LEDを光らせる回路（1個、2個、4個）

それでは、そもそもLEDとはどんなものでしょうか。LEDは、Light Emmiting Diode（光を放射するダイオード）という意味で、電流を流すことで光らせることができます。第1図が回路記号です。下向き三角に横棒一本、これがダイオードの記号。ここに、矢印を引いて、光を放射することを表しています。また、写真2がLEDの外観です。LEDは、円筒型で先がドーム状になっています。
LEDには、端子が二本でており、それぞれアノード（A）、カソード（K）と名前がついています。ダイオードと同じですね。
電流はアノードからカソードにしか流せません。そのため、電圧は、アノード側にプラス、カソード側にマイナスをつないで電圧をかけることで光らせられます。
しかし、電圧をかければ光るのであれば、乾電池をつなげば万事解決。とは、ならないです。実際には、後ほど解説する電流制限抵抗をつなげなければなりません。
アノード、カソードの見分け方は、リード線の長い方がアノード、短い方がカソード、が一般的に言われておりたしかにその通りになっています。しかし、その判断では、リード線をカットしてしまったときにわからなくなりますよね。そこで、もう一つの見分け方としては、LEDの中をよく見ると第2図のように、逆三角形の台がある線と、ない線があります。この三角形は、LEDのチップ（半導体）をのせている土台で、ここはカソードであることがほとんどです。

それではさっそくLEDを光らせていきましょう。
第3図がLEDを1個光らせる回路です。よく見ると、LEDと乾電池以外に抵抗（R1）が直列でつながれていますね。これは、電流制限抵抗と呼びます。少し難しい話になるので簡単に説明しますが、LEDには流せる電流、電圧が決まっています。赤色LEDの場合は、10mAの2.1Vです。そうすると、乾電池一個の電圧は1.5Vですから、乾電池一個では足りないし、乾電池二個（3V）では電圧が高すぎます。電圧が高すぎると、その分大量の電流が流れてしまうため、間に抵抗を挟み、電圧と電流を調整します。くわしくは、後記のコラムを見てください。乾電池3Vに対して、2V,20mAのLEDを光らせるための抵抗は、51Ω程度です。ざっくりそう覚えてください。それでは、実際に作ってみましょう。第4図がLEDを１個光らせるための配線図です。まずはこの通りに配線しましょう。LEDの向きは、アノードが＋、カソードが－ですから、足の長い方を電池のプラス極側（第4図では抵抗とつながる方）にさします。また、抵抗に向きはありません。

つぎに、LEDを追加しましょう。LEDを追加するのは簡単です。第5図、第6図のように同じ回路をそのまま増やすだけです。ただし、注意したいのは抵抗もLEDの数だけ増やしてください。一つの抵抗でLEDを複数つけると、まずLEDの個数分の電流が合算されるため、抵抗にかかる損失が大きくなり発熱しやすくなります。そのため、大きい抵抗をつけなければならなくなります。また、LEDには個体差があり、同じ型のLEDでも、電流が流れやすいLEDと流れにくいLEDがつながれば、流れやすいLEDにたくさん電流を奪われ、もう片方は光がよわい、不安定な動作になります。そのため、それぞれに抵抗をつけましょう。

今回使用した部品

今回使用した部品を下記に示します。ぜひチャレンジしてください。

ブレッドボードは部品表に乗っていませんので別途調達してください。

さて、ここでは少し難しい話をします。LEDの電流制限抵抗はどのように計算されているかを紹介します。

まず、電流制限抵抗の計算値は下記の計算式で計算できます。

抵抗R[Ω]は、キルヒホッフの電圧則により、電池の電圧VBATからLEDの電圧（データシートにVfで記載されてます）を引き算した値が、抵抗にかかる電圧になります。たとえば第9図の場合、抵抗にかかる電圧は、電池の電圧3V、LEDの電圧2Vで、1Vになります。この抵抗に1Vの電圧がかかり、LEDに20mA流すためには、オームの法則より、1V÷20mAで、50Ωとなります。市販されている抵抗で50Ωは無いので、売られているなかで最も抵抗値の近い、51Ωを使うわけです。

今回の記事[PDF版]

部品表[PDF]