サルにもわかるLED講座③（並列と直列）

LEDは確かに省電力ですが電球に比べると発行面積が小さいために（電球はフィラメント全体が発光するが、LEDが光っているのは素子のゴマ粒程の１点のみ）単体では視認性を重視する保安部品としては使えません。
たくさんのLEDを配置し、発光面積を稼ぐ必要が有ります。ここでは効率良くLEDを配置するためにLEDの直列と並列回路を組み合わせる方法について説明しましょう。

・----[回路①]--[回路②]--[回路③]----・

上記図は直列回路です。
電圧は回路①＋回路②＋回路③の総和になります。電流は回路①～③のどこを取っても同じです。

｜----[回路①]----｜
｜----[回路②]----｜
｜----[回路③]----｜

上記図は並列回路です。
電流は回路①＋回路②＋回路③の総和になります。電圧は回路①～③のどこを取っても同じです。

LED講座①でもちょっと説明しましたが、電気を水に例えるとわかりやすいと思います。川の流れにすると電圧は高低差、電流は水量と考えれば良いでしょう。

直列の場合、途中の高低差（例えば滝）が合って途中途中の水圧は違うでしょうが、流れる水量そのものは変わりません。
並列の場合は枝分かれした川が合流すると思えば、初めと終わりの高低差は同じですが、流れる川の太さ（水量）はそれぞれ違うかもしれません。

上記のように考えると理解しやすいと思います。

例①）

+12V・----[LED①]--[LED②]--[LED③]--[抵抗]-----・-

上記回路は直列回路です。
電圧はLED①＋LED②＋LED③＋抵抗にかかる総和になります。

LED①②③がそれぞれ2.5V、20mA(=0.02A)定格だとすると、抵抗側にかかる電圧は、12-(2.5+2.5+2.5)=4.5Vとなります。

LED講座②でも説明しましたが、20mA(=0.02A)の電流を流すためには、R=V/I=4.5/0.02=225Ωで、あれば良いわけです。

例②）

+12V
｜----[LED①]--[LED②]--------------------[抵抗①]-----｜
｜----[LED③]--[LED④]--[LED⑤]-----------[抵抗②]-----｜
｜----[LED⑥]--[LED⑦]--[LED⑧]--[LED⑨]--[抵抗③]-----｜

上記回路は直列と並列回路の組み合わせです。

LED①～⑨がそれぞれ2.5V、20mA(=0.02A)定格だとすると、

抵抗①→R=V/I=(12-(2.5x2))/0.02=350Ω。
抵抗②→R=V/I=(12-(2.5x3))/0.02=225Ω。
抵抗③→R=V/I=(12-(2.5x4))/0.02=100Ω。

と計算できます。

また、LED講座②でも触れましたが、抵抗側にかかる電圧が少ないほど、電源電圧変動による電流への影響をモロに受けます。
例②での電源電圧が12V→14.4V（高速走行時を想定）になったとしましょう。電流を計算すると、

抵抗①を流れる電流→I=V/R=(14.4-(2.5x2))/350=27mA。
抵抗②を流れる電流→I=V/R=(14.4-(2.5x3))/225=30mA。
抵抗③を流れる電流→I=V/R=(14.4-(2.5x4))/100=44mA。

となってLEDx4の回路は定格の倍以上流れる計算になります。
基本的には電源電圧は車の場合は常に変動するので平均して13.8V、抵抗値に+5%位の安全マージンを上乗せするのがセオリーです。

上記のようにLEDの数が増えると、それだけ電源電圧の影響を受けやすくなります。
基本的に2個、3個の回路を組み合わせて使うのが安全と効率のバランスが良いと思います。
ちなみに私は耐性高いLEDをチョイスして使っているので、4個のパターンが一番多いです。^^;

＃ここから先は一人言ですので、聞き流してください。

ちなみに私は定格20mAのLEDに標準で30mA近く流してオーバーカレント（過電流）させてます。
実験の結果、台湾や韓国製のLEDにはかなりの耐性があり、定格の1.5倍くらいまではリニアに明るさが変化し、それ以上流しても明るさは変わりませんでした。
連続点灯では50mA流して300Hくらい点灯させても大丈夫だという実験結果が出ています。中国製や日本製はけっこうシビアです。火を噴きます。マジに--;

次回予告：テールへの応用