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LEDの極性 アノードとカソードの見分け方

LEDの極性「アノードとカソード」とは

LEDには、アノードとカソードと呼ばれる極性があります。つまりプラスとマイナスがあり、向きを間違えてつなぐと光りません。

陽極【プラス側】・・・アノード(記号「A」)
陰極【マイナス側】・・・カソード(記号「K」)


波長の長さ 右はLEDの図記号です。LEDはアノードからカソードの方向にしか電流が流れません。
記号には、LEDの特徴が表れていて、横向きの三角形の先に線があって、電流の流れが一方通行であることを表し、 2本の矢印で光を放つ様子を表しています。

LEDを光らせるには、アノード(A)に電源のプラス側を、カソード(K)にマイナス側を接続して電圧を加えます。
逆向きにつなぐと光らないばかりか、LEDの種類や電圧によっては、簡単に壊れてしまうこともあるので注意が必要です。

※豆知識(カソードの記号「K」について)
アノードは「Anode」の略ですが、カソードは一般的に英語で「Cathode」と書かれます。
この「Cathode」は、ドイツ語の「Kathode」を由来とし、先に記号「K」として広まったものとみられています。

砲弾型LEDの極性(アノード・カソード)の見分け方

砲弾型LEDの外観
砲弾型LEDは、レンズ部分にLED素子が組み込まれています。
画像左側がφ3(直径3mm)タイプ、右がφ5(直径5mm)タイプ。

砲弾型LEDは足の長い方がアノード
3mmLEDや5mmLEDなどの砲弾型LEDは、右の図のように端子が2本出ています。

砲弾型は、足の長い方がアノード端子です。

配線の際に端子を切ってしまうと分からなくなるので、長いほうの端子の根元辺りにマジックなどで印を付けておくと良いでしょう。




なお、メーカーの製品データシートにも下図のように、極性が記載されています。
波長の長さ

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チップLED(SMD LED)の極性の見分け方 (極小サイズの場合)

下の写真のような、超小型のチップLED(1608サイズなど)の場合は、メーカーによって付いている印が異なり、 一概に判断できないので、データシートなどで確認する必要があります。

実際のチップLEDを例に、極性をどのように見分けられるか見てみましょう。

●ROHM(ローム)社製 チップLED(1608サイズ SMD LED)の場合


ロームの1608サイズ チップLEDは、基板面に緑色のマークがあるのが特徴的で、このマークは極性の向きを表しています。
実際に目で見ると、緑色の三角形のように見え、三角形の先端側がカソードになっています。

下の図は、このLEDのデータシートの寸法図の部分を抜き出したもの。

図の赤い印を付けた部分に注目します。
「カソードインデックス」と記載され、下にダイオードの図記号とともに「Cathode−Anode」と極性の向きが示されています。
ローム製の極小チップLEDは、緑色の▲マークが特徴的で、比較的極性の向きがわかりやすいです。
この図では「カソードインデックス」となっていますが、メーカーや型番により 「Cathode Mark」あるいは「カソードマーク」 という風に記載されている場合や、単に「Polarity Mark」(極性マークの意味)と書いてある場合もあります。
※ダイオードの記号の矢印マークのみの記載の場合もあります。

このように、極性の見分け方は、データシートの寸法図のところを見るとわかります。

●チップLED(1608サイズ SMD LED)の場合(日亜化学工業社製)

データシート内の寸法図に、カソードマークを示す説明や、極性の向きを示すダイオードの記号が記載されています(図の赤い○印)。
このチップLEDの場合、裏面(基板側)にある凸型の印で極性が分かるようになっています。
凸印の尖った先端側(矢印の先側)がカソードになっているということが分かるので、 こちら側の電極にマイナス側をハンダ付けします。

●チップLED(1608サイズ SMD LED)の場合(EVERLIGHT(エバーライト)社製)

このLEDの場合も、LEDの図記号(Polarity)で極性の向きが寸法図とともに記載されています。
「Cathode Mark」と記載されている裏面(基板側の面)の、半田付けをするための金属端子部分の形状で極性が分かるようになっています。 (端子が出っ張った形になっている側がカソード)

このように、チップLED(極小サイズ)の場合、メーカーや型番でかなり極性の見分け方が異なるので、 色々なLEDを使って見慣れてくるまでは、データシートでしっかりと確認することが必要です。

チップLEDの極性の見分け方 (リフレクタータイプの場合)


上の写真ようなタイプ、いわゆるリフレクター・PLCCと呼ばれる少し大きめサイズのチップLED (3020・3528・5630・5050サイズなどの表面実装型)やflux LEDでは、 角に切り欠きがある側がカソードになっているのが普通です。
※ただし、一部のメーカーや型番のものでは、切り欠き側がアノードになっているものもあるので、 原則としては必ずデータシートなどで極性を確認してから使いましょう。

●チップLED(SMD LED)の3528サイズの場合



下の図は、リフレクター付きタイプの3528サイズLEDの寸法図の例。

角に切り欠きがある側がカソードになっていることがわかります。


●チップLED(SMD LED)の5050サイズの場合


このLEDは、1つのパッケージ内に複数のLED素子が内部配線されいて、 大きな電流を流して明るく発光させることができる(ただし熱対策が必須)、いわゆるパワーLEDと呼ばれるタイプの表面実装型LEDです。

