楽しく遊ぶための初心者にもわかる電子工作のヒント

LEDで遊んでみよう

  

LEDは安くて安全で品質も安定しているので、オームの法則に関する電圧・電流・抵抗などを理解するための道具として使うにはもってこいです。

ここでは、LEDをたくさんつないで、何かイルミネーションのようなものをつくって遊んでみることを念頭に、LEDの基礎的なことがらを確認していきましょう。

ここでは、こんなことを回路を組んで実験しながら進めたいと思います。

1)LEDの種類の違いや個々の特性の違いで、明るさがどうなるのでしょう?
2)多数個のLEDを直列・並列につないたときにどうなるでしょう?
3)交流で点灯させてみるとどうなるのでしょう

・・・など、いろいろなことを試してみます。

LEDは安いものですので、Amazonなどで販売されているセット品を購入するのもいいですし、いろいろな種類を10~20個ずつぐらいを購入して準備しておくと結構遊べます。

→ Amazonの電子工作用LEDのページへのリンク

LEDを点灯させるための基本

  

LEDを点灯するための基本回路図図1


上の回路図は、何度も出てくる基本的な「LEDの点灯回路」です。通常はこのように、抵抗器を直列に入れて、電流を制限して点灯させます。この抵抗器を、「電流制限抵抗」といいます。

正しい条件で使うと、非常に低電力で長寿命であることから、LEDは「エコ照明」の代表と言われるようになっていますし、明るい「白色LED」も、今ではずいぶん安くなりました。

ここでは主に、写真の3mmと5mm砲弾型のLEDを使います。順電圧が2V程度の普通タイプと順電圧が3V以上の白色LED(写真一番右)のタイプが一般的ですが、現在では、非常に高輝度なものや点灯の仕方に工夫したものなど、沢山の種類が販売されています。

このグラフは、2V・15mA程度で使う仕様の普通タイプのLEDの特性例です。LEDはそこに流す電流によって明るく輝くのですが、電流に見合った電圧が必要になります。

加える電圧を上げていくと、LEDに流すことができる電流量が増えるので、明るく点灯できるのですが、このグラフでは、1.7V・1mA程度で光り始めて、35mA程度以上は点線になってます。

これは、必要以上の電流を流しても、たいして明るくならないし、単寿命になるだけ・・・ということが示されています。

そのために図1のように、点灯に必要な電圧を加えて、抵抗器を直列に回路を組みますが、その抵抗器によって、電圧と電流を適当に低下させて2V・15mA程度で使用する・・・というのが適切な使い方になります。

1.5Vの電圧では全く光りませんし、3Vの電池を直結すると、上のグラフで見ると100mA以上の電気が流れてしまうので、LEDの内部に高熱が発生して、LEDはほとんど瞬時に破損します。

それを防ぐのが、抵抗器を直列にしている図1の回路です。

左上にTa=25°と書かれているのは、25℃での条件のグラフです。周囲温度が高くなるとLEDにはよくありません。(LEDは非常に熱に弱いと言えます)

LEDを点灯させる抵抗値は計算で算出します

上のグラフを見ると、1.7V以上であればLEDに電流が流れて「点灯する」・・・ということがわかります。そして、同様に、2.2V以上は「好ましくない」ということもわかります。

そのことから、【約束1】 2Vの普通タイプのLEDは、常に、「2V・15mA」という数字を基本にして、これから後は、いろいろな数値を計算することにします。

この数字の意味は、「LEDを点灯するためには、2Vの電圧を加えて15mA程度の電流で点灯させるのが標準であり、LEDを1つ点灯させることで、回路で2Vの電圧降下がある」という意味です。

例えば、電源の電圧が3Vであれば、LEDで2Vが必要ですので、(3V-2V)=1Vの電圧を下げるための抵抗器を用いて、さらに、15mAの電流に制限して流す・・・という条件で「抵抗値」を計算することになります。

図1で考えてみます。

このとき、LEDに15mAの電流が流そうとすれば、(直列の回路ですので、抵抗器にも同じ15mAの電流が流れるので) オームの法則を用いて、R=E/I から、R=(3-2)/0.015=67Ω の抵抗をつなげばいい・・・ということになります。

