3H_単三2本なら、どの回路がよいかを実験>

単三電池2本3Vで、白色LEDを点灯する方法は、 多くの方が作って発表しています。
単三2本と単四3本では容積はあまり変わらず、点灯の効率は段違いです。 4.5Vでは抵抗を使っても77%、定電流回路を工夫すればほぼ100%。 3Vで昇圧回路を使うと、50から良くて65%です。
何かを探す明るさとしてはLEDは定格電流で3個以上を必要とします。 ちなみにLED3個で4.5V60〜70mAです。 4個点灯すれば、実用にはなります。


回路を作って実験したので披露します。

上から
番外編:直結の電球代用
その1:タイマー555を使用
その2:発振回路と制御回路
その3:発振回路のみ

結果は、効率を無視して、その3:単三1本に落ち着きました。

番外編


LEDを抵抗器無しで点灯させます。
電源が3Vだと1個当たり5〜6mA流れます。 光度を必要とするときは、LEDを増やします。 6個で40mAも流れると、他の回路で2個で40mAより明るい。 電流20mAの光度を1とすると、5mAの時は0.35。 よって2対2.1になる。
電池電圧が落ちると光度も落ちます。効率は100%?。
電池電圧が2.8V以下になると点灯しません。
枕元に置いて、夜中にトイレに行くには3個で充分です。

回路その1:タイマーICと制御回路使用を考察

上:図1    下:図2
上:図3    下:図4

上:表1 左端の番号は回路図の番号と同じです。 たまたまLEDの数と一致しました。
例えば、図1は、LEDを1個点灯で、電源は3Vの40mAで、 LEDには21mA流れます。
制御回路もうまく働いて電源が1.8Vまで動きそうです。
図2では、67mAと20mA。図3では、100mAと19mA。 図4では、146mAと37mAです。
LEDの電流は20mAが定格ですので、この回路はまあまあと言えるでしょう。

次に基板化するための回路図、部品配置図、部品面から見たパターン図を記します。 50x15。




基板は配置とパターンを考え、配置図を両面テープで貼りつけるとうまく出来る。

回路その2:発振回路と制御回路を考察




上:図5  右:図6  右下:図7

下:表2
左端の番号は回路図の番号と同じです。

表と回路図を見ると、例えば、図5は、LEDを2個点灯で、 電源は3Vの78mAで、LEDには23mA流れます。 制御回路もうまく働いて電源が2.2Vまで動きそうです。
図6では、134mAと37mA。図7では、161mAと42mA。 図6と図7の回路では制御回路が完全ではないのが解ります。
そして、大略、LED1個で電源は40mA必要なのが判ります。

次に基板化するための回路図、部品配置図、部品面から見たパターン図を記します。 50x15。


この基板は、単三電池2本のケースに、 単四2本の電池ホルダーと共に入れる構想で作成した。
その為に、裏側には足が出ない様に1.2tの両面基板で作り、 電源スイッチも搭載した。
下図の様に構想道理だったので、その後の制作は中止した。

単四電池ホルダーと基板 
入れる予定の単三ケース
構想道理、基板を横にして    
電池ホルダーと共に入りそうです

回路その3:発振回路のみを考察

回路その3は部品点数が少なくて作成は簡単です。
最初に電源電圧が3Vの場合を記しました。 これは、上記のデータと比較するためです。

その後、1.5Vでも働くのかを実験しました。
ここで悩みが増えました。図9と表3の項目9を見ると、 LED4個の3Vで160mAと47mAです。
図12と表4の項目12を見ると、 LED2個の1.5Vで137mAと35mAです。
LED4個で40mA流すにはと回路の定数を変更して考察すると、 LED3個なら何とかなりそうだ、に落着きました。


上左:図8  上右:図9  下:表3

次に基板化するための回路図、部品配置図、部品面から見たパターン図を記します。
33x14:配置図の外形。基板は、50x14。


ここからは、電源電圧が1.5Vです。

上左:図11  上右:図12  下:表4

表4の項目11、LED1個で電源1.5V82mA、 LED電流23mAと読めます。
ここで80mAと20mAも出来そうです。そうすると電源3Vの倍の電流です。

また、項目12、LED2個で電源1.5V137mA、 LED電流35mAと読めます。
ここで160mAと40mAも出来そうです。そうすると電源3Vの倍の電流です。

左:図13  下:表5

回路の定数を変更して、LED2個で、182mAと40mAです。

左:図14  下:表6
LEDのみを3個にして、227mAと47mAです。 少し食い過ぎるがこれで良いとしました。
その結果は、この回路での3Vでの作成は中止しました。

次に基板化するための、部品配置図、部品面から見たパターン図を記します。


随分小さくなりました。単三2本の横幅と同じです。29x14mm。


単三2本のケースに入れて、片方は予備電池としました。 電球の予備を入れた懐中電灯はありますが、電池の予備はないでしょう。
この基板を入れた単三1本LED3個のページ