LED(発光ダイオード)の選び方、色・明るさ・抵抗値の考え方

この記事の結論

• LEDは色によって順方向電圧(Vf)が異なり、赤・黄系は約2V前後、青・白系は約3V前後が目安
• 抵抗値は「(電源電圧-Vf)÷流したい電流(通常20mA程度)」で計算する
• 単色LEDとフルカラーLED(RGB)では足の本数・配線の考え方が異なる
• 極性は足の長さやパッケージの形で見分けられる

Lチカで最初に扱うLEDですが、いざ色や種類を選ぼうとすると、案外選択肢が多いことに気づきます。

実はLEDは色によって必要な電圧が異なり、適当に選ぶと明るさがバラついたり、抵抗値の計算を間違えて焼き切れてしまったりすることがあります。

この記事では、LEDの色ごとの特性と、失敗しない抵抗値の決め方を整理します。

LEDの基本、色によって電圧が違う

色別の順方向電圧(Vf)の目安

LEDには「順方向電圧(Vf)」という、その色のLEDを光らせるために最低限必要な電圧の目安があります。

赤色・黄色・オレンジ色のLEDはVfがおよそ1.8〜2.2V、緑色は種類によって2V前後〜3V前後まで幅があり、青色・白色はおよそ3.0〜3.4Vと高めです。

これは使われている半導体の材料が色ごとに異なるためで、覚える必要はありませんが「青や白は電圧が高めに必要」という傾向だけ押さえておくと役立ちます。

電流の目安(20mA)

一般的な5mm・3mmサイズのLEDは、20mA程度の電流を流したときにちょうどよい明るさになるよう設計されているものが多いです。

LEDに抵抗を挟まずに直接電源へつなぐと、電流が流れすぎて一瞬で焼き切れてしまうことがあります。
必ず抵抗を1本直列に入れて、流れる電流を制限してから使ってください。
また、Arduinoのデジタルピンは1本あたり推奨20mA・絶対最大でも40mAまでしか電流を流せないため、複数のLEDを同時点灯させるときは、ピンごとの合計電流がこの範囲に収まっているかも確認してください。

明るさ(光度)の選び方

LEDのスペック表には、明るさの目安として「mcd(ミリカンデラ)」という光度の単位が書かれていることがあります。

Lチカや状態表示程度の室内用途なら、数千〜1万mcd程度の一般的な5mmLEDで十分な明るさが得られます。

屋外や明るい場所での視認性を重視する場合は、数万mcd以上の高輝度タイプを選ぶと安心です。

LEDのレンズ部分には、光を柔らかく広げる「拡散(乳白)タイプ」と、光をそのまま通す「クリアタイプ」の2種類もあります。

拡散タイプはどの角度から見てもムラなく光って見えるため、インジケーターや装飾用途に向いています。

クリアタイプは正面から見ると強く明るい一方、指向角(光が広がる角度)が狭く、横から見ると暗く感じやすいのが特徴です。

指向角の目安は、クリアタイプでおよそ15〜30度、拡散タイプでは100度を超えるものもあります。

抵抗値の計算方法

必要な抵抗値は、「(電源電圧-Vf)÷流したい電流」という式で計算できます。

たとえば、Arduinoの5V出力で赤色LED(Vf=2.0V)を20mA(0.02A)で光らせたい場合、「(5-2.0)÷0.02=150」で、150Ωという計算結果になります。

計算値ちょうどの抵抗が手元になければ、計算値より大きい側の、入手しやすい値(220Ω・330Ωなど)を選ぶのが基本の考え方です。

今回の例なら150Ω自体も標準的な抵抗値の一つですが、手持ちの抵抗セットに150Ωが入っていないことはよくあります。

その場合は計算値を下回らない範囲で、220Ωや330Ωなど手元にある抵抗を使えば大きな問題はありません。

青色LED(Vf=3.2V)の場合は「(5-3.2)÷0.02=90」となり、赤色よりも小さい抵抗値(90Ω前後、実用上は100Ω程度)で済みます。

色ごとに必要な抵抗値が違うため、複数の色のLEDを同じ抵抗値で光らせると、明るさがバラついて見えることがあります。
気になる場合は、色ごとに計算し直した抵抗値を使ってください。

実際に使う抵抗の値と、抵抗の表面についているカラーコード(色の帯)の読み方は、抵抗のカラーコードの読み方の記事で詳しく解説しています。

単色LEDとフルカラーLEDの違い

単色LED(2本足)

足が2本のLEDは、1色だけを光らせる単色LEDです。

配線・コードともにシンプルで、Lチカや点灯・消灯のお知らせ用途にはこのタイプで十分です。

フルカラーLED(4本足、RGB)

足が4本あるLEDは、赤・緑・青の3色が1つのパッケージに入った「フルカラーLED(RGB LED)」であることがほとんどです。

3色それぞれの明るさをPWM(analogWrite())で調整して混ぜ合わせることで、理論上は多彩な色を作り出せます。

フルカラーLEDにはカソードコモンとアノードコモンの2種類があり、4本の足のうち一番長い足が3色共通のピンです。

カソードコモンなら共通の足をGNDへ、アノードコモンなら共通の足を5Vへつなぎ、残り3本の足それぞれに色ごとの抵抗を挟んで各ピンへつなぎます。

どちらのタイプかは製品の型番やデータシートで確認できるので、配線前に必ずチェックしておいてください。

ただし配線は単色LEDの2倍以上必要になり、色ごとにVfが異なるため抵抗値も色別に計算する必要があり、単色LEDより一段階難易度が上がります。

まずは単色LEDで抵抗値の計算とPWM制御に慣れてから、フルカラーLEDに挑戦する順番をおすすめします。

極性(プラス・マイナス)の見分け方

LEDには極性があり、逆向きにつなぐと光りません(壊れることは通常ありません)。

(単色LEDの場合)新品のLEDは、2本の足のうち長い方がプラス(アノード)、短い方がマイナス(カソード)です。

足を切ってしまって長さで判断できない場合は、LED本体のパッケージ側面が少し平らにカットされている側がマイナス側という見分け方も使えます。

光らないときは、まず抵抗値を疑う前に、極性が逆になっていないかを確認してみてください。

まとめ:用途別のLED選びの早見表

最後に、色ごとのVfの目安と、5V電源で使う場合の抵抗値の目安を表にまとめます。

色	Vf(順方向電圧)の目安	5V電源・20mAで使う場合の抵抗値の目安
赤・オレンジ・黄	約1.8〜2.2V	約150〜160Ω(実用上220〜330Ω)
緑	約2.0〜3.2V(種類による)	約90〜150Ω(実用上100〜220Ω)
青・白	約3.0〜3.4V	約80〜100Ω(実用上100〜150Ω)

選ぶ前に、以下の点がなんとなくつかめているか確認してみてください。

• 色によってVfが違い、青・白は電圧が高めに必要という傾向が分かっている
• 抵抗値の計算式「(電源電圧-Vf)÷流したい電流」の見当がついている
• 光らないときは、抵抗値より先に極性(長い足・短い足)を確認する習慣がついている

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