12Vの電源を用いるのであれば、抵抗値で10Vの電圧を下げればいいので、そこに15mAを流すとすれば、10/0.015=667Ωの抵抗器を直列につなげばいいことになります。

12Vの電源を用いて、もっと明るくしたい場合は、流れる電流を増やせばいいはずです。例えば、30mAを流すとすると、10/0.03=333Ωとすれば計算上は明るく光りそうです。しかし実際は、電流値を上げてもLED自体の特性から、たいして明るくなりません。これがそのLEDの特性ですので、もっともっと明るくしたいという場合は、たくさんの電流を流せるようなLEDを使用しなければならないのです。白色LEDは普通タイプに比べて明るいのですが、もっと明るいLEDはいろいろ販売されています。

ここまではオームの法則のおさらいですが、ここまでは、いいでしょうか?

LEDの色によって何か違いがあるのでしょうか?

【約束2】 ここでは、電源5V を用いています。この電源は、スマホ充電器を利用しており、それについてはこちらで紹介しています。

図1で、電源電圧5V、電流制限抵抗220Ωにすると、約14mA の電流が流れて、このように点灯します。

ここでは、まず、2つのことを調べてみました。

1つ目は、LEDは蛍光灯と違って、「パッとつく」イメージですが、実際は、違っていました。LEDは熱の影響を受けやすいので、やはり「安定するまでの時間は必要」です。

グラフでは、約30秒で安定していますので、いろいろな測定は、30秒以上おいてから測定しています。

そして、上図右は、4種類8つのLEDを、すべて220Ωの抵抗を使ってLEDを点灯したときの電流値です。外側のアクリルカバーの色の違いだけだと思っていたのですが、外側の色の違いで、どうも光り方に差が出ているようです。 1.5mA程度も差があります。

このLEDは、2V15mAの5mm砲弾型とよばれる4種類のLEDですが、(これは後で説明しますが)並列に4種類8個を並べて点灯させると、明らかに明るさに違いがあることがわかります。見た目の明るさは、流れている電流値の大きいほうが明るく輝いています。

これは重要なことで、(後ほど見ることにしますが)いろいろな色のLEDをつないで、それをいっせいに点灯させて、バランス良く発光させようとすると、それが問題になるのです。

種類の違うLEDを一緒に点灯させる場合は、もっと難しくなります

下の小さな写真のように、左は3mmの2Vの普通タイプ、右2つは3Vの白色LEDで、それぞれを別にすると個々に明るく輝いていますが(もちろん、左のように、色ごとの差は出ていますが)、それを一緒につなぐと、白色LEDは点灯しません。

流す電流値を同じにすると、同じように光ってくれるのでしょうか?

これは、5mm普通タイプの「赤と緑」「赤と透明赤」のそれぞれを10mAの電流を流したときのLEDの様子です。抵抗は半可変抵抗を使って、0.02mA以内の誤差になるようにして写真を取りました。

これを見ると、色から受ける明るさの印象は異なりますが、発光部分はほぼ同様の光り方をしているようです。

つまり、同じタイプのLEDであれば、電流値で明るさが決まる・・・と見ていいようです。


そのことを踏まえて、次は、たくさんのLEDを一度に点けるための、直列つなぎ、並列つなぎについて見てみることにします。 

その前に、小中学校で習った「電灯の場合の明るさ」について、直列つなぎと並列つなぎでは、どの様になるのかを思い出してください。

【寄り道ですが】直列と並列について電灯ではどうだったでしょう?

家庭用の電球は「ワット数」で明るさが変わりますね。家庭の回路は下図の上のように電気器具が「並列」につながれています。

並列の場合は、それぞれの電球に加わる電圧が等しいという事になり、ワット数の大きい電球が明るく輝くことは知っているでしょう。

ちなみに、このフィラメントの抵抗値は、どうなっているのでしょうか?

