LEDの抵抗について

質問

車（12V車）に取り付ける予定のパーツなのですが、科学のことなのでこちらのカテゴリにて質問させていただきます。
　先日、超高輝度LED（青色、サイズ3φ 2000mcd 3.3V 20mA）を購入したのですが、そちらの商品に付属してきたのが3個まで直列で接続できるという220Ωのカーボン抵抗でした。
　私としては、それほど明るくなくてもいいので（電装品のインジケーター程度の明るさでOK）、4個を直列に接続したいと思っています。
　キットを購入してその説明書きに従って作業しているので、オームの法則？公式？というのはわからないので…ご助言お願いします。

回答No.8

moccha · ベストアンサー

皆さんの回答を整理します。

ご質問のあった発光ダイオードは、電流を流すとその両端の電圧が、流れている電流にかかわらず、3.3Vになります。したがって、ここではオームの法則は成立しません。

ダイオードを直列に3個接続すると、その両端電圧は9.9Vになります。

自動車のバッテリーは公証12Vですが、実際はもう少し高い電圧で、通常は13.6Vであると思ってください。

抵抗器にかかっている電圧は、13.6-9.9=3.7Vとなります。抵抗器に流れる電流はオームの法則で計算できますので、電流=電圧÷抵抗値 = 3.7÷220 = およそ0.0168A
となり、抵抗の電流は約17mAとなります。直列接続ですから、ダイオードに流れる電流もこの値になります。

なお、ダイオードには製造時のバラツキがあり、両端電圧が少しずつ異なりますので、ここで計算した値は一応の目安としてください。

ご質問のダイオードは5mA程度から光っていることが暗闇でやっと確認できる程度になり、最大でも20mAまで流すことができます。

4本直列にすると、3.3×4=13.2V の電圧は、バッテリ電圧とほぼ等しくなるため、抵抗器の選定が逆に難しくなります。(走行時と停止時では、バッテリ電圧が違う為、電流変化が大きくなりすぎます。)

実際に、好みの明るさを計算で求めることは、高度な計算を必要としますので、
部品屋さんで、1/4 Wの200Ω～500Ωの抵抗を数種類買って、実験してみることがよいと思います。
なお、抵抗値の合計が200Ωを下回ると、ダイオードが壊れますので、注意してください。
部品はすべて直列接続にしてください。並列接続にすると、電流が多大になりすぎて、壊れます。
また、バッテリー電圧は絶えず変化しますので、計算値で20mA流せる抵抗器を選定すると、場合によってはそれを超える電流が流れますので、余裕のある値にしてください。

お礼

お礼が遅くなり申し訳ありません。
　配線などの問題もあり結果2個を直列で点灯させると言うことで妥協しました。
　こちらで質問したことでいろいろと勉強になりました。
　まだまだ勉強不足なので、もっと勉強し、いろいろ実験してみてから製作しようと思います。（壊れたら嫌ですので）
　ありがとうございました。

回答No.7

pitagorajr

6番の方、良いことをおっしゃってます。質問文を読み返しますと。どうしても4個つけたいのでしょうね。そうでなく、暗くする目的なら、抵抗を大きくするのも良いかと思います。古いテレビをばらせば、（ラジカセでも）抵抗が沢山ついていて、それを使うのも面白いと思いますよ。抵抗を直列につなぎすぎて壊れることはありませんから。

お礼

お礼が遅くなり申し訳ありません。
　古いラジカセから抵抗などを外したことは一度やってみたことがあります。（かなり昔です。その時は火傷しました、汗）
　熱い経験でしたが、それはそれでいい体験だったと自分なりに懐古しています。
　配線などの問題もあり結果2個を直列で点灯させると言うことで妥協しました。
　こちらで質問したことでいろいろと勉強になりました。
　まだまだ勉強不足なので、もっと勉強し、いろいろ実験してみてから製作しようと思います。（壊れたら嫌ですので）
　ありがとうございました。

回答No.6

mtnlnd

答えは既出ですので注意点を申し上げます

3.3V 20mAは標準値でバラツキがあります　3.2V 20mA　もあれば　3.4V 20mAの場合もあります　規格を参照して下さい。
若し１個でも逆接続致しますと最悪の場合3個共壊しかねません、壊れないまでも劣化しますので12Vを加える前に必ず確認を　耐逆電圧は５V位ですから１個だけ逆接続ですと　その１個に12Vが加わり壊れてショート状態になった時　他の2個も壊れるか劣化します。
それほど明るくなくてもいいのですから5mA程度でも足りるでしょう　この場合1個当たり3V位でしょう。

お礼

お礼が遅くなり申し訳ありません。
　バラツキがあるというのは知りませんでした。
　配線などの問題もあり結果2個を直列で点灯させると言うことで妥協しました。
　こちらで質問したことでいろいろと勉強になりました。
　まだまだ勉強不足なので、もっと勉強し、いろいろ実験してみてから製作しようと思います。（壊れたら嫌ですので）
　ありがとうございました。

