高輝度LEDは、いろいろな色の製品があり、安価になって、使いやすくなりました。
前のページ（こちら）では、電流制限抵抗をいろいろな値に変えて、その時の明るさを見ました。
このページでは、（重複する部分がありますが）今までの普通タイプ（2V10ｍAタイプ）と高輝度タイプでは、考え方を変えたほうが良さそうだ … ということを取り上げています。
従来の普通タイプの砲弾型LEDは、10～15mA程度の電流で発光させていました。
それに比べると、高輝度タイプは、実際的には、3mA程度で充分に明るい状態に発光しますし、むしろ、電流を流しすぎると「明るすぎる」場合もあります。それらもあわせて、もう一度、LEDの回路などを見ていきましょう。
電流が流れてLEDは発光しますが、電流を流すための電圧も必要です
度々でてくる図ですが、LEDを発光させるためには、このように、LEDの順電圧以上の電源を用いて、抵抗器とLEDを直列に繋ぐ方法で発光させます。
順電圧は、点灯に最低限必要な電圧で、言い換えると、LEDでの電圧降下の値です。
通常、順電圧は「2V」か「3V」と表現されていることも多いのですが、厳密には、種類によっても、製品個々の特性によっても違っています。
簡単には、順電圧は、図の「V3」の電圧を測れば分かります。
V2は抵抗器による電圧低下なので、V1＝V2＋V3 ということですし、回路には同じ電流が流れるので、A1＝A2 ですから、例えば、5.0Vの電源を用いて、順電圧が1.8VのLEDを3mAの電流を流して光らせようとすると、オームの法則を用いて、（5.0－1.8）/0.003≒1070Ω の抵抗器をつければいいことになります。
この抵抗器によって、余分な3.2Vの電圧を下げるとともに、電流を3mAに制限できます。
実際には、市販の抵抗器は飛び飛びの値のものしかないので、680Ω 1kΩ、2kΩなどになってしまいますが、色んな色のLEDを同時に光らせてディスプレーなどを作ろうとすると、輝度の調整は難しい場合もでてくるかもしれませんが、1つのLEDでは、適当なものを使用して済ませることになります。
LEDは熱に弱い … ということについて
また、LEDは熱に弱いという欠点があります。（→こちらのページ）
そのために、不必要に電流を流しすぎないことや、高温環境にさらさないことが重要なのですが、つまりこれは、電流を多く流すと「明るくなるものの、寿命が短くなる」ということです。
通常のLEDの許容電流（これを「順電流」と呼ぶことがあります）は、多くても30mA程度です。
大電流で使用するものは別ですが、通常で点灯する場合には、高輝度LEDでは5ｍA、普通LEDでも10mA程度で十分な明るさですから、15mAを超えた電流を流さないようにする … のが基本だと考えておきましょう。
（注）面発光の大電力タイプのLEDには、100mA以上流すようなLEDもあって、特殊なものはデータシートなどの仕様に沿って電流量を設定しますが、ほとんどのLEDは極限の明るさを求めないなら、15mA程度以下で使用しましょう。
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さらに、LEDだけでなく、電流制限抵抗の容量についても、意識しておきましょう。
上の図で、LEDを15mA流して点灯させると、同じように、抵抗器にも15ｍAの電流が流れます。
5Vの電源で順電圧1.8VのLEDであれば、抵抗器は3.2Vを請け負っているので、3.2ｘ0.015＝48ｍWの電力が消費されています。
これは何の問題もありませんが、例えば、20ｍAの電流で2つのLEDを並列につないで点灯させると、3.2ｘ0.02ｘ2＝128mW になると、1/8W型の小さな抵抗器では容量オーバーで、この場合は、1/2W以上の少し大きな抵抗器が必要ですし、熱に弱い部品は要注意です。
このように、常に電流（ワット数）と熱については意識しているようにしましょう。
LEDの種類によって「順電圧」が微妙に違います
LEDには、光らせるための最低電圧を順電圧ですが、この電圧以上であれば、LEDに電流が流れて光を発し、そして、順電圧分の電圧を低下させるのですが、それが「順方向の電圧降下」で、これを「順電圧」としていることもあります。
LEDは
①電流が流れて発光し、電流の大きさで明るさが変わります。
②発光するための最低電圧があり、製品によって微妙に異なっています。
