赤色ＬＥＤドットマトリクスの使い方

質問

赤色ＬＥＤドットマトリクス（８×８）３８ｘ３８ｍｍってどうやって68個もある点の中のたった一つだけを光らしたりするのですか?

回答No.1

inara

半導体メモリ内部の特定のデータの読み出しや書き込みや、昔の液晶ディスプレイの表示方法と同じように、マトリクス（行列）状に並んだ素子のX方向の位置とY方向の位置を指定することで、特定の素子を選んで駆動しているからです（マトリクス駆動）。なぜ特定のLEDだけ光るかというのは、LEDが逆方向に電流を流さないという性質を利用しているからです。以下にそのカラクリを説明します。

下図のように縦方向と横方向に配線をした状態で、縦線（A)と横線（B)が交叉する部分にLEDを配置します。ドットマトリクス型LEDの内部はこのようになっています。▽がLEDで、上から下に電流を流すと発光しますが、したから上には電流は流れません。R はLEDの明るさを決める抵抗で、これは外部に取り付けるものです。

　　　　　　　A1　　　 A2　　　 A3
　　　　　　　│　　　　│　　　 │
　　　　　　　R　　　　 R　　　　 R
　　　　　　　│　　　　│　　　 │
　B1 ─┬─）─┬─）─┬─）─ ・・
LED→ ▽　│ 　▽　│　 ▽ │
　　　　 └-┤　 └-┤　 └-┤
　B2 ─┬─）─┬─）─┬─）─ ・・
　　　　 ▽　│ 　▽　│　 ▽ │
　　　　 └-┤　 └-┤　 └-┤

まず、A1 のラインを 0V、A2以降のラインを全て 5V にします。次にB1 のラインを 5V、B2 以降をすべて 0V にします。すると LEDのアノード側（▽ の上側）が5Vでカソード側（▽ の下側）の電圧が5Vより低くなるのは、A1 と B1 が交叉するところのLEDだけです。他のLEDは、アノードもカソードも 5V になっているか、あるいは、アノードが 0V でカソードが 5V という逆バイアス状態になっているので光りません。したがって、発光するのは A1 と B1 が交叉するところのLEDだけになります。

次に、A2 のラインを 0V、他の A列のラインを全て 5V にします。すると、LEDが点灯するのは A2列 とB1行が交叉する部分のLEDだけになります。上の場合は、左上隅のLEDだけ点灯しましたが、今度はその右隣のLEDだけが点灯します。

さらに、A3 のラインを 0V、他の A列のラインを全て 5V にします。するとさらに右隣のLEDだけが点灯します。このようにA列に加える電圧を変えていくと、点灯するLEDの横方向の位置を次々に変えることができます。

上の例では B1 行だけ5Vにして、他のB行は 0V にしましたが、今度は B2 行だけ5Vにして他のB行を全て0Vにすれば、２番目の行のLEDについても同じような光らせ方ができます。

このように、A列とB行に加える電圧を変えれば、任意のLEDのを光らせることができます。この場合、光らせることができるのは１個だけです（アノードが5Vで、カソードがそれより低電圧になるのは１個しかない）。しかし、A列全部を 0V にすれば、同じB行に属する複数のLEDを同時に全部光らせることもできます。つまり、5Vがかかっている行がアノードになっている全てのLEDが発光します。もちろんB行全部を5Vにすれば、全部のLEDが発光します。

しかし、全てのLEDを同時に発光させたのでは文字や数字を表示できません。文字や数字を表示させるには、以下のいずれかの方法を使います。
　　・ブラウン管方式のTVと同じように、まず一番上の行（B1)について、A1から右方向に順番にLEDを発光させて右端まで行ったら、今度はその下の行（B2)について、左端から右端まで光らせる。これを一番下の行までを繰り返す。このような表示を非常に早く行えば、人間の目は複数のLEDが同時に光っているように見えるので、文字や数字を表すことができる。
　　・A列の１つだけを0Vにするのではなく、同時に0Vとなる列が複数ある状態で、B1に5Vをかかけると、0Vにした列のLEDが同時に点灯する。次に、A列の電圧パターンを変えて、B2にだけ5Vを変えると、今度はB１に属するのLEDの中で、A列が0Vになっている複数のLEDが同時に点灯する。これを順次繰り返すことで、一番上の行（ライン）から順番に下のラインまで、特定のLEDが次々に発光する。