家庭用の電気器具は並列で使うことを前提にしているので、100Wと10Wの電球で言えば、P=IE=E2/R からR=E2/P なので、100Wの電球は 100x100/100=100Ω、10Wの電球は100x100/10=1000Ωのニクロム線が使われており、それに電流が流れると、電流の熱作用で発熱し、それに見合った「色温度」の光を発するという理屈です。

100Wの電球は100Ω、60Wでは167Ω、30Wでは333Ω、10Wでは1000Ω・・・ということになります。

家庭の電灯などの器具は、全て並列につながれています。

並列では、各電気器具に加わる電圧が100Vで等しいので、電気製品を使うのであれば、電流を消費する器具(たとえば、電球)で言えば、P(電力)=IE=E2/R なので、電圧が変わらなければ、抵抗の少ない電灯や器具(すなわち、ワット数の大きなもの)のほうが消費電力が大きいので、電灯では明るくなります。

家庭等の電気器具を直列にして使うことはないと思いますが、もしも、それをすると、下図の下のようになります。

ワット数の違いによる電灯の明るさイメージ図2

青字は、わかりやすいように計算値を書いています。家庭用に作られた電球ですので、直列にするとこのような少ない電流値では、うまく光らないのですが、イメージのためにこのように書いています。

電灯(白熱電球)は、最近は見かける機会が少なくなってきています。だから、多分、このようになることを小中学校で学んだと思いますが、あまり役に立たない説明になってきた感じがします。

もちろん、小学校のときは乾電池と豆球での実験をやったこともあったでしょう。並列のときは同じ2つの明るさのものが、直列にすると、暗くなる・・・という実験もしましたね。

直列では、各器具に流れる「電流が等しい」ので、P=IE=I2R なので、Rが大きいほど電圧降下が大きいので、10W電球は、相対的に消費電力が大きいために、R(抵抗値)の大きい電球が小さいものよりも明るく光る・・・ということになります。

ここでは、「直列では、抵抗器などの部品に流れる電流が等しい」「並列では、抵抗器などの部品加わる電圧が等しい」・・・ということを覚えておいてください。

さて、LEDの場合ですが・・・

LEDは、100V電灯のように、たくさんの電流は流れませんので、電灯とは少し違うでしょう。ここからは、LEDを直列並列につなぐと、どのようになるのかを見ていきましょう。

ここでは、LEDを2つ用いて直列並列にしたときの光り方や電流値を調べ、そして3つにするとどうなるかを見ていきます。

LEDを2つの直列と並列の場合

LEDが2つの場合では、LED1つの順電圧(電圧低下)が2V程度なので、ともすれば4V以上が必要になりそうなので、5Vの電源を使って数個のLEDで試してみます。(5Vの電源は、こちらで説明している、スマホの充電器を改造したものを使用します)

①がLEDが一つの場合で、LEDが2つの、②が直列つなぎ、③が並列つなぎです。
LEDの接続例図3


LEDの明るさや電流値がどうなるのか、実験して確かめてみましょう。

①の回路:LEDが1つの場合

①の回路で、220Ωの電流制限抵抗を接続して黄色のLEDを接続しました。

そうすると、下の写真のように通常に点灯します。この時の電流は、テスターで測ると、13.1mAの電流が流れています。

LEDをつけてみる写真1

また、テスターを用いて測定した220Ωの抵抗の実際の値は217Ωで、電源の電圧は、4.94Vでした。

この場合では、抵抗とLEDを直列につないでいるので、抵抗にもLEDにも同じように13.1mAの電流が流れているということです。(このことが大事です)

そして、電流が抵抗とLEDの2つを通過して4.94V分の電圧降下が起きているのですから、このときに、抵抗器での電圧降下は、E=IRから、0.0131Ax217Ω≒2.84V です。

LEDでの電圧降下は、4.94-2.84=2.10V ということになります。(当初は、LEDの電圧降下を2Vとして計算していましたが、当たらずとも遠からず・・・ということです)

必ず指定の順電圧以上の電源が必要か?

電圧降下分はLEDを点灯させるために必要な電圧なので、「LEDの順電圧は2.1Vである」という言い方をされる場合があります。

それでは、2.1V以下では点灯しないのでしょうか?

