Re: ニッケル水素4本で雷神LED18個点灯できますか？ - inara1

2013/05/28 (Tue) 06:55

秋月で売っている負電圧コンバータのLT1054というICを使えば、ニッケル水素電池
4本直列（4.8V）から9.6Vの電圧を作れます。それにLEDを3本と電流制限抵抗1本を
直列に接続したものを6回路分作れば18本のLEDを点灯できます。ただし、電池の容
量を考えると、18本のLEDを50mA（最大）で光らせると8時間程度しか持ちません。

LEDの明るさLMC555というタイマICを使ってパルス幅変調（PWM）させれば調整でき
ます。ボリューム1個で、18個のLEDの明るさを連続可変できます。部品はLT1054が
6個、LMC555が1個、トランジスタ（2SC1815）が6本と、抵抗10数本、コンデンサ数
個、ダイオード1本、可変抵抗1個になります。手元に部品があるので動作確認して
みます（LT1054は1個しかないので1個で確認します）が、回路図があれば作れます
か？

LT1054　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-01632/
LMC555　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-00958/

Re: ニッケル水素4本で雷神LED18個点灯できますか？ - よっしー

2013/05/28 (Tue) 10:28

inara1さま、早速のご返答有難うございます。

実は手元にある蛍光灯ランタンを改造してLEDランタンにしようと考えています。

今一度、蛍光灯ランタンを確認したら、電池ボックスは4本ではなく8本でした。1.
2V×8本=9.6Vとなるので、この場合は昇圧回路なしで点灯可能でしょうか？

また、蛍光灯ランタンには強弱を切り替える回転式のスイッチが付いています。ま
だ、分解をしていないのでちゃんとしたことはわからないのですが、おそらくその
回転スイッチで2系統の回路を切り替えているのではないかと思います。

そのスイッチを利用して、2段階の明るさ切り替えは可能でしょうか？

出来ましたら、ICを利用した無段階と、回転スイッチを利用した2段階の回路をお
教え頂けないでしょうか？

大変勝手なお願いですが、よろしくお願いします。

Re: ニッケル水素4本で雷神LED18個点灯できますか？ - inara1

2013/05/28 (Tue) 18:59

＞電池ボックスは4本ではなく8本でした。1.2V×8本=9.6Vとなるので、この場合は
昇圧回路なしで点灯可能でしょうか？
昇圧回路なしで点灯可能です。

前の投稿で「負電圧コンバータのLT1054というICを使えば、ニッケル水素電池4本
直列（4.8V）から9.6Vの電圧を作れます」と書きましたが、実は、9.6Vは苦しく
て、9Vくらいしか出ない可能性がありました。昇圧回路なしで済むのならそのほう
が簡単になります。

電池ボックスが8本なら9.6Vですが、これは電池が消耗していないときの電圧で、
9Vくらいまで下がることを想定して設計したほうがいいです。LEDを3本直列とする
と、3×3.1V=9.3V となって、電池が消耗する半分くらいの時間でLEDが暗くなって
きてしまいます。

LEDを3本直列でなく、2本直列にした点灯回路を9組並列にすれば、電池も寿命末期
まで、18本のLEDが暗くならないようにできます。そういう回路にしましょうか。
この回路は負電圧コンバータを使わないので、部品はLMC555が1個、ダイオードが2
本、トランジスタ（2SC1815）が9本と、抵抗が10数本、コンデンサ数個、ダイオー
ド（1N4148）2本、可変抵抗1個になります。

ICを利用した無段階と、回転スイッチを利用した2段階の回路は後で添付します
が、平日は仕事で時間が取れないので、土日までお待ちください。手元の部品で動
作確認します。

Re: ニッケル水素4本で雷神LED18個点灯できますか？ - よっしー

2013/05/29 (Wed) 10:54

inara1さま、ありがとうございます。

ランタンに組み込むのに、添付画像の左の図のように1面3LEDを6面で考えていたの
ですが、LED2本直列の方が良いとのことなので、右の図のように1面2LEDを2組で6
面にしようと思います。

