LEDの直列数量と抵抗値選定

ここではLEDの直列できる数量と抵抗の選定を説明します。

難しく考えるとややこしいのでなるべく簡単に説明します。

写真の通りLEDには定格電圧（Ｖｆ）と

定格電流（If)があります。
必ず買う時に書いてあるので入手したら忘れないようにメモしときましょう。
写真のLEDはＶｆが1.9ｖ～2.1ｖ
Ifが30ｍＡのLEDです。

LEDは種類によって（Ｖｆ）と（If)が違います。

この写真のLEDはＶｆが3.0ｖ～3.2ｖ
Ifが20ｍＡのLEDです。

ひとつ覚えてもらいたいのは車のバッテリーは
12Ｖから14.4Ｖです。
低い時は12Ｖ高い時は14.4Ｖです。

では何個直列できるか計算してみましょう。
計算式は足し算と引き算です。

バッテリーの最低電圧（12Ｖ）
をLEDのVfの高い値の合計が12以下です。

たとえば左の写真はＶｆの高いほうが3.2です。

3.2+3.2+3.2＝9.6です。これなら3こ入ります

仮に4個入れると3.2+3.2+3.2+3.2＝12.8で12を超えるのでだめです。

上の写真は2.1+2.1+2.1+2.1+2.1＝10.5なので5こ入ります。。

これで1回路に直列できるLEDの球数がわかりました。
『抵抗とCRD、整流ダイオードについて』で説明したとおりCRDと整流ダイオード入れれば取り合えず点灯します。

左の写真は一番上のVf　3.0～3.2Ｖ　If　20ｍＡ　のLED
を使った使用例です。
12ｖの中に入るLED数は3.2が3個で9.6
Ifが20ｍＡなので10ｍＡ流すCRDを2個並列するだけです。
CRDだと簡単ですね。

仮に15ｍＡのCRD1個でもｏｋです。ただ暗くなるだけです。
でもｍａｘ20ｍＡのLEDに15ｍＡしか流さないとなるとLED自体に掛かる負荷が減って長寿命になります。

さてさてここからがおさらいもかねて抵抗の計算になります。

ただ上と同じLEDでやった場合はCRDのほうが楽なので
ここでは写真のようなLEDを使いたいと思います。

日亜のRAIKOH(NGPW70AS)を使ってみましょう。

これはVf3.2v If100mAの製品です。

安全を見て80ｍＡ流す場合の計算です。

計算方法は”オームの法則”を使います。

電流＝Ｉ（Ａ）　アンペア。
電圧＝Ｖ（Ｖ）　ボルト。
抵抗＝Ｒ（Ω）　　オーム。

そしてオームの法則の計算式は、Ｒ（Ω）＝Ｖ（Ｖ）／Ｉ（Ａ）　となります。

ＶはＬＥＤの数で値が変わります。
Ｖの値は、バッテリーの最大電圧（14.4Ｖ）からＬＥＤの最大Ｖｆ（Ｖ）×数量を
引いた値となります。

ということは、Ｖ＝（14.4　－　最大Ｖｆ×数量）なので、
ＬＥＤを１個使う場合は、Ｖ＝（14.4-3.2×１）で、１１．2（Ｖ）となります。

抵抗の値は　Ｒ（Ω）＝１１．2（Ｖ）／0.08（Ａ）
（単位をｍＡ→Ａ　にするには0.001かけて、80ｍＡ×0.001＝0.08Ａとなります）
よってＲ＝140（Ω）の物を使います。
ただし、同じ値の抵抗がない場合は”140（Ω）より高い近似値の抵抗”を使いましょう。


仮にこのLEDを3発直列できるので3発で計算してみましょう

Ｖ＝（14.4-3.2×3）で、4.8（Ｖ）
Ｒ（Ω）＝4.8（Ｖ）／0.08（Ａ）
なのでΩ60以上の抵抗使えばOKです。

また、流す電流値によって抵抗の大きさが変わります。
これは抵抗が発熱するからです。Ｗ（ワット）といってサイズ（容量）が変わります。
その計算方法は下記のようになります。

電力＝Ｐ（Ｗ）
Ｐ（Ｗ）＝Ｖ（Ｖ）×Ｉ（Ａ）
　　　　＝（バッテリーの最大電圧－Ｖｆ×ＬＥＤの数）×Ｉ（Ａ）

上記ＬＥＤを１個使った場合は、
Ｐ（Ｗ）＝（14.4－3.2×１個）×０．０8（Ａ）
Ｐ＝0.896（Ｗ）
（1.00Ｗ＝1Ｗ　0.500Ｗ＝1/2Ｗ　0.250Ｗ＝1/4ｗ）
なので1Ｗサイズを使います。

仮に弱いＬＥＤ（電流を少しだけ流す）を１個だけ使った場合、
（Ｖｆ＝2．0、Ｉｆ＝20ｍＡ）

Ｐ＝（１４．４－2．０×１個）×０．０2（Ａ）
　＝０．248（Ｗ）
１／４Ｗ（０．２５）＜Ｐ　これを使用
１／２Ｗ（０．５）　＜Ｐ
　　　１Ｗ（１．０）　＞Ｐ　
でも安全を見て１／２Ｗ（０．５）を使うのをお勧めします。

よって簡単に言うと
抵抗の値　＝（１４．４－最大Ｖｆ×ＬＥＤ数量）／Ｉｆ
抵抗の容量＝（１４．４－最大Ｖｆ×ＬＥＤ数量）×Ｉｆ
になるわけです。。