これを確かめるために、定電流の可変電圧の電源を用いて、何VでLEDが光るのかを、実際に測定してみました。すると、はっきりと点滅が確認できる電圧は、1.6V程度でした。(最初に示したLEDの特性例のグラフでは1.7V程度になっています。もちろん、実験している制限抵抗の値(オーム数)を変えると、この電圧は変わります)

つまり、この順電圧2.1Vというのは「公称値」であり、一つの目安ということで考えておくといい・・・ということですので、2V15mAというのはそういうところからきているのでしょう。

それでは、本題に戻りましょう。

②の回路:LEDが2個で直列の場合

②のように2つのLEDを直列につなぐと、どうなるでしょうか?

LEDの直列回路図4

「直列」ですので、抵抗~LED1~LED2 にはすべて同じ電流が流れます。そして、それぞれで電圧降下がおきます。

ブレッドボードに回路を組んでみた結果は、このようになりました。

LEDを2個直列にした点灯写真2

写真ではわかりにくいのですが、LED1つのときよりも、両方のLEDが少し暗くなりました。

しかし両方とも点灯しています。電流を測ると、4.8mAになっています。(特性のグラフにあったように、1mA以上の電流が流れればLEDは少しですが点灯します)

LEDを通過するたびに電圧降下が起きていますので、全般的に、LEDに流すことができる電圧が不足して暗くなっていることが考えられます。

つまり、直列にすると、それぞれに同じ電流が流れるのですが、LEDによる電圧低下によって、流すことができる最大電流が制限されているので、1つのLEDに流れる電流が少なくなって暗くなります。

さらにもう一つ直列にしてLEDを3つつなぐと・・・

LED3個を直列にして点灯写真3

どのLEDも光らなくなりました。このときの電流値を測定すると1mA以下で「ほぼゼロ」です。

やはり、電流不足は電圧不足のためというのが根本的な理由のようです。

電流をたくさん流れるようにするためには・・・

電流を流すためには電圧が必要です。LEDにかかる電圧を上げてやる必要があります。

1つの方法は、電流制限抵抗の抵抗値を下げて、LEDにかかる分圧を上げる方法です。(もう一つは、電源の電圧を上げることですが・・・)

ここでは、220Ωの抵抗で電流と電圧を制限しているので、電流制限抵抗の抵抗値を少なくする方法を試してみましょう。

1/2、1/4の抵抗器では、市販されているものでは、100Ω、51Ωというのがあるので、それで試してみます。

51Ωでの点灯状況写真4

しかし、やはりダメです。

赤色が、かすかに赤色の一部が光っているようですが、全体では「光っていません」

電流値も、100Ωの時52μA、51Ωで55μAですので、計算上で電流が流れるような状態にしても、電圧不足のために、電流が流せないのです。

ちなみに、LEDを2個にもどして100Ωと51Ωでためしてみました。

これならば、根本的な「電源の電圧不足」が満たされて、解消されるはずです。電流に着目します。

2個直列100Ω 2個直列50Ω写真5・6

左が100Ω、右が51Ωです。LEDを点灯させるだけの充分な電流が流れていますので、正常に点灯しています。

3つではダメ、2つではOK・・・これはどういうことでしょう 

LED2つの場合を単純に考えると、電圧的に、順電圧2Vx2個  電源電圧5V ・・・ですのでOKだということになります。

そのことから、3つのLEDを点灯させるためには、5V電源では電圧が足らないので、もっと高い電圧の電源を用いて、さらに、電流制限抵抗値を下げて調整していくと、たくさん電流が流れて明るくなっていく・・・ということが予想できます。 

極端ですが、ここで固定抵抗をなくすと・・・

危険!ですので内容を理解してからやってください】 これは、電流制限抵抗がないので、たくさん電流が流れてLEDが壊れたり、熱が発生して危険な場合があります。

これは、LEDに乾電池を直接つなぐのも同じことで、これも非常に危険です。乾電池1個では電圧不足でLEDは点灯しません。しかし、2個(3V)をつなぐと、LEDが焼き切れるまで、無制限に電流が流れてしまいます。

