1B_LED12個を、単一、4本、3本で実験、定電流回路



白色LEDを12個点灯させたデータです。
単一電池を使い、定電流で点灯させた実験です。
200mAが設計値です。

実験データ・その1、単一4本
マンガン電池で22時間。光度変化なし。
実験データ・その2、単一3本
マンガン電池で13時間。光度変化なし。

回路図


回路図
上側はLED基板、LEDは各3個、計12個、です。
下側はオペアンプ基板です。 デュアルオペアンプを2個、基準電圧用FET1個、ドライブTR4個です。
基板を大小2枚作り、重ねています。

回路の動作は、トランジスタのエミッタ側の1Ωの抵抗の両端の電圧が、 オペアンプの+側の電圧と等しくなるように、常にトランジスタをドライブします。 LED3個分の電流はトランジスタを通り1Ωの抵抗に流れます。
オペアンプの+側の電圧を50mVにすれば、 1Ωの電圧も50mVになります。
1Ωの抵抗に50mAを流せば50mVです。 この様にしてLEDには3個で50mA流れます。
回路が4個あるので全体の電流は200mAです。

構造



左:LED基板配置図、  右:オペアンプ回路基板配置図



左は
LED基板。基板の上に反射用のシートを両面シートで貼りつけた。
左下は
組立てた外観。
下は
オペアンプ回路基板。

実験データ・その1

単一電池4本での連続点灯実験です。 これほど綺麗なデータが取れるとは、最初考えなかった。
定電流回路は成功です。単一4本で200mA、マンガン電池で22時間、 連続点灯で、光度が変りません。
ほぼ1日と言えます。その後半日が実用限界ですね。
アルカリ電池を使用すれば、倍もしくは2.5倍は実用になります。 つまり50時間、2日です。

自動計測中の画像です。
単一電池2本使用の懐中電灯を2個シリーズにつないで電源とし、 LEDランプとの間のプラス側に1Ωの抵抗を入れ、両端の電圧を測定しています。 マイナス側は直結です。回路テスターとパソコンをつないで、データを取込みます。

懐中電灯にいれる


左は
単一電池4本使用の、日曜大工店などでよく見る懐中電灯。
左下は
電球のソケットに差しこんだ様子。
下は
点灯。正面から見れば眩しい。

実験データ・その2

単一電池3本での連続点灯実験です。 今度は電圧も測定しました。4.5Vから始まっています。
単一3本で200mA、1番廉価なマンガン電池で13時間、同じ光度を保ちます。
これだと少し重いですが、一晩中歩けます。
マンガン電池とアルカリ電池との比較では、持続時間は2倍から2.5倍、 アルカリ電池の方が長く、購入価格もそれなりに高価です。
規格表から、電流が200mAで1.2Vまでの持続時間は、マンガン13時間、 アルカリは26から33時間と読めます。 しかしながら、電圧が下がると、電池の内部抵抗も増加し、 取り出せる電流も減るのでしょう、少し計算値と違います。
それでも、13時間は電流は落ちないようです。 この表だと、20時間が実用範囲でしょう。 電流値が50mAでも、暗い室内なら歩けますので、停電時には使えます。

懐中電灯にいれる

100円均一の単一3本の懐中電灯にいれてみた、上:外観。
左:反射鏡に装填。 中:前後をかぶせる。 右:点灯、完成です。
ご希望の方が居られましたのでお譲りしました。もう、手元にありません。