IchigoJamとフルカラーLEDを使って学ぶ光の３原色実験

ガンプラにLEDを組み込みたいと思いLEDについて調べ始め、ワイヤレスLEDやLEDストリングを使ってきました。

ガンプラに学ぶモノづくり技術

ガンプラとは、ガンダムのプラモデルです。子供の頃は様々なプラモデルを作りました。プラモデルとの再会は、2000年代にAmazonでシャア専用ズゴックが500円程度で売っているのをみつけてからで、ガンプラに使われている技術や工作などについてまとめています。

ezu-ken.com

これまで使ってきたのは単色のLEDですが、今ではフルカラーのLEDも購入することができます。

ここでは、IchigoJam（イチゴジャム）とフルカラーLEDを使って３原色の実験について説明します。

光の３原色と色の３原色の違い

３原色について調べてみると、光の３原色と色の３原色の２種類の３原色があることを知りました。

下図に、光の３原色と色の３原色の図を示します。

光の３原色（RGB）

図１　光の３原色（RGB）

色の３原色（CMYK）

図２　色の３原色（CMYK）

光の３原色と色の３原色の違いを説明します。

光の３原色

光の３原色は、

• 赤
• 緑
• 青

の３色が基本で、３色重なり合った部分が白色になります。

光の色は、RGBの各値を0～255までの256段階で組み合わせて色を表します。

例えば、Red（赤）、Green（緑）、Blue（青）の各色は、を0～255までの256段階で下表の様に表されます。

表１　RGB値の例

参考までに、パソコンのソフトで図形（オブジェクト）の色を指定する場合のRGBの値の例（LibreOffice 6.4のオブジェクトの「色の選択」画面）を下図に示します。

RGBによる色の指定例（LibreOffice 6.4のオブジェクトの「色の選択」画面）

図３　RGBによる色の指定例

（LibreOffice 6.4のオブジェクトの「色の選択」画面）

色の３原色

色の３原色は、

• シアン
• マゼンタ
• イエロー（黄色）

の３色が基本で、理論的には３色重なり合った部分は黒色になります。

色の３原色は、CMYKの各値を0～100の値の組み合わせで表します。

例えば、シアン（Cyan）、マゼンダ（Magenda）、イエロー（Yellow）、黒（Black）は、下表の様に表されます。

表２　CMYK値の例

参考までに、パソコンのソフトで図形（オブジェクト）の色を指定する場合のCMYKの値の例（LibreOffice 6.4のオブジェクトの「色の選択」画面）を下図に示します。

CMYKによる色の指定例（LibreOffice 6.4のオブジェクトの「色の選択」画面）

図４　CMYKによる色の指定例

（LibreOffice 6.4のオブジェクトの「色の選択」画面）

なお、インクジェットプリンターの４色インクは、

• シアン、マゼンタ、イエロー

に加えて、

• 黒

の計４色からなっています。

理論的には３色でよいのですが、４色インクになっているのは、黒色の印刷が多いためと、黒の方が発色がよいためのようです。

IchigoJamを使ったフルカラーLEDの実験準備

IchigoJamを使いフルカラーLEDで３原色の実験をしました。

使用したLEDは、下表の通りです。

• 2020年4月現在の情報です。詳細は以下のホームページをご確認ください。

秋月電子通商

<http://akizukidenshi.com/>

IchigoJamとフルカラーLEDの接続

下図が使用したLEDです。

フルカラーLED

図５　フルカラーLED

IchigoJamとフルカラーLEDの接続は、下図の通りです。

IchigoJamとフルカラーLEDの接続状態

図６　IchigoJamとフルカラーLEDの接続状態

フルカラーLEDとIchigoJamは、以下の様に接続しています。

表３　IhigoJamとフルカラーLEDの接続箇所

IchigoJamのGNDに接続するフルカラーLEDの足は、オス－メスのジャンパー線を使いました。

フルカラーLEDを点灯させるプログラミング

単純に点灯させるだけであれば、

OUT 1

を実行することで、IchigoJamのOUT 1に接続したフルカラーLEDの色が点灯します。

ここでは、光の３原色の実験をするため、３つのカーソルキー（左、下、右）を押すとIchigoJamのOUT 1、2、3に接続したフルカラーLEDの色が点灯するようにしました。

IchigoJamに入力したプログラムは、以下の通りです。

10 OUT 1,BTN(LEFT)
20 OUT 3,BTN(DOWN)
30 OUT 4,BTN(RIGHT)
40 GOTO 10

実行（RUN）すると、カーソルキーでフルカラーLEDの各色を点灯させることができます。

IchigoJamによるフルカラーLEDの３原色実験結果

光の３原色の実験結果を説明します。

なお、点灯させたときのLEDの色が分かりにくいので、LEDの上に画用紙を載せて写真を撮っています。

はかせ

目でると分かりやすいのですが、写真のできがよくなくて申し訳ありません。

LED光拡散キャップを使うとよいようです。

下図は、フルカラーLEDを赤、緑、青を１色ごと点灯させたときの写真です。

フルカラーLEDを１色ごと点灯させた状態

図７　フルカラーLEDを１色ごと点灯させた状態

下図は、フルカラーLEDの３色（赤、緑、青）のうち２色を同時に点灯させたときの写真です。

フルカラーLEDの３色中２色を同時に点灯させた場合

図８　フルカラーLEDの３色中２色を同時に点灯させた場合

下図は、フルカラーLEDの３色を同時に点灯させたときの写真です。

左から緑、緑＋青、緑＋青＋赤を点灯させた場合です。

フルカラーLEDの３色を同時に点灯させた状態

図９　フルカラーLEDの３色を同時に点灯させた状態

参考：色と配色について

光と色の３原色は、発色方法としては、加法混色、減法混色と呼ばれます。

その他、彩度やトーンなど、ボリューム大ですが、色について以下のサイトが参考になります。

デザイナーじゃなくても知っておきたい色と配色の基本 | knowledge / baigie

baigie.me

デザイナーじゃなくても知っておきたい色と配色の基本 | knowledge / baigie

baigie.me

まとめ

ここでは、IchigoJamでフルカラーLEDを使い光の３原色実験について、以下の項目で説明しました。

• 光の３原色と色の３原色の違い
  • 光の３原色
  • 色の３原色
• IchigoJamを使ったフルカラーLEDの実験準備
  • IchigoJamとフルカラーLEDの接続
  • フルカラーLEDを点灯させるプログラミング
• IchigoJamによるフルカラーLEDの３原色実験結果
• 参考：色と配色について