LED抵抗計算機

LEDに電流制限抵抗が必要な理由は？

LEDは電流に関係なくほぼ一定の順方向電圧降下（Vf）を持つ半導体ダイオードです。電流制限なしでは、LEDの低い動的抵抗により電流が制御不能に増加し、数ミリ秒で素子を破壊します。直列抵抗器が電流を定格順方向電流（If）に制限します。標準インジケーターLEDの場合、通常10〜20 mAです。

必要な抵抗はオームの法則で計算されます：R = (Vs - Vf) / If。Vsは電源電圧、VfはLEDの順方向電圧（色により異なる：赤 ~2.0V、青/白 ~3.2V）、Ifは目的の動作電流です。抵抗器は消費する電力に対しても定格が必要です：P = (Vs - Vf) × If。

実際には、計算された抵抗値はE24シリーズ（5%許容差）の最も近い標準値に丸められます。次に大きい標準値を使用すると電流がわずかに減少し、安全マージンが確保されます。標準抵抗器での実際の動作電流を確認する必要があります：I_actual = (Vs - Vf) / R_standard。

Formula: R = (Vs - Vf) / If P_resistor = (Vs - Vf) × If I_actual = (Vs - Vf) / R_standard P_LED = Vf × I_actual

計算例

5V電源の赤色LED（Vf=2.0V、If=20mA）：R = (5 - 2) / 0.020 = 150 Ω。最も近いE24値は150 Ω（完全一致）。電力 = 3V × 20mA = 60 mW。1/8W（125 mW）抵抗器で十分です。

この計算機を使用する場面

• マイコンGPIOピンのLED表示回路設計
• プロトタイプにステータスLED追加時の電流制限抵抗選択
• 抵抗の電力消費計算で正しいワット数選択
• 標準抵抗値使用時の実際の動作電流決定

よくある間違い

• LED色に合わない順方向電圧の使用
• 共有抵抗でLEDを並列接続する
• 電源電圧がLED順方向電圧を超えるか確認しない
• 抵抗のワット数定格を見落とす

結果の解釈方法

• 直列抵抗値 = (供給電圧 − LED 順方向電圧) ÷ 順方向電流であり、余裕電圧が大きいほど抵抗が大きくなり、消費電力が増えます。
• 正確なオーム値は在庫されないため、最も近い E24 標準値が提案されます — これを使うと動作点が移動し、実電流の出力として表示されます。
• 抵抗の消費電力が必要な定格(ワット数)を決めます。熱的余裕のため、消費電力の少なくとも2倍に定格された抵抗を選んでください。
• 複数の LED の場合、順方向電圧の不一致で電流が不均一になる並列配置より、(供給電圧が許せば)1つの抵抗を共有する直列接続を選んでください。

関連規格・参考資料

• E24 系列(IEC 60063) — 標準抵抗出力がスナップする優先抵抗値です。
• IEC 60825 — レーザー/LED 製品の安全規格で、高出力 LED を最大定格付近で駆動する際に関連します。
• オームの法則(V = I × R) — 基本となる関係式で、直列抵抗は選択した電流で余剰電圧を単に降下させます。

よくある質問

1つの抵抗器で複数のLEDを駆動できますか？

直列接続のLEDは1つの抵抗器を共有できます：R = (Vs - n×Vf) / If（nはLED数）。電源電圧はすべての順方向電圧の合計を超える必要があります。並列接続のLEDは単一の抵抗器を共有すべきではありません。Vfの製造ばらつきにより不均一な電流分配が発生し、1つのLEDが電流を独占して焼損する可能性があります。並列LEDには個別の抵抗器を使用してください。

抵抗値が高すぎたり低すぎたりするとどうなりますか？

抵抗値が高すぎると電流が定格If以下に減少し、LEDは暗くなりますが損傷はしません。抵抗値が低すぎるとIf以上に電流が増加し、LED寿命が短縮され、即座の故障を引き起こす可能性があります。LEDは最大連続電流（標準タイプで通常20 mA）で定格されており、これを超えると寿命が指数関数的に短縮します。

不明なLEDの順方向電圧はどう測定しますか？

5V電源に1 kΩ抵抗を介してLEDを接続し、LED両端の電圧を測定。赤1.8-2.2V、緑2.0-3.0V、青/白3.0-3.6V。またはマルチメータのダイオードテストモードを使用。