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公開：2024-06-14

7セグメントLEDとは？意味をわかりやすく簡単に解説

text: XEXEQ編集部

7セグメントLEDとは

7セグメントLEDは数字を表示するための電子デバイスです。7つのLEDセグメントを組み合わせることで、0から9までの数字を表示することができます。

各セグメントはa～gまでのアルファベットで表記されています。これらのセグメントを適切に点灯・消灯させることで、目的の数字を表示するのです。

7セグメントLEDは電卓、時計、計測器などの数値表示に広く使用されてきました。シンプルな構造ながら、数字を明瞭に表示できる点が特長といえるでしょう。

駆動方式には共通アノード型と共通カソード型の2種類があります。共通アノード型は各セグメントのアノード側を共通端子として使用する方式です。一方、共通カソード型はカソード側を共通端子とします。

また、7セグメントLEDには単色だけでなくマルチカラーのものも存在します。赤、緑、青などの色を切り替えて表示できるため、様々な用途に応用可能です。

7セグメントLEDの構造と動作原理

7セグメントLEDに関して、以下3つを簡単に解説していきます。

• 7セグメントLEDの基本構造
• セグメントの点灯・消灯による数字の表示
• 7セグメントLEDの駆動方式

7セグメントLEDの基本構造

7セグメントLEDは文字通り7つのLEDセグメントから構成されています。各セグメントは長方形や「へ」の字形をしており、それぞれa～gまでのアルファベットで表記されます。

これらのセグメントはアノードとカソードの2つの電極を持っています。アノードは正極、カソードは負極に相当します。各セグメントに適切な電圧を印加することで、点灯・消灯を制御できるのです。

また、7セグメントLEDには小数点を表示するためのドットセグメントが付属していることもあります。このドットセグメントは通常のセグメントとは独立して制御されます。

セグメントの点灯・消灯による数字の表示

7セグメントLEDで数字を表示するには各セグメントを適切に点灯・消灯させる必要があります。例えば、数字の「1」を表示する場合、bとcのセグメントを点灯させ、他のセグメントは消灯させます。

同様に、「2」を表示するにはa、b、d、e、gのセグメントを点灯させ、cとfを消灯させます。このように、点灯・消灯のパターンを変えることで、0から9までの数字を表現できるのです。

マルチカラーの7セグメントLEDでは各セグメントの色も切り替えられます。例えば、数字の「1」をレッドで表示し、「2」をグリーンで表示するといったことが可能です。

7セグメントLEDの駆動方式

7セグメントLEDの駆動方式には共通アノード型と共通カソード型の2種類があります。共通アノード型では各セグメントのアノード側を共通端子として使用します。このとき、個々のセグメントのカソード側を制御することで、点灯・消灯を切り替えます。

一方、共通カソード型ではカソード側を共通端子として使用します。そして、各セグメントのアノード側を制御することで、点灯・消灯を行います。いずれの方式でも、適切な電流制限抵抗を使用することが重要です。

駆動方式の選択は使用するマイクロコントローラやドライバICの特性に応じて行われます。回路設計の際には7セグメントLEDの仕様書を確認し、最適な駆動方式を選ぶ必要があるでしょう。

7セグメントLEDの応用例

7セグメントLEDに関して、以下3つを簡単に解説していきます。

• 電卓や時計での数値表示
• 計測器などの産業用途
• マルチカラー7セグメントLEDの活用

電卓や時計での数値表示

7セグメントLEDは電卓や時計の数値表示に広く使用されてきました。電卓では入力された数値や計算結果を7セグメントLEDで表示します。この際、複数の7セグメントLEDを並べることで、多桁の数値を表現します。

時計においても、時刻を表示するために7セグメントLEDが用いられます。例えば、デジタル時計では時・分・秒の各桁に対応する7セグメントLEDを使用します。これにより、現在時刻を明瞭に表示することができるのです。

これらの用途では7セグメントLEDの視認性の高さが重要となります。適切な輝度とコントラストを確保することで、様々な環境下でも数値を読み取りやすくなるでしょう。

計測器などの産業用途

7セグメントLEDは産業用の計測器や制御機器でも活用されています。例えば、温度計、圧力計、流量計などの測定値を表示するために、7セグメントLEDが使用されます。

また、工場の生産ラインにおいて、製品の個数や不良品の数を7セグメントLEDで表示することもあります。このように、産業の様々な場面で、7セグメントLEDによる数値表示が行われているのです。

産業用途では耐久性や耐環境性も重要な要素となります。振動や衝撃、温度変化などに耐えうる7セグメントLEDが求められるでしょう。

マルチカラー7セグメントLEDの活用

マルチカラーの7セグメントLEDは数値表示に色の要素を加えることができます。例えば、測定値が正常範囲内であれば緑、異常値であれば赤といったように、色で状態を示すことが可能です。

また、装飾的な用途にもマルチカラー7セグメントLEDが使用されます。カラフルな数字の表示や、アニメーション効果を加えることで、視覚的な魅力を高めることができるでしょう。

マルチカラー7セグメントLEDの活用には色の切り替えを制御するための回路設計が必要です。RGB(赤・緑・青)の各色に対応するLEDを個別に制御することで、様々な色を表現できます。

7セグメントLEDの選定とインターフェース

7セグメントLEDに関して、以下3つを簡単に解説していきます。

• 7セグメントLEDの主要な仕様
• マイクロコントローラとの接続方法
• 7セグメントLEDドライバICの活用

7セグメントLEDの主要な仕様

7セグメントLEDを選定する際にはいくつかの主要な仕様を確認する必要があります。まず、サイズと表示色を決める必要があるでしょう。用途に応じて、適切なサイズと色を選択します。

また、輝度と視野角も重要な仕様です。輝度が高いほど明るく見えますが、消費電力も増加します。視野角は斜めから見たときの視認性に影響します。用途に合わせて、最適な輝度と視野角を持つ7セグメントLEDを選ぶことが大切です。

さらに、動作電圧と電流も確認が必要です。回路設計の際にはこれらの値を考慮して、適切な電源回路や電流制限抵抗を設計しなければなりません。

マイクロコントローラとの接続方法

7セグメントLEDをマイクロコントローラで制御する場合、適切な接続方法が必要です。一般的にはマイクロコントローラのGPIO(汎用入出力)ピンを使用して、7セグメントLEDの各セグメントを制御します。

このとき、7セグメントLEDの共通端子(アノードまたはカソード)はマイクロコントローラの1つのGPIOピンに接続します。そして、各セグメントの個別端子はそれぞれ別のGPIOピンに接続するのです。

マイクロコントローラのソフトウェアではGPIOピンの出力を制御することで、7セグメントLEDの点灯・消灯パターンを切り替えます。このとき、マルチプレクス駆動という手法を用いることで、GPIOピンの数を節約できます。

7セグメントLEDドライバICの活用

7セグメントLEDを制御する際には専用のドライバICを活用することもできます。7セグメントLEDドライバICはマイクロコントローラとLEDの間に接続し、LEDの駆動を簡素化するデバイスです。

ドライバICを使用すると、マイクロコントローラのGPIOピンの数を大幅に削減できます。また、LEDの輝度制御や、マルチプレクス駆動などの機能も内蔵されているため、制御が容易になるでしょう。

代表的な7セグメントLEDドライバICにはMAX7219やHT16K33などがあります。これらのICはシリアル通信によってマイクロコントローラと接続し、簡単なコマンドでLEDを制御できます。用途に応じて、最適なドライバICを選定することが重要です。

※上記コンテンツはAIで確認しておりますが、間違い等ある場合はコメントよりご連絡いただけますと幸いです。

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