LED点灯回路

省エネの代表的な照明ですが、作動する電圧に調整するために白色LEDでは乾電池3本が普通必要ですが
この回路を使うと一本で点灯させることが出来ます。懐中電灯に最適です。
回路は5mm径のLEDなら内蔵出来る程の大きさに出来ます。


試作1号 白色LED2灯式  回路定数がいい加減なので暗いが1.2Vで点灯する

試作2号 白色LED1灯式 回路定数をLED電流に設定しているので1.2Vでも明るい。
基板の大きさは6*9mm厚みが5mm手持ち部品なのでここまでの大きさですが、高密度実装すれば4mm角-2mm厚程度は可能です。
理想的にはLEDの樹脂部に埋め込みにすれば使いやすいと思っています。
(近接センサー回路にては5mm角までは片面実装で作製 基板角を取れば5mmLED基底部に組込可能)


また、12V電源から1個のLEDを点灯させるときは電流を制限する抵抗がLEDの消費電力の3倍ほどのエネルギーを無駄にしています。
しかしこの回路を使えば電力制御されるので、制限抵抗等の無駄なエネルギーを半分に以下にします。
コスト要因で今まで使えなかった所のまでDC-DCコンバーターが利用できるようになりました。


試作2号に単三充電池(1.2V)を手で繋いで発光させているところ


完成基板  2008/9/5

部品を両面実装した完成品 
基板サイズ 6.5mm×5mm 厚み2.5mm
余白基板をカットすれば5mm×4.5mmまでは小さくなります。
基板についているLEDはφ5mm砲弾型超光輝度白色LED

消費電流 10mA/1.2V   30mA/2.4V  45mA/3.6V
1.2V(単三型NiMH2000mA/H)にて、計算上200時間連続点灯できます。


このグラフはLED1220をNiMH電池(単4-公称容量750mAH)ドライブ時の電圧(縦軸)-時間(横軸Hr)をプロットしたもので
ドライブ平均電圧が1.2V程度までは実用的照度が得られ、最終0.72Vにて視認不能となる。(視認出来る範囲での連続駆動時間は40時間を超える)
0.72V以下に於いても視認できない程の僅かなLED電流は流れているが、0.7Vi以下で発振を停止して高インピーダンスとなり、
電池開放電圧は1V程度まで上昇する。(充電池の過放電電圧まで放電しないので充電池に優しい特性となる)
解放後電池電圧が1.1V程度まで回復すれば再点灯可能である。(グラフ電圧はパルス電圧のテスターによる測定値を示す)

このグラフは単四マンガン電池(10本/100円)で点灯時間の測定をしたものである。
予想に反し、NiMHより長時間の点灯が可能であり、視認できる点灯時間は60時間に迫った。
実用照度(鍵穴を捜す程度)は50時間は保持できたので、非常灯としては特に有効なものになると思われる。
また、連続点灯させても終端電圧は1V程度に納まるので液漏れ等電池の不具合も出にくい特性となる。
自転車のライトにて一日20分点灯させて利用するとして、単四マンガンにて半年も使え、単三型とすれば1年の電池寿命が期待できる。
単一型であれば、自転車の寿命とほぼ同じぐらいになるであろうと予想される。
ps:電池終了後数日間経過後に幾度か2-3分点灯(手で触った回路の静電容量の変動によると思われる)電池容量が時間により回復したと思われる。


サンプル   説明書 LED1220.pdf   入手ご希望のかたは WEB直販 にて
(消費電流20mA/1.2Vにて 超高輝度白色LED仕様 )



------φ5砲弾型LEDより小さいLEDユニットデバイス-------2009/4/15追加

 
一般的なLEDと比べ体積ではほぼ1/5 チップLEDを基板上に実装しました。ほぼ世界最小でしょう。
大きさは7mm*5mm*3mm(LED1220基板よりさらに実装部品を小さくしています。ただし効率が多少犠牲となります)
基板を切りつめれば6.5*4.5*3の大きさまで可能です。そんなに小さくしてアホですが・・・


ボタン電池LR41を指に挟んで点灯したところです。結構明るいです。
ボタン電池はもっと小型の物を利用すれば、指輪の宝石部分に実装できますからダイヤモンド輝きからリアル輝きにすることが出来ます。
勿論、超小型アルカリ電池も1.5V1個で済みますが、1.2Vボタン型充電池でも可能です。(リードを指に巻けばそのまま指輪にはなります)
試作の指輪はこちらで LEDサイドリング   2009/4/24追加



サンプル   説明書 LEDU1220.pdf   入手ご希望のかたは WEB直販 にて
(消費電流20mA/1.2Vにて チップ高輝度白色LED仕様 )


おまけ
この回路は通常の昇圧回路と違い、充電池の放電がパルス波形となります。
もしかしたらですが、鉛充電池のデサルフェーターと同様に容量の再生効果が有るかも知れません。
ただしデサルフェーターと違いパルス状充電工程がないので・・・・ではありますが
気のせいか改造ライトの電池の持ちが良いようで3ヶ月以上充電もしないで未だに点灯できます。(時々スイッチON)



 このDCコンバータは入力電圧によって出力電力を回路定数で決めていますのでLEDのVfが違っていてもW数は同じになります。
また、車載アクセサリーの様に12VからLEDのVfまで抵抗で電流を制限することなく降圧コンバーターとすることも出来るので
小さな電流も効率よく使えます。勿論AC100Vからでも直接LEDを発光させること可能ですから、今までの100V接続用のLEDより低消費電力が実現できます。
また、AC100Vからでもコンデンサーは使っていませんので駆動回路の寿命は半永久的になりより経済的になります。
(100V仕様の回路コストは高耐圧トランジスタを利用するので多少コストアップかもしれません)

※LEDの電流は定格の4倍程度の高速パルス駆動で光量に対する消費電力の効率が少し良くなります。
(AC50Hz入力の場合は 50Hzに高速パルスが重畳した発光になります)


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