フルカラーＬＥＤのコントロール

質問

ＰＩＣ、マイコンを使用しないことを前提に、
フルカラーＬＥＤや光の三原色のＬＥＤを使い、可変抵抗ひとつだけで色を３２段階調ほどアナログ制御できるような回路どなたかご教授願います。
よろしくお願いいたします。

回答No.13

noname#111369 · ベストアンサー

難しく考えてたのかも知れませんね。
一度始めに戻り白紙から考えて見ました。
３色（３個）のＬＥＤと２連ＶＲ（可変抵抗器）と電源。

［ＶＲ１］の両端に［ＬＥＤ－Ｂ］と［ＬＥＤ－Ｇ］の
アノードをつなぎ、ＶＲ１の可変部分に電源のプラスをつなぐ。

［ＬＥＤ］のカソードをまとめて
マイナスにつなぐ。
これで、［ＬＥＤ－Ｂ］が付いた時［ＬＥＤ－Ｇ］が消える。

それではプラス電極を外して、
この回路に［ＬＥＤ－Ｒ］と［ＶＲ２］を追加する。
（ＬＥＤに流す抵抗値が問題になる）
［ＬＥＤ－Ｒ］［ＬＥＤ－Ｇ］［ＬＥＤ－Ｂ］のカソードを
まとめて、マイナスにつなぐ。

［ＶＲ１］の可変部分を［ＶＲ２］の片側につなぐ。
［ＬＥＤ－Ｒ］のアノードを［ＶＲ２］のもう一方につなぐ。
［ＶＲ２］の可変部分をプラスにつなぐ。

この様につなげば、［ＬＥＤ－Ｒ］に電流が流れると、
［ＬＥＤ－Ｂ］と［ＬＥＤ－Ｇ］には電流が流れない。

［ＶＲ１］と［ＶＲ２］を２連の物にすることで、
［ＬＥＤ－Ｒ］が消えた時に［ＬＥＤ－Ｂ］が点灯する様に
組む事が出来そうです。
これで５色（赤・黄・緑・シアン・青）は１つの操作で
変えられそうですが、抵抗値が分らないです。
机上なので試してください。

マゼンタの点灯が難しいですね。

３連ＶＲを使うといけるのかな。また、プラス電極を外して、
［ＶＲ３］を［ＶＲ１とＶＲ２］反転するようにつなぎます。

［ＬＥＤ－Ｒ］のアノードに［ＶＲ３］の片方につなぐ。

［ＶＲ３］のもう一方は［ＶＲ２］の可動部分に。
そして［ＶＲ３］の可動部分はプラスにつなぐ。

これで、６色いけるのかな。
あとは、白。　３連トルグＳＷで切り替えますか。

回転型の３連ＶＲだと。
・左いっぱいにした時に赤が点灯する様につなぎます。
・少し回す（右に）と赤と緑がつくように。
・もう少し回す（右に）と緑だけが。
・そしてシアン、を点灯して回して青が点灯しマゼンタまで回すという具合です。

［ＶＲ３］左いっぱいの時は［ＶＲ２］の可動部分に電流が
流れるようにつなぐ、ＶＲを右いっぱいに回すと、
［ＬＥＤ－Ｒ］に電流を流すのは［ＶＲ３］であって、
［ＶＲ２］からは［ＬＥＤ－Ｒ］に電流を流さない。

赤－＞黄－＞緑－＞シアン－＞青－＞マゼンタ－＞赤
と廻るのかな。

回答No.15

pochi_won

＃５です。まだ、締め切ってないようでしたので追記します。

＞白を一番明るく
との事ですので、ちょっと変えまして。
なんちゃって、６色＋白です。
白用のＴｒ３のコレクタ抵抗でお好みの明るさに・・・

http://photos.yahoo.co.jp/bc/lmr_pochi/vwp?.dir=/pochi&.src=ph&.dnm=rgb.jpg&.view=t&.done=http%3a//photos.yahoo.co.jp/bc/lmr_pochi/lst%3f%26.dir=/pochi%26.src=ph%26.view=t

