日々の記録

学習時の備忘録や思いついた事をダラダラ記載

arduinoでLEDを点灯させる為に調べた事

以前にebay.comから購入した幾つかのLEDがあるのだが、型番が不明な為に抵抗の値が計算出来ない。

そこで、壊れない程度の安全マージン考慮した抵抗の値を調べる方法が無いか調べてみた。

購入したLEDは、「50pcs F3 3mm White Round Superbright LED Light LED lamp」。

エレキット 超高輝度LED(白色・3mm) LK-3WH

エレキット 超高輝度LED(白色・3mm) LK-3WH

 
【100個入り】 LED 5mm 白色 砲弾型 20000?25000mcd
 

 

下記は、その時のメモ。

○抵抗の大きさを計算する為には、「順電圧(Vf)」・「順電流(If)」が必要。

○「順電流(If)」をそのまま計算値に使用すると、安全マージンが無いのでLEDの寿命が短くなる。

○「LEDドライバモジュール」を利用すれば、抵抗の計算等が必要無く安定したLED点灯回路が出来る。

○「Arduino UNO」のデジタルIOは、LOW=0V,HIGH=5Vで入出力出来る。その内6本はPWM制御が可能。

○「Arduino UNO」のデジタル出力の最大負荷は、40mA。

○「Arduino UNO」の3.3V出力ピンの最大負荷は、150mA。

○「Arduino UNO」の5V出力ピンの最大負荷は、50mA。

○「Arduino UNO」のI/Oピンの出力電圧は、出力電流によって変わってしまう特性を持つ。

 例) 20mAなら4.4V、40mAなら3.9V

 

手順としては、

 

①写真等を参考にして、考えられそうな型番のLEDのデータシートを複数ダウンロードする。(「秋月電子通商」のサイトは非常に便利)

 

②ダウンロードしたデータシートの中で、Vf値・If値をそれぞれメモする。

今回の場合では、下記の6種類を候補とした。(購入したLED名の「Superbright」とは高輝度という意味なので、この時点で「LEBWL34A06AA00」もしくは「OSPW3131P」ではないかと予想出来るのだが...) 

品名型番Vf(V)If(mA)
高輝度3mm白色LED LEBWL34A06AA00 2.8 - 3.6 20
超高輝度3mm白色LED OSW54K3131A 3.1 20
超高輝度3.1mm白色LED SLP-WB89A-51 3.8 - 4.5 20
超高輝度LED白色3mm OSWT3166B 3.4 20
超高輝度白色LED3mm OSWT3131A 3.4 20
3mmハイパワー白色LED OSPW3131P 3.3 50

 

③②の結果から、どの型番であったとしても壊れないであろう最小のVf値とIf値を取得する。

今回の場合では、Vfの最小値は2.8(V)、Ifの最小値は20(mA)となる。

Ifの安全マージンを30%とすると、

20(mA) × 0.7 = 14(mA)

Arduino UNO」の出力電圧特性を考慮すると、14(mA)の場合には電源電圧は4.5(V)前後となる。

従って、仮の抵抗値として、

(電源電圧 4.5(V) - LEDに加える電圧 2.8(V)) ÷ LEDに流したい電流(14mA) ≒ 電流制限抵抗 121.42(Ω)

という計算結果となった。

 

実際に回路を作成し、LEDが点灯する事を確認した。

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また、電流制限抵抗・LEDにかかる電圧・電流をテスターにて計測した所、下記の結果となった。 

 

尚、個体によるバラつきを考慮する為に、5個の個体について計測した。

電流制限抵抗:130.0(Ω)

個体電圧(V)電流(mA)
A 3.06 11.30
B 2.99 11.62
C 3.01 11.49
D 3.02 11.46
E 3.03 11.46
平均値 3.022 11.466

 結果、計算値よりも電圧が高く、電流が小さくなっていた。

 

そこで、今度は「Arduino UNO」の出力電圧特性を考慮しないで電流制限抵抗を計算。

(電源電圧 5.0(V) - LEDに加える電圧 2.8(V)) ÷ LEDに流したい電流(14mA) ≒ 電流制限抵抗 157.14(Ω)

回路の電流制限抵抗を交換し、再度テスターにて計測。

電流制限抵抗:159.0(Ω)

個体電圧(V)電流(mA)
F 2.98 10.01
G 2.99 9.97
H 2.97 10.11
I 2.91 10.38
J 2.97 10.09
平均値 2.964 10.112

 結果、電圧は多少下がったが、電流も下がってしまった。

 

おまけとして、電流制限抵抗を150(Ω)としても計測してみた。

また、ついでに抵抗の電圧についても計測。

電流制限抵抗:149.1(Ω)

個体抵抗の電圧(V)LED電圧(V)電流(mA)
K 1.49 2.96 9.64
L 1.5 2.95 9.62
M 1.49 2.96 9.54
N 1.48 2.96 9.57
O 1.46 2.98 9.44
平均値 1.484 2.962 9.562

上記の結果から、抵抗の電圧+LED電圧が4.446(V)となっている。

抵抗の電圧+LED電圧≒電源電圧なので、やはり「Arduino UNO」の出力電圧特性により、5.0(V)にはならないようだ。

 

 

【永久保証付き】Arduino Uno

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