LED 저항값 계산기

LED 저항값 계산기 소개

LED 직렬 저항은 R = (Vs − n·Vf) ÷ I로 구합니다. Vs는 공급 전압, Vf는 LED 하나의 순방향 전압, n은 한 줄에 직렬로 연결한 LED 개수, I는 흘리려는 전류입니다. 저항에 걸리는 전압(Vs − n·Vf)을 전류로 나누는 옴의 법칙 그대로입니다. 이 계산기는 여기에 저항 소비전력, 권장 정격(소비전력의 2배 이상인 가장 작은 규격), 효율, 그리고 실제로 살 수 있는 E12·E24 표준값과 그 저항을 끼웠을 때 흐르는 전류까지 함께 보여 줍니다.

표준값은 이상값 이상인 가장 가까운 값으로 올려서 고릅니다. 저항이 커지면 전류는 목표보다 조금 줄어드는 쪽으로만 벗어나므로 LED를 과전류로 태울 일이 없습니다.

왜 저항 없이 LED를 연결하면 안 되는가

LED는 전구와 달리 전압을 조금만 올려도 전류가 급격히 늘어납니다. Kingbright WP117EGWT 데이터시트의 적색 LED 곡선을 보면 순방향 전압이 1.9V일 때 약 10mA, 2.1V일 때 약 30mA입니다. 0.2V 차이에 전류가 세 배가 되는 셈이라, 전압원에 LED만 직접 물리면 전류를 정할 방법이 없습니다. 같은 LED의 절대 최대 직류 전류는 30mA입니다.

직렬 저항은 이 급한 곡선에 완만한 기울기를 더해 줍니다. 저항 양단 전압이 전류에 비례하므로, LED 전압이 조금 흔들려도 전류 변화는 저항 양단 전압에 대한 비율만큼만 생깁니다. 그래서 저항에 충분한 전압이 걸려 있어야 전류가 안정적입니다.

Vf는 고정값이 아니다

데이터시트의 Vf는 「전형값」과 「최대값」으로 나옵니다. WP117EGWT는 20mA에서 적색(GaAsP/GaP)이 전형 2.0V·최대 2.5V, 녹색(GaP)이 전형 2.2V·최대 2.5V입니다. 게다가 온도가 1°C 오를 때마다 Vf가 약 2mV씩 내려갑니다. 같은 모델을 한 봉지 사도 개체마다 Vf가 다릅니다.

이 계산기의 프리셋(적색 2.0V, 청색·백색 3.2V 등)은 흔한 전형값일 뿐입니다. 특히 「녹색」은 LED 재료에 따라 크게 다릅니다. 예전 GaP 녹색은 약 2.2V지만, 요즘 밝은 순녹색(InGaN)은 3V 안팎입니다. 프리셋의 「초록」은 InGaN 기준 3.0V이고, 이름 옆에 옛 GaP 값도 적어 두었습니다. 가지고 있는 LED의 데이터시트 값으로 바꿔 넣으세요.

Vf가 전형값보다 높게 나오면 전류는 줄어듭니다. 5V에서 적색 LED에 150Ω을 달면 Vf 2.0V 기준으로 20mA지만, 같은 LED의 Vf가 최대값 2.5V라면 2.5 ÷ 150 ≈ 16.7mA가 흐릅니다. 밝기가 조금 줄 뿐 위험하지 않습니다. 반대로 Vf를 실제보다 높게 잡아 계산하면 저항이 작아져 과전류가 됩니다.

여유 전압이 적으면 생기는 일

3.3V 전원으로 Vf 3.0V짜리 LED를 20mA 켜려면 저항에 0.3V만 남아 15Ω이 나옵니다. 계산은 맞지만 불안정합니다. Vf가 3.1V인 개체면 0.2 ÷ 15 ≈ 13mA, 3.2V면 약 7mA로 전류가 절반 이하로 떨어집니다. 이 계산기는 저항 전압이 공급 전압의 15% 미만일 때 경고를 띄웁니다.

이럴 때는 전원 전압을 올리거나(5V 레일 사용), 직렬 LED 개수를 줄이거나, 저항 대신 정전류 드라이버를 쓰는 편이 낫습니다. 반대로 12V에서 LED 하나만 켜면 전력의 대부분이 저항에서 열로 버려집니다. 12V에 백색 LED 3개를 직렬로 달면 저항에는 2.4V만 걸리고 효율이 80%까지 올라갑니다.

표준값과 정격 전력 고르기

저항은 아무 값이나 팔지 않고 E12(10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82 × 10ⁿ)나 E24처럼 등비수열로 정한 값으로 나옵니다. E12는 한 자리 안에 12개, E24는 24개라 E24를 쓰면 목표 전류에 더 가깝게 맞출 수 있습니다. 5V 백색 LED 20mA의 이상값 90Ω은 E12에서는 100Ω(18mA, −10%), E24에서는 91Ω(19.8mA, −1.1%)이 됩니다.

정격은 저항이 실제로 쓰는 전력 P = V × I의 두 배 이상을 권합니다. 저항은 정격 전력에서 꽤 뜨거워지고, 좁은 케이스 안에서는 허용 전력이 더 줄기 때문입니다. 일반 표시등은 수십 mW라 1/8W나 1/4W로 충분하지만, 350mA짜리 1W LED를 12V에서 저항으로 구동하면 저항이 약 3W를 태웁니다. 두 배면 6.16W라 5W로는 모자라서 계산기는 10W를 권하고, 두 배가 가장 큰 규격인 10W마저 넘으면 경고를 띄웁니다. 이 경우는 저항보다 정전류 드라이버가 맞습니다.

여러 LED를 병렬로 연결할 때

LED 여러 개를 저항 하나에 병렬로 묶으면 Vf가 가장 낮은 LED로 전류가 몰립니다. 그 LED가 뜨거워지면 Vf가 더 내려가 전류를 더 끌어가는 식으로 악화됩니다. 이 계산기의 「병렬 스트링 수」는 스트링마다 저항을 따로 단다는 가정이며, 총 전류와 전원 소비전력만 스트링 수만큼 늘어납니다.

예시

사용 방법

1. 공급 전압을 넣고 LED 프리셋을 고르거나 데이터시트의 Vf와 전류를 직접 입력합니다.
2. 직렬 LED 개수와 병렬 스트링 수를 정합니다.
3. E12·E24 표준 저항과 실제 전류, 권장 정격 전력을 확인합니다.

자주 묻는 질문