三原色発光ダイオードによる色の合成

中学第一分野
三原色発光ダイオードによる色の合成
自由の森学園中学校・高等学校
目
後 藤 富 治＊
的
現中学校学習指導要領では、
「光の色」については扱
わないことになっている。ところが学力低下の対策と
して、指導要領の一部改訂により、2006 年度より［発
展］学習が登場する。その一つとしてこの「光の色」
の学習が､多くの教科書に扱われるようになってきた。
その中では、テレビの画像が 3 原色で成り立ってい
て、その 3 つの合成色が白色になることを示している。
その 3 原色合成の実験例として、照明用のスポット
ライトを用いているが、この装置は大掛かりである。
また、これまでの「3 原色合成器」として、
・携帯型強力ライト 3 台に、おのおの色セロハンをか
ぶせたもの。
・ 3 色の発光ダイオードを用いて、1 点に光が集まる
ようにしたもの。
がある。
後者の 2 つは、それぞれの光源の強さや、あたった
明るさにむらがある為に、2 色の合成までは何とか見
えるのだが、3 色の合成、つまり完全な白色光までに
は行かない。
そこで、①手軽で、②しかも安価で、③生徒実験が
可能で、④３原色の合成が完全に白色になる「3 原色
合成器」の開発に取り組むこととした。
概
写真 1
1 本で 3 色が発光するダイオード
要
①光源として、一つの発光ダイオードで 3 色に光るも
のを用いた。
②それぞれの発光ダイオードの光の強さを抵抗で試行
調節し、3 色の合成が白色になるようにした。そし
て、そのときの抵抗を求め固定抵抗にした。
③ 3 色の光をより白色に散乱させるために、発光ダイ
オードの頭に乳白色のキャップをかぶせた。さらに、
プロの方が撮影用に使う散乱シート（乳白色のトレッ
シングペーパーのような薄いプラスチック用紙）を
3 枚かぶせた。
④誰もが製作しやすいように、部品数を出来るだけ最
小にして、しかも安価におさえた（材料費約 500 円）
。
＊
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写真 2 完成品
3 色の合成色が白色になる
ごとう とみじ 自由の森学園中学校・高等学校 講師 〒 357-8550 埼玉県飯能市小岩井 613
蕁
（049）
972-3131 E-mail [email protected]
教材･教具の製作方法
蠢．材料
写真 3 材料
蠡．製作
（1）発光ダイオード（図 1）を、タッパに埋め込んだ
3 個のスイッチに図 2 のように取り付ける。
（2）抵抗をそれぞれ図 2 のように取り付け、電源
（4.5V）につなぐ。
（3）発光ダイオードに白キャップをはめ込み、タッパ
の間に乳白シートを 3 枚はさむ。
OSTA5131A-R/PG/B
緑
（短い）○
赤
○
青
○
−
○
（長い）
図 1 発光ダイオード
白キャップ
緑
青
赤
247Ω
（100Ω＋100Ω
＋47Ω）
100Ω
−極へ
251Ω
（100Ω＋100Ω
＋51Ω）
＋極へ
電池（単3×3）
4.5V
図 2 ダイオード、スイッチ、抵抗の配線
写真 4
タッパの底に取り付けた様子
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学習指導方法
導入として漓虹の話、太陽光をプリズムで分光した光を見せる。滷テレビの白色の所を虫めがねで観察させる。
その後、次の質問を行う。
蠢．2 色の合成
光の 3 原色と言えば、赤、青、緑ですね。
まず、赤色の光と、青色の光を混ぜる（重ね合わせる）と何色になる？
赤
＋
青
赤紫
写真 5 赤と青の合成
赤紫色（マゼンダ）になりますね（写真 5）。
次に、青色の光と、緑色の光を混ぜると？
青
＋
緑
水色
写真 6 青と緑の合成
水色（シアン）になりますね（写真 6）。
では、緑色の光と、赤色の光を混ぜると？ よく考えてくださいね。
緑
＋
赤
黄色
写真 7 緑と赤の合成
黄色ですね（写真 7）
。
ここで、合成してできた色で、何か気づきませんか？（写真 8）
つまり、2 色の光を合成してできた 3 つの色についてです。
赤＋青
赤紫
青＋緑
水色
写真 8 2 色の合成色
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緑＋赤
黄色
そう、絵の具の 3 原色ですね。「えー、違う！」
「絵の具の 3 原色は、赤、青、黄色では？？？」
。
そうそう、先生もカラープリンタが登場する前までは、そのように覚えてきました。しかし、プリンタのカー
トリッジの表示を見ると、まさしく『マゼンタ（赤紫： M）、シアン（水色： C）、イエロー（黄色： Y）』と記載
されています。
蠡．3 原色の合成
さて、もう一度光の 3 原色にもどって、次のことを考えてみましょう。
では、赤、黄、緑の 3 色の光を混ぜると何色になるでしょうか？
赤
＋
青
＋
緑
白色
写真 9 光の 3 原色の合成
白色ですね（写真 9）。光が重なるにしたがって明るくなり、そして白になるのですね。したがって、テレビの画
面で白色を作るには？
「3 原色を重ねている」
、と言うことですね。
実践効果
その他補遺事項
・中学 1 年生、2 クラスでの「光の 3 原色」の授業の中で、
最初は絵の具による重ね合わせのイメージで、光を
重ねるごとに黒くなると予想した生徒が何人かいた。
また、合成色の予想がつかない生徒が多数いた。
しかし、この「光の 3 原色合成器」を用い試行錯誤
することによって、合成色の明るさが明るくなるこ
とと、色の予想がイメージしやすいことが判明した。
また、テレビの画面の光の色の合成を理解すること
が出来た。
・教員の実技講習会において、この「光の 3 原色合成
器」の製作は、約 1 時間半で全員が完成することが
出来た。したがって、この製作はほとんどの理科教
師が容易に製作できることが確かめられた。
しかも、自分で作った完成品に興味を示し、授業の
中でぜひ活用したいとの多くの感想を頂いた。
・研究会や HP でこの「光の 3 原色合成器」を紹介し
たところ、非常に好評であり「是非、自分で製作し
たい！」との要望と、材料の入手先、製作方法を尋
ねられた。
材料の入手先
・鈴商： 03-3253-2689
・秋月電子通商： 03-3251-1799
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