LEDの性質を教えてください。

例えば、定格3v 20mAというLEDがあるとします。これでLED発光回路を組みたいのですが・・・

・LEDに定格以上の電圧、定格以下の電圧をかけるとどうなってしまいますか?
・LEDに定格以上の電流、定格以下の電流をかけるとどうなってしまいますか?
・直列に繋いだら電圧は直列個数倍必要ですよね?(直列は電圧合算しますよね?)では電流はどうしたらよいでしょうか?
・並列に繋いだら電流は並列個数倍必要ですよね?(並列は電流合算しますよね?)では電圧はどうしたらよいでしょうか?

基本的過ぎて申し訳ありません。定格にあわせなければならないのは分かるのですが、LEDの性格を単純な言葉で知りたいのです。

回答の条件
  • 1人3回まで
  • 登録:2006/11/06 11:15:28
  • 終了:2006/11/06 12:56:24

回答(4件)

id:Kumappus No.1

くまっぷす回答回数3784ベストアンサー獲得回数1852006/11/06 11:55:38

ポイント23pt
  • 定格以上の電圧をかけると壊れます。ただしこれは中に抵抗が入ってるLEDモジュールの話になると思います。
  • 定格以下…というのはよくわからないのですが順方向電圧以下の電圧しかかけないと電流が流れないし、それを越えても電圧が低い=電流が少ないと当然暗くなります。
  • オームの法則(順方向電圧分を差し引いて考える必要がありますが)があるんでこの場合電流も電圧も同じですね。一般に素子単体では定格電圧は規定がないです。あるのは定格電流(順方向電流)と逆方向直流電圧、それと許容損失だけです。

http://www.toyoda-gosei.co.jp/led/products/pdf/E1L31_xxxxx_JEA.p...

  • なので流す電流を基準に考えてください。基本的には電圧合算、電流合算であっていますが

直列に繋いだ場合は

 (電源電圧-(LED順方向電圧×個数))/電流制限抵抗 が 定格を越えない範囲で十分な明るさになるように決めます。

並列に繋いだ場合は

 (電源電圧-LED順方向電圧)/電流制限抵抗 で計算。

http://www.audio-q.com/kousaku4.htm

こちらが参考になると思います。

それから、LEDは逆耐圧が低いので(通常4〜5Vぐらい)、接続間違いには気を付けてください。逆耐圧を越える電圧をかけると大電流が流れて割とあっさりと壊れます。

なお、ご質問の3V 20mAというのはおそらく順方向電圧が3V、で定格電流が20mAの白色LEDではないでしょうか?

id:dungeon-master No.2

dungeon-master回答回数571ベストアンサー獲得回数402006/11/06 12:12:52

ポイント23pt

>・LEDに定格以上の電圧、定格以下の電圧をかけるとどうなってしまいますか?

定格電圧が順方向電圧Vfを意味するのでしたら、Vf以上の電圧を与えると

電流が流れて発光し、Vf以下の電圧では発光しません。

ただし、単純にVf以上の電圧を加えると順方向電流(If)が大きくなりすぎて

発熱でLEDが破損します。


>・LEDに定格以上の電流、定格以下の電流をかけるとどうなってしまいますか?

最大定格を超える電流を流し続けると、発熱でLEDが破損したり性能が劣化します。

定格以下ならまったく問題ありませんが、当然輝度が落ちます。


>・直列に繋いだら電圧は直列個数倍必要ですよね?(直列は電圧合算しますよね?)では電流はどうしたらよいでしょうか?

LEDを直列につないだ場合、Vfは合計値でOKです。

ただし、それより高い電圧を加えないと電流が流れないので発光しません。

通常、LEDに流す電流が一定になるよう、定電流駆動するのが基本です。

安価に済ます場合は、電流制限のための抵抗を直列につなぎます。

Vf=3VのLEDを30個直列に繋ぐと90Vで、これを100Vの電源で駆動するのであれば、

100V-90V=10Vが制限抵抗に掛かる電圧となります。

そうすると、たとえば10mA流したいのであれば、10V/10mA=1000で、抵抗値は

1KΩと計算できます。


>・並列に繋いだら電流は並列個数倍必要ですよね?(並列は電流合算しますよね?)では電圧はどうしたらよいでしょうか?