図内のＶａ、ＶｂはＴｒの動作で若干変動しますので、Ｉａは、Ｉｂよりも、なるべく大きいほうが変動が小さくて済みます。

各Ｔｒのベース電流の和が小さければ、ＶＲは１回路でも良いと思います。

回答No.14

noname#111369

＃２です。
＃１３で記入した５色の回路を具体的にすれば。

マイナス側─ＬＥＤ青─Ｒいち─┐
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　├ＶＲいち─┐
マイナス側─ＬＥＤ緑─────┘　　　　　├ＶＲに┐
マイマス側─ＬＥＤ赤─Ｒに───────┘　　　└プラス側

ＶＲいち、とＶＲに、がそれぞれ１ｋオームとしたら（２連ＶＲ）
Ｒいち、が５００オームとしたら、
Ｒに、は１０００オーム（１ｋオーム）
数値は仮の数値です。

各ＬＥＤに流れる抵抗値や２連可変抵抗器の抵抗値を
きちっと計算すれば５色の表現は出来ると思うのですが。
（赤－＞黄－＞緑－＞シアン－＞青）

回答No.12

naru_fumi2005

ADコンバータとTTL-ICを使うとできそうですが、シリコン系の部品は禁止ですか?

オペアンプでウィンドウコンパレータを作れば、かなりなことができるのですが・・・。

お礼

当初はＰＩＣを焼かずを目標にしておりましたが、汎用なＩＣを用いての簡単な工作程度でしたら大歓迎です！
いかんせん当方ロジック回路がさっぱりなもので…
ありがとうございます。

回答No.11

noname#111369

＃２です。
気になるＷｅｂページが見つかりました。
電子ブロックの、とあるページ
http://shop.gakken.co.jp/otonanokagaku/vol07c.html
拡張キット光実験６０の実験の項目の中です。

参考URL：

http://shop.gakken.co.jp/otonanokagaku/vol07c.html

お礼

ありがとうございます！ＷＥＢで散策中にここにも一度きたのですが、、、ありがとうございます！

回答No.10

noname#111369

＃２です。
６色表示の方のは

赤が最大値からゼロそして再び最大値と変化する。

緑はゼロから最大値そして再びゼロと変化する。

青は緑からずれて遅れて変化する。

そう、この変化をコントロールできれば良いのですが。

最大値を越した後さがる回路が青と緑です。
赤は反転した様な回路でしょう。
２連の可変抵抗器で、あとはトランジスタの回路をどう組むかです。

５色（赤・黄・緑・シアン・青）はいけるかもしれませんで。
トランジスタ３個を使っても可変抵抗の変化を３色の点灯時期を
ずらす事が出来ると思いますが。
ＮＰＮのトランジスタ３個ですが、
・Ｔｒ１のベースに可変抵抗器を入れる。
・Ｔｒ１のコレクタにＴｒ２のベースをつなぎ。
・Ｔｒ２のコレクタにＴｒ３のベースをつなぎ。
・各Ｔｒのエミッタ側にＬＥＤ赤・緑・青をつなぎ抵抗値や
ＬＥＤの負担の軽減の為のバイパスを付けると、
１連の可変抵抗で各色の点灯時期をずらせそうですね。

ＬＥＤの負担軽減の回路に２連の可変抵抗器の片側を使うと
ＬＥＤに流れる電流を減らす回路が付け足せるのかな。
（５色はどうにか成るのかな）

白を組むのですか、可変抵抗が０から１００として
６色の変化を０から７０付近に設定するとかですね。
７０付近から１００までは３色を輝かせるのですね。
難しいな。

赤＝＞点・半・消・消・消・半・半・点＜＝赤　
緑＝＞消・半・点・半・消・消・半・点＜＝緑
青＝＞消・消・消・半・点・半・半・点＜＝青
可変抵抗の［ゼロが左側］そして［最大が右側］この様に
変化させれば良いのですが。
（点＝点灯；半＝半減；消＝消灯です）

