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2014年11月25日 (火曜日)

LEDライト改造で知りたい情報(2017/8/30追記:ワンクリック電源ON/OFF回路の検討)

 100均LEDライト改造で電池1~2本(1.5V~3V)を使って白色LEDを点灯したい時は、 お手頃なCL0117やCL0118B等の昇圧チップがあるので、これを上手く扱う情報を記載します。
 また、すぐに焼けてしまうスイッチの代わりにFETスイッチを導入する方法とか、CL0118Bを使って定電流制御が可能かどうか勘考した結果も記載。さらに同系統な昇圧チップである
CX2601に加え、新たにYX8113の検証情報も記事全体の真ん中辺りに記載。
 小さなタクトスイッチを使って大電流ハイパワーLEDの点灯ON/OFFをコントロールする回路については最後の方に追記しておきました。
 フリスクLEDライト?(⇒フリスクライトNo.1とかフリスクライトNo.2とか
フリスクライトNo.3とか)

Cl0117_circuitonlyCl0117only_connect 上図は47μHを使う最も標準的なCL0117回路で、コンバーターチップとインダクターの二つだけで白色LEDを点灯できるシンプルな使い方。

Cl0117only_1 上図の液晶画面はLEDの両端に掛かる電圧を計測したもので、パルス波形になってます。ピーク最大で5Vの電圧がLEDに掛かっていたり、120kHz前後で発振している様子が読み取れ、高速で点滅しているけれども人間の目には判らないだけです。

02060011_2   シリカ「珍しい槍?見つけちゃいました。これでランサーにジョブチェンジ?」
     (できません)              from 『ソードアート・オンライン』

 シリカの見つけた槍?はSBD(ショットキーバリアダオイード)で、整流時の電圧降下が低く、電池一本1.5V回路ではとても役に立つシロモノ。このPANJITのSBM1045VSSは1.5A流れた時の電圧降下が0.3V以内でとても小さい(一般シリコンダイオードでは0.6V以上食われるネ)。

Cl0117_circuitsbdc 上図はCL0117標準回路にちょっと細工してSBM1045VSSと47μF積層チップコンデンサーとを組み合わせた整流回路追加バージョン。

Cl0117sbdc_1 早速、SBDとコンデンサーによる整流素子を組み合わせた回路でLEDの両端電圧を計測してみると、整流後は綺麗な直流波形となりLEDにはコンスタントに3Vが掛かっている(CREEチップXP-G使用でVf値2.95Vのもの)。

Cl0117_h_ver2_2 上図はCL0117標準回路へSBDとコンデンサーによる整流素子を組み合わせた回路において、白色LEDに流れる電流値をまとめたもの。組み合わせるインダクター最適値を探るべく3.3~100μHから8点、LEDは3Wと5Wの2種類(Vf値が異なる)を選定し比較プロットしてある。なお電源は電池ではなく定電圧電源を利用、1.3V及び1.5Vを入力した時の電圧依存性についてもプロットしておいた。

Cl0117_uh_ver3 さらに詳しくLED電流値のピークを探るためインダクターを22μH、33μH、47μHに絞り込んで測定し直した。

 ◆グラフから読み取れるインダクター最適条件は以下の通り。
   1.入力電圧には依存せず20~30μH前後に電流値のピークがある(再検証済み)。

   2.E6系列であれば22μH,33μHを選択するのが妥当か。

 上図のデータは同メーカー同タイプのインダクターにおける吟味で、個々の直流抵抗値(Rdc)の影響は加味していないことが疑問。そこで次は回路標準47μHのインダクターで様々な形状のもの、トロイダル型、アキシャル型、ラジアル型、パワーチップ型等を探し出し、直流抵抗値(Rdc)の異なる場合で測り直した。

Cl0117_rdc_ver2 47μHのインダクターに絞って直流抵抗値(Rdc)の異なる色々な形状のタイプを組み合わせた時のLED電流値比較。

Cl0117_rdc_ver3 さらに、インダクターを22~33μHの範囲内で形状や直流抵抗値(Rdc)の異なる様々なタイプを試してプロットしてみた。

 ◆上図より読み取れるLED電流に与える影響は以下の通り。
  1.インダクターの直流抵抗値(Rdc)は低いものほどLED電流を流せる
  2.比較的に高いLED電流値を吐出したのはRdc=0.03Ω前後のトロイダル型と
    パワーチップ型で効率の良さが伺える
  3.アキシャル型は小型化には有利だが、傾向的に電流値は低い
  4.LED電流の示す傾向は入力電圧に依存しない。

 ※しかしながらいくら効率が良くてもトロイダル型や大型パワーチップは、LEDライトに組み込み
  スペースが無ければどうにもならない。組込スペースを勘案しながらラジアル型を選択する
  のが妥当だろう。
 

【測定結果に対する懸念事項とその対応について】

  懸念1 以前の測定では、デジタルテスターの200mAレンジを使っているため比較的に高い
       シャント抵抗の影響を強く受けており、全体的に電流値が低めに出ていた。
  改善⇒回路に電流測定用精密級20mΩシャント抵抗を入れ200mVレンジで再計測した。
  懸念2 以前の測定では、回路検証と電流計測をブレッドボードの仮配線で行っていたため、
      接触抵抗の影響を受けまくっており、これも電流値を低く見積もる結果となっていた。
  改善⇒回路は空中配線で全てハンダ付けを実施、接触抵抗による電圧降下を完全に無くして
      再計測した。結果大幅に電流値の向上したデータを得た。
  懸念3 CL0117標準回路における整流していないパルス電流は正確に測れない。
     ⇒数値そのものを吟味するのは意味がなく傾向を掴む程度の認識に留める。
  懸念4 すべてのSBDの電圧降下が低い訳では無い。
     ⇒仕様書の電気的特性をチェックして選定することが重要。
      ※今回使ったSBD(SBM1045VSS)は、秋月電子通商で手に入るSBDの
       中でも極めて電圧降下が低いタイプで・・・といってもかなり巨大なのではあるが。
  改善4 何十種類ものSBDを取り揃えて比較検討してみた。
     ⇒結果は、この記事の真ん中あたりにまとめておいたので参照のこと。

 

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 【2014/3/3追記補足事項】

 CL0117にSBDとコンデンサーとを併用した回路で、LEDを外した無負荷状態での電圧を測ってみたら11V出ていることを確認した。もちろん波形は綺麗な直流。コンデンサーの耐圧が6.3Vなので無負荷状態で回路を駆動するのは止めた方が良さそう。普段はLEDを繋いで3V前後が掛かる状態なので問題はないが。

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 【SBDの大きさに関する小ネタ】

020800221  シリカ「ピナったらまた齧っちゃって・・・でもこんなところに結晶アイテム見つけちゃいました。」
      (ピナご苦労)                       from 『ソードアート・オンライン』

 SBM1045VSSは極めてVf値の低いSBDだが、樹脂モールドは巨大でLEDライトに易々と組み込める様なシロモノではない。そこでシリカの使い魔小竜ピナに頑張ってもらって封止樹脂を齧ってもらった?ところ、上図の様な構造が出てきた。まさか四角く切断したシリコンウエハーをそのまま挟み込んでいるとは。

020800371  リズベット「結晶?鉱石?槍の中央部に埋め込んであるなんて。剣の材料に使えるかしら~」
        (キリトのため?)                   from 『ソードアート・オンライン』

 シリコンチップを挟んでいるフランジ部分が銅色をしているのは樹脂封止してあった部分で、ハンダめっきの乗ってない所。この部分で切断すれば、組込にも困らない超小型化が可能に。でもリズベットに頼んで加工してもらったりすると剣になって戻ってきそうなので自己責任で処理すべし。

02090013  アスナ「この石板って、もしかして・・・。さて、キリトくんはどこかな~」
       (逃げろキリト)        from 『ソードアート・オンライン』

 アスナが右手に持っている黒い石板は、SBM1045VSSとほぼ同性能なSBDで、こちらは表面実装SMTタイプの超小型な製品。

020900171 SBR15U50SP5は4×5mmと小型で薄く、組み込みに困らない大きさ。値段は倍もするけど、ピナに齧ってもらうとか、リズベットに加工賃が払えないプレーヤーには良い選択肢かと・・・。(後日追記で最適SBD検証結果あり→すぐ下を参照)

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【2014/4/16追記:CL0117に組み合わせる最適SBD検証】

  

Sbd_vf_led_crrent_2 CL0117改良回路に組み合わせるSBDで、比較的簡単に入手可能な20種類について比較検証した。上図は外部定電圧1.5Vを電源として入力した時の、CREEチップXP-G(5W)に流れるLED電流を測定したもの。なお、Vf値はIf=500mA時のカタログ値を記載したもので、実際の測定回路におけるSBD両端電圧ではない。

 結果、Vf値の低いSBDほどLED電流は大きくなる傾向にあるが、全て140mA前後でほとんど差異は無かった。巨大モールドのアキシャルタイプSBM1045VSSでなくとも、小径モールドのアキシャルタイプ1S4と同等のLED電流になっている。さらに、米粒ゴマ粒大なチップSBDでも大差無かった。はぁ、これならわざわざ大きくて高いSBDで殻割りなどしなくても良かった・・・・・。(ピナ、今までホントご苦労様・・・・・あっ痛い痛い、ヤメロ齧るな・・・)

 20種類のSBDはそれぞれVf順方向電圧降下、耐電圧、最大電流、端子間容量が様々に異なっているはず、でも結果のLED電流はほとんど同じ。それならばと、一般シリコンダイオードを繋いでみると・・・ヲヲッ暗すぎて使い物にならない。シリコン型じゃなくてショットキー系なら何でもいい? そう思って無意味だが二つ直列に繋いでみたら大幅に特性差が出た。Vf値の小さなSBDだと低下したLED電流は数mA程度だったのに比べて、Vf値の大きなSBDでは数十mA落ちたので、確かにVf値は低いに越したことは無い。試しにSBDを二つ並列に繋いでみると数mA程度のプラスマイナスが種類によって発生するが、これは容量性負荷の違いが出る様だ。

 結論⇒SBDは耐圧40Vで最大1A程度の製品、米粒とかゴマ粒大のチップ品で十分。
     Vf値をやたら気にして、高価で巨大なSBDを殻割までして使う必要はなさそう。

 疑問⇒『Vfが変わると、電源側電流とか効率とかが変化しているんじゃない?』

 課題⇒確かに。今回は計測していないので何とも・・・。まだ検証の余地あり。

 

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【2014/8/19追記:CL0117におけるVDD端子の新しい接続方法検証】

 CL0117にSBDとCとからなる整流素子を併用してLED電流を稼ぐ方法においてCREEチップXP-Gを駆動した場合、1.5V電源入力時では従来145mA止まりだったものが、VDD端子の接続先を標準方法の電源+ではなくSBDのカソード、すなわち昇圧出力先に付け替えることで約3割増しの200mAまで向上することを確認した。接続変更詳細は以下の図を参照。

Cl0117_sbdc_vdd2

Cl0117_vdd_ver3 CL0117は昇圧出力の定電圧制御や定電流制御を行っていないので、電源電圧が下がるとそれによって昇圧電圧も下がってしまう。CL0117自身が動作するための電源入力であるVDD端子において、ここに掛かる電圧をコントロールすれば昇圧出力を制御できるのではないかと考え、コンスタントに3V前後を吐き出す昇圧後の電圧を掛けてみたところ上図の様にLED電流が増すことを確認できた。

 グラフではCREEチップのXP-GランクR4とXM-L2ランクU21A、OptoSuppry製のOSW4XME3C1S、エルパラ専用品番のLP-AWME56F1Aをそれぞれ接続した場合におけるLED電流値を比較記載した。これを見るとVf値の低いLEDほど電流を流せることが判る。 

 VDD端子における新しい接続方法を検証する場合において重要な注意点がある。CL0117にSBDとCとからなる整流素子を併用した回路は、出力にLED等を繋がない無負荷状態では11V前後の昇圧電圧を発生しており、この状態でVDD端子を新しい接続先のSBDカソードに繋ぐとVDD端子の入力定格を超えるためか一瞬で破壊してしまう(既に6個潰したし)。なので必ずLEDを繋いでおいて最大でも3~4V前後が掛かっている状態での接続を勧める。

※この検証結果について自分でも試してみたいと考えた方々へ。 くれぐれもブレッドボード等の仮配線で試さないこと。1.5~3Vの低電圧回路といっても、電流は下手すれば0.5~1Aも流れる大電流回路なので、 ちょっとした接触不良による電圧降下の影響が致命的になる。当方も過去にブレッドボード仮配線でデータ安定せずに悩んだ経緯あってもう懲り懲り。ユニバー サル基板使って配線組んでもいいが、最低でもオールハンダ付けの空中配線で試すことを勧める。 