ここでは、安全を確保して、実験をやってみます。

LEDの接点が焼けるだけならいいのですが、破裂することもあるので、危険なことを頭に叩き込んでおいてください。

LEDの危険な使用例写真7

2つの場合はかなり明るく点灯します。電流値を測定すると、49.8mAも流れています。もちろんこの状態では、LEDはまもなく焼けてしまうかもしれません。

これを防ぐためには、抵抗を直列に入れて、電流値を制限しなくてはなりません。もちろん、若干の電圧が下がのは仕方ありません。

上に示した特性のグラフを見ると、3Vでは目盛りが無い100mA以上流せる状態です。これを、30mAに制限するには、2.1V程度まで電圧が下がっても十分点灯する数字なので、(3-2.1)/0.03=30Ω・・・と、30Ωの抵抗を直列につければいいことになります。

つぎに・・・当然、LED3つを直列にすると点灯しないはず。しかし・・・

LEDの間違った使用例1写真8

このようにLED3つを直列にすると、・・・。この場合も電圧不足は解消されませんので、光らないはずですね。

しかし、やってみると、写真8のように、赤色LEDだけがかすかに光っています。

3つつないでも、流れやすいLEDだけに電流が少しは流れるようで、それで「一部が光っている」のですが、電流値は0.06mAでした。

先のLED特性のグラフでは、1mAぐらいから光るということになっていましたが0.06mAでは「ひかる」という状態ではないようですが、電気が流れています。

ただここで、3つを直列にすると、5Vの電源では電圧が不足して、電気を流せないということのようです。

先程計算した黄色のLEDの順電圧は約2Vとしていましたが、実際は1.7V で点灯しましたので、1.7x3=5.1で、電源電圧が約5Vであれば、2つは点灯しますが、3つは無理・・・というのが計算してもわかりますが、5.2Vであればいいのか?といえば、それも断言できません。

直列では、ともかく、LEDでの電圧降下を考えて電源電圧を決める必要があると言えます。

次に「並列」の場合について見てみましょう。

LED2個を並列につなぐと・・・

つぎはLEDを並列につないだ場合はどのようになるのでしょう。

LED2個を並列で点灯写真9

220Ωの抵抗に2つのLEDを並列につなぐと、写真のように、両方が少し暗いですが点灯しています。

LED一つ一つのときの電流値も13mA前後でしたので、半分ずつの電流(これはいい加減な言い方ですが)が各LEDに流れて光っているのでしょう。

一つに流れる電流値が半分に減ったので、若干暗くなっていますが、見たところ、半分の明るさになってはいない感じです。

3つのLEDを並列につなぐとどうなるのでしょう

LED3個を並列につないでみた写真10

3つのLEDを並列につなぐと、合計した電流では、14.2mAが回路に流れています。

平均に流れてくれれば、3つともにそこそこ点灯しても良さそうなのですが、並列につないでいれば、電気を流しやすいLED(この場合は赤色)に電流が流れるので、明るさの差が出てしまっています。(先に計算したように、赤が最も順電圧が低かったですね)

このために、赤色だけが明るく輝き、それに電流が取られてしまったのか、他の2つは点灯していません。

このように、並列つなぎにした場合は、標準の電流値より低い電流になると、LEDの特性が微妙に違っただけで、明るさの違いが顕著になる可能性が高いということになる・・・ということが予想できます。そこで・・・

並列で十分な電流を流すと・・・ちゃんと光りました

そこで、先ほどのように、電流制限抵抗値を下げて、十分な電流を流すようにすると、しっかりと光ってくれるはずと考えられるのですが、・・・ どうなるのかを確認してみましょう。

3個並列100Ω 十分に点灯写真11・12

100Ωの制限抵抗に変えると、約30mAの電流が流れています。(単純計算では、LED1つあたりに10mAの電流が流れています)

このように、3つのLEDに見合った電流を流すようにすると、問題なくLEDは点灯します。

さらに抵抗値を下げて 51Ω にすると、54.4mAが流れて、3つともが、非常に明るく光りました。

この状態では、54.4mA/3個≒18mA と、やや大きな電流が流れるので、比較的短時間でLEDが切れてしまうかもしれません。

このように、若干の特性の違いがあっても、適当な電圧と電流があれば、並列つなぎをすることでたくさんのLEDを点灯させることがわかりました。

結果のまとめ

以上、LEDを直列・並列につなぐことで光り方がどのようになるのかを見てきました。

3つの場合までですが、表にまとめてみました。写真で示していないところも、実際に測定して表を作っています。黄色が明るく、橙→赤と暗くなっていき、無色は点灯していないことを示しています。