今回はここまでしか、考えられませんでした。
中途ですみません。

お礼

もう私ではわからない次元まで話が昇華してしまいました、、、ただ一番実現させたい色の変化です。おんぶだっこな状態ですがどうか回路完成させていただけませんでしょうか？

回答No.9

xcrOSgS2wY

色相環は

[R]-[R+G]-[G]-[G+B]-[B]-[R+B]-[R]

の順番で色を円形に並べたものと考えられます。これを単純に切り開いて一列に並べたような発色にするには、どうもやはり3連VRが必要な感じです。

「単純に切り開いて一列に並べる」かわりに

[R]-[R+G]-[G]-[G+B]-[B]

のように3つある遷移（G→B、B→R、R→G）の1つを省略すると、2連VRでもできるようです。

回路1（B/R）
│
├──────────────┐
│　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ｜
Ｒ２ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 Ｒ４
│　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ｜
├─ Ｒ１ ───ＶＲ ─── Ｒ３ ─┤
│　 　 　 　 　 　 ↑　 　 　 　 　 　 　 ｜
青　 　 　 　 　 　 ｜　 　 　 　 　 　 　 赤
｜　 　 　 　 　 　 ｜　 　 　 　 　 　 　 ｜
├──────┴───────┘
｜

回路2（G）
│
Ｒ６ 　 　 　 ┌────┐
│　 　 　 　│　 　 　 　 │
├─Ｒ５ ─┴─ＶＲ ─┘
│　 　 　 　 　 　 ↑
緑　 　 　 　 　 　 ｜
｜　 　 　 　 　 　 ｜
├──────┘
｜

R1/R2は青LEDに関して、VRが0%（回路図上で左いっぱい）～50%で消灯、50%～100%で点灯、100%時にLEDの電流が必要な最大値となるように定めます。

R3/R4は赤LEDに関して、VRが100%（回路図上で右いっぱい）～50%で消灯、50%～0%で点灯、0%時にLEDの電流が必要な最大値となるように定めます。

R5/R6は緑LEDに関して、VRが0%（回路図上で左いっぱい）で消灯、0%～50%で点灯、50%時にLEDの電流が必要な最大値となるように定めます。（VRの接続方法から、0%～50%と50%～100%は対称の明るさになります。）

上記のように定数を定めれば、VRの%と各LEDの輝度は

　VR　　　　R　　　G　　　B
　0%　　　100%　　0%
　｜　　　　｜　　　｜
　50%　　　0%　　100%　　0%
　｜　　　　　　 　　｜　　　｜
100%　　　　　　 　0%　　100%

になります。

この回路構成には、アノードコモンやカソードコモンのフルカラーLEDが使用できるという利点もあります。

ただし

(1) VRに大きな電流を流すのでパワーVRが必要。
(2) LEDのVFが変わると「点灯と消灯の境目」の位置が変動してしまうので、LEDが温まるとVRの位置とLEDの点灯・消灯の関係が変化してしまう。

です。

お礼

なるほど、、ここまできますと何も言えません…紙に書き直してやっと素晴らしさが実感できました！ただ微調整がかなり難しくなりそうだと痛感しました、ありがとうございます！

回答No.8

xcrOSgS2wY

ああっすみません、「色相環を一周するように調整」なんですね。

回答のコメントをちゃんと読んでなかった・・・これじゃダメです・・・

お礼

贅沢ばかりで…ありがとうございます！

回答No.7

xcrOSgS2wY

｜
　　　青
　　　｜
　　　↓
┌─ＶＲ─┐
｜　　　　　｜
緑　　　　　赤
｜　　　　　｜
Ｒ１　　　　Ｒ２
｜　　　　　｜
├────┘
｜

てのはどうですか。

仮に

電源電圧: 9V
青LEDのVF: 3.0V
緑LEDのVF: 2.0V
赤LEDのVF: 1.5V
R1: 160Ω（緑LEDの最大電流を25mAにするための値）
R2: 300Ω（赤LEDの最大電流を15mAにするための値）
VR: 1KΩ