③発光する電圧によって電流量が急激に変化するので、電流制限用の抵抗が必要です。
LEDの特性を調べてみると、下図のように、LEDの色によっても、メーカーによっても全く同じではないようです。
下は、手元にあるいろいろなLEDに抵抗器をつけずに、直接にLEDに電圧を加えて、その時の電流を測った例が下のグラフです。
このように、高輝度LEDであっても、順電圧が、大きく2つのグループに分かれています。
グラフでは、2V程度で発光するタイプは1.7V程度以上あればLEDに電流が流れ始めて発光するので、これを「2Vタイプ」、また、2.6V程度以上の電圧で発光し始めるものを「3Vタイプ」としていますが、0.5V程度の電圧変化で、大きな電流変化がありますから、従来の普通タイプのLEDと比べると、電流値の取り方で、明るさの範囲が非常に変化します。
ここでは私が新しく購入した高輝度LED4色を使って実験していますが、高輝度タイプのセット品にも 2Vのタイプと3Vのタイプが組み合わさってセットになっており、3㎜と5㎜でも順電圧が違っています。
セット内で仕様が同じでないのが少し困るのですが、少しの抵抗値の違いで、輝度の違いがわかるほどでもないので、こちらのページにあるように、市販の抵抗器で輝度を調節したらいい … ということで考えておくといいでしょう。
LEDが光り始めると、急激に明るくなる
このグラフは日亜化学さんの白色LEDのデータシートにある図です。
このグラフの3Vのタイプを見ると、2.75V のときにようやく電流が流れ始めていますが、上の私の手持ちの3VタイプのLEDでは 2.75V ではすでに十分な明るさで点灯しています。
つまり、メーカーや商品によって、特性はそれぞれ違うようです。
言い換えれば、メーカーの違いやLEDの色の違いなどで特性の違いがあり、点灯の条件は製品によって若干変わっている … ということは頭に入れておくといいでしょう。
必ず電流制限用の抵抗を直列に入れて使う
いずれのLEDも、電圧上昇につれて、急激に電流量が増えるので、これに対処するために、回路に直列に「電流制限用の抵抗」を入れます。
もちろん、通常の使い方では、電源に直結する使い方はほとんどしないでしょうから、電流制限抵抗を用いて発光させておれば、電流が増えすぎることは確実に防げます。
また、（何度も説明することですが） 電流量が多いほどLEDは明るく発光するのですが、電流量の増加に見合った明るさにならないですし（→こちらのページ）、また、短寿命になるので、適正電流で使うようにすることが基本だ … と考えておきましょう。
直結して使う例はありますが … 特殊です
ボタン電池をつかって、3Vタイプの高輝度LEDを抵抗器を使わないで、直結で点灯させている製品も見かけます。
このボタン電池CR2032は公称3Vなので、写真のように白色LEDなどの順電圧（順方向の電圧降下）が3V程度のLEDは直結して使えます。
もちろん、2VタイプのLEDでは瞬間に焼けきれますので、どんなLEDでもいいということはありません。
公称1.5VのLR44（LR1154）や単三・単四の乾電池なども2個直列で3VタイプのLEDを直結して使うことができます。
しかし、新品の状態では、電池の電圧が高ので、電流がたくさん流れて非常に明るいのですが、電池の起電力は早々に落ちてきますので、少し使うと暗くなります。
非常用などで短時間使用で使い切りなら有効ですので、こういう使い方もあることを知っておくといいでしょう。
公称3Vのボタン電池の新品時の電圧は実測すると、3.3V程度ありますから、高輝度LEDを直結して点灯させると、この図のように、30mAと、過剰な電流が流れてるので、非常に明るく点灯します。
ちなみに、30mAの電流を流した時の明るさの違いを確認してみると、このような状況です。
最初のうちは「明るいなぁ」と喜んでいると、どんどん電圧が下がって短時間で暗くなっていくのですが、上のグラフのように、電圧が3Vまで低下して 8mA 程度の電流が流れているときが「本来の普通の明るさ」だということなのです。
このように、あまりおすすめできるものではありませんが、使い道に合わせて、LEDをうまく使えばいいということですね。
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高輝度LEDも非常に安価になったので、このように、非常用などで極端な明るさが必要な場合は、使い捨てと割り切れば、このような使い方もアリといえます。