測定結果一覧LEDに流れる電流値(mA)

電流値が高いと明るく光っていることがわかります。表中の電流値をLEDの個数で割ると、そせぞれで10mA程度の電流が流れないと明るく点灯しないということは、この結果からもわかります。

さらに、直列ではLED個々で電圧降下が起きるので、n個のLEDを点灯させるには、(2xn個)Vの電源を用意しなければならないこともわかりました。

逆に、並列の場合は、あまり電流値が増えていないので、LEDは非常に消費電力が少ないエコ照明だということは、この数字からも見えています。

たくさんのLEDを同時に見栄え良く点灯させようとすると、基本的には並列つなぎにしないといけません。直列では、LEDの1つが切れてしまうと、その「組」は消灯してしまいます。

もちろん、並列にした中の1つが消灯しても、見栄えが悪くなリますが・・・。

そうすると、短時間で切れないように、電流を流しすぎないようにすることも大切になってくるでしょう。

そういう事を考えながら、多数のLEDを点けることに挑戦してみましょう。

多数個のLEDを点灯させるためには

安定してLEDが光る範囲の電流制限抵抗を用いて、複数個のLEDを並列につなげば、多数個のLEDを点灯することがわかりました。

しかし、たくさんのLEDを並列に付けていいのかどうか不安になります。どれくらい同時点灯できるのでしょうか?やってみましょう。

5mm砲弾型の持ち合わせが少なかったので、3mmの砲弾型を用いて、数を増やすとどうなるかを実際にやってみました。

並列ですので、各LEDには同じ電圧が加わります。電源5Vに電流制限抵抗100Ωで、8個づつ並列にしていったときの電流値や光の具合を見てみます。8個→16個→24個と増やしていきました。

LED8個 LED16個
LED24個 LED24個の光り方写真13-16

写真ではわかりにくいですが、すべて点灯しています。ただ、光り方(輝度や明るさ)はLEDの色によって異なるのは、今まで見てきたように、しかたないとしておきましょう。

ここでは、緑色→黄色→赤色の順で明るくなっています。そして、黄色8個に緑色8個と加えると、すこし黄色の輝度は低下しましたが、総電流値は増えていくものの、少ない増え方です。

さらに赤8個を加えると、急に、緑黄が減光しました。赤色は総じて電気が流れやすいようですね。そして、その時も、総電流値はあまり増えていません。

数を増やしても、大して総電流は増えていないということは、つまり、LEDは非常に省エネ・・・ということがわかると思います。 

抵抗器に流れる電流について計算してみます

I=E/R から、抵抗器に流れる電流は、(5-2)/100=30mA です。そして、実際の測定値も24個を点灯させると、30mAに近づいているので、ほぼこの個数が限界だ・・・と言えそうです。

限界7日どうか・・・を見るために、さらに手持ちの5mm砲弾型を加えていくと、30.7mAで飽和してしまって、それ以上のLEDをつなぐと、今まで均一だった点灯状態が不安定になってきます。

電流の限界値近くになると、すでに電流を流す余裕がないので、少しの電流変化が明るさに反映して不安定な光り方になっているのでしょう。

電流が飽和した状態写真17

このように、たくさんのLEDを並列にして、同じ明るさで点灯させる場合には、ただ多くをつなぐといいのではなくて、個数を考えたり、色のバリエーションを考えたり・・・と、何らかの工夫が必要になってきそう・・・だということがわかります。

市中でたくさんのイルミネーションLEDを点灯させているのを見かけますが、均一に光らせるのには、ただつないでいるだけではいけないということになり、イルミネーション製作にもいろいろな「苦労」が隠れているのでしょう。

多数個のLEDを付ける場合写真18

イルミネーションを均一にみせようとすれば、LEDの特性を揃えることも必要です。特性の違ったものを層別(区分け)して、それぞれについて回路に流れる電流値を検討するという必要もでてくるかも知れません。そんなことを考えると、China製のクリスマスツリーなどは、安くうまく作られているのに改めて感心させられます。

ともかくたくさんのLEDを同時につけようとすれば、この写真18のように、いくつかの抵抗を並列にして、それぞれの抵抗に対してLEDを何個も「並列」にすると良いことになります。電流値と抵抗での発熱に気をつければ、かなりの数のLEDを同時点灯できそうです。

