LED에 저항이 필요한 이유
LED에는 거의 일정한 전압 강하, 즉 순방향 전압이 있고, 그것을 넘으면 전류가 갑자기 늘어납니다. 전류를 제한하는 것이 없으면 열이 나서 망가집니다. 직렬로 넣은 저항이 전류를 정합니다.
공식
R = (전원 전압 − LED 순방향 전압) ÷ 전류
순방향 전압 2.0 V 빨강 LED를 5 V 전원에서 20 mA로 흘리려면 (5 − 2) ÷ 0.020 = 150 Ω입니다. 3.2 V 흰색 LED를 12 V에서 쓰면 (12 − 3.2) ÷ 0.020 = 440 Ω이므로, 바로 위 표준값인 470 Ω을 씁니다.
순방향 전압 기준은 빨강·노랑·주황 LED가 약 1.8~2.2 V, 파랑·흰색과 대부분의 초록 LED가 약 2.8~3.4 V입니다. 정확한 값은 데이터시트에 있습니다.
정격 전력
저항은 남는 전압을 열로 바꿉니다: P = I² × R. 150 Ω 예에서는 0.02² × 150 = 0.06 W이므로 흔한 1/4 W(0.25 W) 저항이면 됩니다. 계산한 전력의 두 배 이상 정격을 고르세요.
LED가 여러 개라면
직렬이면 순방향 전압을 더하고, 합이 전원 전압보다 낮은 범위에서 저항 하나를 씁니다. 병렬이면 LED마다 저항을 붙이세요. LED의 작은 개체 차이 때문에 전류가 고르게 나뉘지 않기 때문입니다.
계산 도구
LED 저항 계산기는 정확한 값, 가장 가까운 표준값, 전력을 보여 줍니다. 다른 회로에는 옴의 법칙 계산기와 직렬·병렬 계산기를 쓸 수 있습니다.
흰색 LED 세 개를 직렬로
순방향 전압 3.2 V인 흰색 LED 세 개를 12 V 전원에서 20 mA로 켜면, LED가 9.6 V를 쓰고 저항에는 2.4 V가 남습니다. R = 2.4 ÷ 0.020 = 120 Ω이고, 저항에서 소모되는 전력은 0.02² × 120 = 0.048 W이므로 0.25 W 부품으로 충분합니다.
네 번째 LED는 12.8 V가 필요해 전원보다 크므로 켜지지 않습니다. 순방향 전압의 합은 공급 전압의 80% 정도 아래로 두어 저항 몫을 남기세요.
전류를 줄여 켜기
표시용 LED는 대개 5 mA에서도 잘 보이고, 요즘 것은 1~2 mA에서도 보입니다. 5 V 전원에서 순방향 전압 2.0 V인 빨간 LED를 5 mA로 켜면 R = 3 ÷ 0.005 = 600 Ω이므로 620 Ω을 쓰세요. 20 mA의 4분의 1에 해당하는 전류와 열이고, 배터리 기기나 표시등이 가득한 패널에서는 차이가 큽니다.
자주 생기는 문제
- 3 V에서 LED가 어둡거나 켜지지 않습니다. 파란색이나 흰색 LED는 그 자체로 약 3 V가 필요해, AA 두 개로는 저항에 줄 몫이 없습니다. 승압 회로를 쓰거나 빨간 LED를 쓰세요.
- 병렬 LED에 저항을 하나만 쓰기. 순방향 전압이 가장 낮은 LED가 전류를 대부분 가져가 뜨거워지고 먼저 고장 납니다. LED마다 저항을 따로 주세요.
- 핀에서 LED를 바로 켜기. 마이크로컨트롤러 핀은 보통 최대 20 mA이고, 모든 핀의 합계도 제한됩니다. 더 밝게 하려면 트랜지스터를 쓰세요.
- 저항이 뜨거워집니다. P = I² × R을 저항의 정격과 비교하고, 계산값의 두 배 이상인 부품을 고르세요.