照明にLEDを使用するスキームで、LEDに抵抗を入れるのが非常に一般的である理由を長い間考えていましたが、この質問の答えが理由を説明しているようです。（LEDの電流を制御してLEDが焼けないようにする最も簡単な方法です。）

それでも、これは大きな問題ではありませんか？これらの抵抗器は多くの電力を浪費しませんか？実際に他の実用的な解決策はありませんか？

UPD：私が受け取ったすべての良い答えが与えられた質問の合理的な更新は、典型的な照明アプリケーションで抵抗器から熱で失われる電力量を示すためにいくつかの数値を提供することですか？（ほとんどの答えは、電力損失は非常に小さいので、それは問題ではないということです。誰もが実際の数字を取得して、その答えを固めればよいと思います。興味のある人。）

はい、それは電力を浪費しますが、ほとんどの場合、それは重要な電力ではありません。

効率が重要な場合は、他のより複雑な手段を使用します。たとえば、KnurdLightサンプルプロジェクトの回路図を見てください。これはバッテリーで動作し、ほぼすべての電力がLEDに流れます。この場合、電圧を調整する通常の電源の代わりに、LED電流を直接調整するブーストコンバーターを使用しました。電源はそもそも電流源であるため、固定電圧電源を少なくとも部分的に電流源のように見せるための直列抵抗はありません。R6はLEDストリングと直列ですが、わずか30Ωであり、ブーストコンバーターが調整できるように電流を検出するためのものです。

なぜ抵抗器なのか？

抵抗を使用してLED電流を設定する理由は、LEDはダイオードであり、ほとんどのダイオードと同様に、順方向にバイアスをかけたときの電圧降下のように見えるためです。電圧源に接続されている場合、電流を制御することはほとんどありません。V / Iグラフの勾配は非常に急なため、ダイオード電圧の0.1 Vの変化は電流の10倍の変化を意味する可能性があります。したがって、実行可能な電流制限メカニズムなしで電源に直接接続すると、LEDが破壊される可能性があります。そこで、電流を制御するのに十分なほどスロープを浅くするために、そこに抵抗を配置します。

通常、データシートの輝度測定値に基づいてLEDに必要な電流量を計算するか、購入して推測します。一般的なインジケータLEDの場合、通常の場合は2 mA、高効率の場合は0.5 mAで始め、通常はさらに電流を減らす必要があります。

電流を選択したら、それ、ソースの電圧（VS）、および電流でのLEDの順方向電圧（VF、通常は表ではなくデータシートのグラフから取得してみてください。 10 mA以上で特徴付けられます）、そしてあなたの抵抗を得るために次の式にそれらを差し込みます：

R = (VS - VF) / I

導出：抵抗器での電圧降下がVR = I * R（オームの法則）、ループ内の電流が一定（キルヒホッフの電流法則）、およびソース電圧がVF + VR（キルヒホフの電圧法則）に等しい場合：

VS = VF + VR = VF + I * R; VS - VF = I * R; R = (VS - VF) / I

ハイパワーLED

大規模な照明アプリケーションなど、電力の浪費が問題となるアプリケーションでは、抵抗を使用せずに、電流レギュレータを使用してLEDの電流を設定します。

これらの電流レギュレータは、出力電圧を分割してリファレンスと比較し、出力を調整する代わりに、電流検出素子（電流検出トランスまたは低値抵抗）を使用して電圧を生成することを除いて、スイッチング電圧レギュレータのように動作します参照と比較されます。これにより、スイッチング素子の損失とスイッチング周波数に応じて、多くの効率を得ることができます。（より高い周波数はより速く反応し、より小さなコンポーネントを使用しますが、効率は低下します。）

LEDを抵抗器で駆動する場合、供給電圧がLEDの順方向降下よりも高いことが必要です。電源から引き出される電流は、LEDを流れる電流に等しくなります。LEDに供給される供給電力の割合は、供給電圧に対するLED順方向電圧の比率に対応します。

LEDを駆動する他の方法があります。これは、LEDの順方向降下より低い電源電圧で動作するか、LEDを流れるよりも少ない電流を電源から引き出します。このような技術は、たとえば、5ボルトの電源から引き出される電流を半分にして、2ボルトのLEDに20 mAを供給することができますが、必要な回路はほぼ確実に抵抗よりも高価になります。多くの場合、バッテリーで動作している場合でも、LEDが消費する電力は、全体的なエネルギー使用量のごく一部を占めます。わずか$ 0.05の追加回路を使用してLED関連の電力消費を99％削減できたとしても、単に抵抗器を使用して次善の効率を受け入れる場合と比較すると、コストを節約しても価値はありません。

計算が必要でした。計算の基本的な形式は次のとおりです。

典型的な赤色LEDの順方向電圧降下は1.8 Vで、最大連続電流は約20 mAです。

今、私たちの電圧は何ですか？3 Vソースを使用したいとしましょう。

したがって3.0 V - 1.8 V = 1.2 V、抵抗器の電圧降下が生じます。抵抗器を通る電流はそう20 mAであるので、私たちの力はそうです1.2 V * 20 mA = 24 mW。LEDの消費電力のかなりの部分を占めていますが、実際にはそれほど大きな電力ではありません。LED自体は1.8V * 20mA = 36 mW.

