LEDの電流制限抵抗の値の決め方

LEDには、電流制限抵抗が必要です。この電流制限抵抗の値は、どうやって決めたらよいのか？が今回のテーマです。では、早速やっていきます。

電流制限抵抗の値の求め方

このような回路を想定して、電流制限抵抗の決め方を考えます。LEDの直列数は3つに限らず、任意の数でOKです。

STEP1：typ値で、抵抗値の目星をつける

まず、typ値（代表値）を使って、抵抗値の目星をつけます。

R：電流制限抵抗値
E：電源電圧
VF：LEDの順方向電圧
s：LEDの直列数
I：流したい電流値

E系列の中から、上の式から計算された値に近いものを選びます(仮採用)。

STEP2：電流の変動範囲を確認する

STEP1で仮採用した抵抗値を使って、電流値を計算します。

I：流れる電流値
E：電源電圧
VF：LEDの順方向電圧
s：LEDの直列数
R：電流制限抵抗値

抵抗の誤差（±5%など）、電圧変動、VFバラツキ、温度特性などを考慮して、最大電流値と最小電流値を求めます。この時の計算には、それぞれの一番厳しい条件の値を使います。高温時と低温時の係数は、温度によるVF変動の係数で、データシートから大体の値を算出して使用します。

計算結果の値で問題なさそうであれば、抵抗値をその値で決定して、STEP3へ進みます。

電流の値が大きすぎる、小さすぎる時には、抵抗値を調整して再計算します。

電流の変動範囲が大きすぎる、電源電圧が不足する、などの場合は、条件を変更する必要があります。

対策としては、

といった内容が挙げられます。これらの対策を実施して、再度計算します。

これらの対策を行っても、どうにも成り立ちそうにない場合は、抵抗による電流制限をあきらめて、定電流ダイオードや定電流回路による電流制限を検討する必要がありそうです。

STEP3：抵抗の電力を確認する

最後に、抵抗の電力を確認します。

抵抗は、この値以上の定格のものを採用します。

具体的な計算例

記号だけで話をすると、分かりにくいと思うので、具体的な数字を用いて計算してみます。

こんな条件で、考えていきます。

STEP1：typ値で、抵抗値の目星をつける

E系列に"75Ω"があるので、抵抗値は75Ω(±5%)とします。

STEP2：電流の変動範囲を確認する

Iminの条件では、電源電圧が不足する（分子が負となる）ので成立しません。

そこで、LEDの順方向電圧を全数検査することとします。使用する5つのLEDのVFがそれぞれ2.1V，2.0V，2.2V，2.25V，2.05Vだったとして、この値で再計算します。

この値を（VF×s）として計算に使用します。

大体狙った値（20mA）近くになり、変動範囲も許容できそうです。ということで、この値で決定し、STEP3へ進みます。

STEP3：抵抗の電力を確認する

上記の計算より、よくある1/4W（=0.25W）定格の抵抗で問題ないことが分かりました。

計算結果

LEDのVFは2.1V，2.0V，2.2V，2.25V，2.05V。これを使用するとすれば、電流制限抵抗は75Ω（±5%、1/4W定格）と計算されました。

同じ構成のものを、もう1セットつくる時には、再度VFを検査して、そのVFの値で再計算する必要があります。（VFを全数検査することでバラツキを検討から外した代償）

番外編：LEDの順方向電圧の実測方法

LEDの順方向電圧VFを実測する方法の紹介です。

使用するときに流す予定の電流を、CVCC電源のCCモードでLEDに流します。その時の電圧が（その電流値での）LEDの順方向電圧です。