LED抵抗の説明

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私はオームの法則の数学を強化し、マルチメーターで適切な測定を行う方法について少し学ぶために、単純なラボ（趣味EE）を行っています。

2.2kオームの抵抗がLEDと直列に接続された簡単な回路があります。抵抗器とLEDでの電圧降下を計算するために行くところまで、すべてがうまく機能します。

最初の計算では、2.2kオームの抵抗のみを考慮しました。そのため、抵抗器全体の電圧が低下しました。しかし、実際に回路を測定すると、結果が入力電圧のほぼ半分であることがわかりました。

私の数学は間違っています
考慮されないままの抵抗があります

考慮する必要があるのはLEDだけです。単純なLEDの抵抗を決定するための最良の方法は何ですか？抵抗器を使用して何をしようとしましたか（指でプローブに保持します）、適切な測定値が得られません。ここに欠けているテクニックはありますか？

led resistors ohms-law

— フリーマン
ソース

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LEDはオームの法則に従わず、電圧降下は電流との線形関係よりも一定に近くなります。マルチメータには、ダイオードの電圧降下を測定するモードがある場合があります。

— マイクロテリオン

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LEDは、純粋な抵抗として最適にモデル化されていません。他のいくつかの回答で述べたように、実際のLEDには抵抗がありますが、多くの場合、ダイオードをモデリングする際の主な関心事ではありません。LEDの電流/電圧関係グラフ：

ダイオード

現在、この動作を手作業で計算することは非常に困難です（特に複雑な回路の場合）が、ダイオードを3つの個別の動作モードに分割する「近似」があります。

ダイオードの両端の電圧がより大きい場合Vd、ダイオードは一定の電圧降下のように動作します（つまり、電流を維持できますV = Vd）。
電圧がVdブレークダウン電圧よりも小さいが、ブレークダウン電圧よりも大きい場合Vbr、ダイオードは導通しません。
逆バイアス電圧がブレークダウン電圧より高い場合、Vbrダイオードは再び導通状態になり、電流を維持しV = Vbrます。

それで、いくつかの回路があるとしましょう：

回路図

^{この回路のシミュレーション – CircuitLabを使用して作成された回路図}

まず、それを仮定しVS > Vdます。これは、両端の電圧が意味RですVR = VS - Vd。

オームの法則を使用すると、R（したがってD）を流れる電流は次のようになります。

私 = \frac{V_{R}}{R}

$\begin{equation} I = \frac{V_R}{R} \end{equation}$

いくつかの数字をつなぎましょう。VS = 5V、R = 2.2k、と言いますVd=2V（典型的な赤いLED）。

V_{R} = 5 V - 2 V = 3 V 私 = \frac{3 V}{2.2 k Ω} = 1.36 m A

$\begin{equation} V_R = 5V - 2V = 3V\\ I = \frac{3V}{2.2k\Omega} = 1.36 mA \end{equation}$

OK、もしVS = 1VR = 2.2k、そしてVd = 2V？

今回VS < Vdは、ダイオードは導通しません。電流が流れていないRのでVR = 0V。手段は、そのVD = VS = 1V（ここで、VD両端の実際の電圧であるD場合に、として、Vdダイオードの飽和電圧降下です）。

— helloworld922
ソース

+1基本的なものですが、初心者には非常に良い説明です。

— -Rev1.0

1

「V of d」および「V of s」とはどういう意味ですか？あなたの投稿で下付き文字の意味を明確に示す箇所を見つけることができませんでした。ありがとうございました。

— Iam Pyre

Vd=ダイオード両端の電圧D。Vsソースの電圧です（回路図にラベルが付いています）。

— helloworld922

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他の回答のいくつかとは反対に、LEDには抵抗があります。小さいですが重要ではありません。抵抗だけでは動作を特徴付けることができませんが、LEDに抵抗がないと言うのは、有効な単純化である場合があります。

たとえば、CircuitLabのデフォルトダイオードと非常に典型的なインジケータLED以外の理由で選んだLTL-307EEのデータシートのこのグラフを参照してください。

