[LED] LED 불켜기 (직렬 저항)

 기본적인 LED를 켜는 방법을 설명하고자 한다. 기초니까 뭐....경험상 전자 전공한 설계 초년생 또는 회로 설계를 책으로만 배운 사람들은 의외로 잘 모를 때가 많다. 그것에 대해 설명을 간단히 하는 포스팅이다.

https://www.digikey.kr/ko/resources/conversion-calculators/conversion-calculator-led-series-resistor

 이론적으로 LED에 전원을 접속하면  LED는 저항이 0으로 생각하고 설계를 한다. 당연히 다이오드니까 전압 강하만 있고 저항은 없다고 봐야한다. 그러므로 저항없이 바로 걸면 전원 출력의 최고 전류를 흘리게 된다.

 그러므로 전류량만 계산하면 LED는 쉽게 켤 수 있다. 직류 회로에서 각  소자에 걸리는 전류는 같다. 즉, 저항 R에 흐르는 전류가 곧 LED에 걸리는 전류가 된다는 뜻이다. 그러므로 전류는 옴의 법칙을 이용하여 R에 흐르는 전류를 맞춰주면 된다. 이 때 주의할 것은 LED에 저항이 0 이라는 것이지 다이오드기 때문에 전압강하가 있는 것을 감안해야 한다. LED의 전압값과 적정 전류는 데이터시트에 나온다.

 예를 하나 들어보자. 일단 LED는 Kingbright의 APT1608SGC라고 한다면 데이터 시트에 Vf가 평균 2.2V 인 것을 알 수 있다. (최대 2.5V) 이 수치는 20mA를 흘렸을 경우에 Vf이기 때문에 전류를 적게 흘리면 더 낮은 전압이 걸리게 된다. 당연히 전류를 많이 흘리면 빛도 세지게 된다.

 중요한 것은 여튼 내가 얼만큼의 전류를 흘리게 설계하는 것이냐다. 어쩔 수 없이 밝게 해야하는 것이 아니라면 개인적인 견해로는 1/10만 되어도 밝기가 괜찮다고 생각된다. 

 밝기를 많이 올리게 되면 식별은 좋으나 전류 사용량이 많고 발열도 많으며 LED의 수명도 짧아진다. 그래서 LED를 조명으로 사용할 때 밝기가 중요하므로 거의 MAX로 전류를 흘리게 되는데 이때 발열을 잡아주거나 보호회로로 전원에 대한 보호등을 해 주지 않으면 금방 LED가 파괴되는 현상도 나온다...여튼 오늘은 이 이야기를 하려던건 아니니까.....

 그래서 LED에 밝기를 용도에 따라 최소 사용 가능한 정도로 생각하고 전류를 설정한다. 3V의 전압으로 2mA를 흘릴 경우의 계산은

 Vr = V - Vled = 3 - 1.8

 R = V / I = 1.2V / 0.002A = 600

 즉, R을 600옴으로 달면 LED를 2mA로 켤 수 있다. 그리고 이 때 전력 또한 고려해서 저항을 선정해야 한다. LED에서는 전기에너지를 빛으로 바꾸면서 발생하는 열이 발생하지만 저항에서는 설정 전류 만큼이 걸리기 때문에 정격 전력을 고려해야 한다.

이 경우 2mA를 흘리게 되므로  W = V I = 1.2 X 0.002 =  0.0024W가 된다. 2mA의 경우는 SMD 작은 저항도 정격이 만족한다. 그러나 최대인 20mA를 흘리게 된다면 저항은 40옴이 되고 전력은 0.016W가 된다. 이 경우도 그리 크지 않기는 하지만 정격을 생각하면 1/16W는 조금 불안한다. 아주 극단적일 때 2배 정도고 그래도 10배 가까이의 정격을 가지는게 안전하다.

 LED는 종류와 색에 따라서 Vf가 다르고 허용 전류 등도 다르니 데이터 시트를 참고하는게 좋다. 

 정리하자면 LED를 사용할 때 종류를 정하고 그에 맞는 전류를 설정하고 저항값을 선정 후 저항의 정격을 고려해서 저항을  선정하면 된다.