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電球色LEDミニランタンに昇圧回路を
安物LEDランタンの電球色化で改造した電球色ミニLEDランタンをキャンプ時のテーブルランタンに使用しているが、一つだけ気になる点があった。
それは電池が単四電池を3本使うので予備電池ーのローテーションを考えると効率が良いとは言えない点だ。
5月の連休で使用した限りでは、エネループならば二晩持つようだ。(夕方6時頃に点灯して0時頃に消灯、凡そ6時間×2で12時間あたりか?、消えるまで見届けたわけではないので更に電池が持つのかもしれないが…)
前回の記事では画像を残せていなかったが、LEDには散光の為に薄いゴムキャップをかぶせている。
40円ほどのパーツだが、これ1個でかなりの散光となってくれるので非常に有難いパーツだ。
しかし残念ながら130度タイプのLEDにこのキャップを装着してもランタンとして使うには改善の余地があり、このままでは物足りない結果だった。(最終的に和紙のような紙を周囲に巻いて決着)
はいそこ、間違っても「コ」から始まる物体をイメージしないようにw

電池を3本から2本にする場合、電圧の問題が生じる。
1本で1.2V、3本なら白色・電球色LEDの電圧である3.6Vに近くなるが、2本では2.4Vしかなく明らかに電圧不足だ。(乾電池も初期の無負荷状態では1.5Vかもしれないが、実質1.2Vとなる。)
2.4Vを3.6V以上にするには昇圧させるしかない。
探してみたところ、千石電商で扱っている白色LED点灯回路 WL0108が7x7mmサイズの超小型昇圧回路ということで入手してみた。
超小型回路は各パーツは装着済の完成品、電源2箇所にLED側2箇所の計4箇所にハンダ付けするだけだ。
回路のスペックは以下の通り。

入力電圧:1.5~4.5V
出力電圧:3.6~15V
出力電流:20mA
効  率:70%(条件による)
備  考:小型化のため、保護回路がありません。LEDの逆接続、LED接続不良により、回路が壊れますので注意してください。
価  格:\1,050.-

どうやら定電流化も含めて行ってくれる便利回路のようだ。
但し、保護回路が無いのでLED接続が無い状態など正常な電力消費が出来ない場合は消費すべき電量で回路自身が崩壊(恐らく焼き切れる)してしまうので組み付け時に注意が必要なようだ。

仮配線で入力1.2~3Vを与えてみると電球色LED1個が同じ明るさで点灯してくれた、これならば電池の電力の最後まで同じ明るさで使えるはずだ。

もちろん、都合の良いことばかりではない。
効率が70%というカタログ値なので、約3割は昇圧回路で消費してしまう。
改造前のLEDランタンは制限抵抗のみしかないシンプルな回路となっているので、電圧は電池まかせだ。
故に使用していても徐々に明るさが落ちてくるはずなので、昇圧回路で3.6V以上の供給が保証されてくれれば多少の燃費悪化はきにしないつもり。
個人的には単四電池2本で一晩持ってくれればいいと割り切っているので、6時間以上持てば成功だ。

仮配線の点灯は問題なかったのでLEDランタンへの実装となるが問題がもう一つ、それは基板の設置場所。
最初は電池が1本減るので空いたスペースにと思っていたが、それでは常に通電してしまうので電力が消費され続けることと、保護回路が無いことから昇圧回路が壊れてしまうので却下。
電源スイッチとLEDの間に回路を設置するしかないのでLED基板側の僅かな隙間に押し込めるしかない。
結果的に選んだのはLEDの真横だった。
昇圧回路がLEDの足に触れてしまうので、LEDの足にチューブを通してブリッジ防止をしてある。

昇圧回路は縦にして収めるしかなかったが、隙間にはそれだけの高さが無かったのでLED側の樹脂を削って「逃げ」の空間を作った。
この位置は光の散り方に影響が無いので実質的な影響は無い。
どちらかといえば樹脂を削るのが面倒だったとしか…
(ハンダコテで樹脂を溶かして残りはリューターで削る手抜きの極みで加工した)

電池は2本で十分となるのでリード線を使って端子間をショートさせている。
画像中央の丸まっている物体は右側がホヤの代わりをする紙、左側が紙の内側に入って透明な風防へ紙を押し当てる役目の透明プラ板だ。
透明プラ板はタミヤのPLA PLATE 透明プラバン0.4mmを使用し、紙はプラバンの間に挟んである傷防止用の紙だ。(これが最も薄くて都合が良い)
また、電池ホルダーのキャップとなる底部のパーツはストラップを通す穴の部分だけ切りかき状に凹んでいたので安定性が悪かったことからホットメルトで穴埋めした。
これで安定性が増すはずだ。


組み上げてから気が付いたのだが、LEDが搭載されている基板(スイッチのパターンも兼ねている)にチップ抵抗で電流制限が行われていたことだ。
抵抗値は計測していないが、乾電池の最大電圧を1.5Vとした場合に45Ωが必要となるので47Ωあたりが装着されていると思う。
今回の昇圧回路は電流も20mAに制限して出力してるので制限抵抗が入ったままだと20mA以下の電流量となってしまい、電池3本でストレートにドライブしてた状態から明るさが一段落ちていた。(落ちたといっても明るさは十分、むしろ消費電力が落ちているはずなので電池の足が伸びる結果になるのを願いたい)
製作後に充電したばかりの単四エネループを2本装着して点灯試験を行っているが、この文章を書いている時点で6時間が経過して点灯中だ。
個人的に設定していた最低駆動時間はクリアできたので、あとどれだけ点灯し続けるかが気になるところだ。

■追記(2010/09/01)
電池は結局16時間ほど持った。
室温25度、エネループ単四をフルチャージし、制限抵抗を外してのテスト。(つまり20mAの供給という条件)
気温が落ちれば14時間程度という感じだろうから、冬場でも二晩は電池交換無しで使えそうだ。
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2010/06/27(日) 22:02:07 | バイクにのる人