LEDが点灯するのに必要な電圧＆電流の不明な点について教えてください。

LEDに興味があり、いろいろ調べた結果、たとえば、白色LEDを点灯させる場合には３．６Ｖ必要ということがわかりました。そして消費電流は２０mAということもわかりました。そこで疑問が発生しました。
CRDを使って電流を20mAに制限したら、電圧を１２ボルトかけても電流は20mAしか流れないのでうまく点灯することがわかりました。

　しかし、そこで疑問です。１２ボルトかけているのだから、CRDにもいくらかの抵抗があって、電圧を３．６Ｖまで下げなければならないのではないか？と思ったのです。

もし、ＡＣアダプターをつかい、このＡＣアダプターが3.6V 600mAという出力があるとして、理論的にはLEDが並列に３０個付けられる理屈になりますが、このときにはCRDや抵抗は必要ないのですよね。でもCRDで20mAに制限しないと、600mAがフルにかかってしまったりしませんか？うまく説明できませんが、ＬＥＤを点灯させるためには、電圧も電流もちゃんと規格の値に制限しなければならないのではないでしょうか？という質問です。

No.2 ベストアンサー 回答者： oyaoya65 回答日時： 2005/11/25 18:10

＞このＡＣアダプターが3.6V 600mAという出力があるとして、理論的にはLEDが並列に３０個付けられる理屈になりますが、このときにはCRDや抵抗は必要ないのですよね。

CRDや抵抗は必要ないですね。

電圧が3.6V以上かからないわけですから、電流はLEDの内部抵抗によって流れる電流が制限されます。
電源にどれだけ電流を流す能力があっても、電源の電圧が3.6Vと固定されている限り、個々のLEDには大量の電流が流れることはないですね。
＞600mAがフルにかかってしまったりしませんか？
個々のLEDに流れる電流はLEDの両端にかける電圧でLEDの特性で決まるのであって、電源の電流容量ではないですね。

1.5V用単一乾電池100個を並列に接続して、1.5V用の豆電球を1個接続したとき豆電球に流れる電流は、単一乾電池一個だけで同じ豆電球を接続したとき流れる電流と同じですね。豆電球に流れる電流の大きさは、電池の並列接続の個数ではなく、豆電球の両端にかかる電圧によって流れる電流が決まるということですね。
また、１つの乾電池に豆電球を100個並列に接続して接続すると個々の豆電球にはかかっている両端の電圧によって決まる電流が流れ、電池が一辺に消耗して使えなくなりますね。

LEDでも同じ事です。
600mAの電流を流せる3.6V電源でも並列接続の30個のLEDまでは点灯可能ですが、100個のLEDを並列接続して電源に接続すれば、電源が壊れるか、電源の短絡防止回路で電源出力が遮断されてしまうかですね。電源が壊れず、600mAを供給できるとしたなら、個々のLEDに流れる電流が減少してLEDが暗くしか点灯しなくなるでしょう。

＞電圧も電流もちゃんと規格の値に制限しなければならないのではないでしょうか？

電流か、電圧のどちらか一方の規格値以内に制限すれば、他方はLEDの特性（内部抵抗）で自動的に規格値におさまります。

問題は、LEDに流せる規格の電流以上で、加える電圧も規格以上の電源を使って、LEDを点灯させる場合ですね。
直列抵抗でかかる電圧や電流を制限したり、
CRDで電流制限して、
LEDに流れる電流、または加わる電圧を規格値以内に制限する必要があるわけですね。LEDに加わる電圧、流れる電流を規格値に制限してやれば、他方はLEDの特性で自動的に制限されるわけです。

ただし、いくら電流が少なく制限していても、数1000Vのような電圧をLEDに加えれば、絶縁破壊でLEDが壊れることはありえますね。

No.6 回答者： Massy57 回答日時： 2005/11/26 19:06

3.6V600mAの電源に白色LEDを30個並列につなげるか（CRDや抵抗なしで）におこたえします。

つなげます。ただ市販のGaN白色LEDはばらつきが大きく、選別したものをお買いあげならないと（日亜か豊田合成をお勧めします　安価な台湾製は寿命、明るさともに？）20mAながす電圧は3～4Vぐらいにばらつくはずです。これに3.6Ｖをかけると30～40mAながれるものもあれば10mAぐらいしか流れないものもあり、輝度的にはほとんど光らないものから、直視できないぐらい明るいものがまざるはずです。携帯電話のLCDバックライトなどは（現状２個使用のはず）専用のＩＣをもちいLiイオン電池の3.6Vを５Vぐらいに昇圧しそれぞれのLEDに所定の電流が流れるようにしています（ICの実装に空間が必要なこと、コストでセットメーカには目の敵にされています）。対策としては１個のLEDでバックライトを作れないか、もしくはVfのばらつきを選別で逃げるのいずれかを模索しているようです。30個のLEDをまともに光らしたいなら120VのDC電源を用意し、LEDを直列でつなぐことですね。
なおGaN LEDは丈夫なので、相当無茶をしてもまずこわれません。
静電気と逆電圧は×ですが。

