Ｍｅｍｏｒａｎｄｕｍの小部屋
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もっと光を！ ろうそく灯りブースター
１．背景
千石電商でＫＤ５１１０を購入して単色ＬＥＤのろうそく灯りと言っている点滅を確認しましたが、これだけでは面白くありません。 それではと、３色ＬＥＤで色を変えられるようにしてみよう、より発光量の大きな３色ＬＥＤで試してみよう、ついでにＡＣラインの白色電球を揺らがせてみようと、あれこれ遊んだ結果を掲載します。
２．１ 基本回路
ＫＤ５１１０の出力にオレンジ色ＬＥＤＯＳ５ＹＡＡ５１１１Ａ（秋月電子通商で入手）を接続した基本回路です。
電源は単三乾電池２本で駆動する回路としています。
ＬＥＤの電流制限抵抗はＬＥＤに合わせて選定します。
【 単色ＬＥＤ 基本回路回路図 】
【 基本回路外観 】
【 基本回路動作例 】
２．２ ３色ＬＥＤ点灯 （１０ｍＡクラス）
３色ＬＥＤとして手持ちのＧＢ−３３９ＲＰＧＢＣ（秋月電子通商で入手）を用い、各色のＬＥＤに流れる電流を個別に調整して色を調整できるようにしてみました。 電流が２０ｍＡを
超えますので、ＫＤ５１１０の出力でＰＮＰトランジスタ２ＳＡ１０１５Ａ−Ｙのベース電流をオンオフしてＬＥＤの電流オンオフを制御しています。
なお、ＧＢ−３３９ＲＰＧＢＣは入手できないと思いますのでＯＳＴＡ−５１３１Ａ（秋月電子通商で入手）などが代用できると思います。
ＬＥＤに流す電流調節はＬＥＤに直列に接続した可変抵抗で行います。 なお、可変抵抗の定格電流の制約により、通常はこのような可変抵抗の使い方はしてはいけません。 今回は試作ということでえいやーで試したものです。 調整時のＬＥＤ電流急増を防止するためにＲ２，Ｒ３，Ｒ４を設けています。 また、ＬＥＤの発光を目立たないようにするために最大抵抗値を１０ｋΩにしています。 （それでも赤色等の完全消灯は難しいかもしれません。）
今回の試作に際して輝度（明るさ）調整にＰＷＭの使用はしませんでした。 （今回の用途ではＰＷＭ回路が３回路必要となり部品点数が増えるため。）
電源は青色ＬＥＤのＶｆを考慮して４Ｖ程度の電圧を得られる回路にしています。 今回は手持ちの３．３Ｖ用 ３端子レギュレータＧＮＤ端子とＧＮＤ間にスイッチング用ダイオードを設けて約４Ｖを得ています。 レギュレーションが悪化しますが、今回の用途では問題になりませんのでこの回路としました。 もし、４Ｖ程度の電圧が得られない場合は ２．４項のように３端子レギュレータの入力とＧＮＤ間に数ｋΩの抵抗を追加し下さい。
上記回路図をクリックすると原寸の回路図をダウンロードできます。
【 ３色ＬＥＤ（１０ｍｍＡクラス） 回路図 】
【 ３色ＬＥＤ（１０ｍｍＡクラス） 試作回路外観 】
【 ３色ＬＥＤ（１０ｍｍＡクラス） 試作回路動作例 】
２．３ ３色ＬＥＤ点灯 （３５ｍＡクラス）
もう少し輝度（明るさ）を上げようと、３色ＬＥＤを３５ｍＡクラスのＧＭ５ＷＡ０６２５２Ａ（秋月電子通商で入手）に変えてみました。
ただし、ＧＭ５ＷＡ０６２５２Ａは入手できない可能性があります。
各ＬＥＤ毎の電流制御はＰＮＰトランジスタで調整する回路に変えています。 ＫＤ５１１０の出力で各回路のＰＮＰトランジスタ２ＳＡ１０１５Ａ−Ｙ のベース電流をオンオフしてＬＥＤの電流オンオフを制御しています。 また、ベース電流を可変抵抗で調整することでオン時の電流を調整します。
上記回路図をクリックすると原寸の回路図をダウンロードできます。