※もう一点付け加えておくが、LED電流値を測る際にくれぐれ もテスターの200mA電流測定レンジを使わないこと。理由はテスター内部測定回路上に数Ω前後の高いシャント抵抗を挿入している関係で、そこでの電圧降 下が致命的になるから。微小シャント抵抗内蔵の10Aレンジがあるならそれに越したことはないが、1A以下の数値を正しく読めない可能性がある。当方で は、精密級10mΩのチップ抵抗をLED配線に挿入してその両端電圧を±200mVのデジタル電圧計で読み取っている。これなら仮に1A流れたとしても 0.01Vの電圧降下に留まるから影響を極力抑えることができる。

 

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【2014/10/05更新:CL0118Bにおける最適インダクター検証およびVDD端子の新しい接続方法検証】
 (データに各社LEDでの特性データ追加)

 

Cl0118b_circuitonly 1.5V電池2本を使った白色LED駆動用の昇圧回路は、標準的な使い方では上図のようにCL0118Bと47μHのインダクターを使った簡単な回路。

Cl0118b_circuitsbdc 一般的な標準回路にちょっと細工を施してSBDとコンデンサーとを追加し、パルス電流を整流してLEDに投入することにより発光効率が上がらないか検討してみる。

Cl0118b_uh_2 上図は、CL0118BにSBDとコンデンサーとによる整流素子を組み込んだ回路で、インダクターのμH値がLED電流にどれほどの影響を与えるか測定してみたもの。22~47μHの範囲で広いピークを示し、LED電流は350mA程度流れていることが判った。このことからピーク中心部に位置する33μHあたりを使えば最も効率は良さそうである。

Cl0118b_rdc インダクターのRdc(直流抵抗値)も重要なファクターなので、Rdc値の異なる様々なタイプの47μHインダクターについて、LED電流がどの様な影響を受けるか試してみたところ、抵抗値の低いものほどLED電流値が流れる傾向で、これはCL0117検証時と同じ特性。アキシャル型は小型で組み込みが楽だけれどもLED電流は低く、ラジアル型やパワーチップ型、トロイダル型は比較的に高いLED電流を流すことが出来るけれどもコアの大きさが問題になってくるから、そのあたりは組み込みスペースとの兼ね合いでよりよいものを選択すればいい。

Cl0118b_sbdc_vdd2 CL0118Bに最適インダクターの33μHと、PANJITのSBD(1S4)と47μFのコンデンサーによる整流部を組み合わせた回路において、さらにVDD端子の接続先の影響を調査してみた。これは先のCL0117検証時と同じ接続構成がCL0118Bでも有効かどうかを見極めるためのもの。

Cl0118b_vdd_ver2 上図は、CL0118BのVDD端子接続先を標準的な電源+に接続した場合でLED流がどの様な影響を受けるかを計測したもの。CL0117検証時の場合と同様、電源電圧に比例してLED電流も直線的に変化するという結果を得た。

 

 なお、エルパラ製LP-AWME56F1Aは単独使用の場合、電源電圧は2.0Vあれば120mAのLED電流を確保できるが、それ以上の入力電圧ではオーバードライブになるので注意。また3本パラレルで使用した場合はCREEチップXM-L2ランクU21Aとほぼ同等の特性を示すが、発熱量に関しては異なる挙動を示す。XM-L2だとそこそこの発熱があって放熱板が熱くなるけれども、LP-AWME56F1Aではほとんど発熱が無い。これは組み込み先の放熱対策を打たなくても使えるということだから誠に都合が良い。

Cl0118b_vdd_ver3_3 上図は、CL0118BのVDD端子接続先をSBDのカソードへ繋ぐ(昇圧整流後の電圧を掛ける)場合において、メーカー各社別のLED電流がどの様な影響を受けるか計測したもので、CL0117で検証した場合とは少し違った特性を示すことが判った。

 

 電源+に接続する標準の繋ぎ方だと電源電圧に比例してLED電流も直線的に変化するが、SBDカソードに繋ぐ方法だと2.4Vまでは直線関係を示すものの、それ以上の電圧領域では頭打ちに なって伸びなくなるタイプが存在しており、Vf値の低い(大概は3V以下の)LEDでこの傾向が強い。オプトサプライ製LEDが影響を受けにくいのは、恐らく比較的高いVf値に要因があるものと考える。
 しかしながらこの頭打ち特性はむしろ歓迎すべきもの。なぜなら電池電圧が新品の3.2Vから使い込んでいって 2.6Vまで落ちてもLED電流の変化は少なくて光量が安定しているということだから。一つ気懸かりなことがあるとすれば、電源電圧が3.2Vある時のXM-L2ではLED電流が急増していること。3.1Vまで下がれば落ち着くのだけれど、実際の電池駆動時には一瞬で電圧が下がるだろうから、そんなに気にしなくても良いかも。

 

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【2014/11/25更新:CL0117を並列に接続した時のLED電流値検証】

  

Cl0117paracoilsbdc_2 上図の回路は、CL0117に整流用のSBDとCとを併用する回路において、さらにCL0117自身を2個並列に接続したもの。内蔵FETの駆動力を単純に増強できる可能性を確かめてみる。入力電圧に対するCREEチップXP-GランクR4の出力LED電流は後に示すグラフへまとめてプロットしておくので参照のこと。

  

Cl0117paracoilsbdc_vdd 上図の回路はCL0117に整流用のSBDとCとを併用しつつ、VDD端子をSBDのカソードに接続する特殊な使い方において、さらにCL0117を2個並列に接続した場合の効果を検証するもの。入力電圧に対する出力LED電流値を後のグラフにプロットしておく。

Cl0117coilsbdparac_2 上図の回路はCL0117からインダクターコイルを経てSBDに至るまでの回路を並列に接続したもの。こちらも入力電圧に対するLED出力電流値をプロットするので後に示すグラフを参照のこと。

Cl0117coilsbdparac_vdd 上図の回路はCL0117からインダクターコイル、SBDまでの回路を並列に接続しつつ、さらにVDD端子の接続先をそれぞれのSBDカソードに繋いだ改良型回路。

 

 以上、4系統の回路接続方法におけるLED出力電流値の比較グラフを下図へ一つにまとめて見比べてみる。Cl0117_2para  【◯】でプロットしているのはCL0117を一つだけ使ったシングル回路における状況を示すもの。
 【△】でプロットしているのはCL0117のみを単純に並列接続したパラレル回路における状況を示すもの。
 【◇】でプロットしているのはCL0117、インダクターコイル、SBDまでの主要回路を並列接続したもの。

 単純にCL0117の素子だけを並列に接続した場合では5割増しの150%程度にLED電流が増加していく傾向を認めることができる。そしてCL0117を素子のみではなく主要な昇圧回路とともに並列接続した場合ではほぼ10割増しの200%程度までLED電流は増加することを確認できた。なお、1.5V入力時においてLED電流が380mA流れている時の電池側電流は1165mAを確認している。

※再度忠告。

※この検証結果について自分でも試してみたいと考えた方々へ。 くれぐれもブレッドボード等の仮配線で試さないこと。1.5~3Vの低電圧回路といっても、電流は下手すれば0.5~1Aも流れる大電流回路なので、 ちょっとした接触不良による電圧降下の影響が致命的になる。当方も過去にブレッドボード仮配線でデータ安定せずに悩んだ経緯あってもう懲り懲り。ユニバー サル基板使って配線組んでもいいが、最低でもオールハンダ付けの空中配線で試すことを勧める。

※もう一点付け加えておくが、LED電流値を測る際にくれぐれ もテスターの200mA電流測定レンジを使わないこと。理由はテスター内部測定回路上に数Ω前後の高いシャント抵抗を挿入している関係で、そこでの電圧降 下が致命的になるから。微小シャント抵抗内蔵の10Aレンジがあるならそれに越したことはないが、1A以下の数値を正しく読めない可能性がある。当方で は、精密級10mΩのチップ抵抗をLED配線に挿入してその両端電圧を±200mVのデジタル電圧計で読み取っている。これなら仮に1A流れたとしても 0.01Vの電圧降下に留まるから影響を極力抑えることができる。

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【2015/3/18追記:CL0117およびCL0118BへのFETスイッチ搭載検証】

Cl0117_normalsw CL0117にSBDとCとを併用した改良回路において電池の前後にスイッチを設けるのは一般的だが、電流は赤線で示したパワーライン上で0.5A近く流れるため接点容量の低いタイプを使っていると直ぐに焼けて接触不良を起こすことになる。LEDライトに組み込めるスイッチの大きさには制約があって小型なものを使ったりしていると、いずれ接触がおかしくなって使い物にならなくなる。

Cl0117_pchsw そこで、小型なスイッチを使える様にするため別なスイッチング素子を新たに搭載しようと考えた。ゲート駆動電圧の低いPchのMOSFETであるDMG3415Uを突っ込んでみたけれど、流石に電源1.5V系では不足気味で十分な導通状態とはならず、LEDは点灯するけれどそれなりに暗くて使えない。ちなみにFETスイッチの位置はハイサイド。

Cl0117_nchsw_2 FETスイッチには先に提示したハイサイドの他にローサイドもあるので試してみた。ゲート駆動電圧の低いNchのMOSFETであるIRLML6344TRPBFTRを突っ込んでみたけれども、こちらも駆動電圧不足で不完全導通、LED点灯しても暗くて使い物にならない。

 

Cl0117_nchsw_sbdk_3 それなら駆動電圧をどうにかすればいい話なので、昇圧整流後のLED電圧が2.9V前後あるからそれをゲートに注入してみると、予想外に上手くいってFETスイッチとしてちゃんと動作する!
 この回路、本当に動くのか?と懐疑的になるのは当然で、FETが導通もしていないのに昇圧整流後の電圧が先に出ている訳ない、と思ったのだけれど実際に回路を組んでみると、インダクターとSBDとを貫通してくる僅かな電圧で少しでもFETが通電すると昇圧動作が始まり、あとは連鎖的にゲート駆動電圧が増えて完全導通状態になるらしい。

Cl0117_vddsw インダクターとSBDとを貫通してくる電圧に気付いたことで思い付いたのは、CL0117のVDD端子をスイッチングする方法でこれも予想外に上手くいった。貫通電圧が1.5V以下なのでLEDは点灯すること無く、昇圧動作さえしなければ赤線で示したパワーラインを直結していても問題ない。しかも、VDD端子はほとんど電流が流れないので電流容量の小さなスイッチを使えるという利点もある。

Cl0118b_normalsw CL0117での考察に引き続いて3V電源系のCL0118Bでも検証してみる。上図は赤線で示したパワーライン上にスイッチを設ける一般的な回路で、こちらも電流は0.5A近く流れるため接点容量に余裕のあるスイッチを選定しなければならず、小型なものでは長持ちせず実用にならない。

Cl0118b_pchsw 電源が3VあるのでFETを駆動するゲート電圧の確保に事欠かない。PchのMOSFET、DMG3415Uを使ったハイサイドスイッチの回路は既に改造報告NO.14にて実証済みであり、毎日の様に使っているけれど不具合なく実用的。

Cl0118b_nchsw こちらはFETにNchのIRLML6344TRPBFTRを使ったローサイドスイッチ回路で、同様になんら問題なく動作する。

Cl0118b_nchsw_sbdk いくら3V電源といっても電池電圧が落ちてくればゲート電圧も下がってくる訳で、2V以下まで放電してくるとFETの導通も影響を受ける。これを解消するにはゲート電圧の供給元を電池電圧ではなく、昇圧整流後の高い電圧にすればいい。上図はそんな回路ではあるけれど、FETが導通していなければ出てこない昇圧整流電圧をいくらゲートに掛けたところでスイッチングするはずないと考えるのは普通。しかし、コイルとSBDとを貫通してくる電圧で僅かでもゲートが駆動できれば、あとは昇圧動作が始まって連鎖的にゲート電圧が増えるというカラクリ。

Cl0118b_vddsw CL0118Bの3V電源系でもコイルとSBDとを貫通してくる電圧はあるので、CL0117の時と同じ様にVDD端子にスイッチを設けてみると、これは上手くいかないのである。何故なら電源電圧が2.3V以上あれば、昇圧動作していなくてもコイルとSBDとを貫通してくる電流でLEDが点灯してしまってスイッチOFFが出来ず常時点灯状態になってしまうから。VDD端子でスイッチコントロールする方法は、電源電圧の低いCL0117だから出来るワザだったということです。

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【2015/5/19追記:CL0118B定電流コントロール回路の検証】

 電源3V系でCL0118Bをコンバーターに使った昇圧回路では、電源電圧の低下と共にLED電流が大幅に変動してしまうので明るさを一定に保つ ことは難しい。オペアンプを使ってLED電流値を監視しVDD端子にフィードバックする方法はあるけれども、そこまで本格的でなくても簡単な回路で似たよ うな特性が出せるかどうかを検討した。