赤枠で囲った部分が、極性についての記載です。
このLEDの場合も、表側(発光面)を見た場合には、切り欠きのある側がカソードになっていることが分かります。
また、裏側(基板側)では、金属端子部分の形状および大きさの違いで、アノード・カソードがどちらかすぐに分かるようになっています。

※ただし、パワーLEDは大きな電流を流して明るく発光させるため、非常に強く発熱しますので、 使用する際にはしっかりとした放熱対策が必須となります。

このように、各LEDの種類により、どちらがカソードになっているか一定のパターンがありますが、稀に逆に作られている場合もあります。 原則としては、必ずデータシードを確認してから使用しましょう。

アノードコモン・カソードコモンとは

RGB LED(フルカラーLED)や7セグメントLEDでは、1つのLEDパッケージ内部に複数のLED素子が組み込まれています。

例えば、下の画像右の「RGB LED(フルカラーLED)の5mm砲弾型タイプ」は、レンズ部分内部に 「R(赤)・G(緑)・B(青)」の3つのLEDが組み込まれています。
そして、R・G・BそれぞれのLEDの電極につながる端子が計4本出ていますが、 アノードあるいはカソードの端子は共通になっています。

コモンというのは「共通の」という意味で、文字通りアノードやカソードの共通端子という意味です。
アノードが共通端子になっている「アノードコモン」タイプ、 カソードが共通端子になっている「カソードコモン」タイプの2種類があります
※一部の2色LEDやflux LEDでも同様に共通端子になっているタイプもあります。

●RGB LED(フルカラーLED)の場合
RGB LED(フルカラーLED)は、1つのパッケージ内に「R(赤)・G(緑)・B(青)」の3つのLEDが組み込まれていて、 3色の光の組み合わせで、様々な色味を再現できるLEDです。
※黄緑と赤の2色のタイプもあります。

上の左の画像は、表面実装型(チップタイプ)のRGB LEDの外観写真です。
LEDパッケージの中央付近に、小さな四角い点のようなものが3つ透けて見えますが、 これがR・G・BそれぞれのLED素子(光る部分すなわち発光ダイオード)が組み込まれている部分で、 ここがそれぞれ赤・緑・青で光り、混ざり合うことで様々な色味が再現できるわけです。

上の右の画像は、5o砲弾型タイプのRGB LEDの外観写真です。
クラゲのような外観で、砲弾型に成型されたレンズの内部にR・G・BのLEDが組み込まれています。 端子はR・G・Bの各端子と共通端子1本の合計4本からなり、長さの違いによりどの端子が何色のLEDの端子か見分けがつくようになっています。

まず、上の左側画像の表面実装型LED(チップLED)タイプのデータシートを見てみましょう。

データシートに記載されている寸法図です。基本的にどんなLEDも寸法図のところに極性についての説明があります。 赤枠で囲った部分が、極性に関して記載されているところ。
基板側の面には、通常の表面実装型LEDと同様、極性を表す三角形でマークが刻印されています。
1〜4の番号が振られている部分が、ハンダ付けをする端子部分です。

上図右下の赤枠で囲った部分を見ると、1がアノードで共通端子になっていることが分かります。
また、2がR(赤色LED)のカソード端子、3がB(青色LED)のカソード端子、4がG(緑色LED)のカソード端子になっていることが分かります。

次に、5o砲弾型タイプのRGB LEDのデータシートを見てみましょう。

図のように、寸法とともに極性に関する説明が記載されています。
砲弾型タイプは、最も足の長い端子がコモン(共通)端子になっているのが普通で、 これはアノードコモンの場合も、カソードコモンの場合も同様です。

上のデータシートのLEDは、アノードコモンのタイプで、3の番号が割り振られた一番長い足が、3色共通のアノード端子になっていることが分かります。
そして、他の端子も長さが微妙に異なっているので、どの端子がR・G・Bそれぞれのカソード端子になっているのか、 見分けがつくようになっています。


●7セグメントLEDの場合
7セグメントLEDは、1つのパッケージに8つのLEDが組み込まれ、点灯させる部分の組み合わせにより、 様々な英数字を表すことができるLEDパーツです。LED数字表示器などと呼ばれることもあります。


英数字を表すための「a〜g」のスペースを点灯させる7つのLEDと、 小数点を表す「D.P」の部分を点灯させる1つのLEDの、合計8個のLEDが組み込まれています。
※D.Pは、デシマルポイント(Decimal Point)の略で、小数点を表します。
例えば、上のように、b,cを点灯させると「数字の1」、a,b,g,e,dを点灯させると「数字の2」、a〜gを全部点灯させると「数字の8」になります。

【7セグメントLEDの端子の配置と極性】
7セグメントLEDは、数字を表示するa〜gの部分の7個のLEDが、アノードまたはカソードのどちらかが7個のLED共通の端子になっています。

英数字を表す各部分は、「セグメント(segment)」と呼ばれ、 各部分にa〜gの名称で割り振られ、裏側に各部分に対応する端子が出ています。

上のように、英数字部分のa〜gの7つのLEDは、アノードまたはカソードのどちらかが共通端子になっています。 この図のように、製品のデータシートでどの部分がどの端子に対応しているかが図示されていますので、よく確認して使いましょう。

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