RGB LEDの使い方：Arduinoで色を混ぜる、アノードコモンとカソードコモンの違い

RGB LEDは、赤、緑、青の3つのLEDを1つのパッケージに収めたものです。それぞれの明るさを別々に設定すると、黄色からシアン、紫からオレンジまで、ほぼどんな色でも作れます。パソコンの画面のピクセルもすべて同じ原理で動いています。状態表示ランプ、ムードランプ、カラフルな通知ランプに使える、Arduinoでもとくに楽しい部品のひとつです。

RGB LEDはどう動く？

光の色は加法混色で混ざります。赤と緑で黄色、緑と青でシアン、赤と青で紫（マゼンタ）になり、3色すべてで白になります。ArduinoはPWMを使って、各チャンネルの明るさを0から255まで設定します。理論上は256 × 256 × 256 ≈ 1,670万通りの組み合わせになります。PWMはLEDを1秒に何百回もオン・オフしますが、目にはそのちらつきが見えず、平均の明るさだけを感じます。

カソードコモンかアノードコモンか？

RGB LEDの4本の足のうち、いちばん長いものは3つのLEDが共有する共通ピンです。LEDのカソードをまとめていればカソードコモン、アノードをまとめていればアノードコモンです。外から見るとまったく同じですが、配線とコードは逆になります。

ピンの順番とArduinoへの配線

一般的な5 mm RGB LEDのピンの順番は赤、共通（いちばん長い）、緑、青ですが、メーカーによって違うことがあるので、足を1本ずつ試すのがいちばん確実です。各色はそれぞれの抵抗を通してPWMピンにつなぎます。Arduino UnoのPWMピンは~が付いている3、5、6、9、10、11番です。

抵抗値：色ごとに別の抵抗を

各色は点灯に必要な電圧（順方向電圧）が違い、赤は約2.0 V、緑と青は3.0〜3.2 Vです。5 Vで20 mAを目標にすると、赤は(5 − 2.0) / 0.020 = 150 Ω、緑と青は(5 − 3.2) / 0.020 ≈ 100 Ωになります。実際には3つとも220 Ωにしておけば安全で、明るさも十分です。色のバランスはコードで調整できます。自分で値を計算するにはLED抵抗計算ツールを、各色の順方向電圧はLEDの電圧表を使ってください。

Arduinoで色を混ぜる

下のコードは3つのチャンネルを1つのsetColor()関数にまとめ、7つの色を順番に表示します。LEDがアノードコモンなら、COMMON_ANODEをtrueにするだけで、関数が値を反転してくれます。

1const int R_PIN = 9;
2const int G_PIN = 10;
3const int B_PIN = 11;
4const bool COMMON_ANODE = false;   // ortak anotsa true yap / set true for common anode
5
6void setColor(int r, int g, int b) {
7  if (COMMON_ANODE) { r = 255 - r; g = 255 - g; b = 255 - b; }
8  analogWrite(R_PIN, r);
9  analogWrite(G_PIN, g);
10  analogWrite(B_PIN, b);
11}
12
13void setup() {
14  pinMode(R_PIN, OUTPUT);
15  pinMode(G_PIN, OUTPUT);
16  pinMode(B_PIN, OUTPUT);
17}
18
19void loop() {
20  setColor(255, 0, 0);     delay(1000);  // kırmızı / red
21  setColor(0, 255, 0);     delay(1000);  // yeşil / green
22  setColor(0, 0, 255);     delay(1000);  // mavi / blue
23  setColor(255, 255, 0);   delay(1000);  // sarı / yellow
24  setColor(0, 255, 255);   delay(1000);  // turkuaz / cyan
25  setColor(255, 0, 255);   delay(1000);  // mor / magenta
26  setColor(255, 255, 255); delay(1000);  // beyaz / white
27}

なめらかな色の変化：虹のエフェクト

色を切り替えるのではなく、あるチャンネルを上げながら別のチャンネルを下げていくと、光が赤から緑、緑から青、そしてまた赤へとなめらかに流れます。下のループも同じsetColor()関数を使っています。delayの値を変えると速さを調整できます。

1// setColor() ve pin tanımları yukarıdaki gibi / setColor() and pins as above
2void loop() {
3  for (int i = 0; i < 256; i++) { setColor(255 - i, i, 0); delay(8); }  // kırmızı → yeşil / red → green
4  for (int i = 0; i < 256; i++) { setColor(0, 255 - i, i); delay(8); }  // yeşil → mavi / green → blue
5  for (int i = 0; i < 256; i++) { setColor(i, 0, 255 - i); delay(8); }  // mavi → kırmızı / blue → red
6}

