【電子工作 入門】LEDの直列繋ぎと並列繋ぎについて！

今回は、LEDの直列と並列繋について説明したいと思います。

LEDの直列と並列繋ぎについて説明したいと思います。

前回、「　並列　」と「　直列　」に電子部品を接続した時に、回路上で電気の動きに違いがあると言うことを説明しましたが、今回は「　LEDを並列に繋いだ時　」と「　LEDを直列に繋いだ時　」の、回路上での電気の動きの違いについて説明したいと思います。

まず、LEDを使用するための条件に付いて決めておきたいと思います。

この条件の場合、LEDを丁度良い明るさで点灯させるには、

電圧（V）は「　2.0V　」必要で、

電流（A）は「　20mA（0.02A）　」必要と言うことになります。

LEDの「　直列繋ぎ　」について説明したいと思います。

さくらさん、LEDを2個「　直列　」に繋げてもらっても良いですか。

ありがとうございます。

この時、電源から供給される電圧（V）が「　5.0V　」だったとします。

単純に「　5.0V　÷　LED 2個　」なら、LED一つに対し、「　2.5V　」電圧（V）が使えそうとだなと言うことが何となく想像できると思います。

※　抵抗などの細かな計算は割愛しております。

実際に計算すると、今回使用するLEDの順方向電圧（VF）は「　2.0V　」のため、

「　5.0V　–　（2.0V　+　2.0V）　」で、「　1.0V　」余裕がある事が分かります。

余った「　1.0V　」は抵抗を入れることで「　電流（A）　」を調整していきます。

※　調整方法については下記にて説明したいと思います。

そうですね。

さくらさん、今度はLEDを5個「　直列　」に繋げてもらっても良いですか。

ありがとうございます。

今回も、電源から供給される電圧（V）が「　5.0V　」だったとします。

この時、LED 1個に使える電圧（V）は「　何ボルト（V）　」になると思いますか。

正解です。さすがですね。

その通りですね。

今回使用するLEDは、「　順方向電圧 2.0V　」のため、LEDを丁度良く光らせるためには「　2.0V　」の電圧が必要になってきます。

でも、LEDを 5個連続で繋げた場合、電源供給が「　5.0V　」だと、LED 1個に対して「　1.0V　」しか使えないことになってしまいます。

では、LED　5個だと、供給電圧がどの程度必要かと言うと、「　順方向電圧2.0V　×　5個　」なので、最低でも「　10.0V　」は必要ということになります。

乾電池なら7個分（約10.5V）使う必要があり、結構な量になってしまいますね。

直列の特徴として「　電流値は変わらない　」のですが、電子部品を追加すれば追加した分 1個の電子部品に使用できる「　電圧が下がっていく　」ことが特徴になります。

LEDを直列に繋ぐときの注意点としては、「　電圧（V）　」が不足しないよう気を付けてください。

今度は、LEDの「　並列繋ぎ　」について説明したいと思います。

さくらさん、LEDを2個「　並列　」に繋げてもらっても良いですか。

ありがとうございます。

この時、電源から供給される電流（A）が「　40mA　」だったとします。

この場合、「　40mA　÷　LED 2個　」のため、LED一つに対し、「　20mA　」使えることになります。

※　抵抗などの細かな計算は割愛しております。

ちなみに、電流は「　分岐　」しても、再び合流すれば元の「　40mA　」に戻ります。

さくらさん、今度はLEDを5個「　並列　」に繋げてもらっても良いですか。

ありがとうございます。

今回も、電源から供給される電流（A）が「　40mA　」だったとします。

この時、LED 1個に使える電流（A）は「　何ミリアンペア（mA）　」になると思いますか。

正解です。さすがですね。

その通りですね。

今回使用するLEDは、「　順方向電流 20mA　」のため、

LEDを丁度良く光らせるためには「　20mA　」の電流（A）が必要になってきます。

でも、LEDを 5個並列で繋げた場合、電源供給が「　40mA　」だと、LED 1個に対して「　8mA　」しか使えないことになってしまいます。

では、LED　5個だと、供給電流がどの程度必要かと言うと、「　順方向電流　×　5個　」なので、最低でも「　100mA　」は必要ということになり、ここでも電池を沢山使用することになります。

