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Arduino用LOLシールドキット、組み立て編

 少し前にチャーリープレクシングの回路について記事で触れましたが、こういうものは、実際に作って体験してみるのに限ります。ということで、実はAliexpress からLOLシールドを買っておいたので、組み立ててみます。

 ちなみに、LOL とは Lot of LEDの頭文字で、LEDを沢山使ったシールドくらいの意味です。回路はチャーリープレクシングになっていて、外観上は 9 x 14 = 126 個のLEDアレイを構成しています。なお、今回の記事では組み立てまで行い、実際の動作の様子などは次回の記事で紹介予定です。

▼LOLシールド@Aliexpress
Aliexpress のLOLシールド
 買ったのはこれ。(LOLシールドのAliexpressのサイトはこちら)

 何も考えずに赤色LEDの物を買ってしまいました。ちなみに本物のLOLシールドは、3000円くらいします。つまりこれはパチ物です。

▼LOLシールドキット
LOLシールドキット
 基板とピンヘッダ、あとは赤色LEDが大量に入っています。

 この基板は、電流制限抵抗無しでポート間にLEDを直接接続して点灯させるようになっています。普通はこんなことやってはいけないのですが、ダイナミック点灯で平均電流を下げ、更に出力ポートの電圧ドロップ(上昇)も見込むことで、過大な電流で回路を壊さない(劣化させない)ようになっています。ただ、赤色LEDはVfが小さくて、その分だけポートへの負担が大きくなってしまうのが気掛かりです。

 ということで、別途緑色のLEDを買っておきました。緑色だとVfが上がるし、見た目も明るく見えるので好都合です。なにより最近作られた高輝度LEDなので、発光効率が高いはずです。あと、後でPanda43さんからコメントで教えて頂いたのですが、チャーリープレシクングで赤色LEDを使うと、電源電圧との関係で2直列になっているLEDがうっすらと光ることがあるそうです。そういう点でも緑色に変えた方が安心です。

▼基板(部品面)
LOLシールド基板ー表

▼基板(裏面)
LOLシールド基板ー裏
 組み立てる前に、基板の写真を撮っておくと、問題が起こった時の助けになる可能性があります。とは言ってもこの基板は黒色レジストなので、パターンはほとんど見えません。

 あと、念のためにパターンのショートが無いか、入力のピン間を総当たりでブザーチェックしておきました。

▼緑色LEDで組み立て中
緑LEDを実装中
 不良LEDをはんだ付けしてしまうと交換が面倒になるので、先にちゃんと点灯することを確認してからはんだ付けしました。ブレッドボードの上で光っているのが、はんだ付け前のテスト中のLEDです。LEDが傾くと明るさムラの原因になるので、出来るだけ真っ直ぐに取り付けます。

 LEDが傾かないように、基板に少し押し付けながらはんだ付けを行ったのですが、これが後で発生したLED素子ショートの発生原因になったのかも知れません。

 はんだ付けが全部終わったら、適当にピン間に通電してLEDがちゃんと光るか確認してみると、複数のLEDが点灯する組み合わせがありました。これはまずいです、マトリクスが何カ所かでショートしているようです。

 基板のパターンショートはチェック済みなので、LEDの裏側、もしくはLED自体がショートした可能性があります。ということで怪しいLEDを外したのが次の写真です。

▼不良LEDを外した状態
不良LEDを取り外し
 緑の矢印の先が修理のために外したLEDの位置です。ショートは3か所だったのですが、マトリクスの交点には2つのLEDが逆並列に接続されていて、どちらの不良であるかは外さないと判りません。そんなことで結局は5個のLEDを外すことになりました。

 あと、この修理作業には回路図が必要になりますが、下記サイトの情報が参考になりました。ありがとうございます。
 ・ikkeiさん LoL Shield (爆笑シールド)その2
 ・JJ1WKNさん Tanukino LoL Pong の製作

▼LOLシールド完成
LOLシールド完成
 不良LEDを打ち直して完成です。

▼点灯テスト
LOLシールドテスト
 次回の記事で詳しく触れますが、ライブラリに入っているサンプルプログラムを走らせている様子です。

◆まとめ
 はんだ付け個所が多いだけでこんなのは楽勝、と思っていたのですが、LEDのショートという思いもかけない不良にみまわれました。はんだ付け前のチェックで、ちゃんと光ることは確認しているので、はんだ付けのストレスでLEDが不良になったのではないかと思います。

 一般的に、LEDは基板に密着させず、間にスペーサーを入れるのが正しい実装方法だったと思います。今回のように基板に密着させてはんだ付けすると、チップに大きな応力が発生する可能性があり、あまり好ましくありません。ある程度はそういう危険性があることは承知の上でやったのですが、それにしても126個中3個も不良になるとは思いませんでした。

 LOLシールドに添付されていた赤色のLEDはLEDをパルス点灯させた場合の見掛けの明るさ、実験3の記事で使ったLEDです。これ、かなり古い物のようで思いっきり電流を流さないと明るく光りません。一方で今回使った緑色LEDは比較的最近に製造された物のようで、ものすごく明るいです。ということで、めちゃくちゃ明るいLOLシールドが完成しました。

 次回の記事では動かしている様子などを紹介する予定です。
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