ポテンショメーターで色を選ぶ

A0、A1、A2に3つのポテンショメーターをつなげば、それぞれを1つの色チャンネルのつまみとして使えます。analogRead()は0〜1023の値を返すので、4で割るとPWMが必要とする0〜255の範囲になります。ポテンショメーターの配線はポテンショメーターとは？で解説しています。

1// A0, A1, A2'de üç potansiyometre; setColor() yukarıdaki gibi
2// three pots on A0, A1, A2; setColor() as above
3void loop() {
4  int r = analogRead(A0) / 4;   // 0–1023 → 0–255
5  int g = analogRead(A1) / 4;
6  int b = analogRead(A2) / 4;
7  setColor(r, g, b);
8}

ESP32とRaspberry Pi PicoでRGB LEDを使う

現在のArduinoコア（3.x）を使うESP32では、analogWrite()がどの出力ピンでも動くので、ピン番号を変えるだけで上のコードがそのまま動きます。注意したいのは電圧だけです。ピンの出力は3.3 Vなので、順方向電圧が3 Vに近い緑と青のチャンネルは暗くなります。3.3 Vでは47〜100 Ωのような小さな抵抗を使うか、本当に明るくしたいならトランジスタを通して5 VでLEDを駆動してください。Picoでは、MicroPythonのPWMクラスが0〜65535の値を受け取ります。

1from machine import Pin, PWM
2import time
3
4pins = [PWM(Pin(n)) for n in (11, 12, 13)]   # GP11 R, GP12 G, GP13 B
5for p in pins:
6    p.freq(1000)
7
8def set_color(r, g, b):                       # 0–255
9    for p, v in zip(pins, (r, g, b)):
10        p.duty_u16(v * 257)                   # 0–65535 (ortak anotta 65535 - v * 257)
11
12while True:
13    set_color(255, 0, 0); time.sleep(1)       # kırmızı / red
14    set_color(0, 255, 0); time.sleep(1)       # yeşil / green
15    set_color(0, 0, 255); time.sleep(1)       # mavi / blue

ふつうのRGB LEDとアドレス指定可能なLED（WS2812B）、どちらを選ぶ？

色付きのランプが1つか2つなら、ふつうのRGB LEDがいちばん簡単で安く済みます。何十個ものLEDを個別に色付けしたい場合、UnoのPWMピン6本では足りません。そのときは、1本の線で何百個ものLEDを制御できるWS2812Bのテープに移りましょう。

RGB LEDのプロジェクトアイデア

• ムードランプ：すりガラスのびんの中で虹色のフェードを流し、やさしい常夜灯にします。
• 温度インジケーター：DHT11と組み合わせ、寒いと青、ちょうどよいと緑、暑いと赤に光るランプを作ります。
• カラーミキサー：3つのポテンショメーターで好きな色を手で作ります。
• スマホで色を選ぶ：ESP32が配信するWebページのカラーピッカーからランプの色を変えます。
• 通知ランプ：新しいメールやメッセージが届いたら、決まった色でLEDを点滅させます。
• キーパッドで色分け：キーパッドで入力した数字に応じて違う色を表示します。

よくあるミスと直し方

• 色が逆に動く：アノードコモンのLEDをカソードコモンのつもりで駆動しています。COMMON_ANODEをtrueにしてください。
• ある色がまったく点かない：ピンの順番が思っていたのと違う可能性があります。抵抗を付けて足を1本ずつ試してください。
• フェードが段階的で、中間の色が出ない：LEDがPWM非対応のピンにつながっています。Unoのそれらのピンは完全なオンかオフにしかなりません。
• ブザーが鳴っている間に色が乱れる：Unoではtone()がTimer2を使うため、3番と11番ピンのPWMが乱れます。RGB LEDを5、6、9、10番などのピンに移してください。
• 抵抗を付けていない：電流が多すぎて、いずれLEDとArduinoのピンの両方が傷みます。
• ESP32でとても暗い：3.3 Vでは緑と青が限界ぎりぎりです。小さな抵抗かトランジスタを使ってください。

LEDの基本や抵抗が必要な理由を知りたい場合は、LEDとは？と抵抗とは？を見てみてください。BlueGraysアプリには、RGB LEDの色のフェード、キーパッドで操作するランプ、カラーミキサーのプロジェクトが回路図とコード付きで載っています。