Cl118bcoilsbdx2c_vr  上図は、検証用に作った回路。電源は1.5V電池×2本直列の3V式で、コンバーターにはCL0118Bを2回路並列で用いる。VDD端子には、半固定抵抗器で分圧した昇圧後の電圧を加えるのがミソ。ここへフィードバック用のトランジスターやFETを突っ込む回路も試したけれど、結果的には抵抗だけのほうがより良い特性を得た。

 

 半固定抵抗器の値はVR500Ωを図示しているけれども、色々と試したらこれが最も効率的だった。昇圧後の電圧は大概3V前後掛かるから、 VR500Ωには6mAの電流が流れることになりこれは無駄になってしまうのだけれど、試しにVR5kΩにしてみると無効電流が減っても定電流特性は逆に悪化してしまうので。

Cl118bcoilsbdx2c_vr_graph 上図はVDD端子に接続する半固定抵抗器の値が与える定電流特性への影響についてプロットしたもの。電源電圧が3~2Vと変動する中で、VR500Ωの時 ではLED電流値の変動が235~200mAの範囲に収まってる。VR1kΩでは245~200mAと若干悪化、VR5kΩになると320~200mA と大きく変動し制御出来ていないことが判る。また、VR500Ω以下のものを用いた場合では、LED電流値の変動はさらに小さくなると予想出来るけれども、半固定抵抗器自身に流れる電流が6mA以上に増加するのは許容できないだろう。

 

 今回の検証回路ではCL0118B昇圧回路を2並列接続しているけれども、これの意味は電源電圧2VでLED電流を最低でも200mA確保したかったからである。CL0118B単機駆動ではどう細工して頑張っても150mA止まりだけど、2並列接続するとVDD端子のフィードバックを外した時に 300mAまで出せる能力がある。ちなみにこのCL0118Bの2パラレル接続回路は、電源3V時でVDD端子フィードバック無しだと600mAを軽く超えてくるので、放熱設計していないXP-Gを駆動しようものなら焼損しかねないから注意が要る。

 

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【コンバーターチップに関する補足記載データ】

021200111  リーファ「鉄の爪?引っ掻かれたら痛そ~。お兄ちゃん、勝負しよっか!」
       (逃げるなキリト)         from 『ソードアート・オンライン』

 直葉・・・じゃなかったリーファが両手に持ってるのは1.5V用コンバーターチップで、右手のSMTパッケージはAH6211、左手のTO-92パッケージはCL0117。CL0117は何処でも売っているけれど、AH6211は今のところaitendoでしか見たことがない。このAH6211の性能を評価した。

Ah6211_h_2_2 これよりも前に公開していたデータは、デジタルテスター200mA測定レンジにおける高抵抗の内蔵シャントと、ブレッドボード仮配線接触抵抗の影響があまりにも酷かったので、AH6211の本来の性能を見誤っていた。

  この影響を排除するため全てハンダ付け結線とし新たに20mΩの電流測定用シャント抵抗を挿入してデジタルテスター200mVレンジで測定し直したところ、大幅にLED電流値が上昇する結果となった。標準仕様ではW数の高いLEDの場合、インダクターに5.6μHを選択するように記載してあり、確かに5μH前後にピークが出ている。

 なお2016年8月20日に再検証を行い、AH6211のV+端子をSBDカソードに繋ぐやり方で最適インダクター値がどう変わるか、またどれくらいLED電流を流せるかを測定し直した。この結果についてはこれ以降の後ろの方に追記しておきましたので参照願います(現在、データ公開停止中)

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【2015/7/10追記:CL0117類似CX2601改良回路検証結果】

 1.5V系電源で白色LEDを点灯するときに用いる昇圧回路ではCL0117が一般的ですけど、他にはSMDでCX2601というチップがありま す。100均のLEDライトでグリーンオーナメント製の【BLT LED LIGHT】が搭載している昇圧回路は、このCX2601とアキシャル型インダクター10μHとを組み込んでおり至ってシンプルなのですが、そのままの状 態では低いLED電流しか流せず照度値はあまり期待できません。

 そこでCL0117やCL0118Bにおける改良回路検証結果を応用しCX2601でも検討してみたところ、意外にもCL0117より性能の勝っている可能性が出てきました。 

Cx2601 CX2601は写真の通り表面実装型のSMDチップで、もしも上手く使いこなせれば組み込みスペース的にも可成り有利となるはずです。

Cx2601_sbdc_vnormal 今まで検証してきたCL0117及びCL0118B改良回路と同様にして、コイル昇圧後のパルス電圧をSBDとCとで整流してからLEDに流してみます。

Cx2601_sbdc_vnormal_grf_cl0117ver2 上図は、CX2601にSBDとCとからなる整流素子を併用した改良回路で、電源電圧を変化した場合にLED電流値がどんな影響を受けるかについて、昇圧コイルのインダクタンス別の依存性をプロットしたものです。

 コイルを変えながら測ってみると、電源電圧1.5Vの時に、4.7μHを使った場合で150mAまでLED電流が向上するものの、0.9V放電終 止電圧近辺では10mA以下で全く改善していません。比較データとしてCL0117の場合を【▲】でプロットしてみると、良くも悪くもない同等な性能と言 えそうです。

 

Cx2601_sbdc_vsbdk 次に、CL0117改良回路における検討と同様にして、CX2601自体の動作電源を電源+から取るのではなくて昇圧整流電圧から取るように組み替えて検証してみます。

Cx2601_sbdc_vsbdk_grh_cl0117ver2_2  上図は、CX2601にSBDとCとからなる整流素子を併用した改良回路で、さらにCX2601動作電源端子V+の接続先を電源+ではなく昇圧整流電圧す なわちSBDカソードに繋いだ場合においてインダクターおよび電源電圧がLED電流に与える影響をプロットしたグラフです。

 特筆すべきはインダクターコイルに2.2μHを使った場合で、電源電圧が1.5VあるとCREEチップXP-Gに280mAも流せるこ と。【▲】でプロットしたCL0117の場合ではどう扱っても200mA止まりでしたからこれは凄いです。さらに放電終止電圧の0.9Vまで下がっても 135mA流せるというのが これまた凄いことで、CL0117の場合だと電源電圧1.15Vで100mAを切りますから、明らかにCX2601の方が勝っているという結果でした。

 ここで注意点があるとすれば電源電圧が低い場合、【■】でプロットした1.0μHが【●】でプロットした2.2μHよりも僅かに勝っている様に見 えるのですけど、電源電圧が1.2V以上になると過電流によるチップのサーマルプロテクト機能が働いてLED電流は頭打ちになってしまうのです。勿論ちゃ んと放熱できれば2.2μHよりもLED電流は稼げるでしょうれど、恐らくは発熱に回っているエネルギーが多くなって昇圧効率は悪化しているものと推測し ます。

2015年7月19日追記------------------------------------

Cx2601_sbdc_vsbdk_ver4  上図は実際に100均LEDライト(改造報告No.16-4【BLT LED LIGHT】改四式)へ組み込むことを前提としたCX2601改良昇圧回路で部品定数を最適化したものです。2.2μHはRdcが0.017Ωの太陽誘電 製LHLC08NB_2R2Mを、整流素子としてSBRダイオードのDIODES製SBR15U30SP5を選定しています。

Cx2601_sbdc_vsbdk_grh_cl0117ver4  この回路上で電源電圧に対するLED電流値の挙動を調べてみると、最初は整流素子に定番の1S4を考えていたのですけれど、パルスピーク電流値を考えてより耐性の高いSBR15U30SP5にしてみたら、予想通り特性は良くなりました。具体的には電源電圧1.5Vの時、1S4よりもSBR15U30SP5 では25mAほどLED電流値が向上してついに300mAを越えました。Ni-MH電池を使った場合、1.2V前後で推移する電池電圧領域では200mA をLEDに供給出来そうです。

【2016/8/26データ追記:CL0117類似YX8113改良回路検証結果】

 1.5V系の電源で白色LED使う時は昇圧回路を組み込みますけど、CL0117やCX2601などを今まで検証してきましたが、今回はグリーンオーナ メント製BLT LED LIGHTのOEM品として発売されたダイソー製LEDスリムライトをバラした時、CX2601の代わりにYX8113が使ってありましたのでこれを検証 してみることにしました。

Yx8113_h_sbdc YX8113は他の100均LEDライトにも使っていますが、SOT23で超小型なため組み込み応用先は広そうです。上図は昇圧パルス整流用SBDと平滑用コンデンサーとを足して、さらにV+電源端子をSBDカソードに繋ぐお馴染みな回路です。

Yx8113_h_sbdc_graph  上図はYX8113に組み合わせるインダクター最適値を探るべく、4.7~22μHのラジアル形を組み合わせてみた時のLED電流値をプロットしたもの です。これによると、電源電圧が1.0V以下では4.7μHを使った方がより高いLED電流を流せますけれど、1.1V以上の領域では10μHに軍配が上 がります。ちなみに比較用としてCL0117の最適化回路時のデータをプロットしておきましたが、YX8113に分があるのは間違いなさそうです。

Yx8113_h_sbdc_graph_2  ひとまずインダクターは10μHあたりが良さそうと判ったので、φ7.8mmのLHLZ06NBシリーズよりRdcの低いφ9mmのLHLC08NBシ リーズに取り換え、さらにSBDの種類を変えて影響を見てみたところ、SBDは当初の1S4よりもSBR15U50SP5を使った方が若干LED電流が増 える傾向にありました。この要因がインダクターのRdcによるものなのかSBDの特性なのかはまだ追い込めていません、追試が必要なようです。

※この検証結果について自分でも試してみたいと考えた方々へ。 くれぐれもブレッドボード等の仮配線で試さないこと。1.5~3Vの低電圧回路といっても、電流は下手すれば0.5~1Aも流れる大電流回路なので、 ちょっとした接触不良による電圧降下の影響が致命的になる。当方も過去にブレッドボード仮配線でデータ安定せずに悩んだ経緯あってもう懲り懲り。ユニバー サル基板使って配線組んでもいいが、最低でもオールハンダ付けの空中配線で試すことを勧める。

※もう一点付け加えておくが、LED電流値を測る際にくれぐれ もテスターの200mA電流測定レンジを使わないこと。理由はテスター内部測定回路上に数Ω前後の高いシャント抵抗を挿入している関係で、そこでの電圧降 下が致命的になるから。微小シャント抵抗内蔵の10Aレンジがあるならそれに越したことはないが、1A以下の数値を正しく読めない可能性がある。当方で は、精密級10mΩのチップ抵抗をLED配線に挿入してその両端電圧を±200mVのデジタル電圧計で読み取っている。これなら仮に1A流れたとしても 0.01Vの電圧降下に留まるから影響を極力抑えることができる。

 
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【2017年8月30データ追記:ワンクリック電源ON/OFF回路の検討】

 100均LEDライト改造での苦労は、電源やLED、昇圧回路などのパワーアップしたものを作った当初は絶好調で使えていたのに、やがてチラチラし始めて点灯状態が不安定になることでしょうか。

 この原因はズバリ電源スイッチの接点容量不足です。各パーツをパワーアップすると回路に流れる電流はそれに応じて大幅に増加しますが、それを見逃したまま従来のスイッチをそのまま使っていると、数十mA程度の接点容量しかない汎用品に500mA~1Aも流すことになってしまい、やがて接点が焼けて接触不良を起こすのです。(→そういうものを幾つも作ってきました。)

 この不具合を防ぐには、電流容量に見合った電源スイッチへ入れ換えれば済む話ですが、組み込み先に余裕のない100均LEDライトだと大きなスイッチは使えないし、見た目にもゴツくなって趣が削がれます。500mA以上の接点容量を持ったスライドスイッチやオルタネートスイッチで、気軽に100均LEDライトへ搭載できる超小型なタイプは見たことがありません。

 それならどうするかというと、大電流の流れる電源ラインのON/OFFを機械的スイッチではなくてパワーMOSFETを使った半導体スイッチに置き換えるという作戦をとります。わずか数Vの制御信号を与えてやれば数Aクラスの電流をON/OFF出来る半導体スイッチはまさに打って付けと言えます。

 例えば米粒サイズのPchMOSFETであるDMG3415Uは、1.8Vのゲート駆動電圧を与えてやれば数Aの電流をコントロール出来ます。そしてゲート駆動電流は数μAしか要らないので、これを制御するスイッチには電流容量を気にする必要の無いくらい超小型な機械的スイッチが使えるのです。
 (応用先→
改造報告No.14

 さて、電源ON/OFFに半導体スイッチを用いたとして使えるスイッチの種類はどんなものがあるかというと、2P接点以上のスライド形かオルタネート形ということになります。いくら接点容量を気にしなくても良いといってもこれらのスイッチはある程度の大きさがあるので、選定は組み込み先の空きスペース次第でありそこがネックとなります。

