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  • 2019/06/24

【図解】LEDとは何か?点灯させる原理と方法

電機の仕組み基礎用語解説

LEDとは、Light Emitting Diode(発光ダイオード)の頭文字で、ダイオードは一方向に電流を流して、逆の向きには電流を流さない電子部品のことです。

小峯 龍男

小峯 龍男

1953年生まれ。東京電機大学工学部機械工学科卒。東京電機大学高等学校教諭。ロボット工作・電子工作教室を主宰している(本データは『はじめる!楽しい電子工作 カラー図解を見ながらつくれる!電気のしくみもよくわかる!』の書籍が刊行された当時に掲載されていたものです)

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LEDはどのような仕組みで発光するのか?
(Photo/Getty Images)

LEDの構造

 図1の形状のLEDは、長短2本の接続線をもち、長いほうがプラス側でアノードと呼ばれ、短いほうはカソードと呼びます。カソード側はレンズ下部のつば部分を、平らに削ってあります。LEDの光は指向性が高いといわれますが、ダイオードが発する光に、反射鏡とレンズで指向性をもたせています。

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LEDの指向性は反射鏡とレンズでつくる
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順方向の電圧が接合電圧を超えると、電流が流れて発光する

 LEDの記号は、ダイオードの電流を流す向きを表す三角形と、発光を表す矢印を組み合わせてつくられます。電流の流れる向きを順方向と呼び、順方向に電流を流すことのできる最小の電圧を、順方向接合電圧と呼びます(図2)。

LEDと電源の接続方法

 LEDを使うには、図3のように、LEDと直列に抵抗器を接続するのが基本です。LEDは、内部の抵抗値が大変小さく、小さな電流で発光するので、LEDと電源を直接つないでしまうと、回路に大きな電流が流れて、LEDを壊す原因になります。

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LED単体では順方向に大きな電流が流れるので、電流を制限する保護抵抗器を必ず直列に使用する

 LEDと直列につないだ抵抗器は、流れる電流を制限してLEDを保護する役割をするので、電流制限抵抗器とか保護抵抗器と呼ばれます。保護抵抗器の抵抗値は、電源電圧から順方向電圧を引いた値を、発光に必要な電流で割って求めます(図4)。LEDの種類によって異なりますが、およそ10mA程度の電流で発光します。

 一般的なLEDでおよそ1.6V程度の順方向接合電圧を必要とするので、乾電池2本で明るく点灯していても、乾電池を1本にすると電圧が不足して、点灯しない場合があります。また、LEDの端子を逆にすると電流が流れないので、発光しません。

 以上、LEDの仕組みについて紹介させていただきました。より詳しくは拙著『はじめる!楽しい電子工作 カラー図解を見ながらつくれる!電気のしくみもよくわかる!』をお読みいただければ幸いです。

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