LED工作をしていて抵抗を入れ忘れてしまいました。

Question

車で使用するランプを製作していたのですが抵抗を入れ忘れてしまいました。
ランプはホットボンドなどですでに固定してしまい基盤が取り出せません。
なんとかリカバリーできないでしょうか・・・

回路はこのようになっています。LED5個を直列したものを並列に繋いでいます。

////////｛ ●→●→●→●→●→｝///////
+14.4V→｛ ●→●→●→●→●→｝→アース
////////｛ ●→●→●→●→●→｝///////

使用したLEDは赤色で電圧が1.8-2.2V必要で30mAまで使えるものです。

Answer 1

まずLEDは赤色でも発光電圧Vfは2.2V以上あります。1.8-2.2Vとのことですが、2.2V以下で光るのは実力でしか無いと思います。
直列に５個ですから、LEDだけでの付加電圧はVfx5=2.2x5=11.0Vです。
電源電圧が14.4Vとのことなので、電圧降下は14.4-11.0=3.4Vが必要となります。
LEDの定格電流If=30mAなので、直列５個を３並列となるので、束ねた電流は90mAです。
本来はLEDのVf-Iｆ特性と熱特性の関係で、LEDは電圧・電流が線形では無いのでオームの法則では計算できませんが、定格値近傍で動作するとして仮に線形という前提で計算します。
必要な抵抗値は、電圧降下/合計電流＝3.4V/90mA≒38Ωとなります。
あくまでもLED仕様に記載されている動作温度が変化しないこと、供給電圧が変化しないことが条件です。
電源電圧が14.4Vを必ずキープできていることも前提です。
通常の車載バッッテリーは10.5～13.5Vで変化します。
もし、14.4Vの低電圧電源でなく、車載バッテリーを使うのであれば、上記計算通りにはなりません。
車載バッテリーだとLED５連に必要な付加電圧を満たしません。

画像として添付した回路で、車載バッテリー電圧を昇圧することができます。
この回路で電圧を倍にしてからだと、付加電圧を満たすことが可能となります。
今度は、昇圧回路の出力が+24Vになります。
抵抗での電圧降下は、抵抗自身が熱による抵抗値変化も起こすますし、LEDも熱により内部抵抗の変化もあります。
温度での抵抗値が変化するデバイスを接続するので、電流を一定に保つことはできません。
温度が変わっても電流を一定に保つには、定電流ダイオード(CRD)を使います。
添付回路の出力にCRDを接続し、CRDの先をご質問の+14.4Vと書かれた部分に繋ぎます。
アースは添付回路のGNDへ接続します。
この時のCRDは90mAとします。
90mA製品は無いので、同じ仕様の30mAのCRDを３本並列にして使います。
CRDには極性があるので、順方向となるように接続する必要があります。
上記で、ご質問のLEDを定格いっぱいの輝度で安定して発光させることができます。

そもそも、車載電源で使う場合は、LEDは３個直列がセオリーです。
供給電圧が変動する環境では、５個直列という使い方はしません。

質問者からのお礼コメント

詳しく説明していただきありがとうございました。

Answer 2

>LED5個を直列したものを並列に繋いでいます。
並列ではLEDの電圧のばらつきがあるので駄目です。
3列の内1列が正常点灯、2列が点灯しないか凄く暗い可能性が非常に高いですが、それ以上に電流が明るい1列に集中してLED破壊に到ります。

●直列にそれぞれ抵抗を入れるしかありません。詰まり抵抗が3本必要です。
LEDの直接の並列接続は100%無理です。

●30mAは絶対定格なのか、温度を考慮した計算した電流なのでしょうか?
絶対定格でしたら10mA程度しか流せません。
(ランプ使用で30mAは相当暗いランプですが大丈夫ですか?)
●30mAを流すとして、抵抗値は180Ω1/4W以上が3本。
●この場合、抵抗で無くCRDが理想ですが、適当なものは無いかも知れません。

この場合は私でしたら、4個を直列にし、CRDを使います。5個は供給電圧に近い為、安定した点灯がし難いです。

蛇足ですが、「基盤」では無く「基板」です。

補足追記
ご参考までに、私は技術屋歴38年で現在でも、車載電子機器の大企業の設計にこの様な基本からイモビライザーまで、色々と指導して居ります。(ハードもソフトもやります。)

抵抗値は180Ω以下では定格オーバーになります。バッテリー電圧が12Vでは電流値は5.5~16.6mAになります。従って 「5個は供給電圧に近い為、安定した点灯がし難いです。」、
実際の車では12Vを切る事がありますが、私達車載メーカーの設計基準では9Vまで考慮して居ります。5個直列では1.8~2.2V*5=9~11Vとなり点灯は抵抗をゼロにしても実用としては不可能となります。簡単な対策は直列のLEDを減らす事ですが、それ以前にLEDが30mAではそもそも非実用的です。100mAは欲しいところです。1個で1A流せる大きなLEDも私は自宅で使っていますが、その飽和電圧は3.4~4Vです。
実際にお確かめ下さい。又更に、追加の説明が必要の場合はお教え下さい。

Answer 3

LEDとバッテリ間は電線で接続されていると思います。ＬＥＤの＋側の電線に１２０Ωの抵抗をつなげましょう。また電線と抵抗には絶縁チューブをかぶせておきましょう。