 米粒以下の大きさで厚みが数mmもないタクトスイッチが使えればそんな問題とはオサラバなのでしょうけど、タクトスイッチは押している間だけしかONしないモーメンタリ動作品ですから、そういう用途向きにしか選定できません。クリック毎にON/OFFの切り替わるオルタネイト回路機構が簡単に手に入ればお誂え向きなのですが、実はあるんですねぇそんなモノが。

 高輝度LEDライトのメーカー製高級機にはワンクリックでON/OFFできるものがあり、これにはタクトスイッチのクリックを感知して電源用パワーMOSFETをコントロールするマイコンチップが搭載されています。そしてそんな機能を持ったチップがなんと100均LEDライトの中にもあって、しかも簡単に取り出して転用出来るモノがあるのです。

~転用の一つ目~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Img_08181 これはグリーンオーナメント製のサイクルセーフティライトの基板。中央にある白色チップLEDのON/OFFを、頭が黒く塗られた白い”謎の”4端子モジュールがコントロールしています。二つある剥き出しな反転バネがタクトスイッチで、クリック毎に常時点灯、早点滅、遅点滅、消灯を繰り返します。

Ng 上図は、その”謎の”4端子モジュールを利用してタクトスイッチでワンクリックON/OFFが出来る様にしたLEDライトの回路です。モジュールのSW端子へGND接地パルスが入るとOUT端子がGNDに落ちてMOSFETがONとなります。いわゆるシンク出力なので、PchMOSFETを直接駆動できるのがいいですね。
 上図の通りに回路を組むと、タクトスイッチをクリックするだけで電池からMOSFETを経てパワーLEDへは3Aもの電流が流れますが、タクトスイッチはこの大電流経路と関わっていないので焼ける心配はありません。ただし、ハイパワーLEDの方は放熱対策を施さないまま3Aも流せば簡単に焼損しちゃいますから、まともに上図を組んだらNGなので注意です。

Okver2 それならハイパワーLEDが焼けない程度に電流制限を設けてやれば良いので、350mA定電流チップのAMC7135を使う方法にしたのが上図。”謎の”4端子モジュールはシンク出力なので、PNPトランジスターを噛ましてからAMC7135のVDD端子をコントロールしてやればいい。

Img_09292                 これの応用→改造報告No.22-2

Img_10501_2                 これの応用その②→フリスクLEDライトNo.3

 ~転用の二つ目~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 

Img_11622 これは同じくグリーンオーナメント製でLEDミニタッチライトの基板。中央にSOP23-5形の米粒マイコンが鎮座、3個並列にしたチップLEDの点灯をコントロールしており、基板左端にある超薄型タクトスイッチをクリックする度に単純な点灯/消灯を繰り返します。Drive_circuit_2 上図はLEDミニタッチライトの回路図。こちらのマイコンモジュールもシンク出力となっており、PNPトランジスターを噛ましてチップLEDを駆動しています。SW端子がGNDへ落ちる度にOUT端子の出力がGNDとハイインピーダンスを行ったり来たりします。

Drive_circuit_3 このマイコンモジュールを転用したLEDライトの応用例。タクトスイッチのクリック毎にハイパワーLEDを350mA定電流で点灯/消灯します。

Drive_circuit_4 さらに応用例。LEDを定電流で駆動する場合、AMC7135だと350mAで固定されてしまいますが、NJW4616を用いるとセンス抵抗値次第で20mA~300mAまで調整可能です。上図では0.67Ωのセンス抵抗を挿入しており、300mA定電流設定となっています。

  定電流設定値(mA) = 0.2(V) ÷ センス抵抗(Ω) 

Img_12624                  (応用例リンク→改造報告No.23 

Circuit_for_chrgerbox そしてさらに進化した応用例。1.2Vのニッケル水素電池を2本直列にした2.4V電源系で、昇圧回路の動作をマイコンチップでコントロールしつつ、ハイパワーLEDを点灯させるもの。タクトスイッチのクリックを感知したマイコンチップはOUT端子がシンク出力となりGNDに落ちますので、PchMOSFETのゲートが引き込まれてソース・ドレイン間が導通状態となり、後段の昇圧チップEMH7601が動作を開始、ハイパワーLEDを点灯させるという具合です。FB端子に繋がっているVR1MΩの調整次第ですが、最大580mAまでLED電流を流せる能力があります。
 
Sdim08003               (応用リンク→充電用電池BOXのLEDライト化

 なお、この回路はニッケル水素電池が一本の時でも動作可能で、マイコンチップは1.2Vでも動作することを確かめています。PchMOSFETのゲート駆動電圧が不足気味かと思いますけれど、ソース・ドレイン電流は1Aも流せれば上等なので何とか大丈夫みたいです。ちなみにEMH7601は0.9Vでも昇圧動作可能であり、その入力電圧においてはLED電流が100mA取れるかどうかといったところです。

※分解と改造と応用は各人の判断にて行い、それによって生じる責任を負うこともお忘れなく。

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改造報告No.11-2_100均3LEDハンディライトAの輝度アップ改造(CL0118B+SBD+C、CREEチップXP-Gを3灯

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改造報告No.12-2_100均3LEDクリップライトの輝度アップ改造(CL0118B+SBD+C、CREEチップXP-GランクR4搭載

改造報告No.12-3_100均3LEDクリップライトの輝度アップ改造(CL0118B+SBD+C、オプトサプライの1WパワーLED搭載

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改造計画No.12-5_100均3LEDクリップライトの輝度アップ改造計画(CL0118B、LP-AWME56F1Aを3灯組み込み予定)

改造報告No.13____100均3LED自転車ライトの輝度アップ改造(LTC3490、CREEチップXP-G、ミニ単2NiMH)

改造報告No.14____100均4LEDハンディライトの輝度アップ改造(CL0118B+SBD+C、LP-AWME56F1Aを4灯)

改造報告No.15____100均LEDミニスタンドライトのスタイリッシュ改造計画(LED、昇圧回路未選定)

改造報告No.16____100均BLT LED LIGHTの輝度アップ改造(CL0117+SBD+Cの単機駆動、CREEチップXP-G_R4搭載)

改造報告No.16-2_100均BLT LED LIGHTの輝度アップ改造(CL0117+SBD+Cの重連駆動、CREEチップXP-G_R4搭載)

改造報告No.16-3_100均BLT LED LIGHTの輝度アップ改造(LTC3490単機駆動、CREEチップXP-G_R4搭載)

改造報告No.16-4_100均BLT LED LIGHTの輝度アップ改造(CX2601、CREEチップXM-L2ランクU21A)

改造報告No.17____100均2WAY LEDキーホルダーの輝度アップ改造(EMH7601、GM2BB65QK0Cを5灯、単6形NiMH)

改造報告No.18____100均LX-601の輝度アップ改造(CX2601、CREEチップXP-G)

改造報告No.19____100均5LEDスタンドライトの輝度アップ改造(AMC7135、LP-AWME56F1Aを5灯、Li-ion電池)

改造報告No.19-2_100均5LEDスタンドライトの輝度アップ改造(AMC7135、GM2BB65QK0Cを5灯、Li-ion電池)

改造報告No.19-3_100均5LEDスタンドライトの輝度アップ改造(AMC7135、LP-AWME56F1Aを10灯、Li-ion電池)

改造報告No.20____100均LEDランタンの輝度アップ改造(焦電センサー、AMC7135、CREEチップXP-G、Li-ion電池)

改造計画No.21____100均サイクルセーフティライトの改造計画(一部パーツの流用と応用考察)

改造報告No.22____100均ランチャーライトV9の輝度アップ改造(AMC7135、OSW54L5111P)

改造報告No.22-2_100均ランチャーライトV9の輝度アップ改造(AMC7135、CREEチップXP-G、Li-ion電池)

改造報告No.22-3_100均ランチャーライトV9の輝度アップ改造(AMC7135、LP-AWME54F1A)

改造報告No.22-4_100均ランチャーライトV9の輝度アップ改造(AMC7135、OSW47L5111Y)

改造報告No.23____100均LEDミニタッチライトの輝度アップ改造(NJW4616、オプトサプライ製ブルーLED搭載)

改造報告No.24___100均5LEDスタンドライトと電球型LEDライトとを合体融合(タッチセンサー搭載)

改造報告No.25___100均サイクルフラッシュライトの輝度アップ改造(OKL-T/3-W5N-C、CREEチップXP-G

改造報告No.26___100均LEDヘッドライトの輝度アップ改造(CR123A、CREEチップXP-G)

第111呟__________100均タイマーライトのちょい改造(タイマー再始動用スイッチの追加)

【LEDライトの製造・改造、比較で気になる情報】

LEDライト改造で知りたい情報__ →CL0117、CL0118B、CX2601に[SBD+C]追加して最適化検証

LEDライト改造で知りたい照度比較__→100均ライト改造品および未改造品の照度測定比較

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【20140817以前までのコメント】

興味深い調査をありがとうございます。
デジタルオッシロをお持ちなのですね!

CL0117も出力を整流すると電力を有効利用できることが確認できて助かります。部品が増えるので狭い場所に組み込むのは無理ですが・・・

このSBDは私も目をつけていますが、如何せんサイズが大きめなため活用範囲が限られます。
サイズと性能を考えると、チップ型のSS2040FLなら0.2A程度の電流時にVf=0.34位になるらしいので許容範囲かなと感じています。

電池一本の場合、CL0117では低抵抗のLとSBDで整流しても100mA供給は難しそうなので、私はAH6211を検討中です。

参考資料 http://roomx.jp/pc/roomb/?p=779

[mytoshi]さん、反応早くてビックリします。

デジタルオシロは秋月の例のオシロ自作キットで、こんな回路の時には十分に役立ってくれてますよ。SBDの選定では、確かにSBM1045VSSは 巨大なので組み込めるLEDライトは限定的ですが、他にもSBR15U50SP5とかは2AでVf=0.3Vとほぼ同等性能にもかかわらず、4×5mm角 の薄チップ型なので、こちらの方が組み込みやすいでしょうね、価格は倍の¥60-しますが。また小型化目的でSBM1045VSSは果たしてどこまで外 装を削り込めるのだろう・・・とか画策してたりもします。CL0117のSBD+C仕様をパラ接続した実験もやりましたけど確かに100mAの壁は超え そうになく、LTC3490(千石電商秋葉原本店2F上がって左手の中央設置棚奥の方の上から2段目にある¥350/個)に逃げたりしてます。このドラ イバーは1.5V入力では定電流120mAまでは出せて、オプトサプライの5φ砲弾型5111Pや5161Pなどの50mA定格LEDにも定電流な ので120mA を流し込めます(焼けちゃいますけど)。ほかにもaitendo直営店で入手したAH6211も試していたのですが良い記憶が残ってなく、電流値のデー タを書き残さなかったので何とも言えませんが、パーツはストックしてあるのでこれも課題として比較データ作成時に再トライしてみますね。

いろいろご検討をされている情報は非常に参考になります。

私が見たことの無い電池をさらりと紹介していたり、クロヤマネコさんは電子工作等に関して相当な経験と知識がお有りと感じますので、これからの記事更新をとても楽しみにしています。

AH6211はパッとしませんか・・・期待していたのですが。

SBR15U50SP5は気づきませんでした。チップ型でこんな大電流用の低Vf品が有ったのですね。

秋葉原へ自由に行けるとは羨ましいです。
LTC3490は高いですが面白そうなので入手してみたいですが、ICを通販で購入できる店が分からず難儀しています。

LEDライトがきっかけで再び半田ごてを持ちましたが、私の知識は真空管時代のアマ無のものが主で、ICがようやく出始めた頃までがピークです。
今はWEB上の情報を探しながら何とか理解してついていきたいと必死です。

[mytoshi]さんはアマ無の人でしたか、鋭いご意見は道理で。

 当方も4アマ無で、先ほど総務省のページで電子申請Liteを使って再免許申請したばかりだったりします。十数年前に2エリアからこちらに来て、ほぼ無線機に火を入れたりすることは無くなってもハンダゴテだけは温め続けてましたよ。

 LEDライト改造は面白いです、たかだか100均のライトに高価なパーツを組み込む所業は、興味ない人から見ればハイグレード品を一本買え ば済む話であってナンセンスなのでしょうけど、手を掛けた分の結果は実用性の向上として十分に手ごたえありますからね、もはや中毒です。

素晴らしい!!!
これまでみたHPで一番有用な情報が満載です。とても参考になります。
「LEDライト改造で知りたい情報(その2)」でも良かったのでは?