あととりあえずニッケル水素充電池での運用を考えているのですが、場合によって
はアルカリ電池を使用する可能性もあるかなと思いました。

そこでもしアルカリ電池を使用した場合、電源電圧が12Vになってしまうので、昇
圧回路で12Vに昇圧する方法で考えた方が良いような気がするのですが、inara1様
はどう思われますか？

素人考えで次から次へ考えが変わってしまって済みませんが、よろしくお願いしま
す。

Re: ニッケル水素4本で雷神LED18個点灯できますか？ - よっしー

2013/05/29 (Wed) 12:12

先ほどの書き込みに追加なのですが、

昇圧回路は
　http://www.kansai-event.com/kinomayoi/koneta/dcdc2.html
や
　http://kenkitami.tonosama.jp/leds/dcdc_con01.html
や
　http://www.soaring.co.jp/rwstuff/041022.htm
などを応用できないかななんてことも考えています。

また、昇圧ではなくで12Vを9.6Vに降圧もありかなとか、電池ボックスは8本です
が、アルカリ電池の時は2本ダミー電池（何か導体）を入れて6本9Vにするのもあり
かなとか思っています。


あと回路とは関係がないのですが、明るさについて質問です。
NSPLR60CS-K1は光束18lmと書いてあるのですが、このLEDを複数個使った場合は単
純に18lm×個数=全体の光束と考えてよいのでしょうか？
たとえば300lmのLED電球と18lm×17個=306lmは同じ明るさと思ってよいのでしょう
か？

Re: ニッケル水素4本で雷神LED18個点灯できますか？ - よっしー

2013/06/02 (Sun) 01:46

inara1様、お忙しいところ実際に回路まで組んで試して頂き、
ありがとうございます。

この回路はLEDを2本直列にした点灯回路が9組並列ですが、
3組増やして12組並列でも点灯可能でしょうか？
先日お話しした通り、2本直列を1面に2組で6面にしたいと思っています。

また、明るさを連続で変えられるのは非常に魅力的なのですが、
蛍光灯ランタンのスイッチ部分に上手く組み込めるかがちょっと心配です。

組み込みが出来ない場合、今ついているスイッチを使用したいので、
2段階調光の回路図もお教え頂けないでしょうか？

あと、もしアルカリ電池を使用する場合は、2本ダミー電池（何か導体）
を入れて6本9Vにするのが、一番無難ですかねぇ？

いろいろ質問やお願いばかりで申し訳ありませんが、
ご返答よろしくお願いします。

Re: ニッケル水素4本で雷神LED18個点灯できますか？ - よっしー

2013/06/03 (Mon) 15:37

inara1 様、お世話になります。

スイッチ付き可変抵抗を使った場合の回路図、ありがとうございます。


今付いているスイッチの画像を添付します。
正確には「off-弱-強」ではなくて、「ナイトライト-off-強-弱」でした。済みま
せん。

左上の写真が今回使用する蛍光灯ランタンです。
右上が基盤を正面から見た写真です。
左下が基盤のパターン側です。
右下が基盤パターンに部品を配置した図です。

スイッチは内周・外周の2回路になっているみたいです。

スイッチが「HIGHT」の時はR1のみ、「LOW」の時はR1+R2を通るようにして抵抗値
を変えてトランスに流れる電流を変えて、明るさを変えているんですかねぇ？

右下の写真の赤丸のあたりでパターンをカットすれば2接点スイッチとして使用で
きそうですが？

分かりにくい写真で申し訳ありませんが、このスイッチを利用した回路をお願いし
ます。


ダミー電池に関しては、電池ボックスが単1なので、単3→単1アダプタの両端子を
コードで接続して作ろうと思っています。


LEDについてお聞きしたいのですが、いろいろHPを見ていたらOptoSupplyという
メーカーのOSM74EZ4E1Pを見つけました。
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-06394/
OSM74EZ4E1Pの方が明るいのに安いので、こちらの使用も考えています。
でも安かろう悪かろうなのかなという心配もあります。

