1A＿単一電池４本・効率を考察
単一電池４本・電球使用の懐中電灯を改造するために効率を考察。
乾電池が四本になると、電池の電圧が６Ｖになる。
白色ＬＥＤが点灯する電圧は３．５Ｖである。
このため電圧を下げなければＬＥＤが壊れます。
電池を効率良く使って、１番長く使うには、どの回路がよいのかを考察します。
単純に抵抗器だけで電圧を落とすのが簡単ですが、電圧が下がると光度も下がり、
この方法はうまくありません。電池の最終実用可能電圧を何Ｖにするかによって、
回路は変りますが、端子電圧０．９Ｖ、
四本で３．６Ｖから１５０ｍＡを取り出すのは不可能でしょう。
昇電圧回路を用いて、ＬＥＤを直列に点灯する方法や、降電圧回路で効率良く
点灯するなど、多くの回路が浮かびますが、
どの方法が確実で効率がよいのでしょう。
オペアンプの定電流回路と、抵抗器使用の回路の電流
オペアンプを使った定電流回路と、抵抗器で電圧を落とした回路の電流 。
回路は比較の為に、白色ＬＥＤを５個点灯させ、１００ｍＡを消費するとします。
上記のデータは実験値です。
オペアンプを使った定電流回路は、綺麗なデータになり、光度は変化しません。
効率は、電池電圧が６Ｖの時に、３．５／６＝５８％です。
抵抗器だけで電圧を落とすのは簡単ですが、電圧が下がると光度も下がります。
光度の変化は、電流に比例するとすれば、６Ｖの時を１００％と言えば、
３．５Ｖのときは２０％です。
これでは実用的な明るさではありません。
効率を元に計算した、各電圧の時の所要電流
回路は比較の為に、白色ＬＥＤを５個点灯させ、１００ｍＡ、
０．３５Ｗを消費するとします。
上記のデータは計算値です。
白色ＬＥＤを点灯する方法には、直列につなぎ、昇電圧回路で点灯する方法と
並列に並べ、降電圧回路を使う方法があります。
１個のＩＣで電圧を監視しながら、最初は降電圧、電池電圧が下がると昇電圧に
自動で変る回路もあります。
上の表は、出力０．３５Ｗを取り出すための各電圧における必要電流です。
すべて計算値ですので、実験すると幾らか違います。
随分昔から使われている、昇電圧、降電圧、両方の回路ができるＴＬ４９７を
使って実験すると、最悪は効率３０％を切ります。最良で５５％位です。
電池電圧が下がると、内部抵抗も増えて、３．６Ｖで１５０ｍＡは
取り出せるのでしょうか、疑問です。
もし、最終電圧を１Ｖ、四本で４Ｖとするならば、苦労して作った回路の効率が
７０％以下では浮かばれませんね！
ここで考えている物は、単一電池４本ですから、
多分、ＬＥＤは１５～２０個ですので、必要電流は３～４００ｍＡくらいです。
その為もっと効率は下がるでしょう。
ダウンコンバーター方式の考察
電源電圧がＬＥＤの所要電圧より高い場合は、
降圧回路を使うと効率がよいと言われている。
本当かどうかの実験です。
