LEDの起動電圧と、供給電圧が同じ場合に抵抗は？

質問

3.3Vの電源に、3.3Vで発光する白色LED(20mA)を点灯させようと思っています。

電流の流れすぎに対応するために、抵抗を入れると思うのですが、

計算式では、抵抗に0V流れる計算になってしまうため、何オームの抵抗を用意して良いかわかりません。

一番小さな抵抗を用意すればいいのでしょうか？
0.1オーム等でしょうか？
抵抗無しだとやはり電流過多により焼き切れたり破裂してしまうのでしょうか？

回答No.7

mkk-SR2 · ベストアンサー

No.2です。
手持ちに超高輝度白色LED”OSPW5111A-YZ”とCRD”E-１５３”とメルコエアステーションのスイッチング電源３．３V２Aがありましたので実験してみました。

結論から言いますと上記での組み合わせならば抵抗無しでも大丈夫でした。

LEDの定格は３．４V２０ｍA時で輝度２５０００ｍｃｄの白色
CRDはMAX２５V１５ｍA。スイッチング電源電圧は測定値３．４４V

直結での電流は１１ｍA。CRD挿入時の電流は２ｍAという結果でした。
CRD挿入時１５ｍA出ていない理由は専門家の諸先生方に御願いします。
(^^;)追試も可能です。

直結ではさすがに直視できませんが、CRD時は輝度が下がりますがまだまだまぶしい輝きです。

抵抗無しで５分ほど連続点灯してみましたが、ほんのりLEDは暖かくなる程度でした。

以上実験報告終わります。
apricot777様、補足要求みたしていませんごめんなさい。m(_ _)m

参考URL：

http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?q=ospw5111a&s=score&p=1&r=1&page=#I-00955

お礼

わざわざACアダプタにて実験して頂いてありがとうございました。いただいた電流から直結でも問題なさそうですね。

回答No.6

Massy57

もちろん電源によりますがＧａＮの白色ＬＥＤならば３．３Ｖ電源に直接つないで問題はありません
ばらつきが大きいことがしられているＧａＮですが、Ｖｆが最小ランクのものでも３．３Ｖかけて破裂することはまずありえません（最大手日亜化学データシートをみますと絶対定格が４Ｖですので）
問題は複数個並列で駆動される場合です
Ｖｆがことなったものを抵抗無しでつなげると輝度がそろいません
輝度をそろえるためにはＶｆを選別し、そろったものをもちいるか、電源電圧をもっと高くした（具体的にはＤＣーＤＣコンバータで昇圧する）あとでＶｆに応じた直流抵抗を投入する、もしくはそれぞに定電流ダイオードをいれる（すこしおおげさすぎますが、現在の携帯電話のバックライトはこのシステムを使用しています）必要があります

お礼

なるほど、3.3Vかけても破裂は無いんですね。安心しました。無知の頃、昔2.0Vの赤LEDに12Vのスイッチング電源を直結して、破裂して顔をけがしたことがあったのでちょっと躊躇していました。ありがとうございました。

回答No.5

JT190

> LEDの特性で変化があったときを考えないとすると、質問で書きました電源の電圧とLEDの順電圧が同じ場合、いくらの抵抗を用意すればいいのでしょうか？

特性変化もバラつきも無視して良ければ、抵抗は無し（0Ω）で大丈夫です。
というか、0.1Ωでも入れてしまうと、計算上は3.3V・20mAが取り出せなくなってしまいますよね。
（0.1Ωを入れた場合、出力は最大でも3.298V・20mAとなります）

> 素直にCRDの使用がベストでしょうか？

「専門家」と自称しながら実はCRDの使用経験はないのですが、CRD自体にある程度の電圧（電流にもよるが、最低でも1～2V）を掛けてやらないと定電流特性は得られないようです。
したがって、3.3V電源の場合にCRDを採用することは無理です。（この場合、入れると全く点灯しなくなるはずです）

安定した電流で点灯したいのであれば電源電圧を上げるしかないですし（電源の内部抵抗を上げる手もあるが、その場合にも見かけの起電力は上げる必要あり）、3.3V電源しか使えないのであれば電流のバラつき（最悪はLEDの焼損）には目をつぶるしかないでしょう。

