LED電流制限抵抗

計算式と考え方

抵抗値はオームの法則から「（電源電圧 − LEDの順方向電圧の合計）÷ 順方向電流」で求めます。5V電源に順方向電圧2.0VのLEDを1個つなぎ20mAを流す場合、抵抗にかかる電圧は3.0V、必要な抵抗値は3.0÷0.02で150Ωです。E24系列では150Ωがそのまま使えます。抵抗で消費する電力はI²Rで0.02²×150＝0.06Wとなり、定格の半分以下に収める考え方から必要な定格は0.12W、1/4W品で足ります。回路全体では5V×20mAで0.1W、1日8時間の点灯なら年間の電気代は31円/kWhで約9円という計算になります。抵抗の本数は接続方法で変わり、直列なら1本でまとめられますが、並列ではLEDごとに1本ずつ必要です。ツールは接続方法に応じた抵抗の本数と、その配線に必要な電源電圧の下限もあわせて表示します。

LEDの色ごとの順方向電圧の目安

LED電流制限抵抗の詳しい解説

LEDに抵抗を直列に入れるのは、LEDが電流で明るさが決まる素子でありながら、電圧に対して電流が急激に変化する特性を持つためです。順方向電圧をわずかに超えただけで電流は指数関数的に増え、定格を超えると発熱で急速に劣化します。電源から直接つなげば一瞬で壊れることもあります。抵抗を入れると、電流が増えたときに抵抗での電圧降下が増えてLEDにかかる電圧が下がるという負帰還が働き、電流が安定します。抵抗値は、電源電圧からLEDの順方向電圧を引いた残りを、流したい電流で割って求めます。この計算で注意したいのが、順方向電圧が個体と条件で変わることです。データシートに記載されるVfには標準値と最大値があり、同じ品種でもばらつきがあります。さらに電流が増えるとVfも上がり、温度が上がると下がるという関係があります。したがって計算値はあくまで設計の中心値で、明るさを厳密に揃えたい用途では定電流回路を使うのが確実です。複数のLEDを扱う場合、直列と並列で設計が変わります。直列は同じ電流がすべてのLEDを流れるため明るさが揃い、抵抗も1本で済みます。ただし電源電圧が順方向電圧の合計を上回る必要があり、5V電源で青や白のLEDを使うなら直列は2個が限界です。並列にする場合は、LEDごとに抵抗を入れるのが原則です。1本の抵抗で複数のLEDを並列にぶら下げると、Vfのわずかな差で電流が偏り、Vfの低い個体に電流が集中して先に劣化します。抵抗の定格電力も忘れやすい要素です。消費電力はI²Rで求まり、20mA程度なら0.06W程度で1/4W品に余裕で収まりますが、電源電圧が高い場合や電流を多く流す場合は0.5Wや1Wを超えます。抵抗は定格いっぱいで使うと発熱で寿命が縮むため、実際の消費電力の2倍程度の定格を選ぶのが実務上の目安です。抵抗値そのものは、E24系列と呼ばれる標準的な数列から選びます。計算値ちょうどの抵抗は入手できないため、計算値以上の最も近い値を選べば電流は設計値以下に収まり安全側になります。明るさを落としたい場合、抵抗値を上げる方法とPWM制御で点滅させる方法があります。抵抗値を上げると電流が減って明るさは落ちますが、色味が変わることがあります。PWMは定格電流のまま点灯と消灯を高速で繰り返すため、平均電流が下がっても色味は保たれます。マイコンで制御する用途ではPWMが選ばれるのはこのためです。なお照明用途の高出力LEDでは、抵抗による制限では損失が大きすぎるため、定電流ドライバを使うのが標準的です。

業界・現場での使い方

よくある間違い・注意点

• 1本の抵抗で複数のLEDを並列につなぐ — 順方向電圧のばらつきで電流が偏ります。並列にする場合はLEDごとに抵抗を入れてください。
• 抵抗の定格電力を確認しない — 抵抗値だけ合っていても定格を超えると発熱します。実際の消費電力の2倍程度の定格を選んでください。
• 電源電圧が足りるか確認せずに直列にする — 5V電源では青や白のLEDは2個が限界です。順方向電圧の合計を超える電源が必要です。

関連する規格・法規

• 電気設備技術基準
• JIS電気規格

※本ツールは公的基準に基づく参考計算です。実際の設計・施工・法令適用は最新の告示・規格および所轄官庁の判断に従ってください。

よくある質問（FAQ）

関連計算ツール