はい、それは電力を無駄にします。一方、量産の場合、抵抗器は数ペニーの費用がかかります（国際的な人々は0.01米ドル）。費用/便益/難易度の分析が完了すると、単純な抵抗器は本当に見栄えがし始めます。

5 Vまたは同等の小さな電圧でLEDを駆動している場合、多くの場合、無駄な電力は非常に小さくなります（数10ミリワット）。

確かに、容量が限られたバッテリーを使用しているシステムでは問題ですが、他のスキーム（PWMを使用するLEDドライバーなど）が使用されます。

はいといいえ。電流が抵抗を通過すると、熱が発生するため、エネルギーが無駄になります。ただし、抵抗器を取り外した（したがって、LEDをより高い電圧で駆動した）場合、回路に流れる電流が増え、抵抗器を設置した場合よりも実際に多くの電力を消費します。

定電圧では、電流は抵抗に反比例することに注意してください。回路にインラインで接続する抵抗が大きいほど、流れる電流が少なくなるため、消費電力が少なくなります。そのため、抵抗器自体が回路内で熱を発生させる役割を果たしますが、実際に抵抗が存在するということは、全体的に発熱が少なくなることを意味します。

数学のテストをします。12Vの電源を使用し、3つのLedダイオードを抵抗に接続します。抵抗を備えた1つのダイオードには12Vがあり、抵抗を備えた次のダイオードIは12Vに接続し、最後のダイオードも同様です。ソースには60mAがあります。抵抗器の電圧降下は9Vで、消費電力は合計540mWでした。P= V * IIに関係なく、ソースで合計720mWが得られます。

しかし、ストリングにダイオードを接続し、抵抗を追加すると、ソースの総消費電力はわずか240mWになりました。ダイオード3V 20mAを使用します。

シムズは、可能な限り低い電圧源を使用し、必要な場所でのみ電力消費を行うことをお勧めします。または、より高い電圧のためにLEDダイオードのストリングを使用します。そのため、コンピューターには変圧器とは異なる電圧の非常に多くの出力があります。

または別のアイデア。9Vのソースがあり、3Vのダイオードを接続し、抵抗を使用して電圧を低下させる必要があります。合計電力は180mWになりますが、ダイオードは60mWしかかかりませんが、ストリング3ダイオードに接続すると180mWになりますが、3つのダイオードを接続するとそれぞれがこの同じソースに別々に接続されていると、540mWの使用電力があります。

各文字列をソースに接続するよりも文字列を使用する方が良いようです。

パッシブまたはリニアアクティブDC回路だけでは、電力損失を回避する方法はありません。その理由は、効率が次の2つのことで決まるためです。

1. 供給電圧
2. LED電流

LEDと電源の間に何を入れてもかまいません。抵抗器、一部のダイオード、リニアレギュレータ、またはトランジスタベースの電流源などです。希望の輝度のためにLEDが10 mAを必要とし、5 Vの電源がある場合、合計50 mWを消費しています。期間。

固定電源電圧と固定LED電流を使用する場合、効率を高める唯一のオプションは、複数のLEDを直列に接続することです。5 Vの電源があり、LEDの電圧降下が10 mAで2 Vの場合、2つを直列に接続できます。これには制限があります。LEDを個別に切り替えることはできません。

電源を制御できる場合は、他にもいくつかの方法があります。供給電圧がAC電源から得られる場合、トランスに巻線を追加して低電圧LED電源を作成できます。DC電源しかない場合は、スイッチングコンバーターを使用してより低い電圧を生成できます。ただし、これらのどちらも非常に実用的ではありません。AC（主）電源が不足している場合は、おそらくいくつかのインジケータライトの効率について心配する必要はありません。また、高効率のスイッチングレギュレータは高価でトラブルが発生しやすくなっています。

通常、LEDはシステムの総電流のほんの一部しか消費しません。それらのためだけに別個の電源を追加することは、めったにトラブルや費用の価値がありません。

抵抗器を、電気（電流）を迂回させるパワーシンクと考えないでください。いくらかの電力は熱の形で失われます、はい、しかし大した量ではありません（一般的に）。水のアナロジーを使用して、抵抗器は電流が流れるホースを小さくすると考えてください。同じ初期力（電圧）が与えられると、流れることができる電気の量（電流）が減少します。これにより、ホースの出力端で利用できる力が減少します（これは電圧降下として知られています）。