出来上がったLEDランタンは年間で20時間くらいしか使わないと思います。

inara1様でしたら、どちらのLEDをお使いになりますか？

相変わらず、質問ばかりで申し訳ありません。

また、「光束と明るさについて」詳しく説明して頂き、ありがとうございました。
大変よくわかりました。

Re: ニッケル水素4本で雷神LED18個点灯できますか？ - よっしー

2013/06/05 (Wed) 00:37

LEDについていろいろ調べていたら、先日お話ししたOptoSupplyのOSM74EZ4E1Pは色
温度が高すぎました。

OSM543Z4E1P（http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-04785/）の方が色温度が
低くて良いのですが、VR(最大):15Vとなっています。

この電圧では当方希望の18～24個の点灯は出来ませんよね？

Re: ニッケル水素4本で雷神LED18個点灯できますか？ - よっしー

2013/06/13 (Thu) 15:14

お世話になっております。

先日inara1様にお教えいただいた回路図を見ると、VR+R25でLMC555の
3番-6番に流れる電流を変えて明るさを変えているみたいなので、
添付の回路図の赤い囲みのようにすれば元々付いているスイッチを使って
「off-強-弱」の調光が出来るのではないかと思うのですが、如何でしょうか？

また、OSM543Z4E1PのLEDは9.3Vtypとなっているので、すべてを
並列に繋ぐ必要があるし、電池の消耗を考えると昇圧しないと無理ですよね？

出来れば日亜のNSPLR60CS-K1よりOSM543Z4E1Pの方が、安くて明るいので良いので
すが？

ちなみに、OSM74EZ4E1Pはちょっと色温度が高いのですが、
こちらもNSPLR60CS-K1よりも安くて明るいので気になっています。
でも、OSM74EZ4E1PはVFは3.1VでNSPLR60CS-K1と同じなんですが、
IF:90mAとなっています。
ちょっと電流が高い気がするのですが、このLEDで点灯することは可能でしょう
か？

お忙しいとは存じますが、アドバイスをお願いします。

Re: ニッケル水素4本で雷神LED18個点灯できますか？ - inara1

2013/06/13 (Thu) 18:33

＞赤い囲みのようにすれば元々付いているスイッチを使って「off-強-弱」の調光が
出来るのでは
残念ながら、その方法だと、パルスの周期が変わるだけで、duty（LEDが光ってい
る時間の割合）が50%と一定になってしまうので、明るさを変えることはできませ
ん。

前の回路
（http://bbs3.fc2.com//bbs/img/_454800/454703/full/454703_1370119427.jpg）
の可変抵抗VRを取り外して、端子2-3間に10kΩの抵抗を取り付け、端子1-2間の抵
抗をスイッチで100kΩ（High）と1kΩ（Low）に切り替えられるようにすれば明る
さを変えることができます。スイッチで切り替える抵抗のうち、1kΩのほうの抵抗
は、好みの明るさになるように、500Ωから5kΩの範囲で変えて実験してみるとい
いと思います。

平日は仕事で実験する時間が取れないので、土日まで待ってください。

Re: ニッケル水素4本で雷神LED18個点灯できますか？ - よっしー

2013/06/15 (Sat) 13:32

ご説明して頂いた内容で回路図を直してみたのですが、添付の図で合っています
か？

タイマーIC555の原理が何にも理解できていないので、可変抵抗VR周辺の回路の意
味が全く分かりません。ネットでいろいろ検索してみましたが、今一理解が出来ま
せん。もしよろしければ、原理を教えて頂けますか？

また、タイマーIC555を理解するのに良い本やHPがありましたらお教え頂けます
か？

Re: ニッケル水素4本で雷神LED18個点灯できますか？ - inara1

2013/06/15 (Sat) 13:51

＞添付の図で合っていますか？
合ってます。
ブレッドボード等で実験してみてはいかがでしょうか。この回路はLED数を変えても明るさは変わらないので、LED1とLED2を光らせる部分だけの回路を組んで、実際に光らせてみて、スイッチのLow側の抵抗値を決めるといいと思います。

555の参考資料は(1)が良いです。
今回の回路は(2)と同じです。ダイオードを使ってLEDが光っている時間の割合（duty）を変える回路です。

(1)　555の動作原理　http://bbradio.sakura.ne.jp/555_01/555_01.html
(2)　555を使ってLEDの点灯時間を変える　http://bbradio.sakura.ne.jp/555_01/555_01.html

