はじめての電子工作で知っておくべきこと：①6-2 Lチカから得ておくべき知識 ～「Raspberry Pi で遊ぼう 第4版」の補足知識～

演習① Lチカ ～ 6章 電子工作を楽しもう・基本編 6-2 ～

ここで理解すべきは

• オームの法則。というか、電圧と抵抗の条件で、電流が流れるイメージをつかむ。
• LEDの用途と使い方。
• LEDを通して「データシートから最低限の情報を読む」ことへの抵抗をなくす。
• 「最大定格」電流、電圧を知って、「事故が起こらないように/起こすためには？」を理解する。

LEDは足の長さに違いがあり、長いほう(アノード)を(+)、短いほう(カソード)を(-)につなぐ。※「極性がある」という。A→K。AKBの順で覚えた。。

本書「6章 電子工作を楽しもう・基本編 6-2」の通り、Lチカ。
写真掲載

本書では

●LED(一般的なタイプ)
●抵抗(150～330Ω)

とだけ記載してあるし、「LEDには抵抗をつなぎましょう」とだけ書かれている情報も多いが、抵抗値が、なぜ必要？、なぜこの範囲？、なぜ範囲がアバウト？てのが気になった。

結論からいうと、70Ω以上であれば問題ないはず。10kΩでも光るし。

※ Raspberry Pi が供給する電源3.3V(5Vもあるが)を前提した場合

データシートをみてみる

「一般的なタイプ」のLEDとあるが、マルツオンラインの情報をみると、定格電流は20～50mA。
低めの電流に制限すれば大丈夫のはずなので、20mAが「一般的」な上限としていいはず。

とりあえず、一番上の1L0534V24H0CA003のデータシートとやらを見てみる。

• Absolute Maximum Rating(最大定格) の DC Forward Current が順方向電流IFであり、この30mAまでに抑えるように設計する。
• Electrical-Optical Charactristics(電気特性) の Forward Voltage(順方向電圧) が、min1.7～max2.4、Typ.(標準) が1.9Vで、min値以上の電圧を与えないと電流は流れない。
• max2.4以上は部品破壊の可能性あり。

て感じ。

LEDの電圧

LEDの部分Typ.である1.9V固定(と考える)。


例えば、上図のように接続した場合に、
抵抗値が70Ωであろうが、10kΩであろうが、3.3V = 1.4 V + 1.9V に分圧された状態になって、1.4Vがかかる抵抗の値によって電流量が決まる。
そのため、1.4V / 20mA = 70Ω が使える最低の抵抗値 ※ 20mAは「一般的」な順方向の最大定格電流。
LEDは電圧1.9V固定と想定したので、電源電圧 - 1.9V の部分を抵抗が負担してくれる。

抵抗を入れなければ、電圧を負担してくれる部分がなくなり、LEDがその電源を全部負担する必要があるので、3.3V直結だと最大定格を超えるため、LEDが壊れる可能性がある。

乱暴だが、イメージとしてはこんな感じだと思われる。

てことで、LEDと抵抗はセットで使う が理解できた。

抵抗値の範囲は、正常動作するようにと著者が範囲を狭めてくれているだけだろう。

実験

理解のために実施した実験をまとめとく。
Raspberry Pi をいちいち起動せずに、まずは電池で電子工作の基本を得ようかと。

準備した物

• ブレッドボード
• 電池ボックス単3x4、コード付き
• 可変抵抗 1kΩ
• ＬＥＤ(赤)
• ジャンパワイヤー(オス-オス) 5本
• テスター

編集中

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