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クムクムロボットとスクラッチでプログラミング【クムクムのLEDについて】

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クムクムロボット全モデルには、ボディーの上部真ん中に白いまたは透明のLEDがついています。このLEDはRGBフルカラーLEDといい、1つの部品で赤・緑・青の光を発することができます。

RGBフルカラーLED

これはクムクムSE[QX-001R321E]の基板ですが、この基板の上真ん中に取り付けられている4本足の透明頭の部品がRGBフルカラーLEDです。

   

これは、電子部品としては「5mm砲弾型のRGB-LED(Red Green Blue – Light Emitting Diode)」と呼び、頭の直径は約5mmあります。
小型で汎用性のある光源で、赤、緑、青の3色のLEDを一つのハウジング内に組み込んでいて、これにより、これらの基本色を組み合わせて幅広い色を作り出すことができます。
砲弾型とはLEDの形状が先端が丸く、底が平らな形状をしていることを示しています。

電源と光

LEDは直流電源で動作します。直流とは、英語ではDCと書き、電気に+と-の極性を持つ電源です。わかりやすい例でいうなら乾電池があります。
例えば乾電池で豆電球を光らせたい場合には、乾電池の+か-を豆電球のどちらか一方に接続しもう一方を空いているほうに接続したときに光ります。
豆電球の場合には、豆電球地自身に+や-の極性を持たないので、電池のどちらをどうつないでも、乾電池さえ接続すれば電球は光ります。

LEDには極性がある

LEDも乾電池と同じなのですが、残念ながら豆電球のように自由ではなく、+と-が指定されていて、LEDの足には決められた電源の極性を接続しなければ光らせることができません。

LEDの極性はプラス側をアノードと呼びマイナス側をカソードと呼び、アノードを電源のプラスに、カソードを電源のマイナスに接続することで正しく動作させることができます。

LEDに用意されている色と種類

LEDには様々な色が用意されていますが、主要な色には「赤」「オレンジ」「黄色」「青」「緑」があり、最近は電球の代わりに使う「白」もよくつかわれるようになりました。
そしてLEDはそれぞれが単色で光り、それぞれアノードとカソードを持っています。

RGBフルカラーLEDとは

RGBフルカラーLEDは、これらの単色に光る赤と緑と青の機能を一つのパッケージにまとめてしまい、プラスかマイナスかをまとめてしまって足の数もできるだけ減らすように構成されたものです。
ですので、RGBフルカラーLEDでは、マイナス側の足を束ねて、プラス側の足をそれぞれ分けた形のものと、プラスの足を束ねてマイナス側の足をそれぞれに分けた形の2種類のLEDが用意されています。

このように、いずれにしても4本の足で構成されていて、これらのLEDは各色のLEDに対して個別に電源つなぐことでON/OFFを切り替えるいことができます。

スクラッチのコマンドとコントロール

クムクムのRGBフルカラーLEDはマイナスが共通のカソードコモンというタイプを使っているためコマンドと制御の関係は下記の通りとなります。

なぜRGBなのか

RGBは「Red(赤)」、「Green(緑)」、「Blue(青)」の三色の頭文字を取ったもので、これらの色は加色混合の原色として知られています。加色混合とは、異なる色の光を組み合わせて新しい色を作る方法です。赤、緑、青の光を異なる比率で組み合わせることにより、ほぼ無限に近い色のスペクトルを生成することができます。

この原理はテレビやコンピュータのディスプレイ、スマートフォンの画面などで広く利用されており、それぞれのピクセルがRGBの三色の光を出して画面上に表示される色を作り出しています。同様に、RGB LEDもこの原理を利用しており、1つのデバイス内で赤、緑、青のLEDを個別に制御することによって、様々な色を生成できます。これにより、装飾やディスプレイ、照明などで非常に幅広い色を表現することが可能となります。

RGB LEDは、単一の色のLEDよりも柔軟に色を変えることができるため、使用するシーンや状況に応じて色を適切に調整できる利点があります。

スペクトラムとRGBの関係

人間が知覚可能な色の大部分はRGB三原色の組み合わせで表現することが可能です。しかし現実の光はスペクトラムと呼ばれる様々な波長の光の合成となっていて、3種類の光があるわけではありません。

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