購入したLEDを点灯させてみましょう
5000円で最初に揃えるLEDでは、Amazonでこのような200球セットを購入しました。 安価ですがすべて高輝度タイプLEDです。
これを使ってこれらのLEDを点灯させるのですが、ともかく自分でブレッドボードに回路を組んで確かめてみましょう。
5Vの電源で、まず、200Ωから1kΩの抵抗で点灯してみる
LEDを点灯させる「基本回路」は、下図のように抵抗とLEDを直列につなぐのが最も簡単です。
そこで、200～1kΩの抵抗を直列につないで点灯してみると、高輝度タイプは非常に明るいのではっきりと見分けることができます。（プラス・マイナスを逆につなぐと光りません）
ここでは5Vの電源を使うので、この場合では、電流は抵抗とLEDに同じように流れます。 そして、その時に、抵抗は「熱」を発生させ、LEDは光を発生しています。
この抵抗器は、LEDに流れる電流を決めるものなので、「電流制限抵抗」と呼ばれる場合もあります。
どんなLEDなのかは、テスターで電圧を測ってみるとわかる
今回は5Vの電源を使っており、抵抗器とLEDの足で測定した電圧は、それらの「電圧降下分」です。だから、「電源電圧＝抵抗器の電圧降下分＋LEDの電圧降下分」になっていますね。
この場合は3VタイプのLEDということですが、もちろん、抵抗値が変わるとLEDの電圧降下値も変わります。
だた、抵抗器の抵抗値をテスターで測ることで、（201Ωだったとすると、オームの法則を使って、電流を測定しなくても、電流値が計算でわかります。
この回路では、直列になっているので、LEDにも抵抗器にも同じ電流が流れています。 そして、LEDの抵抗値はわからないので、抵抗器の側で 電流A＝電圧V/抵抗Ω で計算するのですが、例えば、抵抗値が201Ωであれば、2.0V/201Ω≒0.01A つまり、10mAの電流が回路に流れていることがわかります。
つぎに、200Ωから1000Ω(1kΩ）の抵抗につけかえて点灯させてみるとどうなるでしょう？
そうすると、LEDと抵抗の電圧降下値は変わってきます。
別に測定した数値ですが、その時の抵抗器の電圧降下値は1.5Vとすると、 1.5V/1000Ω≒0.002A つまり、2ｍAの電流になっていて、1kΩのほうが暗いのですが、見た目にはそんなに変わらないと思います。
以前は「普通タイプのLED 」が主流だったので、そのときには、2mAではやっと点いている程度しか発光していませんでしたが、高輝度LEDが、さらに省エネになっていることがわかります。
LEDは今後は高輝度タイプになって従来の普通タイプは淘汰されるでしょう。
高輝度タイプ 色が違っても同じように光るのか？
5mmの5色のLEDを、5Vの電源でそれぞれに200Ωの抵抗をつけて発光させました。
すると、このように、赤と黄色は、ほかの3色に比べて若干ですが、暗い感じがします。色によって仕様が違うようです。
そこで、LEDと抵抗の電圧降下を測定してみると、同じ200Ωの抵抗器で点灯していつものの、少し暗い「赤と黄」と、「白・緑・青」は1V程度の差があります。
これは、テスターを使って、LEDと抵抗の足のところで電圧を測るだけですが、明るい3つは「約3V 」で、その他は「約2V」です。
上側の数字は、抵抗の電圧降下で、両方を足すと5Vの電源電圧になりますから、つまり、LEDにも抵抗器にも（直列につないでいるので）同じ電流が流れているので、電圧降下が大きくて明るい「白・緑・青」のほうが電流値が少ない省エネLEDといえます。
もちろん、「赤と黄」も、従来の2Vタイプの普通LEDに比べると格段に明るいのですが、比較のために、いろいろなタイプのLEDを抵抗を同じにして点灯させたのが次の写真です。
点灯条件を揃えて点灯して、新旧LEDの明るさや違いを比較してみました
今回購入した高輝度タイプと、（残り少ない中古品ですが）手持ちの普通タイプ6種類を、すべて220Ωの抵抗を直列につないで点灯させました。
（注）ここでは、秋月電子さんで220Ωの抵抗（100本 税抜き100円）を購入して、その中から、218～219Ωのものをより分けて、差が無いようにしています。
点灯させると、このように、高輝度タイプの3mmと5mmの明るさはそんなに変わりませんが、高輝度タイプと普通タイプを比べると、かなり、輝度に差があります。
すべて同じ抵抗値で、数字はその時のLEDの電圧降下値です。 2Vタイプの高輝度LEDも従来タイプと同じような電流量ですが、非常に明るいことがわかります。
LEDの降下電圧の数字が小さいほど、回路にはたくさんの電流が流れていることになるので、電圧降下が大きくて「明るい」LEDは、省エネのLEDだということになります。
このように、従来の普通タイプのLEDでは10mA程度の電流を流すことが基準になっていましたが、高輝度タイプのLEDの明るさを見ると、10ｍA では明るすぎるくらいです。
だから、用途によっては、もっと暗くなるように、抵抗値を上げて、電流量をもっと少なくしても問題ないようです。
明るすぎるのは眼によくないばかりか、省エネではありませんから。
試しに白色LEDの抵抗を4倍大きくしても、まだまだ明るい
200Ωの抵抗での点灯ではかなり明るいです。 右は、200Ωと810Ω（実測値）を並べて点灯させています。
暗いようですが、パイロットランプなどには十分な明るさです。
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この時の電流量は、200Ωでは11mA、810Ωでは3ｍAの電流が流れて点灯しています。
LEDの実験などではこの程度暗くても充分です。 LEDの実験では、5mA以下 にして工作実験をするのが眼にやさしそうですね。
家庭用のLED電灯も5ｍA程度で点灯させている
家庭の室内照明ランプも、蛍光灯がLED照明に変わってきています。
これは私の部屋の6畳用のLED照明です。
リング状に64個のLEDが埋められている 30Wタイプの器具で、ラベルには全電量が0.31A … と書いてあります。
これを単純に計算すると、LED1個当たりの電流量は 0.31/64≒0.0048A つまり、5ｍA程度でこんなに明るいのです。
だから、明るさを追求しない用途なら、3～5mA程度で充分だということで、ここでもやはり、従来の計算で使っていた10～15ｍA流す … というのは、少し電流値が大きすぎです。
LEDは電流の大きさで明るさが変わるのですが、30mA流すと2倍明るいということもないし、寿命を短くさせるだけですから、明るさが欲しいなら、データシートの最大電流値を見て抵抗決めるのが無難です。
もっと大きな抵抗にして明るさを見てみました
上の実験で電流消費が最大の「赤色」と最小の「白色」LEDを使って実験しました。
ここでは、制限用抵抗値を 200Ω～6.8ｋΩに変えてみました。
このように、流れる電流量が1ｍA以下では、やはり暗い感じに見えていますが、1ｍA程度の電流であっても、普通タイプと比べると非常に明るいので、その都度ごとに電流制限用の抵抗値を計算して求めるというのはいらない感じです。
つまり、明るさの用途に応じて、200Ω～1.5kΩ程度の抵抗器を用いて、明るさを見て調節すればいいようですから、これからは今までは書籍には「オームの法則を使って抵抗器を決める … 」というやり方が書かれていましたが、今後はその内容や説明のしかたは変わってきそうですね。
（参考）Amazonで、下のような電子工作セットが販売されているのを見つけました。これを使うと、さらにいろいろなことで遊べそうですね。
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