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発光ダイオードの使用に必要な抵抗の値は何オーム？
2023/10/21 03:36
- 発光ダイオードの光らせるために必要な抵抗の値を求める計算式と、ACアダプターを使用する場合の応用計算式をご紹介します。
- 1.5Aの大電流が流れるACアダプターを使用する場合、ダイオードが壊れる可能性はあるのでしょうか？その理由について解説します。
- 抵抗の値や電流の変化によってダイオードが壊れる可能性があることを考慮して、安全な使用法を心掛けることが重要です。
発光ダイオードの使用に必要な抵抗の値を求める計算式
2022/12/12 15:44
発光ダイオード 3.3V／20mAを光らす為に電源としてACアダプター 3.3V／1.5Aを使う場合、必要な抵抗は何オームですか？
また、上記数値が変わっても応用できる計算式の提示もお願いします。
1.5Aは20mAの75倍ですが、これは大電流と言えますか？ “大電流が流れるとダイオードが壊れる”という記述をよく見ますが、ではこのACアダプターを使った場合、瞬時にダイオードが壊れるという事ですか？ それとも、雷が落ちた場合等を想定しているという事でしょうか？
質問者が選んだベストアンサー
＞この抵抗有りのほうのグラフでいうと、
LEDの能力一杯を引き出そうとすると（LEDに20mA流す場合）電源が4.3Vぐらいは必要という事になると思いますが、その場合、電圧オーバーして電源が6.3Vになった場合、結局、過電流が流れると思いますが、その場合、抵抗器を付けても無意味のように思われますが。
なぜ、無意味という結論に至ってしまうかなぁ。
よく考えて欲しいです。
まず、何故2Vの電圧オーバーがあるとかんがえたのか？
回答No5の補足で、2Vというのを導き出しているようだけど、これも、回答No5の内容を誤って解釈した結果、2Vという数字になってしまっています。
通常、ACアダプタの電圧変動は±10%以下ぐらい。
3.3Vが2V変動したら、相手の機器を壊しまくると思いますよ。
そこで、仮にプラス0.5Vの変動があると仮定しましょうか。（これでもかなり大きめ）
ACアダプター3.3V抵抗無しと、5VのACアダプターで、5Vの時に20mAとなるように85Ωの抵抗を入れた物と比較します。
抵抗無しでは、3.3Vで20mAですが、3.8Vでは、回答No6に添付したグラフの上限を超えて60mA近くまで流れます。
定格の3倍近い電流です。
でも、抵抗85ΩでACアダプター5V,20mAとした場合、5.5Vまで変動しても25mA程度に留まります。
定格は、オーバーしていますが、抵抗無しの時のように3倍近い電流が流れるのとでは全く異なります。
85Ωを100Ωにしておけば、5.5Vでも22mA程度ですし、5Vで18mA程度になるので、充分に実用になるでしょう。
つまり、抵抗無しでは電源電圧＝LED電圧なので垂直線との交点になりますが、抵抗を入れれば斜めの線との交点になるので、その分、電圧変動に対する電流変化を少なくする事が出来るのです。
分かっていただけたでしょうか？
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その他の回答 （13件中 1～5件目)
＞抵抗から出る電流が0の場合の話はしていません。
＞抵抗がカット出来た電流が0の場合と言いたかったので、その場合、抵抗から出る電流は3.3Vになると思いますが。
私が書いた直線の意味をはき違えておられるようですね。
抵抗から出る電流が3.3Vというのも意味がわかりませんし。
まずは、電流とは何か、電圧とは何か、そして抵抗とオームの法則を、ただ単に公式を覚えるだけではなく、その式の持つ意味を正しく理解しましょう。
私が書いた直線は、この直線全体が、電源電圧が3.3Vの時の直線です。
そしてこのグラフの横軸は電源電圧ではなく、LEDに加わっている順方向電圧Vfです。
だから、電源電圧3.3Vの時の電流はゼロではなく、LEDの特性曲線との交点が、電源電圧3.3Vの時の電流です。
前述のように、傾きはオームの法則で決まるので、電源電圧が変わると、このラインか平行移動します。