お礼

今回はきっちり3.3V取れなくても、白色LEDが発光すれば十分な要件ですので、ちょっとぐらいぶれてもOKです。ありがとうございました。

回答No.4

noname#26171

＃１さんは「専門家」ですか。
いったいどういうジャンルが御専門なんでしょうねえ？
ＬＥＤを点灯させる場合の抵抗値の計算法は、ご存じなわけですね？

通常は、（電源電圧－ＬＥＤの順方向電圧）÷ＬＥＤの順方向電流

なんですが、質問されている方は、電源電圧とＬＥＤの順方向電圧が同じだからどうしたらいいのか、と質問されているんですよ？
それをＬＥＤの順方向電圧を無視して、

電源電圧÷ＬＥＤの順方向電流

という計算をして、どういう意味があるんでしょうか？
当方、技術職として２５年のキャリアがありますが、初めて知りましたので、ぜひご教示いただきたく。

回答No.3

JT190

理屈上は、抵抗なしでは安定した電流で点灯をさせることは出来ません。

定電圧特性を持つ電源（通常の電源が殆ど全て該当）に、定電圧特性を持つ負荷（LEDやツェナーダイオード、充電時の二次電池等）を直接繋げると、回路中に電源を制限する素子（例えば抵抗等）が存在しないため、素子の僅かなバラつきや温度変化によって、非常に大きな電流変化が生じてしまいます。

グラフに描くと分かり易いのですが。
（グラフを文書で説明するのが厄介ですが）

x軸を「LEDに掛かる電圧」、y軸を「LEDに流れる電流」として、「LED自体の電圧～電流特性」と「電源（抵抗込み）の出力特性」を描いてみます。
すると、両者の交わる点が、その回路におけるLEDの動作点となります。

LEDの特性は、大雑把ですが
　0V～3.1Vの間で0mA
　3.2Vで10mA
　3.3Vで20mA
　3.4Vで30mA
・・・という具合に、垂直に近いグラフになります

これに対し、通常の電源の場合だと例えば「6V電源＋135Ω抵抗」としますよね。
（20mA出力時に、出力電圧が　6V－20mA×135Ω＝3.3V　となる）
この場合の、電源の特性（LEDに掛かる電圧の特性）は
　6Vで0mA
　3.3Vで20mA
　0Vで44.4mA
・・・という斜めのグラフになり、「3.3V・20mA」で交わることになります。

一方、もし3.3V電源に抵抗なしでグラフを描くと、3.3V・0mAから垂直に立った線となります。したがってLEDの特性と重ねると、一応は「3.3V・20mA」で交わります・・・が、LEDの特性が少しでも左右にずれたり、ちょっと傾きが代わるだけで全然違う電流値になってしまうことが分かると思います。
（6V＋135Ωの場合は、特性変化に対する電流変化は僅かになります）

3.3V電源に0.1Ω程度の抵抗を入れても、電源特性の傾きは殆ど変わらないので無意味です。

補足

アドバイスありがとうございます。LEDの特性で変化があったときを考えないとすると、質問で書きました電源の電圧とLEDの順電圧が同じ場合、いくらの抵抗を用意すればいいのでしょうか？素直に
CRDの使用がベストでしょうか？

回答No.2

mkk-SR2

３．３V電源が乾電池ならばそのままでも大丈夫だと思いますが、スイッチング電源等ではLED点灯時の自己発熱で特性が変化して過電流の原因になります。LED等の半導体は温度変化で特性も変化してしまいます。

電流制限抵抗よりも便利な定電流ダイオード（CRD）がおすすめです。

CRDの定格電圧までならば電圧変動が起きても常に一定の電流がLEDに掛ける事が出来ます。

抵抗計算無しにCRDとLEDを電源に繋ぐだけでOKの初心者向けデバイスです。

ただし、CRDに２０ｍAは無く、１０ｍA並列で２０ｍAのCRDになります。

参考URL：

http://www.audio-q.com/kousaku.htm,http://akizukidenshi.com/catalog/items2.php?q=crd

補足

たしかにCRDを使えば安定した電流を取り出せるのは知っているのですが、私が疑問に思ったのは、電圧とLEDの順電圧が同じであれば、どのような抵抗を用意すればいいか、ということです。ご存じであればご教示ください。

回答No.1

se-ichi06

3.3Vで20mAですので１６５Ωの抵抗があればokです。
こんな中途半端な抵抗は無いので、１５０Ω程度が妥当でしょうか？

LEDは、ダイオードですので順方向通電時は、抵抗が０Ωに近づきます。

ですから、電流を制限する抵抗を入れてあげなくてはいけません。

あくまでも電源として乾電池利用の場合ですが・・・
ミニペンライトの光源としてムギ球が入っていたのですが、これを白色LEDに取り替えたことがあります。
単４乾電池２本、抵抗無しで見事に光りました。
電池の減りが非常に早いですが・・・