LEDゲームの回路図。フリー素材です（商用・非商用に関わらず）。改造と再配布は自由にできます。動作無保証。
【Download】Cadlus X用基板パターンデータフリー素材です（商用・非商用に関わらず）。改造と再配布は自由にできます。著作権は放棄してません。動作無保証。
LED「LM1256」の配置。90度傾けて使っています。
LM1256を売っているところ
秋月電子通商（http://akizukidenshi.com/）
LM1256の仕様
・順方向電流：15mA
・ピーク順方向電流：60mA
・順方向電圧：(RED)2.0V、(GREEN)2.1V
・逆方向電圧：4V（*5V動作時にはこの規格外で動作する可能性があります）
ロジックICへの出力タイミング（赤色LED点灯時）
「ATmega168」の紹介ページ
http://www.atmel.com/dyn/products/product_card.asp?part_id=3303
「ATmega168」のデータシート
http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2545.pdf
開発環境「AVR Studio4」
http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=2725
「ATmega168」を売っているところ
ストロベリー・リナックス（http://strawberry-linux.com/）
デジキー（http://jp.digikey.com/）
ITプラザ（http://www.itplaza.co.jp/）
「SN74HC595」を売っているところ
鈴商（http://www.suzushoweb.com/）
デジキー（http://jp.digikey.com/）
「SN74HC595」のデータシート
http://focus.ti.com/docs/prod/folders/print/sn74hc595.html
・±6mA Output Drive at 5V(5V時のドライブ能力±6mA)
・Supply voltage range, VCC 0.5V to 7V
・Input clamp current(規格外電圧時の電流), IIK ±20mA
・Output clamp current(規格外電圧時の電流), IOK ±20mA
・Continuous output current(連続出力電流), IO ±35mA
・Continuous current through(連続貫通電流), ±70mA
[(U3)74HC595 Q0]--→[LED A]
[(U3)74HC595 Q1]--→[LED B]
[(U3)74HC595 Q2]--→[LED C]
[(U3)74HC595 Q3]--→[LED D]
[(U3)74HC595 Q4]--→[LED E]
[(U3)74HC595 Q5]--→[LED F]
[(U3)74HC595 Q6]--→[LED G]
[(U3)74HC595 Q7]--→[LED H]
[(U4)74HC595 Q0]--→[LED I]
[(U4)74HC595 Q1]--→[LED J]
[(U4)74HC595 Q2]--→[LED K]
[(U4)74HC595 Q3]--→[LED L]
[(U4)74HC595 Q4]--→[LED M]
[(U4)74HC595 Q5]--→[LED N]
[(U4)74HC595 Q6]--→[LED O]
[(U4)74HC595 Q7]--→[LED P]
[LED R16]--→[(U1)74HC595 Q0]
[LED R15]--→[(U1)74HC595 Q1]
[LED R14]--→[(U1)74HC595 Q2]
[LED R13]--→[(U1)74HC595 Q3]
[LED R12]--→[(U1)74HC595 Q4]
[LED R11]--→[(U1)74HC595 Q5]
[LED R10]--→[(U1)74HC595 Q6]
[LED R09]--→[(U1)74HC595 Q7]
[LED R08]--→[(U2)74HC595 Q0]
[LED R07]--→[(U2)74HC595 Q1]
[LED R06]--→[(U2)74HC595 Q2]
[LED R05]--→[(U2)74HC595 Q3]
[LED R04]--→[(U2)74HC595 Q4]
[LED R03]--→[(U2)74HC595 Q5]
[LED R02]--→[(U2)74HC595 Q6]
[LED R01]--→[(U2)74HC595 Q7]
（参考）消費電流の実測
LEDを全消灯して無限ループを実行状態の消費電力：14mA
LED16行x1列を全点灯したままの状態で測定（テスト用の特別な状態です。通常は1行ずつ順番に点灯させます）。全体の消費電力：55mA(*注1)
Vcc電圧：5.0V
アノード(High出力)側：4.8V
カソード(Low出力)側：3.2V
1ドットあたりの推定消費電流：2.56mA
*マイコンの消費電流を14mAと仮定すると、LEDとICに流れる電流は差し引き41mAです。かなりオーバーしている計算になります。
LED16行x16列を全点灯したままの状態で測定（テスト用の特別な状態です。通常は1行ずつ順番に点灯させます）。全体の消費電力：300mA
Vcc電圧：4.6V
アノード(High出力)側：3.0V
カソード(Low出力)側：1.4V
1ドットあたりの推定消費電流：1.11mA
緑色LED用ポート、ピン番号・ピン配置
