【電子工作入門】LEDの直列繋ぎと並列繋ぎの計算方法について！

今回は、LEDの直列繋ぎと並列繋ぎの計算方法について説明したいと思います。

LEDの直列と並列繋ぎの計算方法について説明したいと思います。

LEDを「　直列　」に繋いだ時の計算方法について説明したいと思います。

ここでは、LEDを3個「　直列　」で繋ぎたいとき、抵抗は何Ωを使用したら良いかについて考えてみたいと思います。

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。

「　LED 3個を直列に繋げる　」と、LEDを光らせるために必要な「　順方向電圧（VF）　」は何ボルト必要になると思いますか？

そうですね。

乾電池は「　9.0V　」なので、LEDを光らせるために「　6.3V　」使うと余っている電圧はいくつだと思いますか。

さすがですね。

LEDを光らせるための「　順方向電圧（V）　」は確保したので、今度はLEDを光らせるための「　順方向電流（A）　」について考えてみましょう。

先ほど余った「　2.7V　」と、LEDを光らせるために必要な順方向電流「　0.02A（20mA）　」の二つの値は分かっているので、この二つの値をオームの法則に当てはめ「　抵抗値　」を導きたいと思います。

オームの法則に当てはめると、「　電圧2.7V　÷　電流0.02A（20mA）＝　135Ω　」

「　135Ω　」の抵抗が必要と言うことが言えます。

以上のことから、抵抗は「　135Ω　」を使用するということが言えます。

計算式のみ記載致します。

LEDを「　並列　」に繋いだ時の計算方法について説明したいと思います。

ここでは、LEDを3個「　並列　」で繋ぎたいとき、抵抗は何Ωのものを使用したらよいのかについて考えてみたいと思います。

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。

「　LED 3個を並列に繋げる　」と、LEDを光らせるために必要な「　順方向電圧（VF）　」は何ボルト必要になると思いますか？

さすがですね。

乾電池は「　9.0V　」なので、LEDを光らせるために「　2.1V　」使うと余っている電圧はいくつだと思いますか。

そうですね。

LEDを光らせるための「　順方向電圧（V）　」は確保したので、今度はLEDを光らせるための「　順方向電流（A）　」について考えてみましょう。

まず、上記で説明した「　並列　」に繋いだ時の「　電流（A）　」の動きを思い出してください。

下図のように「　40mA　」の電流（A）が供給された時、並列は分岐すると「　抵抗の比率　」に合わせて小さくなったことを覚えていますか。

今回は、LEDを3つ並列で使用する為、各LEDに対して「　20mA　」の順方向電流（IF）が欲しいと言うことになります。

このことを踏まえて、計算を進めて行きたいと思います。

先ほど余った「　6.9V　」と、LEDを光らせるために必要な順方向電流「　0.02A（20mA）　」の二つの値は分かっているので、この二つの値をオームの法則に当てはめ「　抵抗値　」を導きたいと思います。

オームの法則に当てはめると、「　電圧6.9V　÷　電流0.02A（20mA）＝　345Ω　」。

抵抗値「　345Ω　」はそのままだと、下図のような直列回路の答えになってしまいます。

先ほどの答えの「　345Ω　」を並列回路の分岐の数だけ割ってあげたいと思います。

「　345Ω　÷　分岐数 3　＝　115Ω　」

以上の事から、抵抗は「　115Ω　」を「　3個　」使用すると言うことが言えます。

補足ですが、上記でも説明したように抵抗を「　一か所　」のみで手を抜かないようにしてくだいさい。

計算式のみ記載致します。

ここまで説明しておいてなんですが、計算とかいろいろ面倒な方は、「　定電流ダイオード（CRD）　」と言うものが存在するのでご紹介しておきます。

どのようなもののかと言うと、電圧や抵抗などが多少変化しても、一定の電流を流し続けることのできる部品です。

便利ですね。

ちなみに、「　定電圧ダイオード（ツェナーダイオード）　」なるものもあります。

ここまでの内容を参考に、「　ピンクのLED　」を3つ並べて点灯させる方法について考えてみましょう。

さくらさん、ピンクのLEDの使用条件は分かりますか。

ありがとうございます。

ここでは、順方向電圧（VF）が「　3.1V　」に上がっていることと、使用する乾電池の電圧（V）が「　不明　」なところがポイントになってきます。

また、乾電池は「　単3　」で、できれば「　アルカリ　」のものを使用する良いと思います。

理由は、

乾電池の電圧（V）は、ほぼ1.5Vで同じ大きさですが、電流（A）については「　単4　→　単3　→　単2　→　単1　」と使用できる電流（A）が増えることと、「　マンガン　」より「　アルカリ　」の方が使用できる電流（A）が増えるため、使い勝手の良い「　アルカリの単3　」を使用すると良いと思います。

ではまず、ピンクのLEDを「　直列に　」3つ繋げた場合について考えてみましょう。

ピンクのLEDを3つ直列に繋げる場合、点灯させるために必要な「　順方向電圧（VF）　」は最低何ボルト（V）必要になると思いますか。

そうですね。

LEDを点灯するために最低「　9.3V　」使うため、供給する電源はそれよりも多い「　12V　」にしましょうか。

では、供給電源「　12V　」から、LEDで消費する順方向電圧（VF）「　9.3V　」を引いたらいくつ電圧は余っていますか。

LEDを光らせるために必要な「　順方向電流（A）　」は「　0.02A（20mA）　」なので、

余った電圧（V）「　2.7V　」と順方向電流（A「　0.02A（20mA）　」をオームの法則に当てはめると、

「　電圧2.7V　÷　電流0.02A（20mA）＝　135Ω　」。

「　135Ω　」の抵抗が必要と言うことが言えます。

以上のことから、ピンクのLEDを3つ「　直列　」で点灯させるには、

「　12Vの電源供給　」と「　135Ωの抵抗　」を使用すれば良いと思います。

今度は、ピンクのLEDを「　並列に　」3つ繋げた場合について考えてみましょう。

ピンクのLEDを3つ並列に繋げる場合、点灯させるために必要な「　順方向電圧（VF）　」は最低何ボルト必要になると思いますか。

そうですね。

LEDを点灯するために最低「　3.1V　」使うため、供給する電源はそれよりも多い「　6.0V　」にすると余りはいくつになると思いますか。

では、LEDを光らせるために必要な「　順方向電流（A）　」は何アンペア（A）必要だと思いますか。

そうですね。

先ほどの余った電圧（V）「　2.9V　」と順方向電流（A）「　20mA　」3個分をオームの法則に当てはめると、

「　電圧2.9V　÷　電流0.02A（20mA）＝　145Ω　」

「　145Ω　÷　3個　＝　48.333・・・　」

「　約48Ω　」の抵抗が必要と言うことが言えます。

以上のことから、ピンクのLEDを3つ「　並列　」で点灯させるには、

「　6.0Vの電源供給　」と「　48Ωの抵抗　×　3個　」を使用すれば良いと思います。

これで「　ピンクのLED　」を繋げて点灯することができるようになりますね。

いいえ。