ちょっと、そこ！私は 7 セグメント LED のサプライヤーですが、これらの気の利いた小さなディスプレイに適切な抵抗を選択する方法について頭を悩ませている人をたくさん見てきました。難しい作業のように思えるかもしれませんが、心配しないでください。わかりやすく説明します。
まず、7セグメントLEDとは何かについて少し説明しましょう。これらは、デジタル時計、電卓、その他あらゆる種類の電子機器で見られる表示です。各ディスプレイは 7 つの個別のセグメント (場合によっては小数点用の追加のセグメント) で構成され、0 から 9 までの数字を表示できるように配置されています。1桁7セグメントLED、3桁7セグメントLED、 そして4桁7セグメントLED。
さて、なぜ 7 セグメント LED に抵抗が必要なのでしょうか?まあ、LED は繊細なものです。抵抗を使わずに電源に直接接続すると、過大な電流が流れます。これにより、LED が急速に焼き切れたり、回路全体が損傷したりする可能性があります。抵抗器の役割は、LED に到達する電流量を制限し、LED を安全に保ち、寿命を延ばすことです。
適切な抵抗を選択するための最初のステップは、7 セグメント LED の順方向電圧と順方向電流を把握することです。順方向電圧 (通常は Vf と表記されます) は、LED が適切に点灯するために必要な電圧の量です。順電流 (If) は、LED がオンのときに LED に流れる電流の量です。これらの値は、7 セグメント LED に付属のデータシートで確認できます。データシートをお持ちでない場合は、通常、LED のモデル番号を使用してオンラインで検索できます。
順電圧と順電流の値が得られたとします。次に知っておく必要があるのは、電源の電圧 (Vs と呼びます) です。これは回路に供給される電圧です。
これらの値を取得したら、オームの法則を使用して必要な抵抗を計算できます。オームの法則は電子工学において非常に重要な法則であり、抵抗 (R) は電圧を電流で割ったものに等しい (R = V / I) と述べています。この場合、抵抗の両端の電圧を見つける必要があります。これは、電源の電圧から LED の順方向電圧を引くことで実行できます (V = Vs - Vf)。
したがって、抵抗器の抵抗値を計算する式は次のようになります。
R = (Vs - Vf) / If
例を見てみましょう。順方向電圧が 2V、順方向電流が 20mA (0.02A) の 7 セグメント LED があるとします。 5V電源を使用しています。
まず、抵抗の両端の電圧を求めます。
V = Vs - Vf
V = 5V - 2V
V = 3V
次に、オームの法則を使用して抵抗を計算します。
R = V / の場合
R = 3V / 0.02A
R = 150オーム
したがって、この場合、7 セグメント LED に適切な量の電流を制限するには 150 オームの抵抗が必要になります。
しかし、問題は、抵抗器には標準値が存在するということです。 150 オームの抵抗を正確に見つけることができない場合があります。その場合は、次に近い標準値を使用できます。通常、抵抗を低くするよりも少し高くする方が良いです。わずかに高い抵抗値の抵抗を使用すると、LED が少し暗くなる可能性がありますが、それでも動作します。抵抗値の低い抵抗器を使用すると、LED に過大な電流が流れ、LED が焼き切れる危険があります。
もう 1 つ考慮すべき点は、抵抗器の電力定格です。電力定格は、抵抗器が過熱することなく処理できる電力の大きさを示します。抵抗器によって消費される電力 (P) は、式 P = I^2 * R を使用して計算できます。上記の例では、150 オームの抵抗器によって消費される電力は次のようになります。
P = (0.02A)^2 * 150 オーム
P = 0.0004A^2 * 150 オーム
P = 0.06W
ほとんどの標準抵抗器の電力定格は 1/8W、1/4W、1/2W などです。この場合、1/8W 抵抗器 (最大 0.125W まで処理可能) で十分ですが、1/4W 抵抗器 (最大 0.25W まで処理可能) を使用すると、もう少し安全マージンが得られます。
さて、コモンアノードまたはコモンカソードの 7 セグメント LED を使用している場合、状況は少し複雑になります。コモンアノード LED では、個々のセグメントのすべてのアノード (正端子) が一緒に接続されます。コモンカソード LED では、すべてのカソード (マイナス端子) が一緒に接続されています。
コモンアノード LED を使用する場合、電源のプラス側をコモンアノードに接続し、各セグメントのカソード側に抵抗を使用します。コモンカソード LED を使用する場合、電源のマイナス側をコモンカソードに接続し、各セグメントのアノード側に抵抗を使用します。
抵抗値の計算は前と同じですが、各セグメントに正しい電圧値と電流値を使用していることを確認する必要があります。
もう 1 つ留意すべき点は、複数桁の 7 セグメント LED を使用している場合は、別のアプローチを使用する必要がある可能性があることです。たとえば、多重化を使用して複数の桁を制御している場合は、デューティ サイクルを考慮する必要があります。デューティ サイクルは、各桁が実際にオンになっている時間の割合です。多重化する場合、各桁は短時間しかオンにならないため、LED を過熱することなく、より低い抵抗値の抵抗を使用できます。
結論として、7 セグメント LED に適切な抵抗を選択することは、思っているほど難しくありません。 LED の順電圧と順電流、電源の電圧を知り、オームの法則を使用して抵抗を計算するだけです。必ず適切な電力定格の抵抗を選択し、7 セグメント LED のタイプ (コモン アノードまたはコモン カソード)、および多重化を使用しているかどうかを考慮してください。
高品質の 7 セグメント LED の市場にいて、適切な抵抗器の選択についてサポートが必要な場合、またはその他の質問がある場合は、遠慮なくお問い合わせください。当社は、7 セグメント LED のあらゆるニーズにお応えします。小規模な DIY プロジェクトに取り組んでいる場合でも、大規模な産業用途に取り組んでいる場合でも、当社はお客様をサポートする製品と専門知識を備えています。
参考文献
- 基本的な回路理論とオームの法則をカバーするエレクトロニクスの教科書。
- さまざまな 7 セグメント LED の順方向電圧および電流仕様のデータシート。