私にとってはAH6211の情報が嬉しかったです。感謝します。
この実験結果からすると最適インダクタの範囲も狭く、追加して購入するメリットはゼロですね。
3Vで使用するならばCL0118BのTO-92に比べて放熱フィンがあるので電流を多く流す時は良いかも。

秋葉原へ行けた時にはLTC3490を探してみます。

ところで、ご使用のデジタルテスターのシャント抵抗は何オームでしょうか?
私はアナログテスター(300mA、0.998オーム)を使用しています。
1オームが回路内抵抗として問題になりそうな時は回路へ0.1オームを入れて電圧差を読んでいます。

SBDの中身が予想以上に大きかったのには驚きました。
樹脂は発煙硝酸か何かで分解させたのでしょうか?(素人作業には危険な薬品で購入できないと思いますが)
剥き出しのまま使うのは信頼性の面で不安なので、狭いところで使うとすればチップ型に決まりですね。

私信:
私は7エリアから就職で1エリアへ来ました。2アマを目指したときも有りますが電信で挫折して電話級のままです。
一時期JI1のコールサインを使っていましたが、10年程度で廃局し今は無活動です。

[mytoshi]さんご指摘の通り、テスターの電流計測モードは注意要ります。

 この1.5V系LEDライト改造では、低電圧アプリケーションにしては比較的高い電流が流れるので、シャント抵抗や接触抵抗による電圧降下が大問題になることを痛感しているところです。まだ全てではありませんが再検証した結果の一部を記載しておきます。

ブレッドボードやめて全てハンダ配線しシャント抵抗10mΩを入れて200mVレンジで再計測。
【CL0117+SBD+C】回路に47μHトロイダルコアを組み合わせた時のLED電流値。
 5W-LEDで80mAだったものが→130mA
 3W-LEDで65mAだったものが→120mA
【CL0117+SBD+C】回路に47μHアキシャルコアを組み合わせた時のLED電流値。
 5W-LEDで60mAだったものが→110mA
 3W-LEDで58mAだったものが→110mA

 ここまで悪影響を受けていようとは・・・。でも改造報告No.7のコメントでも記載していた疑問点、SMTパッケージのCL0117が本組で LEDライトとして組み込んだ時に焼損する問題の答えが判りました。仮組ではブレッドボードを使っていたので接触抵抗による電圧降下の影響を受けて本当の 電流が流れてなかっただけなのでした。
 データ作り直さなければなりません、もちろんAH6211も本来はもっと流れている可能性ありますので。ここのところのちょっとした疑問、ブレッドボー ド仮組では明るくなかったのにハンダ付け本組したLEDライトのほうが明るい理由、こういうカラクリだったとは。色々なページでブレッドボード使っている ので、何も考えないで安易に使っていたのが仇に。

再検証感謝します。
クロヤマネコさんの作業スピードの速さに驚いています。

電流が流れる回路でのブレッドボード試作結果を盲目的に信用することは本当に危険ですね。

私も同じ袋から取り出した部品を差し替えただけで電流値が代わるなど再現性の悪さに悩んでいました。
何度か抜き差しして接触不良を少しでも減らそうとはしていたのですが、ジャンパー線の抵抗も無視できないようですし。

クロヤマネコさんの本格的な検証結果を見て、ブレッドボードでは目安にもならない可能性が高いことを認識した次第です。
貴重な知見を公開してくださり本当にありがとうございます。

ジャンパー線の強化テストをしてみました。
といっても電池側とLED側の各線を2本に増やしただけですが、10%弱増加しました。
安物ジャンパー線をやめて、太目の線で自作しないと!

電池側電流をテスターで測定
改造検討中の「エナジャイザー コンパクト折りたたみ式ランタン LED4AA4J」(560円で購入)に入れる予定の回路(CL0118B)
High時 280mAが305mA、Low時 190mAが205mAに増えました。
定電圧電源を持っていないので、単一電池を二本使用して測定しました。

*クロヤマネコさんの実験結果を元にSBRとCを追加して仕上げたいと思います。

[mytoshi]さん、いつもいつも素早いコメント有難うございます。

 早速、今まで作ってきた改造品で動作がいまいち不安定だったタイプの配線抵抗や接触抵抗をチェックすることにします。これが気になり始めると、も はや電流制限抵抗を入れる改造には全く興味が無くなって、コスト度外視してでも昇圧/降圧型コンバーターを組み込むために悪戦苦闘せざるを得ません。

※SBDの封止樹脂は少しづつニッパーで齧る様にして除去しました。
 薬品使う方法ありますけど、硝酸や弗化物でリードの銅やチップの
 シリコンを溶解してしまうと素子として使えなくなりそうなので。

※これまでのCL0117使用改造品において、さらにSBD+Cを組み込め
 そうなスペースがあるタイプはいくつかあるので、少しづつ改良していこう
 と思います。

いつも非常に貴重なデータをありがとうございます。
クロヤマネコさんのサイトは私のライト改造の百科事典となっております。

偶然ですが、今回秋月へ部品注文時に「アキシャルの22μH」と「表面実装用(SMD)インダクタ 27μH」も手配していました。共立電子にもこ れから幾つか注文予定なので「ラジアル型」も追加したいと思います。本記事のデータにより、組み込みスペースに余裕があるライトの場合は低抵抗のものを使 いたいと思います。

最近、明るさ比較実験用には定電圧定電流電源を持つ必要があると思いを新たにしています。調べてみるときりが無いのでほどほどのところで妥協する予定。

又、実使用時(電池使用)はライトの電源変動が大きいので傾向を把握しておくために、電源電圧、電源電流、照度を同時に連続記録する装置も欲しいなと考え始めています。
何かお勧めの方法や装置はありますでしょうか?

[mytoshi]さん、こちらで投稿者欄を修正しておきました。

 今回のデータ更新で最適インダクターが22~33μHと判明したことについては、他サイトで見た最適解の再現が取れたものと判断、今までやこれから先の改造品にはこの数値を適用していきます。

 定電圧電源装置は、LM317、LM350、LM338やLT3080ET、LT1083CP等、定電流電源装置はLT3080ETで作るのが最 も簡単ですね、今回1.30Vや1.50V出力で利用したのは5V2AのACアダプターとLM317で仮組した定電圧電源でした。なお、使い方にクセ はありますがLT3080ETを持っていると両方作れるのでたくさんストックしています。

 電圧、電流等の連続記録装置は、高コストですがUSB接続式データロガーが良いのでは。単独で記録できるので、電源グラウンド共通とか考 えなくてもいいのは助かります。照度計はデータ出力機能があるタイプでないとデジタル記録は難しいですね。連続点灯寿命テスト時に電圧、電流、照 度変化をリアルタイム記録できる装置、とても欲しいです。

(!_!)またおかしなことを思い付きました。

 改造LEDライトの連続点灯寿命テストで、電圧、電流、照度を連続記録する方法。接写機能のあるデジカメのインターバル撮影モードを利用 して、秋月のLCDデジタルパネルメーターで作った電圧計と電流計、そして照度計のLCDパネル画面を並べておいて連続的に記録していく方法。

私も「デジカメのインターバル撮影モード」と同様のことを考えていました。
データロガーを少し調べましたが最低でも数万円かかりそうです。そこで手持ちのもので何か出来ないかと考えたらクロヤマネコさんと同じ考えに至りました。 最初の30分くらいは「動画モード」で連続撮影、以後はインターバル。デジタルテスターを1台買い足せば測定装置3台並べて後は家にあるカメラ利用で何と かなります。

電源装置を製作出来ていればクロヤマネコさんと同じ方法になります。HAMの思考回路は似ているのでしょうか?(私は元HAMですけど。主に21MHzでFT101ES使用でした。)

電源の件、「LT3080ET」10V5A電源に出て来たICですね。ライト関連の記事に20mΩが出て来た理由が分かりました。勉強してみます。

[mytoshi]さん、HF帯でアンテナが張れる環境とは羨ましい限りです。

 当方、430FMオンリー、波長が短いので八木、J型、コリニアアレイ、ループ、ヘンテナとかも自作してました。あとパソコンとTNC繋いで2400bpsでパケット通信もやってましたよ。

 自分で提案しておきながら・・・・・ですが、こちらもデーターロガー高くて手が出ませんので姑息な手段を考えるに至ったという訳で。

 新しい追記データがあります。CL0117+SBD+C回路でLEDを外して無負荷駆動すると、コンデンサー両端には11Vの電圧が掛かっています。よもやここまで昇圧しているとは・・・色々と応用出来そうです。

20種類とは物凄い!!!
今回も非常に貴重な人柱情報に大感謝です。私が手配する予定の部品を取り扱いし易いものに見直します。

CL0117ではSBDならば「Vf違いによる電流値は大差無し」、If=500mA時のVf=0.7VとVf=0.25Vで差が出ないとは予想外 です。キャパシタ成分違いでの発振周波数への影響は無さそうですね。CL0117の発振周波数はaitendoさんの商品説明では500KHzですが、下 記リンクのオシロスコープの写真では119KHzで発振しているようです。
http://sg.blog.jp/archives/51950601.html
他の方のHP記事は起電圧だけに注目していますが、実働時の電流値では今回の実測値が正解と言うことで今後の改造に利用させていただきます。。

※今回の更新記事が「最近の記事」の最上部に来ると良いですね。これほどの成果が四番目のままでは目立たずもったいないです。

発振周波数の件、この記事の最初の部分にデジタルオシロの写真と120KHz前後との記述が有りましたね。失礼しました。

[mytoshi]さん、早速にコメント有難うございます。

 更新記事が最上位に来ないのは、月を跨いで記事を更新するとファイル名が変わってしまい、折角上位に表示する様になった検索エンジンのリンクが 切れてしまうのを恐れてのことです。ま、アフィリエイトとは無関係ですけど、アクセス数は更新意欲に関わってくるので。(”移動しました”のお知らせリン クを噛ませば済む話ですけど)

 SBDでの一般的な教えは、CL0117における限定的な使用範囲ではオーバースペックで通用しないのでしょう、なので情報に頼らず実際にLED点灯してみて使えるか否かで判断したいです。
 ここで次回検証項目として、Vf=0.7Vと0.25VのSBDとでは電池側電流や発振周波数が変化して変換効率に違いを生じているかどうか、を挙げておきます。

 流石にCL0117を酷使しているものと見え、チップ自体の発熱がサーマルプロテクト機能によって発振電流を落としている状況です。実際に チップを放熱してみると数十mAのLED電流上昇を確認しています。[mytoshi]さんのコメントに出てくるT0-92型の放熱器を考えないといけ ないかもです。

> 検索エンジンのリンクが切れてしまうのを恐れてのことです

なるほど、それは重大な損失になりますね。改善策として、更新部分について紹介する記事をupするのはいかがでしょうか?
例えば「電気の迷宮」さんの下記のような、
http://eleclabyrinth.blog.fc2.com/blog-entry-45.html
これなら従来の記事はそのままで新しい読者を該当記事へ導くことも出来ると思うのです。
(自分でhtmlを書いているのであれば「name属性とid属性」を追加することで該当記事の追記部分へ飛ばすことも出来ますが、cocologの場合はhtml直接修正は難しいのでしょうか。)

> チップ自体の発熱が

火傷しそうな程でしょうか?確かに、CL0117でIf=140mAでは電池側電流450mAほど流れていると予想され、CL0117、 CL0118Bの危険領域と言われている400mAを完全に超えていますから発熱が激しくて常用は難しそうですね。放熱器をつけると極小サイズのメリット が失われますし。

[mytoshi]さんの仰る通り、新着or更新ページを毎回作成するのが良いかもしれません。cocologは使い方にクセがあるので。

 CL0117のT0-92タイプではまだ焼損したことはありませんが、SMTパッケージでは煙吹いたり指先をヤケドした経験あります。

(!_!)試してみたいこと。CL0117のVDD端子はスイッチング動作回路用ですけど、最低何V必要でどれくらいの消費電流なのか。この電圧をコントロールすると定電圧/定電流制御が可能かどうか。

> CL0117 定電圧/定電流制御が可能かどうか

電池の利用効率改善出来ますから、結果がとても楽しみです。CL0118Bにも応用出来そうです。

ICの性能を極限まで搾り出す為のTO-92放熱器は、薄い銅板を加工しCPU放熱グリースをつけて周囲に巻くだけでも一定の放熱効果を期待出来そ うです。CL0117を削り込んでチップになるべく近い所から放熱出来れば熱抵抗を少しでも下げられて最高ですが。今アルミテープを貼り付けている他の ICにも利用出来るので銅版を探したいです。

(!_!) CL0117におけるVDD端子の新しい扱い方について。

 接続先を工夫することによって、昇圧出力が増すことを確認しました。検証データも追加記載したので本文をご参照ください。

> CL0117におけるVDD端子の新しい扱い方

なるほどなるほど。
HT77xx系と同じ接続でいけるのですね。残っているCL0117、CL0118Bを有効活用出来ます。

アルカリ電池の場合はインダクタの前にCを追加して電圧の追従性を改善したり、出力側のC容量を二倍に増やせば増加させた電流の安定性は増すでしょうか?
電流増加により発熱するICの放熱はいつものようにアルミ板を丸めてICへカシメたいと思います。

