を、順電圧:Vfといいます。

LEDは電流を流すことで発光しますが、許容量以上の電流を流してしまうと故障してしまう危険性があります。

それを避けるために推奨する電流値が決められており、順電流:Ifといいます。

今回使用するLEDのVfとIf値

今回使用する初心者キットに同梱されているLEDは5色で、そのVfとIf値は下表となります。

スクロールできます
要素UV
順電圧Vf(V)2.02.03.63.53.5
順電流If(A)0.020.020.020.020.02
各LEDとVF、IF値

LEDに流れる電流は抵抗を接続して調整

抵抗値の算出方法
  1. 抵抗に流れる電圧を算出する
  2. 抵抗に流れる電流を算出する
  3. オームの法則で抵抗値を算出する
必要な抵抗値を求めるための説明回路図
必要な抵抗値を求めるための説明回路図(fritzingを用いて作成)

ここでは、LEDにかかる電圧をVf、電流をIfにするために必要な抵抗値の算出方法を説明します。

抵抗値を算出するにあたり、まずVfとIfは固定値であるということを念頭に置いてください。

①抵抗に流れる電圧を算出する

抵抗に流れる電圧は、電源DC5VからLEDの順電圧を引いたものになります。

赤色LEDの場合、抵抗に流れる電圧VR=5.0-2.0=3.0Vということになります

②抵抗に流れる電流を算出する

抵抗に流れる電流は、LEDの順電流Ifとなります。

赤色LEDの場合、抵抗に流れる電流はIf=0.02Aということになります

③オームの法則で抵抗値を算出する

最後にオームの法則「R=V/I」を用いて抵抗値を算出します。

赤色LEDの場合、求める抵抗値はR=VR/If=3.0÷0.02=150Ωとなります

各LEDに対して、接続すべき抵抗値を算出したものが下表になります。

スクロールできます
要素UV
順電圧Vf(V)2.02.03.63.53.5
順電流If(A)0.020.020.020.020.02
抵抗値(Ω)150150707575
各LEDに接続する抵抗値を追記したもの

Arduino本体のソケットは、200mAまで流すことができます

LEDに流れる電流が「If:順電流」以下になる抵抗を選定

先ほどLEDを点灯させるために接続が必要な抵抗値が算出できましたが、キットに含まれている抵抗に同じ値の抵抗は含まれていません。

よって算出した抵抗値よりも大きい抵抗値で、かつ算出値に最も近い抵抗を選定します。

スクロールできます
要素UV
順電圧Vf(V)2.02.03.63.53.5
順電流If(A)0.020.020.020.020.02
最大順電流If(A)0.050.050.020.020.03
抵抗値(Ω)150150707575
選定抵抗(Ω) 220220220220220
各LEDに接続する抵抗値を追記したもの

キットに含まれる抵抗の抵抗値で算出値より大きくかつ、値が近いものはすべてのLEDにおいて「100Ω」となります。

緑、青、UVは順電流Ifが最大順電流Ifと同値または付近値のため、安全をみて「220Ω」を選定しました

キットに同梱されている抵抗値
  • 10Ω
  • 100Ω
  • 220Ω
  • 330Ω
  • 1kΩ
  • 2kΩ
  • 5100Ω
  • 10kΩ
  • 100kΩ
  • 1MΩ

本記事の対象としたLEDや抵抗を含むキットの紹介をしています。

抵抗値はカラーコードで識別

抵抗には色の付いた帯が描かれています。

この帯の色によって抵抗値と誤差範囲がわかる仕組みになっています。

カラーコードによる見分け表を下記します。【図の抵抗は100Ω±1%】

4本帯表示の場合は「3桁目」の帯がなくなります。

抵抗値のカラーコード見分け表
抵抗値のカラーコード見分け表

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まとめ

  • LEDを回路に接続するときは極性に注意すべし
  • LEDの定格値(Vf:順電圧とIf:順電流)を確認すべし
  • LEDに流れる電流は、抵抗を直列つなぎすることで調節すべし
  • LEDに流れる電流が、定格(If:順電流)以下になる抵抗を選定すべし
  • 抵抗値はカラーコードで識別すべし

LEDは許容最大値を超えた電流を流すと壊れてしまうため、適切な抵抗を選定して接続してください。

LEDを使ったプログラミング学習については、こちらの記事で詳しく説明しています。

LEDを使った電子工作をこちらの記事で詳しく説明しています。

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