NOBのArduino日記!

NOBのArduino日記!

趣味は車・バイク・自転車・ラジコン・電子工作です。

LEDの使い方(LLED-W301)

イメージ 1
LED(LLED-W301)
 
 電子工作で定番のパーツ「LED」の使い方についてご紹介いたします。
最も簡単で扱い易く、ちょっとした電子工作には最適の部品です

1. LEDとは

 LEDとは発光ダイオード(Light Emitting Diode)の略です。
 アノード(図1のAnodeと書かれた長い端子)にプラス、カソード(図1の短い端子がCathode)にマイナスを接続し、丁度良い電流を流す事で光ります!
イメージ 2
図1:LED(LLED-W301 ) 単位:mm
 
 種類も豊富で、の光の三原色(RGB)を基本に、白色や電球色等も有ります。目的に応じた色や明るさで選びます。

2. 抵抗を選ぶ

 LEDを光らせる際に唯一のつまづきポイントが「抵抗の選択」です。逆に言えばこれだけ押さえておけば後は繋ぐだけでOK!
 
2.1 抵抗の計算
 抵抗を選択する為には最初に図2の式で計算します。
 計算する為に必要な定数は使いたいLEDの仕様書(今回はLLED-W301)に書かれていますのでそれを使います。
○変数
電源電圧(E)     : 今回はArduinoUNOのデジタル出力5Vを電源として使用
順電圧(VF)      : 仕様書より3.2V
順方向電流(IF) : 仕様書より25mA
 
イメージ 3
図2:回路の定数
 
2.2 抵抗の選択
 2.1で計算した結果72Ωの抵抗を使えばいい事が分かりました。
しかしぴったり72Ωと言う抵抗は残念ながら無かったので、少し高めの抵抗(重要)として100Ωを選びました。
 
2.3 抵抗の選択(LEDが複数の場合)
 LEDを複数光らせたい場合、それがで並列であっても直列であってもLED一個当たりに流したい電流は同じなのでオームの法則キルヒホッフの法則から回路に合わせた適切な抵抗を以下の計算式から求めます。

2.3.1 直列接続
 LEDを直列で接続すると、どれか一つでもLEDが壊れた場合には全てのLEDが光らなくなるリスクがあり、またLEDの数に比例して高電圧が必要になります。
 LED一つ一つに流れる電流は同じことから並列接続に比べLEDの明るさのバラつきは非常に少ないです。
※高電圧でLEDを沢山直列接続する場合、抵抗の定格電力(一般的に使う抵抗は1/4Wとあまり大きな電力を流せない)に注意が必要です!
○抵抗Rの計算:R=(E-(n×VF)) / IF ※nは直列接続するLEDの数
○必要な電圧E:E<VR+(n×VF) ※VRは抵抗Rの電圧降下

2.3.2 並列接続
 LEDには個体差が有り、低い電圧で光らせると明るさのバラつき(流れる電流のバラつき)が大きく出ますが高電圧にする事で明るさのバラつきが減少します。
 またLED一つ一つに抵抗を使えばLEDが一つ切れても他のLEDは点灯し続けられ、また抵抗1つ当たりに掛かる電力も分散される事で一般的な小型の抵抗(定格電力1/4W、安い!)がそのまま使える事が多いです。
 長く使う場合は並列接続の方が言いかと思います。
○抵抗Rの計算も図2の式「R=(E-VF) / IF」がそのまま使えます。
○必要な電圧E:E<VR+VF

3. 回路

 LEDを光らせる為の回路をブレッドボード上に作ると図3の様にシンプルです!
接続は①「Arduino UNOの2番ピン」→②「100Ωの抵抗」→③「LEDのアノード」→④「LEDのカソード」→⑤「Arduino UNOのGND」です。
 
イメージ 4
図3:回路図

4. プログラム

LEDを点滅するプログラムの例です。
このプログラムを実行すると1秒間隔でLEDが点滅を繰り返します。
 
void setup() {
  pinMode(2, OUTPUT);   //Arduino UNOの2番のピンを出力に設定
}

void loop() {
  digitalWrite(2, HIGH);  // LEDをONする
  delay(1000);            //1秒待つ
  digitalWrite(2, LOW);   // LEDをOFFする
  delay(1000);            // 1秒待つ
}
イメージ 1
図1:プログラム例
 

5. Lチカ!

 3.回路と4.プログラムを実際に作ると図4の様にチカチカ?ピカピカ光りました!
イメージ 5
図4:Lチカ!実験回路

6. まとめ

 今回は20mAの白色LED1個をピカピカ光らせましたが、次回は30mAの電球色LED5個(合計150mA)をArduino UNOを使わずにロウソクの様にゆらゆらと光らせる方法をご紹介したいと思います。
 
イメージ 1 イメージ 3
励みになりますのでよければクリック下さい(^o^)/

↩【NOBのArduino日記!】目次に戻る