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Joule Thief の検討。(その1)

明るいマラソン練習用のLED懐中電灯を欲しい。2時間ぐらい走るので長時間点灯させても電池が減らない、超省エネを検討している。手で持つので軽い、即ち単三1個で点灯させる。
★パルスのデューティを変化させた点灯を実験したが思わしい結果が得られなかった。(別項に記載)
回路は前回から変更なし。これを最適化しよう。
1
1.2V固定で、電源電流0.2Aを流すように抵抗(1kΩ)を可変にして調節した。

【1】効率の良いコイルを探索した。
写真の12個、そして何種類か巻き数を変えて試してみた。
Img_6133
Img_6135
(左から数えて、
上段#1,#2,#3、中段#4,#5,#6,#7
下段#8,#9,10,#11,別写真#12)
巻き数は8~14回。
【うまく行かなかったもの】
#4~#12の8個はうまく発信しないか、発振しても波形が滑らかでスパイク状の高電圧が出ない。
リングコアの#4,#7,#11は千石で購入した黒、茶、薄緑。用途が違うらしい。
「工」型のコアは購入したコイルを巻きなおした。発振しなかった#6は#3に比べ中心柱が細かった。
#5,#8はFMチューナーのコイルのコアを利用。#10はVHFのケーブルのコンセントに入っていた8の字型コア。
#9は後述。
★【注意】結果は、大型LEDのCree5Wを強力に駆動させる条件での物。砲弾型LEDは試していません。

【良好なパルスを発生させたもの】
#1,#2,#3と#12の4個。
#1,#2は共立で買ったコイルをほどいて捲きなおした物。
#3も101と印のあるコイルを巻きなおした。
#12は古いスイッチング電源のノイズフィルター。
#9も同様な物だがうまくかなかった。

その中でもコアの性能に大きな差が出た。巻き数を変えても差は縮まらない。
発信周波数は100~70Hz。
Cree5WのLEDの両端に印加されるスパイクの電圧が
#12を除く3個で、3.2~3.3V。
#12で3.4Vで、電流がもかなり大きい。明るさの差は大きく、これが段違いで明るい。
このコアの性能はとても良いです。
捲き線は、ノイズフィルターに3本の線が使われていましたが、そのうちの2本を利用して、捲き数を増減させて試したところ、元の捲き数の9回が最も明るくLEDを点灯させました。

★評価は1WのLEDと並べて照射し、見た目で比べた。
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トランジスタも試してみた。
試したのは在庫部品かジャンク箱に転がっていた許容電流が大きいもの。
2SAは極性を変えて試した。トランジスタごとにRを変化させた。
2SD2092 かろうじて発信。波形悪い。×
2SA1837 かろうじて発信。波形悪い。×
2SC3233 かろうじて発信。波形悪い。×
2SA1283 〇 パルス3.3V
2SA886  〇 パルス3.1V
2SC1096 〇 パルス3.15V
2SC2500 〇 パルス3.4V

2SD2092と2SC2500を除いて、なぜ在庫しているか記憶がないが、2SC2500の圧勝でした。
VCE(sat) 0.2Vってのが効いていると思う。
超エコ・プロジェクトとしては、これの0.1Vの差は大きな差が出ます。
明るさが段違いです。
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早速(と言っても1日かかりましたが)懐中電灯に組み込んでみました。
前々回LED点灯回路を取り出した、100均懐中電灯のケースを利用しました。
握りの所に十分な空間があり楽に回路を入れ込めました。
問題は集光レンズの固定。CreeのLEDは小型で標準レンズしか適合しません。
しかしそれには固定方法がありません。
Img_6136
しかたなく、Optosupplyの3WLEDを利用。
これに適合するレンズなら後ろから2mmのタップネジで止められます。
残念ながら、今回の点灯方法ではCreeよりだいぶ暗いです。
(電流を増やせばかなり明るくなりますが)

Cree5Wで、電源電流0.3Aで手を打つ予定でしたが、Opto3Wでは0.4Aを供給しています。それでも暗いです。
前者なら単三充電池で7時間、後者だと5時間しか持ちません。

実際に薄暗い道で点灯させて走ってみました。暗いです。
普通には使えますが、走っている時にはもっと明るい方が良い。
Creeを装着する方法を考えましょう。

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今回の作戦は、パルス点灯効果で超省エネを狙っています。
Cree5W、Optosupply3Wともにベース電流を増やすと、とんでもなく明るく点灯します。
電源の供給電流は1A程度。
点灯のピーク電流は5~10Aを越えていると思います。
短時間(それでも2時間は点灯)なら、そんな使い方も有りかも。
おっと、小型のプッシュスイッチを付けて、必要に応じて強発光ってものいけますね。
ケチケチと贅沢の二刀流です。

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