LEDをチカチカさせる通称「Lチカ」は、
Arduinoを含めたマイコンボードで最初に実行するプログラムですよね。
マイコンボード版の”Hello,World.”のような立ち位置です。
具体的には、マイコンボードの制御できるピンから、
抵抗を1つかませてLEDを接続します。
配線が終わったら、
マイコンボードのピンを制御してON/OFFする。
これがいわゆる「Lチカ」というものです。
ただ光らせるだけであれば、LEDではなく、
豆電球でもいいような気がしませんか？
おなじく光るものですから。
ただ実は、「Lチカ」がLEDで行われるのは
合理的な理由があるんです。
今回は「Lチカ」を豆電球ではなくLEDで行う理由について
ご紹介します。
Lチカを豆電球ではなくLEDで行う理由
について理解できる。
Youtubeチャンネルにさまざまな動画を上げています。
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実際のLチカを動画でご覧ください
まずはLEDをチカチカさせているショート動画です。
基板上の赤いLEDがチカチカしているのがわかると思います。
次に豆電球をチカチカさせているショート動画です。
どちらも光っていますが、
光らせるということ自体は一緒なので、
そこまで大きな差は感じないですよね？？？
LEDが「Lチカ」に向いている理由について
さて、まずはLEDが「Lチカ」に向いている理由について解説します。
LEDと豆電球。どちらも光る部品ですよね。
ただ、大きく違うところが2つあります。
それが、「光の指向性」と「消費電力」です。
LEDと豆電球の光の指向性
「光の指向性」は、LEDが直線的なのに対して、
豆電球は広い範囲に光が拡散します。
最近はLEDの指向性をうまく利用してミラーなどを用いて
車のヘッドライトに採用することも増えてきました。
そもそもLEDの光の方が豆電球よりも直線的な光になるのか？
ですが、そもそもLEDと豆電球の発光する原理が異なります。
原理を説明し始めると長くなってしまうので、今回は省略しますが、
参考としてリンクを紹介しておきます。
LEDと豆電球の消費電力
さて、もう一つの違うところは「消費電力」です。
この「消費電力」がマイコンボードで使うときのキーポイントです。
消費電力が違うと言っても、具体的に違うのは、
光らせるために必要な電流値が大きく異なります。
こちらをご覧ください。
左がLEDで、右側が豆電球です。
発光する部分のサイズだけ見ると、
そこまで差はないですよね？
ただ、光らせるための電流値が100倍近く差があるんです！びっくりですよね。
砲弾型のLEDが2mA程度で十分明るくなるのに対して、
豆電球のほうは、200mA程度流してあげないと光りません。
マイコンボードでなぜその差が効くのか？
光らせるための電流値が、
LEDに比べて豆電球のほうが圧倒的に大きい。
ということは先ほどお話しましたが、
実際その差が何なのか？
マイコンボードの何に関係するのか？についてお話しておきます。
まず、こちらのマイコンボードをご覧ください。
こちらは、2023年に発売されたArduino UNO R4というマイコンボードです。
Arduinoという名前をもしかしたら聞いたこともあるかもしれません。
Arduinoとは、イタリアが発祥のマイコンボードです。
Arduinoが普及するまではマイコン単体と、
コンデンサ、抵抗、メモリなどすべて
自分で実装しないといけませんでした。
そのパーツ選びや入手、実装までを
一手に引き受けて1つのボードにまとめてくれました。
そのボードがArduinoというブランド名になっています。
他にもArduinoにはいくつも名前が違うものが存在しますが、
全てを紹介すると話が長くなってしまうので、
いったん話を戻します。
【理由】：制御できるピンには大電流が流せない。
豆電球でLチカされない理由を発表します。
実はArduinoを含めた多くのマイコンボードは、
制御できるピンから流せる電流値が少ないのです。
具体的にArduino UNO R4を例とすると、
制御ピン1つあたりから流せる電流値は8mAと決まっています。
豆電球を光らせるための電流値を思い出してほしいのですが、
200mA程度必要というお話をしました。
LEDの場合は、2mAもあれば光るともお話しましたよね？
つまり、制御できるピンに直接接続して
点滅させられるのがLEDで、
豆電球は電流値が少なすぎて、制御ピンに直接つないでも
光らない。これが理由です。
Arduino UNO R4が8mAしか流せないのがいけない。
と言われればそうでもあるのですが、
ただ、Arduino UNO R3(R4のひとつ前の型)でも
20mAしか流せません。
ですから、マイコンボード全般の話として、制御するピンに
そのまま豆電球をつなげても光らない場合が多いということです。
今回のまとめ：Lチカに豆電球が使われないのは電流値が原因。
今回は何気なくやっているLチカが、なぜ豆電球では行われないのか？
について真面目に解説してみました。
同じ光る部品としては似たように見えますが、
中身は全くの別物で、流さないといけない電流も大きく差があります。
では、豆電球はArduinoのようなマイコンボードでは
チカチカさせられないのか？というとそういうわけでもありません。
ある程度大きい電流をスイッチングしてあげることで、
豆電球もチカチカさせることは可能です。
具体的には、MOSFETやトランジスタなどの
電子部品が必要になってしまいますが、
逆に言うと、その部品が1つあるだけでLEDと
同じような点滅を実現することは可能です。
参考程度にMOSFETで豆電球を点滅させる方法について
こちらの記事で紹介しているので、気になったらご覧ください。
他にも豆電球を点滅させる方法はいくらでもあります。
もし興味が出たら、電流をスイッチングさせる方法を調べてみるといいです。
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