2017年02月23日

照明器具製作 第1回:試作1台目の説明

はじめに

前回説明したように、現在はWi-FiモジュールやパワーLEDを使った照明器具の作成をしています。
まだ作成途中ですが、最初の試作が出来たので記事にしました。今回は作った試作品や回路について、次回は試作品を試験(電力効率、温度上昇など)した結果について説明します。
 

目次

 

1. 作成物

図1と図2が照明器具の試作品です。左下の方に写っているのは照明を制御するための回路基板です。色々部品が載っていますが、機能はまだ照明のON/OFFだけです。
 
P2290192_web.jpg
図1 照明器具の試作(消灯時)
 
P2290194_web.jpg
図2 照明器具の試作(点灯時1)
 
カバーや台座などの外装は3Dプリンターで作りました。カバーを外すと光源となる1WパワーLEDが3つあります。(図3)
 
P2290196_web.jpg
図3 照明器具のパワーLED部分
 
パワーLEDは順電流が多くそれなりに発熱するため、放熱が必要です。放熱を行うための部品を表1に記します。
 
表1 パワーLEDの放熱部品一覧
部品 秋月電子通販コード
1 放熱基板付き1WパワーLED I-05162
2 ヒートシンク 16×25×16mm P-05053
3 熱伝導両面テープ P-00516
 
試作品の熱変化を測定し、上記の組みあわせで放熱に問題がないことを確認しました。測定結果は次回説明します。
 
 
図2だと点灯時の明るさが分かりにくいので、部屋を暗くして点灯させたときの写真が図3です。感覚としては6畳くらいの部屋全体がうっすらと明るくなり、50cm離れて本が読める程度の明るさです。
 
P2290189.jpg
図4 照明器具の試作(点灯時2)
 
やや暗い感じもしますが、この程度の明るさなら寝室で使えそうな感じですし、LED3つだと回路設計が楽なので、このまま1WパワーLED×3個のまま設計を進めていきます。
 

2. 回路

順序が前後しましたが、LEDを光らせるには回路がいります。作成した回路について説明します。
パワーLEDを効率よく光らせるにはLEDドライバーが必要です。パワーLEDも普通のLEDと同様に抵抗器を使って光らせることは出来ますが、パワーLEDは順電流が多いため抵抗器による損失も大きくなってしまいます。損失を少なくし効率よくパワーLEDを光らせるにはスイッチング動作を行うLEDドライバーを使います。
今回使用したLEDドライバーはCL6807です。(図5)
 
I-06277.JPG
図5 LEDドライバーCL6807(秋月電子通商 通販コード:I-06277)
 
LEDドライバーは抵抗器と違い、外付けの部品が必要なので回路を組む必要があります。LEDドライバーを動かす回路は部品のデータシートに記載されています。それが図6です。
 
2017-02-19.png
図6 CL6807データシートの回路図
 
データシートの回路を元に回路を作成し、実装した写真が図7です。写真に各部品の名称と回路の主要な線を書き込んでいます。
 
Feb19_回路.png
図7 作成したLEDドライバー回路
 
作成した図7の回路はデータシートの回路と全く同じではなく、以下の点を変更しています。
 
表2 回路変更箇所一覧
変更箇所 変更理由
1 電源用パスコンとして0.1μFと10μFを追加 電源ノイズをカットするため
2 LED用パスコンとして0.1μFと4.7μFを追加 LEDスイッチングによるノイズをカットするため
3 電源電圧を15Vに変更 使用するLEDの順電圧に合わせるため(3.3V×3個+α)
4 Rsを0.3Ω程度に変更 順電流を300mA程度にするため(並列接続の組みあわせで微調整する)
5 L1を47μHに変更 安価な部品を使うため
6 Adj端子にオープンコレクタ回路を接続 Wi-Fiモジュールから光量をPWM制御するため
 
回路に関する説明は以上です。
 
 
余談ですが、図7と同じ回路を実験のためブレッドボード上に組んだときは、まともに動きませんでした。順電流が10mAと少ないときは問題ないのですが、100mAも流すと非常に動作が不安定でした。
ブレッドボードですと接触が弱い場合もあるので、それの影響が出たのだと思います。
 

おわりに

今回は作成した照明器具の試作に関して説明しました。次回は試作を動かして、効率や温度の試験をした結果を説明します。
 

posted by ました at 16:09| Comment(0) | TrackBack(0) | 電子工作の実践 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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