옴의 법칙으로 LED 저항 값 구하기, 계산부터 저항 고르기까지

LED를 전원에 그냥 연결하면 잠깐 밝게 켜졌다가 금방 망가질 수 있습니다. 그래서 LED 회로에는 거의 항상 작은 저항이 하나 붙습니다. 이 저항의 값은 감으로 고르는 것이 아니라 옴의 법칙 하나로 계산할 수 있습니다. 이 글은 계산 식과 예시, 그리고 계산한 값을 실제 부품으로 고르는 방법까지 정리합니다.

옴의 법칙 한 줄 정리

옴의 법칙은 전압(V), 전류(I), 저항(R) 사이의 관계입니다.

단위는 전압이 볼트(V), 전류가 암페어(A), 저항이 옴(Ω)입니다. LED 회로에서는 전류를 밀리암페어(mA)로 말하는 경우가 많은데, 계산할 때는 20mA를 0.02A처럼 암페어로 바꿔 넣어야 합니다. 이 단위 변환을 빼먹는 것이 가장 흔한 실수입니다.

LED에 저항이 필요한 이유

LED는 전구와 달리, 일정한 전압(순방향 전압)을 넘으면 전압이 조금만 높아져도 전류가 크게 늘어나는 성질이 있습니다. 전류를 스스로 제한하지 못하기 때문에, 저항을 직렬로 연결해 전류를 정해 주어야 합니다. 이때 저항이 맡는 전압은 전원 전압에서 LED의 순방향 전압을 뺀 나머지입니다.

5V로 계산해 보기

예시로 5V 전원에 빨간 LED 하나를 켠다고 해 보겠습니다. 빨간 LED의 순방향 전압을 2.0V, 흘릴 전류를 20mA로 잡습니다. 이 값들은 계산을 보여 주기 위한 예시이며, 실제 값은 LED마다 다르므로 부품의 사양서(데이터시트)를 확인해야 합니다.

• 저항에 걸리는 전압: 5.0V − 2.0V = 3.0V
• 전류를 암페어로: 20mA = 0.02A
• 저항 값: 3.0V ÷ 0.02A = 150Ω

LED 색이 바뀌면 순방향 전압도 달라집니다. 파란 LED처럼 순방향 전압이 3.0V 정도인 LED라면 (5.0 − 3.0) ÷ 0.02 = 100Ω이 됩니다. 밝기가 충분하다면 전류를 더 적게 잡아 저항을 키워도 됩니다. 그러면 LED도 덜 뜨거워지고 오래 씁니다.

표준 저항 값으로 고르기

계산 결과가 언제나 파는 저항 값과 딱 맞지는 않습니다. 저항은 E12 계열(10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82에 10의 거듭제곱을 곱한 값)처럼 정해진 값으로 만들어지기 때문입니다. 계산값이 표준 값 사이에 있으면 한 단계 큰 값을 고르면 전류가 목표보다 조금 줄어 안전한 쪽이 됩니다. 저항이 견딜 수 있는 전력(P = I² × R)도 함께 확인합니다.

표는 빨간 LED(순방향 전압 2.0V, 목표 전류 20mA)를 예시로 계산한 값입니다. 흔히 쓰는 저항은 1/4W(0.25W)짜리인데, 열에 여유를 두려고 계산한 전력의 두 배 정도를 견디는 저항을 고르는 경우가 많습니다. 이 기준이면 12V 예시는 1/4W보다 1/2W 저항이 더 알맞습니다.

자주 하는 실수

1. mA를 그대로 넣기: 3 ÷ 20 = 0.15Ω처럼 터무니없는 값이 나옵니다. 0.02A로 바꿔 계산합니다.
2. 전원 전압 전체로 나누기: 5V ÷ 0.02A = 250Ω처럼 LED의 순방향 전압을 빼지 않으면 LED가 생각보다 어둡습니다.
3. LED 여러 개에 저항 하나: 병렬로 연결한 LED들이 저항 하나를 나눠 쓰면 LED마다 전류가 고르지 않을 수 있어, LED마다 저항을 하나씩 다는 것이 일반적입니다.
4. 저항 전력 확인 안 하기: 전원 전압이 높을수록 저항이 뜨거워집니다. 손으로 만졌을 때 뜨겁다면 전력 값을 다시 계산해 봅니다.

전원 전압과 LED 조건을 넣으면 필요한 저항과 가까운 표준 값을 계산해 주는 앱을 쓰면, 단위 변환이나 뺄셈을 빠뜨리는 실수를 줄일 수 있습니다. 다만 계산값은 입력한 조건에 따른 것이므로, 실제 회로에서는 부품의 사양과 정격을 꼭 함께 확인해 주세요. 저항에 그려진 색띠를 읽는 방법은 저항 색띠 읽는 법에 정리해 두었습니다.