14/02/09 LED点灯回路

LED (Wikipedia)	LEDの点灯回路について質問を受けたので、簡単にまとめてみました。 LEDは Light Emitting Diode の略で、「光を放出するダイオード」の事です。 動作電圧以上の電圧を加える事で発光しますが、何点か 注意事項が有ります。
−図１−	LEDを一番簡単に点灯させるには、 　・電源 　・LED 　・抵抗器 を図１のように接続して使います。 ここで少々面倒なのは、使用する電源やLEDに合わせて 抵抗値を設定する事です。 不適切な抵抗値で駆動すると、LEDが壊れてしまうので注意が必要となります。
とは言うものの、抵抗値は簡単な計算で求める事が出来ます。 　Ｒ = Ｖ÷Ｉ　・・・式１ 式１ どこかで見た事は有りませんか？ これは、中学校の理科で習った「オームの法則：Ｖ＝Ｉ×Ｒ」を変形させたものです。 「Ｖ」と「Ｉ」の２つの値が決まれば、自動的にＲの値も決まります。 (※ オームの法則は 通常Ｅ＝Ｉ×Ｒで表現しますが、ここでは「Ｅ」を「Ｖ」に置き換えて説明します)
−図２−	図２は図1の回路をＶ(電圧)、Ｉ(電流)、Ｒ(抵抗)に分けたものです。 抵抗値Ｒを決めるには、抵抗にかかる電圧(VR)と 抵抗とLEDに流れる電流(IF)の値が確定しなければなりません。
まずは、使用するLEDで決まる要素から見てみましょう。 表１は秋月電子で取り扱っているLED「OSDR3133A」のデータシートの一部です。
−表１−
横文字で何やら書かれていますが、注目するのは一番上の項目である「DC Fowerd Voltage (順方向電圧)：VF」です。 ここには、「Min」、「Typ」、「Max」の3種類の値が書かれていますが、今回は「Typ」の値で話を進めます。 この値は、「Condition」に書かれている20mAの電流を流した時に LEDにかかる電圧になります。 　重要な数値は、「VFの2.0V」と「IFの20mA」です。 続いて、エネルギー源の電源電圧を決めます。 簡単に入手できる電源として マンガン電池を使う場合、電池1個(1.5V)でLEDを点灯させる事は出来ません。 先ほど調べたVFの値は2.0Vでした。LEDを点灯させるには VF以上の電圧を用意しなければならないので注意が必要です。 とりあえず、ここでは 電池2個直列(VBAT=3.0V)とします。 OSDR3133Aをデータシートに書かれている500mCdで発光させるには、IFとして20mA流す必要があります。 IF=20mA時のVFは2.0Vとなっているので、抵抗Ｒにかかる電圧は 「電池の電圧(3.0V)−LEDの順方向電圧(2.0V)」から VR=1.0Vになります。 式１からＲを計算すると、Ｒ＝VR÷IF ＝ 1.0V÷0.02A＝50Ωが導き出されます。

−写真１−	写真１は 実際に3.0Vの電圧で緑LEDを点灯させている状態の写真です。 手持ちの部品を使用しているため、抵抗は 少々大きめの300Ωを付けてあります。
−写真２−	この時、LEDの順方向電圧VFを調べてみると、1.9Vでした。
−写真３−	こちらは赤色LEDで、VFは1.86V
−写真４−	白色LED、VFは2,66V 他のLEDと構造が異なるので 電圧が高めになっています。