LED + 抵抗
光を操ろう。
一方の部品は光り、もう一方は電流を抑えます。電源を入れて、協力する仕組みを探ろう。
- LED · 発光ダイオード
- Light-emitting diode. 順方向に電流が流れると発光する半導体部品です。この回路では抵抗が電流を制限します。
実験台
回路の設定を変え、測定値を予想してから課題を確認しましょう。教材用のモデルで、各レッスンに仮定を説明しています。
ログインして進捗を保存. ゲストの進捗はこの端末に保存されます.
1つの回路、2つの役割。
赤色LEDのモデル：電圧降下2 V、電流上限20 mA。明るさは概念表示です。発熱と逆方向降伏は再現しません。
発光モジュール = 抵抗とLEDの直列接続。抵抗はLEDのどちら側でも同じ電流を制限します。I ≈ (電源電圧 − 2 V) / R、抵抗の電力P = I²R。実物では最大逆電圧を含め定格を確認します。
難易度
組み立て · 最初の光
電源を入れ、LEDを正しい向きにして5–20 mAにしよう。
ヒントを見る
5 V、330 Ωから始めよう。電源ボタンは回路の下です。
探究 · 過負荷なしで点灯
5 Vで8–12 mAに調整しよう。その後LEDを逆向きにして変化を説明しよう。
ヒントを見る
抵抗には約3 V。10 mAならR = 3 / 0.010 = 300 Ω。
自力で解く · 保護抵抗を選ぶ
9 Vで10–15 mAにしよう。抵抗値は自分で選ぼう。
ヒントを見る
抵抗には7 V。およそ467–700 Ωが使えます。
追加の読み物と回路レシピ
世界を変えた小さな光
LED は半導体の接合です。電子と正孔が再結合すると、エネルギーの一部が光になります。色を決めるのは材料で、外側のプラスチックだけではありません。抵抗を使うと、この繊細な光源の電流を制御できます。
I = (Vs − Vf) / R → (5 − 2) / 330 ≈ 9.1 mA
モデルの LED の電圧降下は約2 Vなので、抵抗には3 Vがかかります。抵抗を2倍にすると電流は半分です。実際の順方向電圧は LED、電流、温度によって変わります。
ノーベル賞につながった色
高効率の青色 LED の発明は2014年のノーベル物理学賞を受賞しました。明るく省エネルギーな白色光源の実現に貢献しました。
電流は使い切られない
直列回路では LED の前後の電流は同じです。部品はエネルギーを変換しますが、電子を消費するわけではありません。
抵抗の位置を変えてもよい
同じ直列回路なら、LED の前でも後でも理想的な電流は変わりません。抵抗はループ全体の電流を制限します。
避けたい落とし穴
並列 LED には通常、枝ごとに抵抗が必要です。順方向電圧の差によって、片方に多くの電流が流れることがあります。
抵抗を LED の反対側へ移すと、どうなる？
- LED が明るくなる
- 理想的な電流は変わらない
- 電流が止まる
詳しく読む
直列の経路、電源、LED、抵抗は同じです。部品の順序はループの式を変えません。
ポケット表示灯
3 Vでやさしく点灯。開く前に電流を予想しよう。
約3.03 mA。点灯しますが、最初の課題の目標5 mAには届きません。
9 Vの信号灯
電源電圧を上げたら抵抗も大きくしよう。
約10.29 mA。抵抗の電圧降下は7 V、モデルの消費電力は約0.072 Wです。