この回答へのお礼

みなさんとても親切な回答でとても満足致しました。
すべての方々にお礼のポイントを差し上げたいのですが、そういうわけにもいかず、厳選させていただきました。

　ＬＥＤ・・・知れば知るほどに楽しくなりました。点灯を手軽にできるので、光センサーとかを使っての夜間の庭の足元照明とかにも使えそうですね。

私が間違った知識として、ＣＲＤもいくらかの電圧を消費するということです。３．６ＶだけでＣＲＤ＋ＬＥＤを接続しても若干間違った接続方法だったのですね。

あと、２０mAという電流を流すと、おのずと電圧も制御されるという点に驚きました。電気理論・・奥が深い（汗）

　また不明な点があればどうぞよろしくお願い致します。

お礼日時：2005/11/28 09:50

No.5 回答者： maekawadesu 回答日時： 2005/11/26 14:00

>もし、ＡＣアダプターをつかい、このＡＣアダプター

>が3.6V 600mAという出力があるとして、理論的にはLE
>Dが並列に３０個付けられる理屈になりますが、この
>ときにはCRDや抵抗は必要ないのですよね。
(1)ACアダプタの性能がよければ問題ありません。

>１２ボルトかけているのだから、CRDにもいくらかの
>抵抗があって、電圧を３．６Ｖまで下げなければな
>らないのではないか？
(2)CRDは電流値が一定になるように抵抗値が変化します。たとえば、１０VでCRD-LEDと接続したとすると、流れる電流は２０ｍAですので、LEDには３．６Vの電圧がかかり、CRDには残りの６．４Vがかかります。このときのCRDの抵抗値は、R=V/I=３２０Ωになります。
同じ１０VでCRD-LED-LEDと接続したとすると、２個のLEDには３．６Vの電圧がかかり、CRDには残りの２．８Vがかかります。このときのCRDの抵抗値は、R=V/I=１４０Ωになります。
両者とも問題ないのですが、電力は両者ともP=IV=０．２Wですので、同じ電力なら２個つないだほうがいいですよね。

No.4 回答者： challenger9 回答日時： 2005/11/25 23:41

LEDの明るさは、流す電流によって決まり、流しすぎると発熱によって壊れてしまいます。

定格電流として決められている20mAという値は、十分な寿命があるように定められた値です。3.6Vという値は、定格電流を流した状態でLEDの端子間の電圧を測定した値のことです。つまり、電流を制御すれば、自動的に電圧が決まってきます。この電圧は、部品ごとに若干のばらつきがありますし、周囲の温度によっても変わってきます。

したがって、No.2の方が言うように、LEDに流す電流を、電源の電圧だけで決めようとするのは、ちょっとした電圧変化で大きく電流が変わってしまうので、危険ですからやめましょう。CRDを使う場合は、No.3の方が書かれているように、CRD自体が消費する電力に注意して使ってください。

3.6V 600mAのＡＣアダプタの例では、LEDを並列につなぐには、LEDの数だけCRDが必要になります。ただし、3.6Vでは電圧が足りないので、もっと電圧が高いＡＣアダプタが必要です。たくさんのLEDを点灯するには、電圧の高い電源を使い、LEDを直列につないで、CRDを１個だけ使う方が簡単です。

No.3 回答者： mtnlnd 回答日時： 2005/11/25 18:13

そのLEDの場合　電流を20mA　流す時は3,6Vの電圧が必要の意ですが　実際は各々バラツキがあります

本題ですが　CRDは電圧が変動しても常に一定の電流を流しますが最低必要な電圧があり２～３V位です　
高い方も制限があり幾らでもとはいきません　消費電力で決まります　例えば200mWの物でしたら　20mA　製品では10V迄（20mA×10V＝200mW）となります　つまり　3～10Vなら変動しても構いません　

まとめますと　20mA　流す時LEDに3,6V　必要でCRDには最低３V必要ですから電源は最低　6,6V　です　高い方で13,6V　でしたら問題無く使えます

No.1 回答者： mac_res 回答日時： 2005/11/25 18:02

LEDは定電流で駆動すべき素子です。

電流だけ規定の値に設定すれば、電圧は自然と規定の範囲に入ります。

ですので、電源は高めのものを用意し、何本かLEDを直列に接続しCRDで定電流を流すのが、効率よく安全に駆動する方式になります。

CRDに適当なものがないときは、順方向電圧Vf, 駆動電流I, 接続個数n, 電源電圧Vsとした時、次式の抵抗Rを直列にします。
R = (Vs - Vf*n)/I