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LED driver SD3303 を見つけた。マラソンライトの改良。

【1/30に一部修正】
AitendoのHPを見ていて、良さげなLED driver ICを見つけた。

外付の抵抗でLEDに流れる電流を検出し制御するものだ。
値段は3個で100円とお手頃。早速ポチッ。

超小型であるので装着が容易でない。
Sd3303
【data sheet の回路図に、小型の青色LEDを追加した】
on-offは貧弱なSWでも制御できるようにshut down端子を利用した。
問題は、ICが小さくて脚をハンダ付けする基板のパターンが虫眼鏡レベルのこと。

商品到着前にdata sheet からICの大きさの情報を得て、必要な道具を用意した。

脚の間隔は0.95mm。その間に細くてかつ十分な幅のパターンを削らなくてはいけない。
オルファカッターの刃を2枚分を折り取り、刃の部分はヤスリでなまして、刃の後ろ側を基板の銅を削るカッターとして利用する。それを適当なプラスチックの端切れにネジで止めた。
Dsc_0729

この刃の両側を研いで0.2mmの幅(厚さ)にして出来上がり。
これで銅基板を削ると0.2mmの溝を彫ることができる。

以前作ったものは、大型のオルファの刃を利用したもの。同様に細工して幅0.6mmの溝を彫るのに利用する。
ICの脚の部分は0.2mmの溝を彫り、それ以外の配線は0.6mmの溝を掘った。

手書きで大まかな設計図を描き、それを描画ソフトで3倍の大きさで描き、実際の大きさに縮小して、それに基づいて、スチール物差しを利用して、溝を掘った。

これを彫るのは15分程度でできる。
Dsc_0737
【パターンの設計図と作成後の基板】幅が約1cm。

町田のサトー電気に行って不足している部品を購入。
チップ型の積層セラミック、抵抗、インダクターを購入してきた。
●抵抗:電流検出用に0.2~0.3Ωが必要だ。1, 2.2, 3.3Ωのチップ抵抗を組み合わせて作る。
●2.2μHのコイル。自作のコイルも含めて比較する。
サトー電気に置いてあったのはアキシャルリード型が2種類。
これらを使ってみたが効率が上がらない。
ついでに購入したチップ型の10μHでも効率はイマイチ。
手持ちの小型の「工」型の3.3μHのコイルを利用しところ、良好な結果を得た。

さらに効率を上げるべくコイルを自作した。

コルピッツ発振回路で1μH付近を測定できるインダクタンス測定装置を作成した。(これまで使っていたのは2μHが限度だった)

これを利用して各種のコイルを作成してみた。
2.2μHが良好で、小型でも良い。また高周波での特性の良いコアが使えそうだ。
小型ではあるが「工」型の扁平なもの、縦長のもの両者との良好であった。
材料を揃えた後は、ハンダ付けは30分程度で完成する

1Ωのチップ抵抗3個を並列にハンダ付けしたところで、試運転して、feed backの電圧を測定して個体差を確認する。それに基づいて希望の電流を検知する抵抗値を計算し、追加する4個目、5個目の抵抗を決定する。(最終0.25Ωなら4個目に1Ω)。
Dsc_0746pp
Dsc_0747_3

【配線後の基板の両面】

これが完成品。(この場合は手持ちの0.56Ω2個と1Ωを装着)。

完成したこの回路効率は1.25Vで82%、2.5Vでは93%ととても効率が良い。

【マラソンライトの作成】
100均で購入した懐中電灯を細工して、マラソン練習用の電灯を作成した。
これは(1)握るのに丁度良い大きさ、(2)単三1個で軽い、(3)回路装着のスペースがある。

最近これを置いてあるショップが少なくなった。6軒の100均を物色して、最後のオレンジショップで見つけた。
Img_20190125_224546

右:元のもの。中央:2号機、左:1号機。
暗い道でランニングする時に、視認力が低下しているので、明るく足元を照らす必要がある。

1号機は以前作成した物だが、今回、回路を入れ替えて電流を増やして明るくした。

  反射鏡はやや広角(15度)で、2m程度の足元を広めに照射する。
2号機は今回新規に作成したもの。反射鏡をスポット(10度)とし、やや遠めの3mの距離の足元をで約400 Luxと十分な明るさで照射する。また、ランプの装着角度もそれに合わせて調節した。
反射鏡は放熱を兼ねたアルミ板に硬化型シリコン接着剤で固定した。
アルミ板はネジで本体に固定した。
両者とも後ろからも存在を認識してもらうために尾部に青色LEDを取り付けてある。
●私にとっては1号機が使いやすかった。
●2号機は私より友人にプレゼントする予定。
走るスピードが速いのでより遠方を明るくしたほうが良いと考えた。

【修正1/30】
実際に使ってみたところ、スポット型の反射鏡では、照射面が狭すぎた。
やや広角の15度の物と交換した。
そのとき、接着剤も簡単に剥がれてしまった。
コニシ製の「ウルトラ多用途」を使ってみた。この方が良いようだ。

【電池ボックスの問題】

電源の電流は1.2Vで1A以上流れる。

実際にセットしてニッケル水素充電池(1.2V)で点灯したところ、明るくならない。
回路へ供給される電圧測定すると、0.8Vとかなり低い。電池ボックスの接触抵抗が大きいせいだと考えられる。

電池ボックスの陰極は鉄製の貧弱なバネだ。これの接触抵抗を測定すると300mΩと大きい。

Sd3303222_2

【測定した回路】
1.00Ωの抵抗に電流を流し、その両端の電圧を測定した。
同時に電池の両極の電圧を、先端に金メッキした針金をハンダ付けしたリードで測定した。その差から接触抵抗を測定する。

1号機は電極を金メッキしたバネに交換した(60mΩ)。これで点灯は安定した。

2号機は金メッキのコイルは品切れ。ジャンク箱の中に転がっていた10個のバネを測定し、クロムメッキの強いバネの物が100mΩと最小でこれを利用した。陽極も金メッキの基板を切り抜いてセットした。
これで十分な電力を回路に供給できるようになった。

【電池の問題】
単3アルカリ乾電池では十分な電圧(電力)が得られなかった。内部抵抗のせいだろう。
単3ニッケル水素充電池は電圧降下はあるものの、十分な電力の供給ができた。
容量(2000mA)から計算すると2時間弱点灯できる。
マラソンの練習コースで街路灯が貧弱でマラソンライトが必要なところは多くなく、一回の練習で最大30分ぐらい使う。一回の練習には十分な点灯時間だ。

電池ボックスが優秀ならより大きな電力を供給できるので、さらに明るくできるとは思う。
現在のところこれがmaxだ。

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