Re: ニッケル水素4本で雷神LED18個点灯できますか？ - よっしー

2013/06/15 (Sat) 15:27

早速のご返答、ありがとうございます。

合っているとのことで、良かったです。

ちなみに、スイッチをHighにもLowにも接続しない場合、回路はoff状態になるので
しょうか？


＞ブレッドボード等で実験してみてはいかがでしょうか。
実は、まだ部品を購入していません。

そろそろ購入しようと思っているのですが、LEDをどれにしようか悩んでいます。

いろいろ調べていると、候補が沢山出てきてしまい悩んでいます。

(1)OSM543Z4E1P(Vf=9.3V(typ) If=20mA 25lm 3000K)
　　　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-04785/

(2)OSM74EZ4E1P(Vf=3.1V(typ) If=90mA 25lm 3800K)
　　　http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-06394/

(3)NSDL570GS-K1(Vf:3.4V(typ) If：70mA 23lm f4P9)
　　　http://www.led-paradise.com/product/959

(4)NSPLR60CS-K1(Vf:3.1V(typ) If:50mA 18lm f6P7)
　　　http://www.led-paradise.com/product/701

この中で回路的に使用できないLEDはありますか？

自分の希望順位は(1)～(4)なのですが、inara1様でしたらどのLEDをお使いになら
れますか？

Re: ニッケル水素4本で雷神LED18個点灯できますか？ - inara1

2013/06/15 (Sat) 18:44

元のランタンのスイッチを利用して、明るさを4段階に変える回路を添付します。
これがお望みの回路ではないでしょうか。この回路を実際にブレッドボードで動作
させてみて（LEDは2個だけ）、LEDの見た目の明るさで、R28、R29、R30の抵抗値を
決めました。

添付図の下の絵は、元の回路基板の改造方法を示したものです。左の写真のよう
に、抵抗とダイオードとリード線を外し、パターンを１箇所カットした後、右の写
真のように、a、b、ｃ、eの配線を取り付けます（a、b、ｃ、eは回路図のa、b、
ｃ、eに対応します）。回路図にはdという接点がありますが、これはどこにもつな
がっていない接点なので、右の写真にdの配線はありません。

スイッチの接点b-a間がつながっているときにLEDは最も明るくなり（Highモード）
ます。接点ｃ-a間がつながっているときはやや暗くなり（Lowモード）、接点d-a間
がつながっているとき（aがどこにもつながっていないとき）は消灯し（OFF）、接
点e-a間がつながっているときに最も暗くなります（Night Light）。

この回路では、接点aがどこにもつながっていないときに、LEDを完全に消灯させる
ために、R27（1MΩ）を追加しました。これがないと、スイッチがOFFの位置（接点
dの位置）のとき、10秒に1回くらいLEDが弱く発光します。R27を入れると完全に消
灯します。このときの回路の消費電流は0.1mAと非常に小さいので、別の電源ス
イッチでON/OFFしなくてもいいと思います。

R2、R4、R6、...、R24の抵抗値でLEDの最大電流が決まります。
抵抗値（Ω）=1300/If(mA)
で計算できます。
If=50mAとするときは22Ω、If=90mAとするときは15Ωとします。

LEDの選定にお悩みのようですが
(1)　OSM543Z4E1P(Vf=9.3V(typ) If=20mA 25lm 3000K)　
http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-04785/
はVFが8.9V～10.8Vと高いので使えません。LED内部は3個のLEDが直列になっている
ようです。

(2)　OSM74EZ4E1P(Vf=3.1V(typ) If=90mA 25lm 3800K)　
は単体LED（VFが3.1Vと低い）なので使えます。If=90mAなので、R2、R4、
R6、...、R24の抵抗値は15Ωとします。

(3)NSDL570GS-K1(Vf:3.4V(typ) If：70mA 23lm f4P9)　http://www.led-paradise.
com/product/959
は単体LED（VFが3.1Vと低い）なので使えます。If=70mAなので、R2、R4、
R6、...、R24の抵抗値は18Ωとします。

(4)NSPLR60CS-K1(Vf:3.1V(typ) If:50mA 18lm f6P7)　
http://www.led-paradise.com/product/701
は単体LED（VFが3.1Vと低い）なので使えます。If=50mAなので、R2、R4、
R6、...、R24の抵抗値は22Ωとします。

