① 正常 |
少し多めに電圧を上げましたが(よいこはマネしないでね。危ないから)、こうならないために抵抗が必要になります。
〇 LEDの色によって電源電圧は 1.8 ~ 3.8 Vまで異なります
発光色 | 赤 | 橙 | 黄 | 緑 | 青 | 紫 |
順電圧[V] | 2.0 | 2.1 | 2.2 | 3.2 | 3.2 | 3.6 |
① LEDを点灯するには
電源電圧 E = 5 [V]
LED の順方向電圧 VF = 2 [V] (赤)
LED に流したい電流 IF = 20 [mA]
図1だとLEDは壊れます。 図2は抵抗(R)と LEDだと LEDは光ります。
壊れないためには抵抗を幾つにすればいいのでしょうか
③ 2つ公式が必要になります。
下記の様な式で求める。
V=VR+VL
VR=V-VL (4)
◎ 下記の条件の時
・ 電圧 V = 5 [V]
・ LED の順方向電圧 VL = 2 [V]
・ LED に流したい電流I = 20 [mA] 式(4)より
VR=V-VL
VR=5-2
=3
式(1)より
R=3/0.02
= 150 Ω
〇 計算で 抵抗は 150 Ω 以上 必要になります。
抵抗は ±10% 135 ~ 165 Ω になります。
発光ダイオード(抵抗付)は着色レンズタイプのLEDで、保護抵抗は220Ωが付属しています。
150Ω以上の抵抗で入手し易いのが、220Ωという説もありますが・・・。
参考文献やパッケージされたArduino等の実習キットなどに入っている抵抗は220Ωなので結論は・・・
220 Ω の 抵抗があれば LEDは壊れずに発光します。
〇 マイコンボードでGPIOからの信号でLEDを発光させるには220Ω抵抗と組み合わせて使用して下さい。
電圧 ・ 電流 ・ 抵抗
を変えないまま、LEDに調光させる方法があります。それは周波数を変更することで、LEDの調光が可能になります。
「PWM制御」 で 電圧を 0 ~ 255段階に変更出来ます。
PWM : Pulse Width Modulation (パルス幅変調)
デューティー比 (%)
デューティー比=パルス幅/周期
デューティー比の積が実効電圧になり、実効電圧が256段階に変化出来ます。
実効電圧を変化 ⇒ LEDの調光を変更
表 PWM制御と実効電圧の関係
周波数 (Hz) | 0 | 125 | 244 | 367 | 490 |
PWM制御 | 0 | 64 | 127 | 191 | 255 |
実効電圧(V) | 0 | 1.17 | 2.33 | 3.50 | 4.68 |
LED電圧 (V) | 0 | 0.5 | 0.98 | 1.47 | 1.96 |
抵抗電圧 (V) | 0 | 0.67 | 1.37 | 2.02 | 2.72 |