緑色LED+赤色LED点灯時のロジックICへの出力タイミング回路の安全性について
以前、この回路について「そのうち壊れる」というご指摘を頂いたことがあって、それで電源（5V）を入れ続けてテストしたんですが、結局、半年間（4300時間くらい）経っても壊れませんでした。自分なりに考えたところだと、まずCMOS系のロジックICはMOS-FETでドライブしているので、電圧的なギャップを吸収してるのではないかと思ってます。
一応、等価回路にしてみました。間違ってたら教えてください。 あとは、MOS-FETのドライブする電流の能力と耐圧が知りたいのですが、 電流値については実測して答えが出てて、TTLやオペアンプのように大電流は流れないので火は吹かないと思います。耐圧については資料がないので、わからずじまいです。既存の小信号用のMOS-FETの定格値をあてはめればいいのでしょうか。
どなたでもいいので、なぜ壊れないのか？を考えてみてください。もし、メーカーの方で詳しい方がいましたら情報をお寄せください。
ロジックICのデータシート（6ページ目）によると、
6V動作時でHigh出力をすると電圧が5.34Vに落ちるとあります。
Low出力では電圧が0.33Vに上がってしまうようです。ここに注目してみました。
この電圧の降下／上昇はIC内に入っているmosfetの「ON抵抗」によるものではないかと考えてみました。mosfetがあらかじめ持っている内部抵抗です。
計算すると、High側は(6V - 5.34V)/7.8mA=約84Ω。
Low側は0.33/7.8mA=約42Ω。2つ会わせると126Ωということになります。
これだと降下電圧1.5VのLEDをつないだとして、電流は約27mAということになります。
では、これが合ってるのか？ 実測した電圧・電流から求めたON抵抗と比較してみたのですが、抵抗値が2倍以上違いました。原因を特定できないのですが、製品の個体差か、もしくは温度による変化でしょうか？
もし、間違ってたらツッコミお願いします。
◆ICの電流計測のやりなおし
実際、ICの個々の端子にはどれくらいの負担がかかっているのか？前回、電流を測った時は、バッテリの根元に端子を当てていたので、4つのICを合計した値になってました。これだと、正確な値ではありませんので、測定をやりなおしてみます。
1ライン目のLEDのカソード側（74HC595・U2）の端子を切って、その間に電流計を入れてました。
Vcc=5Vの状態で、LEDを全点灯させました。
（検証用プログラム）果たしてどうなるか？
結果はなんと4.5mA。動作保障の6mA未満の値でした。
つまり、「全く問題ない」ということになります。
たしか前回、計測したときは41mAもの電流が流れていたはずです。それがなぜ4.5mAに減ってしまったのか？おそらく理由として考えられるのは
・アナログテスタで測っているから。
・LEDをパルス状にドライブしているから（16行のうち1行しかドライブしていない）。
、、、でしょうか？
あと、ダイナミック点灯をやめてしまうと、1つの行に電流が流れっぱなしになってしまいます。たとえば、リセット時や暴走時です。 この時は動作保障の範囲を越えてしまいます。
ということは、「ピーク電流」は4.5mAの16倍流れているのでしょうか？ ICにとっての安全なピーク電流の上限値はどれくらいでしょうか？ まだ謎が残ります。残念ながら、アナログテスタしか持っていないので、ピーク電流の計測はできませんでした。もっと高級な測定機をお持ちの方がいたら、代わりに測ってみてください。
◆ロジックICはどれくらいの電流に耐えられるのか？ テキサスインスツルメンツさんのサポートページで問い合わせをしてみました。「無断で転載禁止」とのことなので、解答の内容をここには載せることができませんが、ひとまず分かったことを意訳すると次のとおりです。
・「回路へのアドバイスは専門の業者に問い合わせてください」とのこと。
・「ICに過大な電流を流すと壊れる可能性がある」とのこと。
・では何アンペアまでなのか？、、、というと明言はできない。データシートに載っている「7.8mA」が常識的な範囲ではないか、とかなんとか。
、、、 というわけで、ハッキリとしたことは分かりませんでした。気になる人は、各人でTIさんへ問い合わせしてみてください（ユーザー登録すれば誰でも問い合わせできます）。
、、、長々と書きましたが、こういう思考錯誤を含めてお楽しみください。
◆それでも気になる人に。改良方法の紹介です。
（例1）強引に抵抗を付ける。ICに抵抗を付けます。付け方は様々ですが、ここではピンを浮かせて、その間に付けてみました。
問題は抵抗値です。あまり抵抗値が大きすぎるとLEDが暗くなってしまいます。逆に抵抗値が小さすぎると付ける意味がありません。ただ、現時点の実測値、抵抗なし状態で4.5mAだったことを考えると、これ以上抵抗を付けたら暗くて遊べないのではないかと思います。普通の人にはオススメしません。気になるという人だけ試してください。
（例2）ポリスイッチを付ける。ポリスイッチは復帰することができるヒューズです。たとえば、 ポリスイッチをJP1またはJP2に取り付けます。標準的な消費電流は50mAですので、50mA用付ければ、100mAで電源が切断されます。 ポリスイッチは秋月電子通商で50円で売ってます。実際にポリスイッチが切れるような事態に遭遇するかどうかは、分かりません。 もしかして、リセット時や暴走時に役立つかもしれません。 実際に検証してみてください。
（例3）OEかMCLRをリセットにつなぐ（準備中）
（例4）ウォッチドッグタイマを設定する（準備中）