■LEDの光り方を変える方法を探る　その1　抵抗値を変える

●抵抗の値を半分にして電流を倍増する

　LEDのデータシートを見ると、流れる電流に比例して光り方が変わります。電流を変えるには何を変更すればいいのでしょうか。

　今の回路で確認します。電源の電圧は4.8V、抵抗は1kΩ、電流は2.87mA流れています。倍ほどの5mA流すことを考えます。

　LEDのVfは1.93V、電源は4.8V、抵抗で落としたい降下電圧は2.87Vです。

　オームの法則から、計算値は574Ωですが、E-12系列にあるのは560Ωです。抵抗を取り換えて実際に測ります。抵抗のリード線はからげずにはんだでちょこっとつけていたので、すぐに交換できます。

　2.84Vです。電源は4.79Vです。電池が少し消耗しています。流れる電流は、

　計算通り5mA流れています。しかし、あまり明るくなった感じがしません。マイコンのI/Oポートから直接取り出せる電流は5mAぐらいです。光っているかどうかの判別には十分な明るさです。このLEDは100個300円で購入した安価な製品です。5mA以下でも明るい高輝度タイプも市販されています。

●小信号LEDの標準的な20mAを流す

　電流を20mAにします。PICやAVRマイコンではI/Oポートから流せる値です。

　計算値は142Ωですが、E-12系列にあるのは150Ωです。抵抗を取り換えて実際に測ります。

　このときの電源電圧は4.76Vです。電流が流れると、電池の内部抵抗のために電圧が落ちているようです。

　計算値の142Ωに対して150Ωなので、電流値は少なくなりました。抵抗1本だと20mAにはできないので、2本で142Ωを実現します。
◆直列にして合成抵抗を求める
　E-12系列では近似できないので E-24系列も使います。抵抗は直列につなぐと合成抵抗は足し算で計算できます。

　設定値の20mAに近づきました。

◆並列にして合成抵抗を求める

　並列の計算は面倒です。

　このときの電池の両端は4.76V、LEDの両端の電圧は2.02Vでした。電流値が変わると、当初の電圧よりだいぶ下がっています。

●直列と並列の計算をまとめる

◆並列にしたいときとはどういうとき

　たとえば、40Wの抵抗がほしいとき、1本では20Wの抵抗しか入手できなかったとき、抵抗値は倍にして並列にします。次の写真は、パワー・アンプの測定に使う8Ωの抵抗がほしいとき、15Ωを並列にしました。

◆直列にしたいとき

　CRによるフィルタ回路で、コンデンサは、精度の良いものでも1%です。今はテスタでコンデンサの容量が測れます。その値をもとに、抵抗値を計算すると、そうとう細かい値になります。

　たとえば、5780Ωだとします。5.6kΩと180Ωを直列にすれば、目的を達することができます。

バックグラウンド

E-12系列とE-24系列；例外もありますが、現在入手しやすい抵抗は、この2系統の抵抗値です。E-12系列は1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2の種類があって、これに10倍、100倍、1000倍、10000倍、100000倍した数値の抵抗が手に入ります。

　抵抗は誤差が、±10%あれば、1.5は1.35~1.65の範囲の値をとります。1.5の下の1.2は1.08~1.32。1.8は1.62~1.98の範囲の値をとります。グラフにプロットすると、ほぼ連続の値をカバーしていることがわかります。

　
　ほんの50年ほど前までは、抵抗の値はばらついていました。今はというと、次に示すように300Ω金色つまり±5%の炭素皮膜抵抗は、±1%の範囲に収まっています（20個を測定）。