LED 저항 용량 계산하기

저항이 필요한 이유

LED 사용시 저항을 연결하는 이유는 과도한 전류로 인해 LED가 타버리는 것을 방지하기 위함입니다. 저항은 LED의 +, – 극 어디에 연결해도 상관없습니다.

LED의 데이터시트에는 전압 (forward voltage) 및 전류 (forward current)가 표시되어 있으며, 아래는 빨간색 LED의 데이터 시트의 예입니다.

위의 LED는 전압 2V를 인가할 경우, 전류 20mA가 흐르고 이때는 별도의 저항을 연결하지 않아도 됩니다.

아래의 그림은 LED의 전압과 전류의 관계를 표시한 그래프입니다. 라즈베리파이의 경우 GPIO의 출력 전압은 3.3V이므로 저항을 연결하지 않고 빨간색 LED에 바로 전압을 인가하면 20mA를 훨씬 초과하는 전류가 흐르게 되어 LED는 타버리게 됩니다. 그러므로 LED를 연결할때 공급 전압이 LED의 전압(Forward Voltage) 보다 크다면 반드시 저항을 연결하여 전류를 제한해야 합니다.

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만약 LED의 데이터시트가 없다면 아래의 표에서 전압과 전류를 찾을 수 있습니다.

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용량의 선정

저항의 용량을 계산하기 위해서는 옴의 법칙을 이용합니다.

• 옴의 법칙: V(전압) = I(전류) X R(저항)

빨간색 LED를 예로 들면, LED에 전압 (forward voltage) 2V, 전류 (forward current) 20mA 이므로

• R(저항) = (3.3V(공급전압) – 2V(전압)) / 0.02A (전류) = 65 Ω

계산결과에 의하면 65Ω의 저항이 필요합니다. 그러나 여기서 한가지 더 고려해야 되는 사항은 사용하고 있는 하드웨어의 GPIO 핀의 최대 출력 전류입니다. 예를 들어 라즈베리파이의 GPIO 핀의 최대 전류출력은 약 8mA 이며 출력핀 전체 전류합이 50mA를 초과해서는 안됩니다. 그러므로 라즈베리파이에서 LED를 사용하기 위해서 전류를 5mA로 다시 계산해보면,

• R(저항) = (3.3V(공급전압) – 2V(LED전압)) / 0.005A (전류) = 260 Ω

그러므로, 계산 결과와 유사한 저항 중에 시중에 많이 판매되는 220옴의 저항을 사용하면 되며, 이때의 전류는 약 5.9mA이므로 안전하게 사용이 가능합니다. 정격전류 20mA 보다 작은 전류가 흐르므로 상대적으로 좀 더 어둡지만, 일반적으로 사용 가능한 수준의 밝기입니다.

​위의 식을 이용하여 계산한 색상별 대략적인 저항용량은 아래와 같습니다. (라즈베리파이 기준)

색상	저항
빨간색	220Ω
노란색	180Ω
초록색	220Ω
하얀색	100Ω

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