回答No.5

pitagorajr

LEDに関しては、電圧が低いために点灯しなかったり、暗くても差し障りなく安全です。壊れることもありません。だから４個直列にして試すことです。なぜこんな答えしかできないかと言うと。LEDの内部抵抗は直線的（正比例）でないと考えられます。また、電流と明るさの関係はまったく直線的ではありません。安全ですから、簡単に試すことをお勧めします。先に書かれている3名の方も私と同じ考えと思います。

お礼

お礼が遅くなり申し訳ありません。
　配線などの問題もあり結果2個を直列で点灯させると言うことで妥協しました。
　こちらで質問したことでいろいろと勉強になりました。
　まだまだ勉強不足なので、もっと勉強し、いろいろ実験してみてから製作しようと思います。（壊れたら嫌ですので）
　ありがとうございました。

回答No.4

nonlinia

先ずLEDの内部抵抗を計算してみます。
　これはオームの法則により抵抗＝電圧／電流で
　　２０ｍＡは０．０２Ａとなりますから
　３．３（V)／０．０２(A)＝１６５(Ω)となります。
このＬＥＤを抵抗と直列に抵抗を接続してある電圧をかけた場合ＬＥＤに流れる電流は
　　　　　電流＝電圧／全抵抗ですから
１）ＬＥＤに２２０Ωの抵抗を３個直列に接続して１２Ｖの電圧をかけた場合の流れる電流は
　　１２／１６５＋２２０ｘ３＝０．０１４５Ａ
２）２２０Ωの抵抗を４個にした場合、同様の計算で
　　１２／１６５＋２２０ｘ４＝０．０１１４Ａ
３）逆に２２０Ωの抵抗を２個にした場合は
　　１２／１６５＋２２０ｘ２＝０．０１９８Ａ
　この場合最も明るいのはＬＥＤに流れる電流が多いときで３）の場合で、最も暗いのは２）
と言えます。
この場合ＬＥＤに０．０２Ａ以上の電流を流れないように注意をすることです。

お礼

お礼が遅くなり申し訳ありません。
　大変参考になる回答ありがとうございます。
　配線などの問題もあり結果2個を直列で点灯させると言うことで妥協しました。
　こちらで質問したことでいろいろと勉強になりました。
　まだまだ勉強不足なので、もっと勉強し、いろいろ実験してみてから製作しようと思います。（壊れたら嫌ですので）
　ありがとうございました。

回答No.3

inunofuguri

車の場合、バッテリー電圧は１２Vですが、エンジンがかかった状態の充電電圧は１４．５V程度が標準です。
２２０Ωの抵抗は、３．３VのLEDに１４．５Vの電圧時に２０ｍA電流を流すのに必要な抵抗です。

計算式は以下の通り
（１４．５－９．９）/０．０２＝２３０

ちょっと違いますが、まぁ２２０Ωに近い値ですね。

こんどはLEDを四つ直列で計算すると、
（１４．５－１３．２）/０．０２＝６５

LED四つを最大の明るさで光らすには６５Ωの抵抗でいいわけです。

仮に２２０Ωの抵抗を入れたとすると、約６ｍAしか流れないので、

「３．３VのLEDを四つ直列に繋いで２２０Ωの抵抗を入れた場合、エンジン停止状態では点灯せず、エンジンを掛けた時に弱く光る」

と思います。
ただし、2000mcdという超高照度LEDなので、インジケーターよりも明るいかもしれません。

最近LEDの工作を始めたばかりなので、回答の自信は無しです。

お礼

14.5Vっていうのは、オルタネーターの電圧ではないでしょうか？
　車載の電圧計を毎日のように見ていますが、未だに14.2V（カーステもエアコンも付けない状態）を超えたことはありませんし、ライト類を点灯した状態で13V半ばです。
　でも、大変参考になる回答ありがとうございます。
　配線などの問題もあり結果2個を直列で点灯させると言うことで妥協しました。
　こちらで質問したことでいろいろと勉強になりました。
　まだまだ勉強不足なので、もっと勉強し、いろいろ実験してみてから製作しようと思います。（壊れたら嫌ですので）
　ありがとうございました。

回答No.2

tatsu01

3.3Vというのは順電圧ですよね？
ということは4個だと電源電圧より高くなってしまうので光りません。

参考URL：

http://homepage2.nifty.com/bake/led012.htm

お礼

12Vと書きましたが、自動車なので実質13.6V～13.8V程度になると思います。（車載の電圧計でも概ねその数値なので）
　この電圧値になると4個直列も可能なようですが、配線などの問題もあり結果2個を直列で点灯させると言うことで妥協しました。
　こちらで質問したことでいろいろと勉強になりました。
　まだまだ勉強不足なので、もっと勉強し、いろいろ実験してみてから製作しようと思います。（壊れたら嫌ですので）
　ありがとうございました。

回答No.1

pote_con

暗くて良いのなら、4個直列で問題無いし、むしろ耐久性は高くなります。
ただし、場合によっては電圧が足りなくて点灯自体しない可能性もあります。
これはやってみないとわかりません。

お礼

お礼が遅くなり申し訳ありません。
　配線などの問題もあり結果2個を直列で点灯させると言うことで妥協しました。
　こちらで質問したことでいろいろと勉強になりました。
　まだまだ勉強不足なので、もっと勉強し、いろいろ実験してみてから製作しようと思います。（壊れたら嫌ですので）
　ありがとうございました。