この方法ならVDD端子をTrで制御して定電流化を廉価(HT77xx系の半額)で実現出来そうです。(HT7750Aへ2SC1815等を追加して定電流駆動化する方法利用)
前回、HT7750Aを10個も買ってしまったのは早計でした。

老婆心ながらご提案を。

(1) 「〇〇を改訂しました」記事を新規に追加upすれば改訂した古い記事へのアクセスを導ける?
(2)  『・・・・・のやらかした記憶シリーズ』は連続投稿するのではなく、週一件程度に分割するほうがアクセス数を稼げる?
  通常一つの記事をupすると、一週間程度はアクセス数増加を期待出来ると思います。5つの記事なら次の記事に対する期待を順々に1ヶ月以上保持出来るはず。

[mytoshi]さん、残念ながらCL0118Bでは上手くいきません。

 元々、CL0118BのVDD端子は電源+の3Vを受け入れる様に出来ており、昇圧出力側に繋いだとしてもXP-G両端電圧 (VF=2.95V@350mA)以上は掛からないためです。CL0117のVDD端子は元々1.5Vの受け入れ電圧ですから、その2倍の3Vを入力する ことには意味があるのです。では、受け入れ電圧3VのCL0118Bで、その2倍の6VをVDD端子へ入力してみたら出力は向上するのでしょうか、これは 試すまでもなく無意味です。一体どこから6Vを持ってくればいいのでしょう。VF値の比較的低いXP-Gを用いず、3.6V前後の比較的高めなVF値を持 つLEDを使えば違った答えが出てくるかもしれません。

 ご提案頂いたアクセス数up対策ですけど、確かに数値が伸びてくれれば更新意欲も湧いてくるでしょう。でもアフィリエイトもやってないただの道楽 サイトなので、血眼になってサイト更新している方とは方針が違います。あと、訪問者数を伸ばすにはgoogleやyahooなどで特定のキーワード検索 結果において1ページ目に表示する10位以内にランキングしているかどうか、また画像検索では目につくかどうかが重要と考えています。お蔭様で 『CL0117』というキーワードでは10位以内に位置しているせいか、検索サイトからの流入アクセスは多いです。いくら記事を投稿しても、キーワー ド検索で上位に引っ掛かってこなければそれは存在しないに等しく、この点に関してはシビアな世界だなと痛感しているところです。
 

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コメント

今回の「追記部分抜き出し法」はとても良いと思います。

クロヤマネコさんが苦労して見つけ出したノウハウ追加分が直ぐ目に入ります。以前の部分を合わせて読みたいと願う時はリンク先を辿れますし。


> 残念ながらCL0118Bでは上手くいきません。

LEDを2個直列にしてVf5.6V程度とし、4LEDリフとLP専用版3chip帽子型を2個直列並列式で試してみたいです。
CL0118B標準回路、SBD+C追加回路、VDD位置変更回路でLEDへの供給可能電力と電源電流を確認。
電源はNiMHx2、x3、AAx2、x3、リチウムイオン充電池を考慮して2.2V~4.8Vを0.2V括り。
電圧増加と共に出力電流は増加すると思われるので、問題はCL0118Bが何Vまで耐えられるか。

[mytoshi]さん、CL0118Bはまだ本格的に色々な検証が進んでいないので、CL0117と同じ挙動を示すかどうかは未確定です。

 CL0118BはSBD+C併用回路におけるCREEチップXP-G接続時にLED電流を350mA以上流せる能力があるので、LEDを外した時の開放電圧や供給電力がどれほどのものなのか知りたい所です。ご提案の、LEDを2個直列にしたVF=5.6V程度の場合で100mA前後のLED電流が流せるなら、それはそれで使い道ありそうです。

CL0118Bによる実験データ公開ありがとうございます。
出力電流にRdcが大きく影響することが分かり、自分の過去の改造例について納得しました。

> それ以上の電圧領域では頭打ちになって伸びなくなる

VDD接続先変更回路を今後の主要配線として使うことにします。電流が流れ過ぎず電圧が下がってもある程度保持するのは願ったりかなったりです。

出力電圧が制御されるようになるのでしょうか。HT7750Aと同じような動作をしている?
実は中身はHT7750Aだったとか!

[mytoshi]さん、相変わらずレスポンス早いです!

> それ以上の電圧領域では頭打ちになって伸びなくなくなる・・・

 恐らくですけど、電源電圧とその時のLED電圧との兼ね合いだと思います。XP-GのLED電流350mA時のVf値2.95Vなのが関係しているのだと考えます。これの検証は350mA流れている時のVf値が異なるXM-L2(=2.85V)の時にどうなるかを試してみれば判るでしょう。また、オプト1W品の3.3V(@350mA)ならばまた違った特性になるはずです。

各種LEDによる電流変化実験、大変手間の掛かるデータをありがとうございます。

クロヤマネコさんが言われる「Vfで挙動が変わる」説が裏付けられましたね。もし、「定電圧制御」だったのなら4.5Vでも利用できるかと期待したのですがダメでした。

> LP-AWME561Aではほとんど発熱が無く、、、放熱対策を打たなくても使える

そうなのです。多数個使いではこれが良いところです。
以前チップ面の温度を放射温度計で測定したことがありました。LEDの縁を削って3本最密充填化して200mAで点灯時、「室温+5℃」だったので驚きました。もう少し上がると予想していたので。

どうして発熱が少ないのでしょう?ダイに密着していて放熱効果が高いのでしょうか。

 今回、[mytoshi]さんの以前のコメントにあったLP-AWME561Aの挙動で裏付けが取れたのは良いデータでした。

 これでCL0118Bの最適駆動データも揃ったことだし、棚上げ中だった3LEDハンディライトAの改造に着手。

 改造案(α) そのまま3個の帽子型LEDをLP-AWME561Aに替えるだけ。リフも利用。
         CL0118BはSBDとC併用してさらにVDD端子をSBDカソードに繋ぐ回路に変更。1回路で3灯分を駆動。
         LEDの3個分320mA×Vf3.1V≒純出力1W級ライト(48lm×3=144lmクラス)
  (α結果) 照射径:20cm@1m
         照度値:3000Lux@1m
         印象等:スポット気味で照度値が高い。

 改造案(β) CREEチップXP-GランクR4を3灯、ノーブランドコリメータと併せてライトヘッドへ組み込む。
         CL0118BはSBDとC併用してさらにVDD端子をSBDカソードに繋ぐ回路を3灯分用意し、LED個別駆動。
         LEDの3個分990mA×Vf2.95V≒純出力3W級ライト(122lm×3=366lmクラス)

 

貴重なCL0117でのLP-AWME561Aデータ追加をありがとうございます。
NiMH駆動ならCL0117、CL0118B共に接続先変更版で余裕で連続駆動できることが確認できて助かりました。電池代節約及び液漏れ対策の為、amazonで安かった時にエネループを12本も購入したもので・・・

通常接続先での結果からcree系と同じグループになると思っていたのですが、VDD接続先変更のデータは私の予想とは異なってopt系のグループとなっていました。計測してみないと分からないものですね。

クロヤマネコさんの地道な作業にはほんとに感謝です。私などは計算値だけで作業して「点灯すれば良し」方式で検証実験をしていない為、本当に計画通りに動作しているのか不明なままです。私も検証実験を行う必要が有りますね。

(!_!)そうなのです、LP-AWME56F1Aを接続した場合のCL0117VDD接続先変更版ではLED電流がCREE系の挙動を示すと予想していたのに、実際プロットしてみると意外にもオプト系の挙動を辿ったという事実。

 これだから実際に検証してデータを取ってみる価値があるというものです。結果データの良し悪しに関係なく何故そうなるのかを考えておくことは、次の創造に生かすための地道なネタ収集だと思ってやってます。

CL0117に対するクロヤマネコさんの拘り(執念?)には感心しきりです。
次々と新しい可能性を拓いてくれるので、改造を趣味とする私には安く仕上がり嬉しい情報です。

CL0117標準回路でのIC単純並列では2、3割upしか出来ないのに、SBD+Cでは5割up、回路並列で10割upは凄いです。回路並列ではIC単純並列とそれほど変わらないのではないかと想像していました。
単三1本系NiMH利用でそこそこ明るいライトの可能性が大きく拡大します。片方を切り離せば明るさ半分の節約モードになりますし。

私が検討してきたNiMHx1本ライトで内部の隙間が厳しいものはVDD変更式のCL0117x2で妥協することになりそうです。LEDへ充電直後1.4Vで250mA、安定時1.2Vで150mA流せれば十分です。

ここまで電流が増えるとアルカリ電池では難しいので、明るさ優先ではリチウム一次電池、運用コストを考えると明るさは犠牲になりますがNiMHになってしまうでしょうね。

[mytoshi]さんの改造j計画をことごとく変更に追いやっている困惑な検証データです。

 当方が1.5V系電源でCL0117を偏執的に追い回しているのは、LEDのVf値以上の電源(3.6~4.5V系)を使いつつ制限抵抗で逃げる100均系のやり方が、コスト抑えるためとしてもあまりに非実用的すぎて納得いかないからです。1.5V系電源だともうどうしようもないくらい誤魔化しが効かないので、安価な昇圧チップとは言いつつもCL0117を重宝している訳で・・・・・

 ・・・・・さて独り言はこれくらいにしておいて、CL0117並列接続回路形式を実際に100均ライトへ組み込んでみてその実用性を確かめねばなりません、さしあたって3LEDパワーライトへの適用が妥当かと思います。ちょっと前に4号6改をお披露目したばかりなのに。

考察:
auモールの訳ありライトXM-L2化で増加する電流値に耐えられるように外部接続FET並列化して思ったのですが、
この記事のCL0117単純IC並列接続時の電流増加理由について考えてみると、制御用FETが並列になることでRDS(on)が減ることによりその電圧降下減少分供給電圧が上がることによるのでしょうか?
だとすれば、3個並列ならもう少し電流が増える?
(コイルを含めた回路並列は大変なのでケチな考えが浮かびました。自分で試さず発案だけです、済みません。)

内部構造が分からないCL0117ですがHT7750A等と同じような構造だと想定すれば納得できるような・・・

(!_!)考察ですけれど、CL0117のLx端子は内部FETのドレインに繋がっていると思うので、単純に外付けPチャンネルMOSFETのゲートに繋げば駆動できるんではないかと。果たしてCL0117パラ接続と外付けMOSFETとのコスト勝負ではどちらが有利なんでしょう、それを敢えて無視してどのくらいの効果があるものなのか興味はあります。


> Lx端子は内部FETのドレインに繋がっていると思うので、

CL0117のようなICに入っているのはせいぜいRDS=0.2~0.4ΩレベルのFETではないかと想像しています。
ならば、以前秋月で購入して沢山残っている「PchMOSFET IRLML6402(20V3.7A)(10個入)」を使うのが最善ですね。50mΩと小さくても20円/個で済みますから。

(!_!)早速ですが、PchMOSFETを買ってきました。DIODES製DMG3415Uで20V4Aのものです、VGS=1.8VでRDSが50mΩと低く1.5V系電池動作向きな製品です。

 もしかしたら、ゲート電圧の低いMOSFETと低電圧動作のオペアンプで組んだ120kHz前後の発振器を繋げばオリジナルで昇圧回路は組める? ま、専用チップ使わずディスクリートで組んだらコスト合わないでしょうけど。

> VGS=1.8Vで

しまった! こちらのは4.5V表示でした。
次に秋月で買う時にDMG3415Uを追加しておこうと思います。

以前、私が参考にした回路で使われていたFETを何も分からずそのまま購入してしまいました。
USB電圧レベルなら問題にならないですが、低電圧で動作させようとする回路では大問題です。
FETのことはまるで分かりませんが、私の手持ち品では3V以下では思うように動作してくれないかも知れませんね。

今回のFETの件で、auモールの訳ありライトが外付けFETで制御されていたことを思い出しました。

制御ICの規格を確認したところCX-2809のL端子は150mAまで制御可能でした。
そこで先日のSDカードケースライトへCX-2809のみを組み込み100%、20%、点滅切替にして遊ぼうと考えました。ダイソーのキャンドルライトから取り出したPushSWは半押し時に切れる普通のSWですから半押しモード切替をそのまま使えます。100mA、20mAとすれば20mA点灯時は名刺半分サイズで44時間連続点灯可能!