(2)から(4)のLEDは指向角が140度～150度と揃っているので、どれを使っても光の
広がり方に大きな差はないと思います。

ただし、(2)から(4)のLEDは発光効率が違っているので、同じ光束の光を出すとき
に、全消費電流（IF×LEDの列数）の小さいものを選んだほうがバッテリーの持ち
がよくなるはずです。

(4)のLEDを24個（2個直列×12列）使ってIf=50mAで動作させ、最も明るくなるよう
な設定（High）にしたとき、全光束は24×18lm=432lm、全消費電流は50mA×
12=600mAとなります。(2)のLEDはIf=90mAで25lmなので、16個（2個直列×8列）の
LEDで400lmの光束になりますが、このときの全消費電流は90mA×8=720mAになりま
す。(3)のLEDはIf=70mAで23lmなので、18個（2個直列×9列）のLEDで414lmの光束
になりますが、このときの全消費電流は70mA×9=630mAになります。

したがって、(4)のLEDが最も効率が良い（同じ光束で消費電流が最も少ない）こと
になります。(4)のLEDが良いのではないでしょうか。(4)のLEDはIf=50mAなので添
付の回路図（R2、R4、R6、...、R24の抵抗値は22Ω）がそのまま使えます。

Re: ニッケル水素4本で雷神LED18個点灯できますか？ - よっしー

2013/06/16 (Sun) 02:32

inara1様、非常にわかりやすいアドバイスありがとうございます。

バッテリーの持ちという話が出てきたので、ちょっと確認のためにお聞きしたいの
ですが、電池を直列につないだときの容量は1本でも6本でも同じで、並列の場合は
1本の容量×並列数(2本並列ならば容量は2倍)でいいんですよね？

実は電池ボックスは単1仕様なのですが、経費削減のために単3×2本→単1アダプ
ターを使おうと考えていました。

1本2000mAHくらいの電池だと単1アダプター1本当たり4000mAHとなり、(4)のLEDを
24個だと全消費電流は600mAなので、6.5時間くらいしか使えないといことですよ
ね？

バッテリーの持ち時間に関しては全く気にすることを忘れていましたが、これでは
ちょっと短すぎるなと思いました。

もし電圧を昇圧してLEDを3個直列×6並列にしたら全消費電流は半分の300mAになる
ので、12時間くらいは持ちますか？それとも、昇圧の部分でロスが出てしまい、12
並列の場合とほとんど変わりませんか？

折角ほとんど完成状態を考えて頂いたのに申し訳ありませんが、お教え頂けます
か？

よろしくお願いします。

Re: ニッケル水素4本で雷神LED18個点灯できますか？ - inara1

2013/06/16 (Sun) 05:56

バッテリーの持ちは、何本直列にしているかに関係なく、消費（放電）電流で決まります。2000mAhの容量のバッテリなら、600mAで3.3時間です（6.5時間ではない）。

通常バッテリを並列にすることはしません。放電量（電圧）の違うバッテリを並列接続すると、電圧の大きなバッテリから電圧の小さなバッテリのほうに大きな電流が流れて、劣化する可能性があるからです。身近な機器で電池を並列接続したものはないはずです。

以前、ニッケル水素電池（1.2V）を8本直列にした9.6Vを電源とするというお話でしたが、バッテリの持ちを考えて、ニッケル水素はやめて、単一のアルカリ電池を6-8本（9V-12V）に変更するという話に変わったと思います。そのとき、アルカリ電池が6本でも8本でも電池の持ちは変わらないから、2本をダミーにして6本にしたほうが経済的だとアドバイスしたと思います。

ランタンの電池ボックスが単一8本用なら、単一のアルカリ電池を6本と単一のダミー電池2本にしたほうがいいです。この前、秋葉原の千石電商に行ったとき、単一のダミー電池が売られていました（200円くらいと電池より高価）。単一のアルカリ電池を6本使ったときの電池の持ちは、ここ（http://industrial.panasonic.com/www-data/pdf2/AAC4000/AAC4000CJ30.pdf）の1ページ目にある「定電流連続放電」のグラフから分かります。横軸の電流が600mAのところでの持続時間を見ます。電池の電圧が何Vまで下がったときを寿命とするか（終止電圧）によって時間が違いますが、1Vなら13時間くらいになります。容量に換算すると7800mAhとニッケル水素よりは大きくなります。

