5A_単四1本のチビ懐中電灯をボタン電池で白色LED化

主役は上の赤い懐中電灯です。
単四電池1本使用で、ロータリースイッチで使いやすかったが、 焦点がうまく合わず鍵穴を探すのに少し不便だった。
下の金属様のものは、現用の、ボタン電池と白色LEDを 組み合わせたキ−チェ−ン型の懐中電灯です。 これは、スイッチを押し続けないと連続点灯せず、両手が使えません。 この点が使いにくく、赤い方を白色LED化して、主役を取替えようと考察です。
定電流回路にして長時間使用を考察です。

回路と使用電池と構造を考察


購入時の内部の構成は、1.2V0.3Aの麦球と呼ばれる電球と単四電池です。
白色LEDは3Φが丁度合い、台座をどうするかがポイントです。
電池は、上のキー型で使われるLR41型電池より大きい、 LR44型がうまい具合に使えそうです。
回路を実験し、 定電流回路に、チップ型の2SK209を四個並列に使う事にして、 台座は2段にする為に、10.5Φと12Φの基板を作ります。

白色LED用の台座を作る


内側の10.5Φの基板とLED
FETを4個半田し、裏側にLEDを取付けた


完成したLEDとFETの基板
その右は以前の麦球


10.5Φの基板にFETを四個半田し、 裏側に、スリーブを通した白色LEDを取りつけます。
12Φの基板の中央に孔を開け2.6Φのビスとナットを取付けます。 これが電極となり電池の−側とつながります。
10.5Φの基板から、+側と−側の線を出し、12Φの基板とつなぎます。
12Φの基板は、頭部の中に入らずに縁に載ります。 ここは+側とつながりますので、メッキ線を使って、縁の電極を作ります。 全長は、LEDが飛び出さないように考え、 LEDにストッパー用のリングをはめます。

完成です

アルカリボタン電池LR44を6個ブロックにします。9Vです。
セロハンテ−プで固定しますが、巻きつけるとケースに入りませんので、 長さ方向に、3面貼り着けます。
LED部は、頭部にトランジスタの絶縁用の3Φ孔が開いた樹脂をはめ、 セロハンテープで10.5Φの基板と固定します。
電池を奥が+側になる方向に入れ、LED部を入れた頭部をねじ込みます。 スイッチを回して点灯すれば完成です。
単四電池と麦球は当分お休みです。

さて、実用になるかのテストです。これは可変電源でのテストです。

電圧 V
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
7.5
8.0
8.5
9.0
電流 mA
3.9
13.0
16.1
16.9
17.3
17.6
17.8
17.9
18.1
18.1
18.3
18.4
18.5
比率 %
--
70
87
91
93
95
96
97
98
98
99
99
100

LR44x6は9Vです。
9Vで18.5mA、4.5Vで16.9mA、3.5Vで13mAです。
電流の比率は、100%、91%、70%で、3.5Vまで使えそうです。
計算値では、連続点灯時間は3.6時間ですが、これは電圧が1.2Vまでなので 最終電圧を0.6Vとするともう少し点灯時間は延びそうです。
LR41x3のチビと主役が交代です。やれやれ完成です。 定電流回路もうまく動作しました。
明るさは、130Lux(25cm)でした。

おまけです


LR41を3個もしくは4個使用した、左図の回路の様なキーチェーン型のライトは電流制限抵抗などはありません。
電池の内部抵抗を使って電流制限をしていますので、電圧が下がると、電流も減り、明るさも減ります。