LEDと電流制限抵抗LED の向き・電圧・電流と、必ず一緒に使う抵抗の決め方
LED は「光るダイオード」。電球と違って向きがあり、電流を制限しないと一瞬で壊れます。LED を安全に光らせる抵抗値の計算は、電子工作で最初に身につけたい計算です。
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01 — POLARITY
向き（極性）
砲弾型LEDの極性見分け方。足が長い方がアノード（+側）、短い方やフチの平らな切り欠きがある側がカソード（−側）です。
- 足が長い方 = アノード（+側）
- 足が短い方 = カソード（−側）。本体のフチが平らに削られている側
- 逆向きにつなぐと光らないだけ（低電圧なら壊れにくい）。迷ったら逆にしてみる
02 — VF & IF
順方向電圧 Vf と順方向電流 If
LED は光るために「最低これだけの電圧」が必要で、これを順方向電圧 Vf と呼びます。色（材料）によって違います。
| 色 | Vf の目安 |
|---|---|
| 赤 | 1.8〜2.2V |
| 黄・橙 | 2.0〜2.2V |
| 緑 | 2.0〜3.2V（材料で差が大きい） |
| 青・白 | 3.0〜3.4V |
標準的な 5mm LED は 20 mA が定格ですが、5〜10 mA でも十分明るく光ります。マイコンの GPIO から光らせるときは、GPIO の上限を考えて 5〜10 mA にするのが無難です。
03 — CALCULATION
抵抗値の計算
- 01
電源電圧 Vs を決める：ESP32 や Raspberry Pi の GPIO は 3.3V、Arduino UNO や USB は 5V
- 02
LED の Vf を決める：赤なら 2.0V とする
- 03
流したい電流 I を決める：10 mA = 0.01 A
- 04
R = (3.3 − 2.0) ÷ 0.01 = 130Ω → 市販値の 150Ω か 220Ω（少し暗くなるが安全側）
5V で赤 LED、10 mA なら R = (5 − 2.0) ÷ 0.01 = 300Ω → 330Ω。「3.3V なら 220Ω、5V なら 330Ω」を覚えておけば、赤・黄・緑の LED はだいたいこれで光ります。青・白は Vf が高く 3.3V だと余裕が少ないので、100Ω 程度にします。
TOOLLED 抵抗 計算機電源電圧・LED の色・電流から、抵抗値と市販の近い値を出します。
↗04 — WIRING
配線
GPIO → 抵抗 → LED → GND の基本回路。抵抗はLEDの前でも後ろでも直列なので同じ電流（約6mA〜10mA）が流れます。
抵抗の発熱も確認しておきます。P = (Vs − Vf) × I = 1.3 × 0.01 = 0.013 W。1/4W 抵抗でまったく問題ありません。
05 — WATCH OUT
注意点
電流が制限されず、LED または GPIO が壊れます。3.3V + 赤 LED でも Vf を超えた瞬間に電流が急増します。
ESP32・Raspberry Pi の GPIO 1 本あたりは十数 mA が上限です。明るく光らせたい・複数光らせるときはトランジスタで駆動します。
06 — CHECK YOURSELF
理解チェック
Q15V で青 LED（Vf 3.2V）を 10 mA で光らせる抵抗は？答えを見る
(5 − 3.2) ÷ 0.01 = 180Ω
Q23.3V で赤 LED（Vf 2.0V）を 220Ω で光らせると何 mA？答えを見る
(3.3 − 2.0) ÷ 220 ≈ 0.0059 A ≈ 6 mA