LEDの電流制限抵抗とは?
LEDは電流で駆動する素子で、順方向電圧を超える電源に直接つなぐと過大な電流が流れ、素子が壊れてしまいます。直列に抵抗を入れることで、その電流を安全な値に抑えられます。本ツールは、オームの法則をもとに、適切な抵抗値と抵抗が安全に消費すべき電力を計算します。
使い方
電源電圧(例:USBラインの5V)、LEDの順方向電圧(赤は1.8〜2.2V、青や白は3.0〜3.4Vが一般的。必ずデータシートを確認してください)、流したいLED電流(標準的な5mm LEDなら20mAが目安)を入力します。すると、必要な抵抗値(Ω)、抵抗で降下する電圧、最低限必要な電力定格が表示されます。
計算式の解説
抵抗は電源電圧とLEDの差分、つまり \(V_{\text{電源}} - V_{\text{順方向}}\) を負担します。オームの法則より
$$R = \frac{\text{Supply Voltage (V)} - \text{Forward Voltage (V)}}{\dfrac{\text{LED Current (mA)}}{1000}}$$となり、電流はmAからAに換算します。抵抗が消費する電力は \(P = V_{\text{降下}} \times I\) です。実際には、この値に対して十分余裕のある電力定格(例:2倍程度)の抵抗を選びましょう。
計算例
電源5V、順方向電圧2Vの赤色LED、目標電流20mAの場合:
$$R = \frac{5 - 2}{0.02} = \frac{3}{0.02} = 150\,\Omega$$となります。電力は \(3 \times 0.02 = 0.06\,\text{W}\) なので、標準的な1/8Wや1/4Wの抵抗で十分です。最も近い標準値(例:150Ω)、あるいは安全マージンを取って180Ωを選ぶとよいでしょう。
よくある質問
電流はどのくらいに設定すればいい? インジケーター用LEDなら20mAが一般的ですが、最近のLEDは2〜10mAでも十分明るく光ります。電流を抑えると消費電力が減り、寿命も延びます。
計算結果が標準値にならない場合は? 次に大きい標準抵抗(E12/E24系列)に切り上げてください。抵抗値を少し大きくすると電流がわずかに減り、明るさは控えめになりますが、より安全になります。
複数のLEDにも使える? 直列接続なら各LEDの順方向電圧を合計します。並列接続の場合は、電流を確実に分配するため、LEDごとに専用の抵抗を入れてください。