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質問概要

LEDの明るさ調整。必要な抵抗値は?

詳細
LEDと乾電池を使って簡単な実験を行いたいです。
単三乾電池3個を直列つなぎにします。
これで4.5ボルトの電圧が得られます。
これに無指向性の高輝度LEDを繋げて発光させます。
ただ単に発光させても面白くないので
抵抗を2個か3個か用意して、切り替えて繋ぐことで
明るさを変えたいと思います。
抵抗を2個用意する場合は、
明るさ最大(無抵抗)
2番目に明るい(抵抗r1)
3番目に明るい(抵抗r2)
無灯(スイッチオフ)
とすれば、3段階(無灯を入れれば4段階)の明るさ調整ができます

抵抗を3個用意する場合は、
明るさ最大(無抵抗)
2番目に明るい(抵抗r1)
3番目に明るい(抵抗r2)
4番目に明るい(抵抗r3)
無灯(スイッチオフ)
とすれば、4段階(無灯を入れれば5段階)の明るさ調整ができます

この時、明るさの変化を明確に感じ取れるようにしたいです。
抵抗を2こ使う場合は
2番目に明るい(抵抗r1)とする場合、無抵抗の時と比較して電流を66%(33%減)
3番目に明るい(抵抗r2) とする場合、無抵抗の時と比較して電流を33%(66%減)
とすれば、それに比例して明るさも
33%減、66%減、となるのではないかと思います。
そこで質問です。
Q1
LEDの明るさは、上記の予想のように電流量に正比例しますか?

Q2
Q1の答えが「その予想は正しい。LEDの明るさは、上記の予想のように電流量に正比例する」
の場合、抵抗r1、r2は何Ωの抵抗を用意するのがいいでしょうか(抵抗2個使用の場合)

A 回答 (7件)

>電流が半分になったって人間の目には半分に感じませんよ。



はいはい、それは誰でも知ってますよ。
でも「明るさ」は光の仕事率を比視感度で補正したもので測るのが基本。
それを感覚でどう感じるかは又別の話。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2024/04/16 10:03

Q1. 電流と比視感度は定格内ではほぼ比例していると考えてかまいません(図のLEDでは350 mAが100%)


Q2. データシートを見ないと決められません。図の特性のLEDであればIfが350 mAのときのVfは2.84 Vなので抵抗値は4.7 Ωになります。700 mAにするにはVfは2.99 Vなので2.2 Ω、1000 mAなら3.12 Vだから1.4 Ωとなります。簡単な実験ということで電池の電圧降下(単三3本!)、LEDのバラツキは無視しています。同じ電流を流してもLEDの色が違えば明るさは変わるのでたとえば赤色LEDと緑色LEDの明るさをそろえようとしたら抵抗値は変えなければなりません。
「LEDの明るさ調整。必要な抵抗値は?」の回答画像7
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2024/04/16 10:03

自分でやったことが無いのに回答している人がいますね。


電流が半分になったって人間の目には半分に感じませんよ。
オーディオの音量も同じ。
特に高輝度LEDは人間の視感度MAXを超えて飽和してるから見る距離によっても変わる。
自分で実験してそれを楽しまなきゃ。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2024/04/12 20:17

Q1 だいたい比例します。

下図

Q2
(電源電圧-LEDのVf)/必要な電流量
で求めます。
但し、Vfはコンマ数ボルトくらいばらつくので
電源電圧とVfが近いと明るさがバラつきます。

尚、抵抗無しはご法度。電流が不安定になるし、
下手すると数百mA流れるので、ものによっては壊れます。
「LEDの明るさ調整。必要な抵抗値は?」の回答画像4
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2024/04/12 20:17

回答No.1は間違っています。

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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2024/04/12 20:17

明るさ最大(無抵抗)というのは重大な誤りです。

無抵抗にしてはいけません。

LEDの基本的な理解としてまず必要なことは、LEDは電圧をかけて点灯させるのではなく「電流を流して点灯させる」ということです。LEDは豆電球を点灯させるような理解では使えません。

LEDの規格なり仕様を見ると、If(順方向電流)とVf(順方向電圧降下)というのがあります。
LEDにIfという電流を流すと、LEDの両端にVfという電圧が発生する、と思ってください。Vfは結果として得られる電圧です。LEDにVfという電圧をかけて使うのでは決してないわけです。

これから分かるように、LEDに供給する電圧(単三乾電池3個を直列につないだときの電圧)をVsとすると…

If=(VsーVf)/R R:電流制限抵抗

となります。VfはIfに関わりなく、概ね一定です(多少は変わります)。

ですから、「明るさ最大」にするときは、Ifを規格上の最大電流に設定すればよく、それでR(明るさを最大にするときの電流制限抵抗)が決まります。

Q1(LEDの明るさは、上記の予想のように電流量に正比例しますか?)

概ねそうなりますが、VfはIfで多少は変わりますから、正確には正比例しません。

Q2(Q1の答えが「その予想は正しい。LEDの明るさは、上記の予想のように電流量に正比例する」)の場合は…

すでに説明した内容を理解できれば、自分で答えが出せます。
望ましいのはLEDに流れる電流をRではなく、電子回路で制御することです。

なお、R(電流制限抵抗)によってLEDに流す電流を調整すると、Rに無駄な電気エネルギーを消費させるだけではなく、その電流が大きい場合はRの発熱が酷くなります(Rの許容W数に注意)。

そのため、ハイパワーのLED(たとえば1個で3W)を使う場合は、ふつうはR(電流制限抵抗)で流す電流を調整したりしません。PWMという方法を使います。PWMの電子回路を組むのには電子工学の専門知識と経験がいります。
これを使うと、かなり正確に明るさを1/2とか1/4にできます。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2024/04/12 20:17

LED(発光ダイオード)のMax電流値は20mAです。

従ってくい4.5Vを20mAで割ると225Ωとなります。なお折抗と光方は正比例しませんので実験でたしかめて下さい。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

お礼日時:2024/04/12 20:17

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