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Joule Thiefの検討(10) LEDの温度特性を調べてみた

LEDを、特に電流を多く流して駆動するときは、定電流駆動が必須とされる。
当然だが、どうなっているのか実測してみた。(公開データーが無かったので)
ランプはCree XPGWHT。
苦労しました。
Led (クリックで拡大します)

横軸が温度。
 高感度の計測用のサーミスタをLEDの放熱基板に貼り付けて、氷を基板に当てながら温度を変化させ、また高温側は自己発熱を使いながら設定した。

縦軸が印加電圧。
 最初使った電圧計の応答速度が遅すぎて、温度変化に追い付けません。応答速度の速いテスターに交換しました。
 安定化電源を作り直して、微調整が出来るようにした。(これに1週間費やした★)

一番下が350mA(1W)、中間が500mA、上が700mAの定電流で駆動したときの駆動電圧です。

【読み方】
25℃の環境で1W(350mA)で点灯させるために、2.8Vの定電圧で駆動したとして。
放熱が悪くて、LEDの温度が45℃になったとすると500mA、更に温度が上がって70℃になると、なんと700mAの電流が流れてしまう。

性能の良い電源を使うと簡単に暴走することが理解できた。
半端な話では無いですね。
電池には内部抵抗があり、実際の駆動回路の性能が良くないので、どこかで止まるとは思うが、「暴走族」であることはわかった。

【どうしたら良いか】
素直に「定電流駆動しなさい!」ってことにはなるのだが、問題は電流の検出。
工夫すれば検出用の抵抗を小さくして電力ロスを小さくすることはできるが、それももったいない。
0.1Vで検出する回路を考えたが、回路が複雑になる。もっとましなことができないか?

■グラフを眺めてみて、「定電圧」では無く温度依存性の電圧制御にすれば良いのでは?
例えば、350mAを流す駆動電圧として;
25℃ 2.805V
50℃ 2.740V
になるようにすれば良い。その方法は?
これは-2.2mV/℃の変化で、当然のことながら一般的な半導体の温度特性だ。
MOS-FET 2N7000のVgs(th)≒2Vもそんな特性を持っている。
本来撲滅しなければいけない温度特性を有効利用して、制御用の検出に使えば簡単に制御できそうだ。・・・どうなりますか?

LEDの放熱基板に貼り付けられるチップタイプのFETを注文してみよう。

(★これを書いていて気が付いた、定電流回路を組めば簡単に出来ましたね!LM317があるので、5分もかかりません。あちゃ。)

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