【 ３色ＬＥＤ（３５ｍｍＡクラス） 回路図 】
【 ３色ＬＥＤ（３５ｍｍＡクラス） 試作回路外観 】
【 ３色ＬＥＤ（３５ｍｍＡクラス） 試作回路動作例 】
２．４ ３色ＬＥＤ点灯 （３５０ｍＡクラス）
ここまでくればパワーＬＥＤをドライブしないわけにはいきません。 しかし、パワーＬＥＤも結構高価ですので、今回は３Ｗクラスの放熱用基板付きのＯＳＴＣＸＢＣ１Ｃ１Ｅ（秋月電子通商で入手）で我慢しました。 このパワーＬＥＤを３５０ｍＡで駆動できるようにします。 また、ブレッドボードだと接触抵抗の影響が大きいので今回はユニバーサル基板でハンダ付けして製作します。
回路としては２．３項と同じ回路にすればよいですが、ＰＮＰトランジスタをＩｃの大きなものに変更します。 今回は鈴商で購入した２ＳＡ１２２０Ａ−Ｒを使用しました。 なお、ベース電流の制限抵抗Ｒ２、Ｒ４、Ｒ６は可変抵抗が０Ωになっても３５０ｍＡを超えないように設けています。 これらの抵抗値は２ＳＡ１２２０Ａ−Ｒのばらつきで最適値が変わりますので、カットアンドトライで調整が必要です。
抵抗７、Ｒ８、Ｒ９として１Ω（１W）の抵抗を設けていますが、これは電流制限というより電流モニタ用として使います。 この抵抗の両端電圧を測定してＬＥＤの電流をモニタします。 この部分の電圧を測定しながら、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ６や可変抵抗ＶＲ１、ＶＲ２、ＶＲ３を調整します。
輝度調整において可変抵抗の調整がとても微妙です。 このため可変抵抗は多回転ポテンショメータを使用しています。 ４７ｋΩの代わりに１００ｋΩでも調整可能でした。
上記回路図をクリックすると原寸の回路図をダウンロードできます。
【 ３色ＬＥＤ（３５０ｍｍＡクラス） 試作回路外観 】
【 ＯＳＴＣＸＢＣ１Ｃ１Ｅ 外観 】
ＬＥＤの発熱が大きいため、気休めですが放熱板に取り付けています。
【 ３色ＬＥＤ（３５０ｍｍＡクラス） 試作回路外観（全体外観） 】
【 ３色ＬＥＤ（３５０ｍｍＡクラス） 試作回路外観（基板部品面外観） 】
【 ３色ＬＥＤ（３５０ｍｍＡクラス） 試作回路外観（基板ハンダ面外観） 】
【 ３色ＬＥＤ（３５０ｍｍＡクラス） 試作回路外観（基板部品面外観２） 】
目視では１００ｍＡを超えると輝度の変化を明確に認識できませんでした。
【 ３色ＬＥＤ（３５０ｍｍＡクラス） 試作回路動作例 】
ＬＥＤにカバーを被せて発光色を調整した事例３例です。
【 ３色ＬＥＤ（３５０ｍｍＡクラス） 試作回路動作例２ 】
２．５ ＡＣ負荷点灯
もう止まりません。 ついでに１００ＶＡＣ負荷ではどうなるかを試してみました。 １００ＶＡＣ負荷のオンオフ制御には秋月電子通商のソリッドステート リレー （半導体リレー）キット
(K-203)を使用します。 このキットはフォトトライアックを使用していますのでＫＤ５１１０で簡単に制御できます。
確かに明滅はしましたが、接触不良の電球の感じ。 原理的にオンオフ回数に制限がありますので当然といえばそれまでですが、照明効果としては、あまりお勧めはできないですね。
上記回路図をクリックすると原寸の回路図をダウンロードできます。
【 １００ＶＡＣドライブ回路 】
【 １００ＶＡＣドライブ回路 試作回路全体外観１ 】
【 １００ＶＡＣドライブ回路 試作回路全体外観２ 】
【 １００ＶＡＣドライブ回路 試作回路全体外観３ 】
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