例えば抵抗値をそのままにして、電源電圧が5Vになると、If=0mA,Vf=5Vの点まで、傾きは同じままで平行移動します。
「抵抗でカット出来る電流」というフレーズを多用されていますが、抵抗で電流をカット出来るという考え方をしない方がいいです。
余計に分かりにくくなる原因になると思いますので。
むしろ、抵抗とLEDのバランス点に収束すると考えた方がわかりやすいと思います。
すいません。
今日、私は午前中にちょっとした手術を受けまして、全身麻酔が切れた直後から回答を再開したので、文章が整理しきれていないのと、図を描いて説明出来なかったので、少し分かりにくい説明になっていたかもしれません。
その点はご了承願います。
補足
2022/12/15 00:53
何度もすいません。
この抵抗有りのほうのグラフでいうと、
LEDの能力一杯を引き出そうとすると（LEDに20mA流す場合）電源が4.3Vぐらいは必要という事になると思いますが、その場合、電圧オーバーして電源が6.3Vになった場合、結局、過電流が流れると思いますが、その場合、抵抗器を付けても無意味のように思われますが。
＞この抵抗有りの図の電圧降下特性でいうと、電源3.3Vの場合は抵抗でカット出来る電流値は0なので全く電流をカット出来ないという意味で合ってますか？
違います。
直列接続だと、抵抗に流れる電流とLEDに流れる電流はイコールなので、抵抗の電流がゼロということは、LEDの電流もゼロです。
現実の回路では有り得ない点だと言えますが、抵抗自身の特性は固定で、LED側の電流の流れにくさが変化した（実際には変化しませんが）場合のラインが、この直線です。
抵抗の特性が固定で、電流がゼロのポイントとは、LEDの電流の流れにくさが無限大、つまりLEDが断線に等しい状態が、この
If＝0
電源電圧＝LED印加電圧
という状態です。
前述のように、これは現実の回路の動作ではLEDが断線しない限りは、有り得ないポイントで、このラインは仮想線になります。
仮想線とLEDの特性曲線の交点が動作点です。
この仮想線の傾きですが、抵抗の、抵抗値を決めたら、オームの法則に従って横軸電圧、縦軸電流の直線を引きます。
これを左右反転させると、私が書いたグラフの直線の傾きになります。
電源電圧の値をゼロ点に合わせてください。
左右反転させる意味とは、電圧が上昇すると電流が上昇するという抵抗の特性を、見方を変えて、電流が増えれば抵抗による電圧降下が増えて、LEDにかかる電圧が減るというグラフに変換するということです。
補足
2022/12/14 18:10
＞抵抗の電流がゼロということは、LEDの電流もゼロです。
抵抗から出る電流が0の場合の話はしていません。
抵抗がカット出来た電流が0の場合と言いたかったので、その場合、抵抗から出る電流は3.3Vになると思いますが。
じゃ、抵抗有りの図でいうと3.3Vの場合はLEDに流れる電流は理論的には0になるという事ですか？
＞電圧を上げると逆に電流は下がるというのは何か解せないです。抵抗器というのはそういう性質なんですか？
抵抗ですから、当然、電圧を上げると電流が増えます。
しかし、このグラフの横軸はLEDのVf、つまりLEDにかかっている電圧が横軸です。
供給源の電圧が一定であり、抵抗とLEDが直列接続されていれば、Vfは、
Vf=(電源電圧)-(抵抗にかかっている電圧)
になります。
つまり電流が増えれば、抵抗による電圧降下が増える→LEDに加わる電圧が減る
というのを表したのが、この直線です。
この直線と、LED自身の特性曲線が交わる点が、実際の動作点になります。
補足
2022/12/14 15:42
この抵抗有りの図の電圧降下特性でいうと、電源3.3Vの場合は抵抗でカット出来る電流値は0なので全く電流をカット出来ないという意味で合ってますか？
つまり、この抵抗を使った場合、3.3V以上の電源の場合、
抵抗を使ってないのと実質同じ状態なので回路に過剰に電流が流れるという事ですか？
補足
2022/12/15 21:58
抵抗器が使われる意味がやっと解りました。ありがとうございました。
＞抵抗無しでは垂直線との交点になりますが、抵抗を入れれば斜めの線との交点になる
という説明がイメージが湧き易かったです。