600mAの電流というのは、ランタンの明るさを最大（High）にしたときの電流です。ランタンの明るさがLowだと200mAくらいの電流に落ちるので、その明るさで使っていれば、3倍の39時間くらいの電池寿命になります。

Re: ニッケル水素4本で雷神LED18個点灯できますか？ - よっしー

2013/06/16 (Sun) 10:30

＞ニッケル水素はやめて、単一のアルカリ電池を6-8本（9V-12V）に変更するとい
う話に変わったと思います。

当方の説明が悪かったみたいですが、「場合によってはアルカリ電池を使用する可
能性もあるかな」というのは、基本はニッケル水素8本を使って、時には(充電切れ
や充電忘れの時)アルカリ電池を使うこともあるかもしれない（アルカリの時は6
本）という意味でした。なのでメインはニッケル水素のつもりでした。


＞通常バッテリを並列にすることはしません。

とのことですが、http://page17.auctions.yahoo.co.jp/jp/auction/v292320468
のようなアダプタはいけないということですか？
同一の電池を使えば問題ないかと考えていたのですが？

「今さら、何を言っているんだ！」とお思いかもしれませんが、もう少しお付き合
いして頂けますか？

よろしくお願いします。

Re: ニッケル水素4本で雷神LED18個点灯できますか？ - よっしー

2013/06/18 (Tue) 01:04

お世話になっております。

やはり電池の持ち時間等を考えると、アルカリ電池の使用が良さそうですね。

よくよく考えてみると1年間の実際の使用時間はせいぜい15時間くらいなので、電
池は1セットあれば大丈夫そうですもんね。「単1アルカリ電池は高いから」と考え
ていた自分が恥ずかしいです。

inara1様にお教え頂いた最終回路図で作ってみたいと思います。

あと、ひとつ教えて頂きたいのですが、R1(100Ω)・R2(22Ω)・R25(4.7kΩ)の抵抗
値はどのようにして決まっているのでしょうか？

トランジスタを使った定電流回路について調べてみたのですが、ほとんどがトラン
ジスタ1つの回路で、トランジスタを2つ使用した今回のような回路が見つかりませ
んでした。

お教え頂いた回路図の通り作れば良いのですが、出来れば抵抗値の決め方も知って
おきたいと思います。

勝手なお願いですが、よろしくお願いします。

Re: ニッケル水素4本で雷神LED18個点灯できますか？ - koge

2013/06/27 (Thu) 12:51

便乗質問すみません。

この回路図は電源が7～10vとなっていますが、3.6～4.5vでLEDが2または4本の場
合、どこをどう変更すれば良いですか？

Re: ニッケル水素4本で雷神LED18個点灯できますか？ - inara1

2013/06/27 (Thu) 18:22

kogeさん

＞この回路図は電源が7～10vとなっていますが、3.6～4.5vでLEDが2または4本の場
合、どこをどう変更すれば良いですか？
電源電圧が3.6V～4.5Vで、合計2本または4本のLEDを点灯させるということです
か。

LEDの動作電圧が3.4Vくらいのものを2本直列にすると、動作電圧が6.8Vくらいにな
るので、電源電圧が3.6V～4.5Vだと、2本直列では点灯できません。1個のLEDを何
個か並列接続しても、実際の動作電圧は3.2Vから3.6Vくらいの範囲でバラツキがあ
るので、電源電圧が3.6V近くまで下がったとき、動作電圧の高いLEDが暗なってき
ますが、点灯させることは可能です。

電源電圧が3.6V～4.5Vというのはアルカリ乾電池3本直列ということでしょうか
（3.6Vは電池が消耗したときの電圧？）。使用するLEDの型番が分かれば教えてく
ださい。点灯させるLEDの個数も教えてください。上の回路ではパルス幅変調とい
う方法で明るさを調整していますが、パルス幅変調を使わず可変抵抗（ボリュー
ム）で明るさを変えることもできます。どちらがいいですか。お答えいただければ
回路を考えてみます。