今回は、スイッチオンラボの「ラズピコ初級コース」で扱っているトピックの中から、電子工作全般で頻出する「LEDの極性と発光の仕組み」について紹介します。
結論：LEDにはプラス・マイナスの向き（極性）があり、正しい向きに電気を流さないと絶対に光りません。 豆電球のようにどちら向きでも点灯する部品とは異なり、電子工作でLEDを扱う際は必ず向きを確認する必要があります。
LEDの正式名称は？
LEDは「Light Emitting Diode（ライト・エミッティング・ダイオード）」の略で、日本語では「発光ダイオード」と呼ばれます。
信号機や家庭の照明、スマートフォンの画面など、身の回りの多くの製品に使われている電子部品です。
LEDに向き（極性）があるのはなぜ？
LEDは「半導体」と呼ばれる特別な素材でできており、電気を流す方向が決まっている性質を持つためです。
このように、プラスとマイナスの向きが決まっている性質のことを「極性」と呼びます。豆電球はプラス・マイナスどちらの向きに接続しても光りますが、LEDはプラスからマイナスへ正しい方向に電気を流さない限り、光ることはありません。
LEDが光る仕組みは？
LED内部の「P型半導体」と「N型半導体」という2種類の半導体の境界で、電気エネルギーが光に変換されることで光ります。
P型はプラスの性質を、N型はマイナスの性質を持つ半導体で、この2つがくっついた構造になっています。正しい向きに電気を流すと、両者の境界線でエネルギーがぶつかり合い、それが光として放出される仕組みです。この構造上、電気を流す方向を間違えると発光現象自体が起こらないため、LEDには極性が存在します。
LEDのプラス・マイナスはどうやって見分ける？
一般的な砲弾型LEDの場合、2本の足の長さの違いで見分けられます。
長い方の足がプラス、短い方の足がマイナスです。電子工作でLEDを配線する際は、この足の長さを確認してから接続する必要があります。
LEDを光らせるのに抵抗が必要なのはなぜ？
LEDに大きすぎる電流が流れると壊れてしまうため、電流の大きさを適切に調整する目的で抵抗を使います。
LEDにはそれぞれ適切な電流の範囲が定められており、この範囲を超える電気を流すと破損する可能性があります。そこで、LEDと直列に抵抗を接続することで、流れる電流の大きさを安全な範囲に調整します。電子工作でLEDを扱う回路に、ほぼ例外なく抵抗が組み込まれているのはこのためです。
LEDの回路の組み方や、実際にプログラムでLEDを点灯・点滅させる方法は、スイッチオンラボの「ラズピコ初級コース」で実際にコードを書きながら学べます。ラズピコ初級コース「レッスン１：LED信号機」をご覧ください。
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