スーパーLEDズームライトの改造(1AA化) 1:検討

    HT7750A関連
    12 /06 2014
    またまた光物で済みません。m(__)m
    身近で興味が沸くもので... というか遊び?として面白いもので。

    事の発端はこれ。
    Super_LED_Zoom_Light_001.jpg
    スーパーLEDズームライトです。 ダイソーで108円。 2個購入。
    円安の進行でいつまで買えるか分かりません。 (秋月電子通商も大丈夫かな。)

    ネット上に多くの記事があるのであまりくどくど説明しません。 が、一応書いておくと...
     外見は潔い程チープ。 ストラップには手が通らないし防水でもない。
     単四電池を3本使います。
    他の100円LEDライトにない特徴は(推定)0.5WのパワーLEDを使い、光をズーム出来ること
     光をズーム出来る光学系(レンズ)がある。
     光を絞って遠く(進む方向)を確認し、光を開いて足元を確認して歩くことができる。
     これは災害時に凄く役に立つと思う。 ただし、防水・坊滴ではないので完璧ではない。

    個人的は握るのに適度な大きさがあるのも良いと思う。
     細くて短いと握るというより摘む感じになり落とし易い気がする。
    重さに関してはプラなので軽いはずだが大きさとズーム部があるため軽いという感じはしない。

    これを単三、1本(1AA)で点灯できないかな?というありがちな興味(遊び)が発端です。

    お得意のHT7750Aの定電流回路で出来ないかと思ったのだがPWBの面積がかなり小さくて無理そう。 右の写真のように台(ツバ)の上に乗っており使える面積はかなり狭い。
    Super_LED_Zoom_Light_007.jpg Super_LED_Zoom_Light_008.jpg

    部品点数を減らしたシンプルな回路がいい。 となるとCL0117での昇圧回路が無難。(下図左)
    ただ最近は、明るさを重視するために直流点灯になるようにしている例が目立つ。(下図右)
     パルス点灯ではLのエネルギーをLEDに十分に移動できないので一旦Cに溜めこむ仕組みがあった方がよいということだと思う。
     ただ、SBDの分若干電圧が低下する。
    Super_LED_Zoom_Light_002.png

    う~ん、ここまでくると部品数的には77xxAで作るのとほぼ同じです。(下図)
    だったらHT7733AでパワーLEDを直結できないかなと思った。
    (CL0117を持っておらず7733Aを持っているもので。)
    Super_LED_Zoom_Light_003.png
    ただし、危険が伴うので条件がある。
    例えば7733Aの出力が3.3VでパワーLEDのVfがそれ以下だと無制限に電流が流れてしまう。
    従ってパワーLEDのVfが3.3V以上であること。(あくまで大雑把な考え方です。)
    7733Aの出力電圧の方が低くければそれに応じた安全なLED電流が流れる。(均衡する)

    余談:HT77xxAシリーズの出力電流は200mAだが電流制限の機能がある訳ではないのでもっと流れる。実際うっかり瞬間的にHT7750Aで350mA程流したことがある。
    200mAというのはあくまで仕様を保証する電流ということだと思う。
    部品が焼けなければである。

    いい加減で電流がいくら流れるかは分からないが、それはCL0117でも同じである。

    パワーLEDのVfが重要な条件なのでスーパーLEDズームライトのを測ってみた。 8.2Ωの抵抗付きでの測定なので実際はライト自体の「電圧 vs LED電流、Vfの特性」。
    サンプル数2個で測定気温25℃位。
    Super_LED_Zoom_Light_006.pngSuper_LED_Zoom_Light_005.png
    グラフだと数値が分からないので表も示しておく。
    サンプル1 サンプル2
    電圧デンアツ(V) 電流デンリュウ1(mA) Vf1(V) 電流デンリュウ2(mA) Vf2(V)
    2.00 0 2 0 2
    2.25 0.001 2.25 0.002 2.25
    2.50 0.11 2.498 0.209 2.499
    2.75 6.01 2.7 6.39 2.697
    3.00 21.0 2.828 20.0 2.836
    3.25 39.3 2.929 36.7 2.949
    3.50 58.9 3.02 55.2 3.049
    3.75 80.0 3.099 75.3 3.134
    4.00 101.5 3.174 95.6 3.219
    4.25 124.0 3.245 116.3 3.3
    4.50 146.5 3.309 136.8 3.382
    LEDの最大電力は0.49Wだった。

