2SC1815 2個で白色LEDを定電流駆動 2

    電子工作
    01 /10 2016
    前回のトランジスタ2個(2石)の記事でR1が低いようだったので再挑戦です。
    因みに以前にパワートランジスタでやった時に一発でうまくいったのはパワTRのhFEランクを使うことができたので、たまたまだったと実感しました。
    厳密にはTRと負荷(LED)の現物合わせで調整する必要があります。
    同じ定電流値でも負荷の抵抗値(動作)が違うとQ1のVceの変化範囲が変わる。
     →最適なR1値が変わる、ということ。

    1815constI_04.png

    R1の値を何パターンかの条件で計算してみる。
    0.9V,4個でhFEを75で計算
     5mA用 (3.6V-1.3V)/(5mA/75)=34500
    10mA用 (3.6V-1.3V)/(10mA/75)=17250
    20mA用 (3.6V-1.3V)/(20mA/75)=8625
    30mA用 (3.6V-1.3V)/(30mA/75)=5750

    1.2V,4個でhFEを50で計算
     5mA用 (4.8V-1.3V)/(5mA/50)=35000
    10mA用 (4.8V-1.3V)/(10mA/50)=17500
    20mA用 (4.8V-1.3V)/(20mA/5O)=8750
    30mA用 (4.8V-1.3V)/(30mA/50)=5833

    1.2V,4個でhFEを100で計算→全て標準値
     5mA用 (4.8V-1.3V)/(5mA/100)=70000
    10mA用 (4.8V-1.3V)/(10mA/100)=35000
    20mA用 (4.8V-1.3V)/(20mA/100)=17500
    30mA用 (4.8V-1.3V)/(30mA/100)=11667

    1.2V,4個でhFEをLED電流に合わせて適当に変化させて計算
     5mA用 (4.8V-1.3V)/(5mA/120)=84000
    10mA用 (4.8V-1.3V)/(10mA/85)=29750
    20mA用 (4.8V-1.3V)/(20mA/67.5)=11813
    30mA用 (4.8V-1.3V)/(30mA/50)=5833

    これらの平均値から無難そうなR1は
     5mA用 47kΩ
    10mA用 22kΩ
    20mA用 10kΩ
    30mA用 6.8kΩ
    前回の実験の約2倍の値である。
    4,10,18.2,27.3mAで計算した方が良かったかもしれないが取りあえずの目安である。

    設計値まとめ
    LED電流デンリュウ R1 R2
    4mA 47k 150
    10mA 22k 60(100//150)
    18mA 10k 33
    27mA 6.8k 22

    特性の測定
    パワTRとはQ1のことです。 C1815VbeはQ2Vbeです。
     以前のExcelシートを使ったもので...
    電源2.5V以下の効率は誤差のためか一部怪しいです。
     
    4mA
    1815constI_09_04_1.png1815constI_09_04_2.png
     1815constI_09_04_3.png1815constI_09_04_4.png

    10mA
    1815constI_09_10_1.png1815constI_09_10_2.png
     1815constI_09_10_3.png1815constI_09_10_4.png

    18.2mA
    1815constI_09_20_1.png1815constI_09_20_2.png
     1815constI_09_20_3.png1815constI_09_20_4.png

    27.3mA
    1815constI_09_30_1.png1815constI_09_30_2.png
     1815constI_09_30_3.png1815constI_09_30_4.png

    4、10mAはQ2のVbeがやはり低く予定の電流に達していない。
     4mAは常夜灯なら150Ωのまま、5mAにしたければ100Ω、10mAは56Ωにすれば合いそう。
    3V以下では前回の方がわずかにLED電流が多いが電圧が高い時の無駄な電流を考えると意味はない。
    LEDのVfが27.3mAで定格標準値の3.1Vより高く3.35Vだった。

    4mAのR1はもう少し低い方が、18.2mAはもう少し高い方が特性的に良さそうだが大体良いと思う。
    定電流回路としては平らな方がよいが、今回の様に電池でLEDを点灯する場合、見ても明るさの違いは分からないので、できれば若干右肩上がりの方が無駄な電流が少なくて良いだろう。
     試したところ18.2mAは15kΩでは高く12kΩが良さそうで結構シビアだった。 (当然か)

    基本的には標準の1.2V,4個、hFE100で計算して、R1を現物合わせで調整(交換)するの想像での計算に時間をかけるより話が早いだろう。
     今回の場合hFE=60位で計算値と合う。
    もし定電圧電源を持っていない場合、電池3本と4本でR2の電圧を測り右肩上がりか下がりかを判断して調整すればよい。 大体でよくシビアに合わせても大差はない。

    R1の値が小さいと右肩下がり、R1の値が大きいと右肩上がりになるのが分かったのが今回の収穫。
    2SC1815(TO-92)、2個の定電流回路では30mA位までしか流せないが回路がコンパクトなのが良いです。

    また、4mA品は2.7VでもLED電流1mA位なので電池3本でもかろうじて常夜灯に使えると思う。

    メモ
    古い2SC945(NEC製 Ic=100mA)だとVbeが0.7VになるIc20mAまでかな。
    他の特性も20mAで悪化し始める。
    今回の1815も30/150mAで悪化し始めるので定格電流の1/5までが大体の目安か?

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