電流は3.7V880mAh電池+4.7Ωで120mAでしたからIC内部FETのRDSで電圧が若干でも低下すればICの規格を超えることは無いです。訳ありライトの基板からICとR,Cの部分を精密加工用糸鋸で切り出せばカードライトに上手く納まりそうです。
キャンドゥ製3LEDソーラーライトから取り出した砲弾型LED3灯ですから明るさはそれなりですが。

[mytoshi]さん大量購入のau訳ありライトは、その後の転用で在庫は減ったのでしょうか。3.6V系制御チップからの出力ということは、その外付けFETのゲート電圧は低めな製品なのかもしれません。でも使い方から考えるとNchMOS型かと思うので、CL0117のブースト用には使えそうにないです。

 CL0117+PchMOSFET併用回路の実験は取り掛かりが遅れています。月末恒例のバタバタした忙しさに追い回されているからです。来月3日以降はどうにか落ち着けるはずなので・・・、と悠長なことを言っているとすぐにアクセス数下がってしまいそうで怖いですが。

> au訳ありライトは、その後の転用で在庫は減ったのでしょうか

電池込み150円なので購入してしまいましたがなかなか減らないものですね。3LEDパワーライト14500化などに使っても16個中まだ10個無傷で残っています。電池もそのままです。切り替えが三段階(100%、50%、20%等)ならもっと使い回したいのですが、二段階しかないので。

> でも使い方から考えるとNchMOS型かと思うので

「A1SHBを」確認したところ下記の通りP-chでした。しかし、電流が2A程度まででRDSも大きめなので、このFETだけを取り出して他のライトに使う予定はありません。せいぜい同じ基板へ二個並列にする程度です。

ご参考:
au訳ありライトで使用されているFET、SI2301 A1SHB SOT-23 (リンク先にpdf有り)
http://www.evselectro.com/si2301ds-p-channel-mosfet-smd-5067

au訳ありライトの回路は下記(FET名は2301)とほぼ同じですが、配線ミスにより実装されているR2(1.0Ωx4並列)を通さずXR-Eに接続されていて定格以上の1.3A流れています。
http://detail.1688.com/offer/740438856.html

↑SDカードケースライトにはFETは使わず、CX-2809、R1、C1の部分を切り出して使います。L1とB+の間へ4.7Ωと砲弾型LED3個(並列)を入れます。

[mytoshi]さん、情報有難うございます。PchMOSFETでしたか、CX-2809はシンク出力ということですね。

 こちらからも改造品の使い勝手について。3LEDパワーライト改造報告4-6は電源の電池を単3型リチウム電池からNi-MHに替えて使っているのですが、1.2V前後の電圧安定期に入ってから明るさが非常に安定しています。重量は増えているので、口に咥えるために顎の筋肉をその分酷使しているのが難点ですけど。

グラフへの記入ミス?

【2014/11/25更新:CL0117を並列に接続した時のLED電流値検証】文字の下のLx、VDD表記が逆になっているように思います。

あ!有難うございます[mytoshi]さん、早速直しました。大概こういうのは自分では気づかないもので困ったことです。

最近再び「データロガー」のことが気になっています。
以前入れたコメントは別の記事でしたがどちらかというと「知りたい情報」なのでこちらへ書きます。

きっかけは、下記のブログ記事(三回連載)です。コメントで相談したところ、私の希望に合うようにプログラムと回路を作ってくれました。
http://eleclabyrinth.blog.fc2.com/blog-entry-128.html

一秒毎の測定で18.2時間記録可能です。LEDライトの点灯実験には十分な時間です。8Pinの最小構成で三入力までですが、クロヤマネコさんお勧めのPICマイコンへ入り込む機会になればいいなと思っています。

以前検討して保留となっている「秋月の8chデータロガー」を使えば電流測定用のシャント抵抗を追加して、電池側電圧と電流、LED側の電圧と電流の四入力を測定出来そうです。昇圧回路へ供給される電圧はシャント抵抗経由する分だけ低下しますが・・・

でもデータロガーで測定実現するのはいつになることか。
歳のせいか少し面倒なことを実行するのが億劫で腰が上がらないのです。案を練るのは楽しいのですが。

(!_!)データロガーの件は決して忘れている訳ではありません・・・・・多分。

 電流測定用のシャント抵抗を挿入する位置は、確かにリンク先の情報に従えばGND共通に出来て秋月8chデータロガーでも2ch同時測定可能な訳で、吸い上げた後にデータを逆算加工すれば済むこと、敢えて電流測定用にアイソレーションアンプを噛ます必要あるとかないとかで悩まなくてもよさそうな話、参考になります。

参考情報
「LEDハンドルライト」に使われているDCDCコンバーターYX8115のSMD型をCL0117と比較している方がいました。
http://roomx.jp/pc/roomb/?p=977

NJM2630も
http://roomx.jp/pc/roomb/?p=973

しかし、ブレッドボードでの試験の為、データの再現性で悩んでいるようです。
やはり以前私達も体験した通り、ライトとして使う電流域では接触抵抗の影響が大きいですね。


又、最近PICを利用した回路にも興味が出てきているので下記の記事も読んでみました。
http://roomx.jp/pc/roomb/?p=777

でも、私にはまだ理解出来ません。調光を自分好みの数段階にプログラム出来ると楽しいとは思うのですが大分先のことになりそうです。

「LEDハンドルライト」に入れるリフレクターはダイソー「LED懐中電灯」のものが良さそうです。

外周1mmほど削ると入るはずで、リフが少し浅くなりスポット光控え目で周辺光も増えて使い易い配光になると思います。ハンドルライトの補充が出来たなら試してみたい。

リフ底面を削る必要が有るので未確認ですがXM-L2にも合いそうな形なので、「自転車ライト」ヘッド+「スーパーLEDズームライト」ボディ18650電池化の1LED改造にも使えそうです。

下記リンクの方はショートランチャーサイズまで削っています。ここまでやることは考えもしなかったです。
http://blogs.yahoo.co.jp/oly_c700uz/39444953.html

リフを入れ替えようとスポット直径を測定したところ、一つは15cm、もう一つは25cmと大差でした。
当初狭い方だけを測定していたので気付きませんでした。

LED位置が違っているいるのだと思います。15cm品はLEDがリフに綺麗に映っている。25cm品はあまり映っていない。
スポット直径が大きいものは照度値では半分くらいですが使い易い。これならリフを換える必要がないくらいです。

ということでリフ換えは一時保留します。
「LED懐中電灯」のほうが開口部三割広いので調整すればもっと使い易くなることは確実ですが。

(!_!)FETスイッチについての考察と検証結果。

(イ)電源電圧3V系CL0118Bの場合、PchMOSFETを用いてハイサイドスイッチを構成し、ゲート駆動電圧2.5V以下でオン抵抗が数十mΩのものを選定する。接点容量の小さいスイッチを経由してゲートをGNDに落とすとFETが通電し電源ONとなる。
→DMG3415Uが使用可能(実績:改報No.14)

(ロ)電源電圧1.5V系CL0117の場合、NchMOSFETを用いてローサイドスイッチを構成し、ゲート駆動電圧2.5V以下でオン抵抗が数十mΩのものを選定する。ゲートには昇圧整流後のLED電圧に直結しておく。CL0117のVDD端子にスイッチを接続し、昇圧整流後のLED電圧を掛けるかどうかで電源をON/OFFする。
→IRLML6344TRPBFTRが使用可能(検証済み)

(ハ)電源電圧1.5V系CL0117の場合、実は上記(ロ)でNchMOSFETスイッチ付けなくてもVDD端子の扱いだけで電源ON/OFFが可能だった。電源電圧が2.3V以上あると、VDD端子の扱いとは無関係に、昇圧動作していなくてもコイルとSBDを貫通してくる電流だけで僅かにLEDが点灯してしまい、電源ON/OFFがコントロールできない。だからCL0118BではFETスイッチが必要になるが、1.5V系電源なら貫通電流はほとんど流れないので、FETをわざわざ電源ラインに入れる必要がなかった。

※言葉にすると非常に判りづらいので回路図を描いて説明するようにしますので、少々お待ちください。

FETスイッチの検証作業ご苦労様です。
これまでの経験から電池電流0.5A以上流す場合は組み込むほうが良いと感じています。
適切なFET選定など感謝です。纏め記事を楽しみにしています。

CL0117、CL0118BをVDDでON/OFF制御出来るということはHT7750A定電流化と同じ方式を適用出来そうです。クロヤマネコさんがCL0117のVDD位置変更記事を書いて下さってから頭の中には有ったのですが自分で試すところまでは行ってはいませんでした。

Li-ion充電池の場合は、AMC7135もVDDでON/OFF出来ます。電池直結ではOFF時に電流が0.16mA流れているそうですが通常使用では無視出来ると思っています。

※スポット光直径について
1mの位置からでは輪郭が分かりにくい場合、50cm(照度4倍?)、33cm(照度9倍?)などにすれば分かり易いですが、ライトによっては外に向かって明るさが徐々に変化する配光もあり難しいです。
照度半分になる位置を測るしかないのかなと思いますが、電池で測定すると明るさがどんどん変化するのでこれも難しいです。
やはり目視で直感的に決めるのが実用的なのでしょうか。

3/18追記の解説入り図面、とても分かりやすいです。

FETと100kを追加するだけでスイッチの接触不良が改善されるのですから凄いです。
ありがとうございました。


※又々Amazonで18650ライト購入しました。「GENERIC Y23」、今度は「満足」です。

ダイソー「スーパーLEDズームライト」を少し明るくし、更に広角化改造したものが予想以上に使いやすかったので、18650電池使用でズーム式18650専用コンパクトライトを探しました。ランチャー9とほぼ同じ太さですが、2cm長くなります。

XM-L T6を2Aで駆動しているので文句無く明るいです。調光は100%、50%、25%と使い易い。
照射直径1.2m全体が1000Lux以上で気持ち良いです。屋外で実用になります。

改造しなくても十分使えるのですが、可能なら分解してズームをあと2mm奥に入るようにし照射直径を広げたいのですがヘッドを外す方法が不明です。

(!_!)FETスイッチはパワーLED単体タイプではそれ程威力があるとは思わないでしょうけど、多連LED実装タイプでさらに個別駆動インバーターをも併せ持っている様な高光束型では電池電流も一気に増えるため、その有効性を証明できるでしょう。

 VDD端子を直接スイッチングする方法において、確かにここを上手く制御できれば定電圧化や定電流化が可能になるかも知れませんので、TL431あたりが使えないかどうか考察中です。

> 高光束型では電池電流も一気に増えるため、その有効性を証明できるでしょう。

その通りですね。
手持ちの市販高光束ライト(単三式)は、電池は常時接続でICを使った起動で2A流れても安心です。


※ Amazonで購入した「GENERIC Y23」の分解が出来ました。
キャニスターを固定するリングを反時計回しで外れました。
ズーム系はキャニスター回し用の穴が無いようです。今後のお遊びのために切込みを入れました。

FET経由で点灯だが電源は物理スイッチ経由、調光ICは8pinです。どちらも見たことがない刻印名で仕様不明でした。

LEDはXM-L U2が入っていました。仕様はT6なので儲けた気分です。
でも手持ちのXM-L2ライト(中心部少し黄色味)やXP-Gよりも色温度が高くて青白っぽく感じます。蛍光灯の白色や昼白色に対して昼光色のような差です。雨降りの時には視認性が悪くなりそうです。

ワイド時に、初期4.2V電流2Aで1300Lux、3.8V電流1.8Aで900Lux。以前購入したXP-EズームライトATC-1002 GRN 初期電流1Aでワイド時440Luxと暗い。XP-G等に改造するにはFET追加必要。ATC-1002は分解して遊んでいるうちにLEDへの配線が外れて(イモハンダ!)そのまま放置です。

XR-E Q5使用のauモール訳ありライトへランチャー9の筒を付けたものにスーパーLEDズームライトの凸レンズを取り付けて明るさを測ると、0.9A流れても150Luxしか出ない。Y23を0.5Aで点灯すると300LuxですからLEDの発光効率差以上の違いが出ました。

※ いろいろ改造品を作っていますが、普段使いの懐中電灯としては、ダイソー懐中電灯(単三x2)を改造(LP-AWME56F1x3をハニカム最密充填、アキシャル47μH化のみ)したものが明るさと持続時間などで一番使いやすかったりします。無理やり3LED化したので中心部に光のムラが出ますが周辺光たっぷりで良いです。

当方が提供できない市販品の貴重な情報をいつも有難うございます。[mytoshi]さんのコメントに出てくる品名にコンタクトしてくるアクセスも結構あるのです。

 しかしながら情報の市販品はレンズの肉厚があって、まるでビー玉でも入っているかの様に見えますが、ビー玉そのものを集光レンズ代わりに使っている改造報告もあったりするので、球形レンズは実用的なのだと思います。入手先は東急ハンズの部材コーナーでガラス製、アクリル製のものが幾つか選べます。