    追記
    単四アルカリ電池での製品の動作時間を計算してみた。
    2.75~4.5V、サンプル1と2での平均電流は70.0mA。 推定動作時間13時間。
     2.75V時LEDには6mA程流れており手元位は充分照らせた。
     自作の常夜灯(HT7750A使用) の明のときよりはるかに明るい。
     何とか実用になるのはここまで。

    ただ、ある程度の明るさを期待するなら当然もっと短い。
    LED電流(=明るさ)が約1/4(半分の半分)になるのは3.25Vなのでここまで計算してみる。
    3.25~4.5V、サンプル1と2での平均電流は88.8mA。 推定動作時間9時間。

    やはり、製品パッケージに書いてある連続使用時間20~24時間というのは無理。
    追記終わり

    140mA前後でVfは約3.3V。
    LEDの温度計数を-2mV/℃として、もう25℃上まで考慮すると約3.25V。
    もう少し余裕をみると3.2V位になる可能がある。(汗)


    一方7733Aの最大出力電圧(+2.5%)で3.383V!!
    抵抗入れないとダメじゃん。
    入れるなら計算値1.3Ω位。 1/16W品。 ロスとしては29mW位。
    ま~入れても良いのだがその分工作がCL0117より面倒になりメリットが無くなる。

    ダメか~..... いや.。 閃きました。
    7733Aのレギュレーションってそんなに良くないはず。
    Super_LED_Zoom_Light_004.png

    1.5Vで150mA時は不明だが1.8Vあったとしても3.2V弱。
    さらに今回のLはマイクロインダクタの予定なのでもっと低くなるはず。
     喜んでいいのか何ですが目標はあくまでCL0117相当です。
    ようはレギュレーションが悪いというのは7733Aの出力に抵抗が入っているのと同じことです。
    直結しても大丈夫そうです。

    但し、出力電圧が低い分電流もへり、新品の単四電池3本時よりは暗くなるはずです。
    CL0117のLED5個時の出力電流が67mAなのでこの位が目安でしょう
    100mAは行かないと思います。 (そもそも電池1本で白色LED100mA以上はきつい
    前向きに考えれば、LEDの消費電力が0.49Wから0.25W位になるので安全ともいえる。
     現状のPWBで0.49Wの消費は寿命(故障)の点で危険な気がします。
     実際触ると少し熱い。

    自転車のライトとか屋外の照明には役不足だがシンクや洗面台などの穴などの家庭内の掃除や非常灯には有効だろうと思う。

    注:あくまで私が持っているスーパーLEDズームライトのLEDでのVf、電流の測定結果を基に話していますので他のスーパーLEDズームライトでも同じな保障はありません
    ましてや、一般の1Wや3WのパワーLEDだと恐らくVfが低いので無理だと思われます。
    いや、正確には200mAを超えるかもしれません。
     7750Aが5Vで200mAなのだから7733Aなら300mA位までいけるかも。
     7750Aの定電流回路で仮に3.8Vだと260mA位まで行けるかも。(悪魔のささやき)

    じゃあブレッドボードで組んで試してみるか。

    と、その前に回路を内蔵できないと意味がないので実装を検討しなくてはならないのですが、これに関しては 試行錯誤の毎日イ401号 様パイプの側面に回路を組む方法 で内蔵させておられるので何とかなるだろうと思っています。
    また、単三電池をパイプの中心に保持する方法も示されています。

    ただ、私も回路を側面にするかは分かりません。
    かなりきつそうですがチップダイオードとチップコンデンサを使うのでできればLEDのPWBに実装できないかと思っています。

    続 く
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