並列の特徴として「　電圧値は変わらない　」のですが、電子部品を追加すれば追加した分 1個の電子部品に使用できる「　電流が下がっていく　」ことが特徴になります。

LEDを並列に繋ぐときの注意点としては、「　電流（A）　」が不足しないよう気を付けてください。

LEDを直列と並列に繋げた時の「　抵抗　」について説明したいと思います。

そうですね。

「　直列　」と「　並列　」の説明を行う前に、「　ワット（W）　」について触れておきたいと思います。

さくらさん、「　ワット（W）　」って言葉は聞いたことありますか。

イメージとしては合っていると思いますよ。

「　ワット（W）　」とは、簡単に言うと「　一定時間に消費する電力　」のことを言います。

単位は「　W　」と書いて「　ワット　」と呼びます。

一定時間に消費する電力「　ワット（W）　」は、

「　ワット（W）　＝　電圧（V）　×　電流（A）　」で導き出すことができます。

なぜ、今「　ワット（W）　」の説明を始めたのかと言うと、「　抵抗　」には使用できる「　ワット（W）　」の大きさが決まっているので、購入時に気を付けてもらいたいと思ったためです。

抵抗を購入する時に「　1/4W　」「　1/2W　」などと言う文字を見かけると思いますが、これが使用できる「　ワット（W）　」消費電力の大きさになります。

「　1/4W　」「　1/2W　」の意味は、

1/4W は、「　1　÷　4ワット　」、つまり「　0.25ワット　」耐える。

1/2Wは、「　1　÷　2ワット　」、つまり「　0.5ワット　」耐える。

と言う意味になります。

LEDを連続で繋げると、「　電圧（V）　」や「　電流（A）　」が高くなることがあるため、この「　ワット（W）数　」消費電力を超えないよう注意してください。

また、一般的には使用するワット（W）数の約2倍程度の余裕をもって使用するのが良いとされています。
※　余裕を持って使用することを「　ディレーティング　」ともいう。

LEDを「　直列　」に接続して使う場合、抵抗は「　一か所　」で大丈夫です。

「　直列　」は真っすぐに繋がっているため、一か所に抵抗を入れれば、全がその影響を受けます。

覚え方としては、
直列に繋がっている回路は、「　一か所断線したら、全て断線してしまう　」ように、「　一か所に抵抗を入れたら、全てがその影響を受ける　」と考えたら分かりやすいと思います。

※　途中で分岐するような回路は別の考え方になります。

LEDを「　並列　」に接続して使う場合は、「　分岐した数だけ抵抗を入れる　」ようにしてください。

例えば、一つのLEDに対して「　100Ω　」の抵抗を使いたい時は、下図のように抵抗を複数入れるようにするのが「　正しい使い方（正解）　」になります。

こちらは「　正しくない使い方（不正解）　」ですが、100Ωの抵抗2個を「　200Ωの抵抗 1個　」で代用しています。

「　不正解　」の使用方法がダメな理由は、LEDは同じロットでもばらつきがあるため、手を抜いて大きな抵抗一つにすると、光の強さがバラバラになったり、最悪LEDが壊れてしまうことがあるためです。

いえいえ、「　直列　」と「　並列　」の長所を両方使ってあげれば良いんですよ。

LEDを沢山繋げたい時は、「　直列と並列を混ぜた回路　」を作ると、電圧（V）や電流（A）がどちらかに偏ってしまうことを防げます。

例えばこんな感じに繋げてあげたら良いと思いますよ。

※　下図は、見た目は違うけど回路的には同じ構成になります。

そうですね。

後は、LEDの使用数や電池を何個使用するかなどを考慮し、「　計算　」しながら回路を作ってあげたら良いと思います。