順電流と電圧

線が本質的にまっすぐで、5mAを超えると垂直ではないことを確認してください。これは、LEDの内部抵抗によるものです。これは、リード線、ボンドワイヤ、およびシリコンの抵抗の合計です。

$I$ $V_D$

私 = 私_{S} （ e^{V_{D} / （ n V_{T} ）} - 1 ）

$I=I_S\left(e^{V_D/(nV_T)}-1\right)$

$I$ $V_D$ $V_T=25.85\cdot10^{-3}$ $n=1$ $i_s = 10^{-33}$

オームの法則で与えられる抵抗の電流と電圧の関係を考えてみましょう。

私 = \frac{V}{R}

$I = \frac{V}{R}$

$0V, 0A$ $R$

以下に、抵抗、Schockleyダイオード方程式による「理想的な」ダイオード、抵抗なしのグラフ、および抵抗を含むLEDのより現実的なモデルを示します。

電流電圧グラフ

$> 5mA$ $(1.8V, 5mA)$ $(2.4V, 50mA)$

\frac{2.4 V - 1.8 V}{50 m A - 5 m A} = \frac{0.6 V}{45 m A} = 13 Ω

$\frac{2.4V - 1.8V}{50mA-5mA} = \frac{0.6V}{45mA} = 13\Omega$

$13\Omega$

もちろん、計算にはLEDの順方向電圧降下も含める必要があります。これは、抵抗器と実際のLEDラインの間で右にシフトする原因となります。しかし、他の人はすでにそれをうまく説明しています。

$13\Omega$ $1000\Omega$

— フィル・フロスト
ソース

あなたは自分のものを知っています！グラッツ。抵抗（赤）+電圧降下=（理想）ダイオード（緑）を表す素敵なグラフ

— e-motiv 14

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一般に、ダイオードには抵抗はありません（パッケージ内の導体からの少量を除く）、しかし、それらの両端に電圧降下があります。その量は、その構造に使用される半導体材料に依存します。典型的なLEDの場合、この電圧降下は約1.5Vです。電圧降下は、半導体のバンドギャップ（最高の結合電子状態と「伝導帯」のエネルギー差）に関連しています。この電圧降下は温度と電流にわずかに依存しますが、単純なLEDアプリケーションではそれほど大きくありません。

説明のために、ここに典型的なダイオードのIV曲線があります。特定のしきい値電圧に達した後、電流が漸近的に増加することに注意してください。抵抗とは異なり、IV曲線は非常に非線形であることに注意してください。

ウィキペディアから恥知らずに盗まれた

ダイオードを抵抗なしでバッテリーに直接接続すると、ダイオードの電流は配線の（非常に小さな）抵抗とバッテリーの内部抵抗によってのみ決定されるため、ダイオードの電流は大きくなり、ダイオード自体は抵抗を提供しませんが、電流を伝導するため、（ほとんどの場合）燃え尽きます。

質問に答えるには、ダイオードに流れる電流を計算するには、供給電圧を決定し、ダイオードの電圧降下を差し引き、この新しい低電圧を使用して制限抵抗を使用して電流を計算する必要があります。

— クラッシック
ソース

なるほど、面白いですね。やってみます。ありがとうございました。電圧降下はほぼ一定なので、電圧からすぐに差し引くだけですか？私の頭の中で推論をまっすぐにしようとしています。

— フリーマン

@フリーマン：はい。データシートを見て、ダイオードの公称順方向電圧を決定してください。

— Rev1.0

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私は初心者であり、ダイオードについてのジャックはありません。今のところ、ダイオードを流れる電流を計算するには、供給電圧を決定し、ダイオードの電圧降下を差し引いて、この新しい低い電圧を使用して電流を計算する必要があります。

— コハーニーロベルト

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LEDには電圧降下が組み込まれています（LEDの性質による）。購入したLEDのスペックシートを見て、落下を判断できます。通常、LEDの色は、LEDの電圧降下に影響します。

より詳細な説明：

https://en.wikipedia.org/wiki/LED_circuit

— サビオ
ソース