とすると、

VRを上の回路図で最左－最右と動かすとき

緑LEDの電流: 25mA→3.4mA（単調減少）
赤LEDの電流: 3.5mA→15mA（単調増加）
青LEDの電流: 28.5mA→18.4mA（途中にボトムあり）

と変化します。（VFは電流によらず一定と仮定しています。）

VRの抵抗値を増やせば青LEDの電流のボトムがより低く、減らせばボトムがより高くなります。VRの値によって

「緑＋青→うす緑＋うす赤→赤＋青」

とか

「緑＋青→白（うす緑＋うす赤＋うす青）→赤＋青」

とかにできるかと思います。

なお、VRはかなりの電力（上記定数で0.5W以上）を消費するので、巻線抵抗のパワーVRでないと焼き切れるかもしれません。

お礼

ありがとうございます！
色相環（誤字でした…）を無視したら手軽く、白色も出せる回路だと思います！ただ白色時がＭＡＸ光量にしたいという贅沢が生まれてきまして…別個の独立回路にするのがてっとりばやいのですが…

回答No.6

LCR707

可変抵抗器の回転角度を０～３００度とすれば、例えば赤は５０度、緑は１５０度、青は２５０度あたりで最も強く光れば良いと思うので、３連ＶＲを使うものとして、その１回路分を、

　 　 　 　 　│
　 　 　 　 　Ｒ１
　 　 　 　 　│
　 　 　 　 　├──────┐
　 　 　 　 　│　 　　 　　　 　 │
　 　 　 　 　│　 　　 　　　 　Ｒ４
　 　 　 　 　↓　 　　 　 　　　 │
　 　 　┌──ＶＲ──┐ 　　 │
　 　 　│　 　 　　　 　 │ 　　 │
　 　 　│　 　　　 　 　 │ 　　 │
　 　 　Ｒ２ 　 　 　　　Ｒ３　　ＬＥＤ
　 　 　│　 　 　　　 　 │ 　　 │
　 　 　├──────┴──┘
　 　 　│

のように考えてみました。
Ｒ２＝Ｒ３のときは、ＶＲのつまみが中央付近でＬＥＤが最も明るくなります。
Ｒ２＞Ｒ３にすると、ＶＲつまみがＲ２寄りのとき、ＬＥＤが明るくなります。

でも、３連ＶＲって、入手しにくそうですね。
＃５さんの回路は、１連のＶＲで３回路とも制御できそうです。

お礼

ありがとうございました！
三連ＶＲ！これが一番の肝になりそうですね、ただ贅沢な事なのですがＲＧＢを個々に、また白色はＭＡＸ光量にて実現させたいです。ネタにしかならないようなことにご返答ありがとうございます。

回答No.5

pochi_won

下のＵＲＬに簡単な落書きをしました。
その中の図ＡのようにＶＲの変化に対してＲＧＢが変化するものとして受け取りました。で、図Ｂのような回路をＲＧＢで３個用意します。
回路の動作は図Ｃのようになります。
各抵抗と各電圧を設定する事で、可能かと・・・
あまり時間がないので詳しい説明は割愛します。

参考URL：

http://gigaho.ddo.jp/~gigaho/cgi-bin/imager/imgs/pochi_won/html/tttt.jpg.htm?Wed_Sep__7_15:15:05_JST_2005

お礼

ありがとうございます！三連ＶＲ…頭にもなかったです、入手はどうなのでしょうか？
ただ色々かんがえる中で白色を一番明るく光らせたいというぜいたくがうまれてきまして…