LEDに電流制限抵抗が必要なワケ-電気系ものづくりブログ

LEDには電流制限抵抗をつけて使用するのが基本です。

この電流制限抵抗はナゼ必要なのか？ということについて、今回はやっていきます。

LEDの電流・電圧

LEDのI-V特性は、このようなカーブになります。

流したい電流（If）に対応する、順方向電圧VfをLEDにかければ良い。ということは、

このように、電流制限抵抗なしで、電源と直結でも良さそうに思えます。（電源の出力電圧を、流したい電流になるような電圧に設定）

しかし、これはダメです。

ダメな理由はざっと３つ挙げられます。

電源にLEDを直結した場合、電源電圧が少し変動すると、LEDの順方向電流が大きく変動します。出力電圧が0.1Vずれただけでも、大きく順方向電流が変わってしまいます。

これに対して、電流制限抵抗を入れた場合は、こんな感じになります。

電流制限抵抗を入れた場合は、負荷線（図中のオレンジ線）を用いて考えます。負荷線とLEDのI-Vカーブの交点が、LEDの動作点です。電源電圧は負荷線とV軸との交点です。

上図より、電流制限抵抗がある場合は、電源電圧が変動（E→Ea、E→Eb）しても、LEDの動作点はあまり変化せず、順方向電流の変動も小さくなります。

LEDのVf(I-V特性)には、とても無視できない個体差があります。データシートの「順方向電圧」の項をみると、[(例) min：2.0V、typ：2.2V、max：2.6V]といった感じに、最大で0.6Vも差があったりします。

電源にLEDを直結した場合、その電源電圧をtyp値で設定していたりすると、LEDの個体差によって、思っていた以上の順方向電流が流れてしまうことがあります。

電流制限抵抗を入れると、

このように、個体差による影響を小さくすることができます。

LEDは、温度があがるとVfが小さくなる特性があります。（電流が流れやすくなる方向にI-Vカーブが変化する）

そのため、電源にLEDを直結した場合、25℃の時に電圧をセットして、温度が45℃となったときには、思っていたよりも電流が流れすぎてしまいます。

電流制限抵抗をいれると、個体差の時と同様に、

温度による影響を小さくすることができます。