LEDに抵抗が必要なのはなぜですか？

Raspberry PiとそのGPIOピンに慣れるための基本的なタスクを探している間、LEDの駆動は十分簡単に​​聞こえると判断しました。

このタスクの実行方法を調査していると、ほとんどの指示がGPIOピンとLEDの間に抵抗を配置することを示していることに気付きました。抵抗のサイズは命令によって異なりますが、通常は260オームから1キロオームの範囲です。

ただし、どの命令もこの理由を示しておらず、（一見）任意の抵抗サイズを選択した理由も示していません。

抵抗器が必要なのはなぜですか、また抵抗値をどのように知る必要がありますか？

その理由は、Raspberry Pi（またはGPIOピン）だけでなく、すべてのLEDアプリケーションに共通しています。

LEDは、それ自体を破壊する前に非常に多くの電流しか流すことができません（非常に明るく！）。最大電流はLEDのサイズと色によって異なりますが、中型の赤色LEDでは通常20mAと想定できます（ただし、LEDのスペックシートが手元にある場合はこの値を確認してください-小さなLEDはこれのごく一部）。

通常、標準の赤色LEDの電圧降下は約1.7vであるため、抵抗の値は（電圧-1.7）で20mAを通過するように選択できます。5vの入力を想定すると、これは3.3vで20mAを通過させる抵抗器を意味し、これは（オームの法則を使用して）165オームの絶対最小抵抗を与えます。

大きな抵抗を使用することで起こりうる最悪の事態は、LEDが最大輝度よりも調光することです。したがって、10mAしか通過できない小さなLEDに対応するために、330オーム以上を使用することは珍しくありません。

中型の赤色LEDの5V電源に470Ωの抵抗を入れます。LEDが暗すぎる場合は、わずかに減らします。

小型の赤色LEDを使用する場合、1Kオームはとんでもない音にはならず、よりエキゾチックな色（特に青、ピンク、白）については、自分で値を計算する必要があります。

まず、LEDは半導体ダイオードです。ダイオードの電流と電圧の関係（一般的に）：

I = I（s）* [exp（eV / nkT）-1]（ただし、この関係は厳密には実数ではありません）\

そして最も注目すべきことは、電圧の小さな変化が電流の大きな変化を生み出すことです。そして、これがLEDを直列に接続した抵抗器を使用する背景となっています。

もう1つは、一般にLEDの動作点が5ボルト（およそ3.3 V）未満であることです。そのため、適切な値の抵抗をLEDと直列に使用します。

通過する基本：LED用抵抗器を選びます。また、特定のLEDに適切な抵抗を選択する方法のアイデアを得ることができます。