ただ、LEDごとの特性や見え方の違いが出てくるので、つなぐ数のバランスを取ったり、抵抗値を加減するなどで、明るさや見え方を調整する必要がでてくるかも知れません。

最後ですが、今までのおさらいも兼ねて、直列と並列を組み合わせてLEDを点灯させさせることを試してみましょう。

多数のLED用の回路例図5

LEDは3mmのもので、12Vの電源と220Ωの抵抗で18個のLEDをつないでみます。

220Ωに10mAの電流を流すとすれば、抵抗での電圧低下は、220x0.01=2.2V、12-2.2=9.8Vなので、2Vの順電圧のLEDであれば直列分で5つがカツカツという数字になるのですが、この数字にも余裕があるはずですので、ここでは6つを直列にして3組を並列にした18個を点灯させました。

18個のLEDをつけてみた写真19

このように無事点灯しました。

やはり写真ではわかりにくいのですが、赤色は若干明るいし、緑色の中に、少し暗いLEDが1つあります。暗いものは別のものに取り替えたり、抵抗値の「調整」をすることは当然必要になってきますが、でも、点灯できそうなことは確認できました。

このように、見栄え良くするには、色々試行錯誤する必要がありそうですが、ともかく、考えて計算した結果が反映されています。こうなると、いろいろな電飾なども、なんとか考えると出来そうですね。

このように、オームの法則で計算すると結果が予想できるのが面白いところですね。

ここで少し寄り道してみましょう。

このHPでは、直流をメインにしており、交流は扱わないのですが、LEDは交流でも点灯することを知っておいてください。

【寄り道】交流でもLEDは問題なく点灯します

LEDは「発光ダイオード」と呼ばれるように、本来から「一方にしか電流を流さない」整流作用があるものです。だから、交流であっても、問題なく点灯するはずです。

トランスで家庭の100V の電圧を下げて、点灯してみました。

電源電圧は実測6.6Vで、217Ωの抵抗に順電圧3.5Vの白色LEDをつなぎました。写真のように、明るく点灯しています。

交流は、プラスマイナスが交互に入れ替わっていますので、LEDはどちら向けにつないでも問題ないはずです。10個の白色LEDを交互の向きにつないでみても、下の写真のように、問題なく点灯しています。

これも何かの折に覚えておくといいでしょう。

面白いLEDもあるので紹介します

アマゾンで7色に自動点滅するLEDがあったので購入しました。

「順電圧3.5-4.0V LED5mm RGB(Fast)」という表示があるMade in Chinaのものですが、100球1パックを購入しました。

嘘みたいな安い価格ですが、点灯させると非常に面白いものです。

変わり種LEDの例写真20

基本の回路で、220Ωの電流制限抵抗にこのLEDをつないだだけですが、色を変えながら点滅します。その様子を動画で撮っています。 →ユーチューブの画像を見る 

また、トランジスタの増幅を利用して、これを使って遊んでいる記事もあります。参考に。

電源はこれまで使った5Vで、その他もこのHPで説明用に使っているものですが、これを「交流電源」につないでみました・・・

そうすると、やはりうまく行きませんでした。点灯しますが、7色の変色も点滅もしません。(LED3つを並列にした写真です)

そして、普通のLEDでは、極性に関係なく点灯しましたが、3つのうちの1つの極性を入れ替えると、3つとも消灯してしまいます。

このLEDがどんなものなのかも、どうしてそうなるのかもよくわかりませんが、ともかく「なんでもやってみる精神」でやってみただけです。

ともかく、何でもやってみましょう。その過程で、面白いことに出会えるかも知れません。

何かのヒントになれば参考にしていただき、自分流のLEDの電子工作を楽しんでください。

LEDだけではなく、Amazonや楽天でLEDを使った電子工作製品を検索すると、安価で様々な面白そうなものが販売されています。下のリンクを参考に、何かを探してどんどん電子工作で遊んでみてください。

Amazonの電子工作用LEDのページへのリンク  

→ INDEX(目次)のページへ その他の電子工作のヒントになる記事を書いています。


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