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LED を点灯させる

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ここでは最初の電子工作プロジェクトとして、LED を点灯させてみましょう。

LED は Light-Emitting Diodes (発光ダイオード) のことです。

LED はこの絵のように、足が二本出ています。

これにうまい具合に電流を流せば発光することになってます

ただし注意点がいくつかあります。子供の頃、理科の実験でやった豆電球ほど単純ではありません

まず、 LED の足2本のうち、長い方をアノード、短い方をカソードといいますが、電流はアノードからカソード側にだけ流れます。 従ってアノード側の電圧を高くする必要があります。

次に、発光させるのに十分な電流を流すには、赤色の LED の場合、ある程度以上、アノード側の電圧が高くないといけません。 言い換えると電流が流れているとき、LED を通ると電圧が下がります。この電圧を「順方向降下電圧」(forward bias) といいます。

順方向降下電圧は色によって異なっていて、通常の赤色、黄色、緑色などではおよそ 2.1V です。

ここで、使っている LED のデータをみてみましょう。(参考までに画面を載せていますが、ご自身がお使いのパーツのデータを参照してください)

最大電流 20mA と記載されています。 つまり、20mA 以上の電流を流すと壊れる、ということです。

はじめての回路の作成

以上の注意点を頭に入れて、LED を発光させる回路を考えます。

まず電源は電池を使いましょう。通常の乾電池は1本 1.5V の電圧ですね。 赤色 LED を点灯させたいので、順方向降下電圧が 2.1V 位であることを考えると少なくとも 2.1V 以上は必要ですから、 1.5V の倍数で 2.1V を越える一番小さい値ということで 3V。乾電池2本を直列に接続すれば 3V になりますね。

次に回路に流れる電流を制限しなければなりません。上でみたように 20mA で LED が壊れますから、回路に 5mA 以下位流れるようにしてみましょう。

オームの法則から電流は電圧に比例して、抵抗値に反比例するので、電流を求める式は次のようになります。

(電流) = ( (電源電圧) - (順方向降下電圧) ) / (抵抗値)

これを 5mA 以下にしたいので、

( (電源電圧) - (順方向降下電圧) ) / (抵抗値) < 5 [mA]

ここで、電源電圧は 3V、順方向降下電圧は 2.1V ですから、抵抗値 (R) だけ求めれば良いわけです。

R > ( 3[V] - 2.1[V] ) / 0.005[A] = 180[Ω]

従って、電流を 5mA 以下にする抵抗値 R は 180Ω 以上であることがわかります。

手持ちの抵抗では 220Ω が一番近いので、それを利用します。

以上から、スケマティック (回路図) は次のようになります。

ちなみにこの回路図は fritzing を利用して描きました。

ブレッドボードを用いて実際に配線した様子は次の通りです。

確かに LED が点灯しています。

実際の抵抗を探すとき、カラーコードで判別しにくいときはマルチメータでチェックしましょう。

抵抗は極性がないのでどちら向きでも問題ありません。

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