LED 抵抗計算機

LED 抵抗計算機について

LEDの直列抵抗は R = (Vs − n·Vf) ÷ I で求めます。Vs は電源電圧、Vf は LED 1個の順方向電圧、n は1列に直列でつなぐ LED の数、I は流したい電流です。抵抗にかかる電圧を電流で割る、オームの法則そのものです。このツールはさらに、抵抗の消費電力、推奨定格（消費電力の2倍以上で最小の規格）、効率、実際に買える E12・E24 の標準値と、その抵抗を使ったときに流れる電流も表示します。

標準値は理想値以上で最も近い値に切り上げて選びます。抵抗が大きくなる方向なら電流は目標より少しだけ減るので、LED を過電流で壊すことはありません。

抵抗なしで LED をつないではいけない理由

LED は電圧をわずかに上げるだけで電流が急増します。Kingbright WP117EGWT のデータシートの赤色 LED の曲線では、順方向電圧1.9Vで約10mA、2.1Vで約30mA。0.2Vの差で電流が3倍になるので、電圧源に LED だけをつなぐと電流を決めるものがありません。この LED の絶対最大定格は直流30mAです。

直列抵抗はこの急な曲線にゆるやかな傾きを加えます。抵抗の両端電圧は電流に比例するので、LED の電圧が少し揺れても、電流の変化は抵抗の電圧に対する比率分だけで済みます。だから抵抗に十分な電圧がかかっていることが安定の条件です。

Vf は固定値ではない

データシートの Vf は「標準値」と「最大値」で書かれています。WP117EGWT は20mAで、赤（GaAsP/GaP）が標準2.0V・最大2.5V、緑（GaP）が標準2.2V・最大2.5V。さらに温度が1°C上がるごとに Vf は約2mV下がります。同じ型番でも個体差があります。

このツールのプリセット（赤2.0V、青・白3.2V など）はよくある標準値にすぎません。特に「緑」は材料で大きく違い、昔の GaP の黄緑は約2.2V、最近の明るい純緑（InGaN）は3V前後です。プリセットの「緑」は InGaN 基準の3.0Vで、名前の横に旧来の GaP の値も書いてあります。手元の LED のデータシートの値に置き換えてください。

実際の Vf が想定より高ければ電流は減るだけです。5Vで赤色 LED に150Ωをつなぐと Vf 2.0Vなら20mAですが、その個体が最大値2.5Vなら 2.5 ÷ 150 ≈ 16.7mA。少し暗くなるだけで安全です。危ないのは逆に、実際より高い Vf で計算して抵抗を小さくしすぎることです。

電圧の余裕が少ないと何が起こるか

3.3V電源で Vf 3.0V の LED に20mA流そうとすると、抵抗には0.3Vしか残らず15Ωになります。計算は正しくても不安定で、Vf が3.1Vの個体なら 0.2 ÷ 15 ≈ 13mA、3.2Vなら約7mAと半分以下に落ちます。このツールは抵抗の電圧が電源電圧の15%未満になると警告を出します。

対策は電源電圧を上げる（5Vを使う）、直列の LED を減らす、抵抗の代わりに定電流ドライバを使う、のいずれかです。逆に12Vで LED 1個だけを点けると電力の大半が抵抗の熱になります。12Vに白色 LED 3個を直列にすれば抵抗の電圧は2.4Vで、効率は80%まで上がります。

標準値と定格電力の選び方

抵抗は IEC 60063 の標準数列で売られています。E12 は1桁の中に12個（10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82）、E24 は24個なので、E24 の方が目標電流に近づけられます。5Vで白色 LED を20mAで点ける理想値90Ωは、E12 では100Ω（18mA、−10%）、E24 では91Ω（19.8mA、−1.1%）です。

定格は実際の消費電力 P = V × I の2倍以上を目安にします。定格いっぱいで使うと抵抗はかなり熱くなり、狭いケースの中では許容電力がさらに下がるからです。表示用 LED なら数十mWなので1/8Wや1/4Wで足ります。一方、350mAの1W LED を12Vから抵抗で駆動すると抵抗が約3Wを消費します。2倍は6.16Wで5Wでは足りないため、このツールは10Wを推奨し、2倍が最大規格の10Wも超える場合は警告を出します。これは定電流ドライバの仕事です。

例

使い方

1. 電源電圧を入れ、LED のプリセットを選ぶか、データシートの Vf と電流を直接入力します。
2. 直列の LED 数と並列の列数を決めます。
3. E12・E24 の標準抵抗、実際の電流、推奨定格電力を確認します。

よくある質問