LEDのみを並列に接続するのは、特性のばらつきが激しいのでお勧めできません。

少しでもVfに個体差があれば、低いVfのLEDに多くの電流が集中することに

なるからです。

駆動電圧は共通になるとして、並列化された回路一つ一つに制限抵抗を入れる

などの対策をとる必要があります。

その場合、回路全体に流れる電流は、各回路の電流を合算した値となります。


なお、LEDの定格値は周囲の温度(素子の発熱も含めて)に大きく左右されますので、

放熱対策はしっかりする必要があります。

id:spyglass No.3

spyglass回答回数455ベストアンサー獲得回数292006/11/06 12:15:18

ポイント22pt

基本的には単純な以下の法則で考えられます。

【オームの法則】・・・E=IR

R(抵抗):単位Ω(オーム)

E(電圧):単位V(ボルト)

I(電流):単位A(アンペア)

過去に私も実験した事がありましたがLEDはかなりの動作範囲の幅がありました。

電圧・電流ともに増やせば明るくなります、短期的には200%でも点灯していましたが寿命が短くなります。

逆に減らせば暗くなりますが一定以下では消灯します。

この点から質問内容の回答は

> LEDに定格以上の電圧・・・

> LEDに定格以上の電流・・・

定格以上(150%以上は保証外)は明るくなり、定格以下は暗く(または消灯)します。

> 直列に繋いだら電圧は・・・

1ヶ当りに20mA加われば良いので基本的に3VでOKですが、個数が多い場合(内部抵抗の絡み)は電圧を上げる必要がります。

> 並列に繋いだら電流は・・・

2ヶの場合は回路に倍の40mA流せば良い、と言うことになります。

こちらのサイトで色々な実験をされている様です、参考まで。

http://www.audio-q.com/kousaku.htm

id:Kumappus No.4

くまっぷす回答回数3784ベストアンサー獲得回数1852006/11/06 12:38:10

ポイント22pt

おっと、ちょっと訂正…

並列に繋いだ場合は

 (電源電圧-LED順方向電圧)/電流制限抵抗 で計算。

これ、LED1個あたりなので、並列にした場合は抵抗値は(1個あたりの抵抗)/(LEDの個数)

になります。例えば1個繋いだときに200Ωだったら2個のときは100Ωというように。

ただし、LEDにもバラツキがあり、また、温度特性(温度が上がると順方向電圧が下がり、余計に電流が流れ、さらに温度が上がり…という悪循環で熱暴走のおそれがある)があるので多数並列にする場合は抵抗をLED1個〜数個あたりに1個にしたほうがいいです。

id:ZZR250

だいぶ分かりました。

皆さんありがとうございました。

2006/11/06 12:52:48
  • id:l-lol-l
    LEDはばらつきがが多いので、直列接続した場合は明るさがばらつきますから、普通はしないですよ。
    並列接続、LED1個に抵抗1個が基本です。
  • id:dungeon-master
    直列結線のデメリットは、素子の破損も含め、回路が1箇所でも断線すると回路全体が消灯してしまうこと、
    そして、高い駆動電圧が必要になることです。
    メリットは、1ループなので回路中のLEDに流れる電流を一致させることが安価にできることです。
    電流抑制の抵抗が1箇所で小電流なので、発熱によるロスが少なくできます。
    点滅回路などをつける場合も、ドライバの電流定格を抑えるられます。(耐圧は必要)

    イルミネーションとかLED照明など、個々の輝度のばらつきがあまり問題にならない用途については、
    LED直列接続のものが安価に販売されています。
    もっとも最近は電流-輝度曲線のばらつきもかなり改善されています。

    2の回答で訂正があります。
    >LEDのみを並列に接続するのは、特性のばらつきが激しいのでお勧めできません。
    誤:特性のばらつきが激しい
    正:特性の僅かなばらつきによる影響が激しい

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