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更新2022/05/05

スイッチやヒューズのあるLED回路

LEDの基本回路だけでは、好きな時にLEDを点灯させたり消灯させることはできません。
点灯・消灯を制御する必要があります。 本章では、スイッチとヒューズについて、挿入位置と安全性について簡単に説明します。

スイッチ付きLEDの基本回路

下記は、点消灯用にLED電流を直接オンオフするスイッチを入れたLEDの基本回路です。

非常に簡単です。
スイッチは、電源のプラス側直後(上流側ともいいます)に割り込むように接続します。

スイッチのオン時の抵抗値は、制限抵抗値より十分低い値のものを選んで使用します。
もし、オン抵抗値が数十Ωや数百Ωあるようなゴム接点型のスイッチを使用すると、制限抵抗値と合わせたトータルの抵抗値が大きくなりすぎ、電流不足でLEDが光らないことがあります。
直接LEDの電流をオンオフする上記回路の場合は、オン抵抗が数十mΩの金属接点タイプのスイッチを推奨します。
手元にあるスイッチが、どういうタイプなのかわからない場合は、テスターでオンしたときの抵抗値を測ることでどのタイプなのか確認できます。

そして、スイッチにもLEDと同様に最大定格電流が存在します。
スイッチの最大定格電流値が、LEDに流す電流の数倍以上あるものを選択しましょう。

スイッチの位置と安全性

ところで、スイッチは回路のどこに割り込ませても回路の動作自体(LED電流をオンするオフする)は同じなのですが、実はスイッチをどこに入れるかで安全性に大きく差が出ます。

上の回路図はスイッチを電源のマイナス側に接続した回路です。
いかにもありそうな配線ですが、実はリスクの大きい配線です。
電子工作や車など、何らかのミスや事故で配線が短絡するという事故は案外起こりやすいものです。
車などはボディがバッテリー電源のマイナス側に接続されているため、事故やミスで裸配線の一部が金属ボディに触れるだけで地絡という電源のマイナス側に短絡した状態が発生してしまいます。

電源マイナス側にスイッチがある場合に地絡発生


もし、上の回路図のように、短絡がLED1と2の間で起こったとしたら、どうなるでしょう。
スイッチのオンオフに関係なく常に電流が流れてしまいます。
しかし、これだけならまだLED1が常に光るだけで悪影響も少ないように見えるのですが、短絡場所によってはLEDと制限抵抗が触れないほど熱くなり最悪燃えたりすることがあります。
上記短絡場所の場合は、制限抵抗器とLED1が危険となります。
これは、電流の流れる経路がLED1までであるため、制限抵抗にLED2の電圧分まで印加されてしまい想定以上の電流が流れてしまうためです。
この危険度・悪影響度は、地絡が電源プラス側に近づくほど飛躍的に大きくなっていきます。
本来、このような問題事に、回路を遮断する役目のスイッチが、まったく役に立っていません。

電源プラス側にスイッチがある場合に地絡発生


スイッチが電源のプラス側にある場合は、短絡場所が同じでもスイッチで回路を遮断することができます。

ヒューズを挿入する位置

次に、スイッチと同じように電流をカットする装置としてヒューズがあります。
ただし、スイッチとは異なり、オンオフを任意にするものではありません。
ヒューズは、最後の安全装置として使用します。
ヒューズは、想定以上の過電流が流れた場合に起こる最悪の状況を回避するための装置です。
最後の安全装置ですから、入れる位置はスイッチの位置よりさらに電源プラス側になります。

できれば、物理位置的にも電源プラス側端子の近くに配置しましょう。
間違っても、電源のマイナス側に接続することはやめてください。
ヒューズの意味がなくなってしまいます。

車のDIYをする方の中には、ヒューズが切れるのを嫌がり、ヒューズ容量を規定値より大きくする方がいますが、事故やミスなど発生時に最悪車が燃えてしまうことも十分考えられるので絶対やめましょう。

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(中の人)


電子回路とファームウェア専門の元エンジニアが、初心者の頃の疑問や勉強・経験で知った「そうだったのか」を2009年から書いています。 ⇒続き

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