LEDが点灯できれば第1段階はクリア｜自分流に電子工作を楽しもう

こちらの最初のページでは、最小の費用で部品や工具を準備しましょうという内容でした。このページでは、購入して揃えた工具や部品で、数色のLEDを点灯するのですが、自分でアレンジして、色々なことをやっていきましょう。

購入したLEDを点灯させてみましょう

最初に揃えるLEDについては、私は、Amazonで、このような200球セットを購入しました。（→AmazonのLEDのページへ）　安価ですが、すべて高輝度タイプLEDです。

これを使って、LEDを点灯させるのですが、ここからは、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を直列につなぐやり方が最も簡単です。

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く点灯するはずです。（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、このずで説明すると、電流は抵抗とLED流れます。

このように「直列」に部品をつないだ場合は、各部品には、同じ大きさの電流が流れます。ように流れます。（これは、重要なポイントです。下に示すように、疑問が生じたら、テスターで確認しましょう）　そして、その時に、抵抗では「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。

簡単ですから、オームの法則で計算できるようになりましょう

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。

ここでは、LEDの抵抗値はわからないので、「同じ電流が流れている」ということを使って、抵抗器の側で　電流A＝電圧V/抵抗Ω　で計算します。

例えば、抵抗値が201Ωであれば、オームの法則の電流=電圧/抵抗　から、　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。

少し前までは、「普通タイプのLED 」が主流で、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は高輝度タイプになってきており、普通タイプは姿を消していく運命のようです。

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。つまり、色によって仕様が違うようです。一緒に確かめてみましょう。

この、LEDと抵抗の電圧降下を測定してみると、同じ200Ωの抵抗器をつけて点灯してるのですが、少し暗い「赤と黄」と、「白・緑・青」では1V程度の差があります。

この測定方法は、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。

すると、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。

【実験してみよう！】　200Ωの抵抗を変えて、各色のLEDが同じ明るさに見えるときの抵抗値を探してみましょう。抵抗値が大きくなるほど、暗くなります。また、小さな抵抗で明るく輝かせると、LEDがくれてしまうかもしれません。30ｍA以上流さないようにしましょう。

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、今までの普通タイプのLEDは10～15ｍA流すと仮定していたのですが、高輝度LEDはでは、明るすぎですね。

LEDは電流の大きさで明るさが変わるのですが、15mAの状態から30mA流しても、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、2つ点灯させたり、大電力用のLEDを使えばいいのですから、データシートの最大電流値を見て、控えめの明るさになるように抵抗値を決めるのが無難です。