LEDとは？しくみとArduinoへのつなぎ方

LED（Light Emitting Diode、発光ダイオード）は、電流が流れると光を出す半導体です。スマートフォンの画面や信号機から、車のヘッドライト、家の電球まで、LEDはあらゆるところで使われています。電子工作でも、ほとんどの人の最初のプロジェクトはLEDを光らせることです。デジタル出力、電流の制限、タイミングを一度に学べるからです。

LEDはどう動く？

LEDはダイオードの一種で、電流を一方向にしか流しません。正しい向きにつなぐと、半導体の中の電子がエネルギーを失い、光（光子）を出します。光の色は半導体の材料で決まります。そのため、赤、緑、青のLEDはそれぞれ異なる電圧で動作します。

LEDのプラスとマイナスの足はどう見分ける？

• 長い足がアノード（+）、短い足がカソード（−）です。
• LEDのふちが平らに欠けている側がカソードです。
• LEDの中をのぞくと、旗のような形の大きい部分がたいていカソードにつながっています。
• 逆向きに差したLEDは光りませんが、壊れることもありません。向きを変えてもう一度試してください。

LEDを抵抗なしでつないではいけない理由

LEDは自分で電流を制限しません。順方向電圧を少し超えるだけで電流が急激に増え、LEDは数秒で壊れることがあり、Arduinoのピンも傷むおそれがあります。そのため、LEDには必ず直列抵抗をつなぎます。抵抗値は次の式で求めます。

R =（電源電圧 − LEDの電圧）/ LEDの電流

たとえば、5 VのArduino、赤色LED（約2 V）、15 mAの場合：R = (5 − 2) / 0.015 = 200 Ω。最も近い標準値の220 Ωを使います。この計算と実際の電流をすぐに確認するには、LED抵抗計算ツールを使ってください。

色ごとのLEDの電圧

すべての色の標準値と最大値はLED電圧表で確認できます。

LEDをArduinoにつなぐ

1. Arduinoのデジタルピン（例：9）を220 Ωの抵抗につなぎます。
2. 抵抗のもう一方の端をLEDの長い足（アノード）につなぎます。
3. LEDの短い足（カソード）をArduinoのGNDピンにつなぎます。
4. コードではpinMode(9, OUTPUT)でピンを出力にし、digitalWriteで点けたり消したりします。

1const int LED = 9;
2
3void setup() {
4  pinMode(LED, OUTPUT);
5}
6
7void loop() {
8  // Yavaşça parlat / fade in (PWM, 0-255)
9  for (int i = 0; i <= 255; i++) { analogWrite(LED, i); delay(4); }
10  // Yavaşça söndür / fade out
11  for (int i = 255; i >= 0; i--) { analogWrite(LED, i); delay(4); }
12}

RGB LEDとは？

RGB LEDは、赤、緑、青の3つのLEDを1つのパッケージに収めたものです。それぞれの色の明るさをPWMで個別に調整すると、何千もの色を作れます。赤 + 緑 = 黄、緑 + 青 = シアン、3色すべて = 白です。RGB LEDにはカソードコモン（共通の足をGNDへ）とアノードコモン（共通の足を5 Vへ）があり、アノードコモンではコードのロジックが逆になります。

アドレス指定可能なLED（WS2812B、NeoPixel）

WS2812BのようなスマートLEDには、それぞれ小さなドライバーチップが入っています。そのため、何百個ものLEDを1本のデータピンで制御し、1つずつ別の色で光らせることができます。LEDテープでは各LEDが白の最大輝度で約60 mAを消費するため、長いテープには別の5 V電源が必要です。

よくある失敗

• 複数のLEDを1つの抵抗で並列につなぐ：電流は均等に分かれません。LEDごとに抵抗をつけてください。
• Arduinoのピンから電流を流しすぎる：1ピンあたり20 mA、ボード全体で200 mAを超えないようにしてください。
• PWMに対応していないピンでPWMを試す：明るさは変わらず、LEDは点くか消えるかだけです。
• 3.3 Vのボード（ESP32、Pico）で青や白のLEDに大きな抵抗を使う：LEDがとても暗くなります。