 当方での最も実用的な改造品は改報No.14の4LEDハンディライト改で、流石に単2電池を使っているだけあって本当に長持ちしてます。LP-AWME56F1Aを4灯使って十分な光束値を得ており広角気味のリフレクターとも相まってバランスのとれた照射光を提供するのも好印象です。
 使い勝手において、縦置き使用時にずんぐりむっくりボディと単2電池2本のズッシリ重量がマッチして脅威的な安定感を誇ります。これは単3型や18650型セルを使った軽量でスマートな改造品ではなし得ない性能で、災害時には存分にその威力を発揮することでしょう。ということで、まだ未成の3LEDクリップライト改造よりも先に量産したくなりました。

> 縦置き使用時に、、、脅威的な安定感を誇ります

確かに安定性には「重量」が大きな要因を占めます。
ということで、私の方は単一x2ライトを二分割した単一x1ライト構想の実現を図ろうという気になっています。どうせ弄るのなら、今持っているキャンドゥ製以外の2Dライトを追加購入して検討してみます。

> コメントに出てくる品名にコンタクトしてくるアクセスも結構ある

私は思考が単純なので気を良くしてしまいます。アクセス数に少しでも貢献できるよう「品名」満載のコメントを入れることにします。


早速ですが
題して、[スポット気味リフレクター]+[コリメータ]=満足の行く配光

最近いろいろ試してみて、ダイソーの「スーパーLEDズームライト」や市販のズームライト「ATC-1002 GRN 」、「「Generic Y23」(製品には GOREAD Y23 と刻印有り)」のような均一配光ライトがとても使い易いことに気付き、通常のリフレクター式でも以前購入して配光が気に入った砲弾型LED+リフレクターの「クマザキエイム ソーラーチャージャー/ライト SL-9970」に近い配光で明るい照度が得られれば、満足度の高いライトが出来ると考えました。

それで上記の主題にたどり着きました。
仮組みして試したのはスポット気味の18650ライト二種類です。

1.auモール訳ありライト(「UltraFire C8 Q5 もどき」XR-E搭載、ヘッド径45mm、全長150mm)(私の名づけた俗称「デカイライト」)をXP-G化したライト

 スムースリフレクターがとても深いので超スポット配光です。XP-G化により初期電流2A、安定期1.4A駆動で周辺光の光量は増したもののスポットはそのままで不満があります。

 これのリフレクターの中に秋月で購入したOPT社の「パワーLED用レンズ・ホルダーセットOSHH2045M 」のレンズを入れてみたところ、スポットが大きく広がり周辺光も増えてとても使い易い配光が得られました。
「パワーLED用レンズOSOLRB2030M 」や「パワーLED用レンズOSOLRA2015M 」ではスポットがまだ強く残って不十分です。

2.auモール訳ありライトのヘッドを「ショートランチャー9」に交換してスリム化し、エルパラで購入したXM-L2 U2と共立エレショップの「ハイパワーLED用リフレクタ REF-41」(外径25mm、高さ15.5mm)を組み合わせたライト。

 このリフレクターはXM-L2にピッタリの配光設計ですがスムース型であるためスポット気味で中遠距離向けです。私が欲しいのは中近距離向け配光なので上のライトの結果を踏まえてコリメータを追加で入れてみました。
 OPT社のコリメータレンズでは大き過ぎるのでLEDをXP-Gにして「CREEチップLED用レンズ LL01CR-DF40L06-M2-T」のレンズを入れてみるとこれまた気に入る配光が得られました。

そこで結論です。
1.の「デカイライト」と2.の「スリム化ライト」でLEDを入れ替え、上記実験で得られたリフとレンズの組み合わせを実行し、デカイライトは放熱性が良いので電流を増やし、連続2A以上流しても大丈夫なように基板上FETの二段化を行います。
これで屋外で使い易い私好みのライトを仕上げることが出来ます。

あれこれ使っても16台も購入してしまったデカイライトは使い切ることが出来ません。
次はこのリフレクターを半分にカットしてOPT社のレンズまたはCREE専用レンズと組み合わせて、ローソンストア100で購入したグリーンオーナメント製「LEDハンドルライト」に入れようと考えています。単三x2に改造してXM-L2又はXP-Gを入れCL0118BのVDD位置変更版で駆動すれば、これも使い易いライトに改造出来そうです。早く追加入手しなくては!

超長文コメントで済みませんでした。

[mytoshi]さんの市販品LEDライトに関するコメントを読みに来る方も多いと思っています。

 何しろ市販品LEDライトは当方が手を出していない分野なので、詳細についてコメントを頂けることは有り難いことと感じています。100均の商品に行き詰ったら市販品に転向しますので、その時の良き指針になるかと思います。でもまず先にamazonネット通販恐怖症を克服せねばなりませんが。

FETスイッチの件。

使うFETのVgs特性確認を実際的な条件で手軽に測定する記事を見つけました。
http://blog.zaq.ne.jp/igarage/article/2248/

私はFETのことを何も知らないので、このようにして自分が持っているFETを利用する電流値で確認出来れば助かりそうです。

LEDライト改造におけるスイッチ用FETの選定について。

 LEDライトの電池電圧は1.5~3Vと限りがあるので、この範囲で動作するものでないと役に立ちません。選定の要はゲート駆動電圧VgsとON抵抗Ronが共に低いことです。ゲート駆動電圧は3V以下のものが必要で、電池電圧が下がってきた時のことを考えてより低い電圧でも駆動できるものが良いです。ON抵抗はこれも低いに越したことはなく、高ければそれだけ熱損失になります。

 カタログから選定する際、「低電圧駆動品」を目印に、大概は「4V駆動品」「2.5V駆動品」「1.8V駆動品」などと表記してあるものを狙います。そられを洗い出してより低いON抵抗品をさらに選別します。

 洗い出した該当品については、さらにPDFファイルなどで特性表を吟味します。x軸のドレインソース電圧Vdsに対してy軸のドレインソース電流Idをプロットしている図を良く見て、ゲートソース電圧Vgs別に幾本もの線が横たわっていますが、この中でより低い電圧がプロットしてあるものがベストです。NchタイプではIRLML6344だと1.4Vの表記がありますし、PchタイプではDMG3415で1.5Vの表記があります。秋月電子でお手軽に入手可能な低電圧駆動品はこの二つではないでしょうか。

※「目からうろこ」のLED定電流駆動回路を見つけました。

見慣れたJ-FETによる定電流回路とは異なり、シンプルな「電子負荷装置」でLEDを点灯させるものです。
『白色LEDのVfを基準電圧としそれを分圧してMos-FETへ加えて定電流動作させる。』

気付いてみれば当たり前のことで、一定電流を吸い込ませる為の回路ですから、負荷の途中にLEDが有ればそれも定電流になるわけです。
単純な回路なので安定性は不十分だと思いますが電池でLEDを点灯させるには十分です。
電流値を好みの値に出来ますからAMC7135よりも活用範囲が広く、3.6V-4.5V程度の電池電源なら抵抗式と昇圧式の中間くらいの効率になりそうです。手持ちのP-ch MOS-FETを活用出来ると思います。白色LEDに適当なチップLEDを使えばコンパクトに出来ます。

「LED 照明の自作」
http://home.catv.ne.jp/dd/pub/led/led.html
「9. パワーLEDの電池点灯 」(9.2 定電流回路を使う)

(!_!)ほんの数時間前、ちょうど似たような実験をしていたところでした、急ぎ返答してますので内容不備、長文等失礼します。

 こちらでテストしていたのは、CL0118Bに極低Rdcパワーチップ27μHを組み合わせ、SBM1045VSSと47μFとによる整流回路を追加し、1.5V2本直列3V電源式でCREEチップXP-Gを駆動するもの。

 1kΩを通して昇圧後のLED電圧にプルアップしておいたVDD端子をN-MOSFETを使ってグランドに落とすことで調整する方法。LED両端電圧に100kΩVRを噛まして分圧した電圧をFETのゲートに注入するので、定電流式ではなくて定電圧フィードバック式ですけど。

 バラックテストでは、3Vから2.4Vに落ちるまでの電源入力範囲内で200mA前後のLED電流を保つ特性を得たところです。元々、CL0118B+SBD+C+VDD接続変更回路では3V電源入力時に350mAも流れてしまい過電流気味なのでなんとかしたいと考えていました。電池電圧が2.4Vに落ちるまではほぼ200mAの一定なLED電流なのでその間は明るさが一定し、さらに初期の無駄な明るさを押さえ込むことで電池も長持ちするはずです。

 真の目標は、CL0117+SBD+C+VDD接続変更回路でこのFET定電圧コントロール式を使って、電源電圧3V以上からでも使える様にしたいのです。なにもしないままで3Vも掛けたら一瞬で焼損してしまうCL0117のVDD端子を上手く制御し、電池電圧1V以下まで吸い取って昇圧出来る回路の構築です。

> CL0118B定電流コントロール回路の検証

貴重な情報をありがとうございます。
組み込みを考えると余分な部品が不要なのは嬉しい限りです。「シンプル イズ ザ ベスト」だと思います。

CL0118B, CL0117のVin端子(2番端子)は電圧検知の役目をしているらしいとの事なので、IC内部で昇圧後の電圧を抵抗分圧して基準電圧と比較しているのだろうと予想し、GNDとの間の抵抗値をDE-5000で測定してみました。(各品種2個ずつ)

CL0118B Vinにプラス、GNDにマイナスで 10.5KΩ (1kHz、10kHz)(100kHzでは46pFと表示される)
CL0117 Vinにプラス、GNDにマイナスで 1.3KΩ (1kHzのみ測定)
HT7750A Voutにプラス、GNDにマイナスで 1.1KΩ (1kHzのみ測定)

架かる電圧を逆転させてみました。
CL0118B Vinにマイナス、GNDにプラスで 1.18KΩ (1kHzのみ測定)
CL0117 Vinにマイナス、GNDにプラスで 1.08KΩ (1kHzのみ測定)
HT7750A Voutにマイナス、GNDにプラスで 0.68KΩ (1kHzのみ測定)

CL0118Bは抵抗値が高めなのでVin端子(VDD)に接続した可変抵抗器の値が低い方が合成抵抗値の変動が小さいのかな?と思いました。

CL0117やHT7750Aでは内部の抵抗値が小さいので「外部へ可変抵抗器追加方式」では上手く制御出来ないのでしょうね。HT7750AのVout端子に抵抗やダイオードを単純につないでも電圧制御が上手くいかないというネット情報の理由が納得できるような気がします。これを制御するにはフィードバック用のトランジスターやFET回路が必要になるのでしょう。


> CL0118B単機駆動ではどう細工して頑張っても150mA止まりで

確かにそうですね、以前標準回路のインダクターを単純に交換した実験で、22μH(直流抵抗0.3Ω)にしても電池側300mA以上流せずその程度の能力かなと思ったことを思い出しました。330μH(直流抵抗2.5Ω)では電池側210mA程度まで減りました。

現在、車用のキーライトに「メカライトLED」筐体を利用したものを検討中ですが、連続点灯とターボ切替をインダクタ切替式で作る予定です。
LED部分をテーパーリーマ(5mm-40mm用)で広げてアルミテープを貼りLP-AWFL56E1A取り付け、CR2032二枚並列3VをCL0118Bで昇圧して点灯。ターボ時は皿バネでアキシャル47μHからCL0118Bへつなぎ点灯、連続点灯時は秋月の超小型スライドスイッチで47μHと330μH(又はもっと抵抗値が高い物)を直列状態のままCL0118Bへつなげて電流控えめ駆動とする。
CR2032電源では電池内部抵抗が高いので取り出せる電流はもっと減ると思いますがキーライトなので問題無しです。

[mytoshi]さん、CL0117とCL0118BとにおけるVin端子の内部抵抗値測定結果、有難うございます。Vin端子に接続した半固定抵抗がVR1kΩ以下で良好な理由が判りました、合成抵抗の理屈で納得です。

 この(((33μH+CL0118B+1S4)×2パラレル+47μF)+VR500Ω)回路、早速に丸七製ミニランタンに組み込んで実際に使い勝手を調べてみます。

 電源が2Vまで下がった時、CL0118B単機駆動回路をどういじっても150mA止まりな事実に対し、CL0117単機駆動回路では電源1.5Vなのに200mA出せる事実を考えると、ちょっと複雑な思いです。今回の検証の前に、CL0117の2パラレル回路で同じ様なことを試した時、流石に1.8V以上電圧掛けると素子の発熱が激しすぎてサーマルプロテクトが働くため使い物になりませんでした。だからCL0117においては電源電圧1.8V以下という縛りから逃れることが出来そうにありません。

 そこで考えたのは、3V電源系でCL0118BとCL0117とを並列に接続するインバーター回路。3~1.8VまではCL0118Bに頑張ってもらって、1.8V以下になったらCL0117に働いてもらうというもの。具体的にはCL0117の電源ラインにFETを通し、電源電圧を監視して1.8V以下になったらゲートを駆動してCL0117をオンにするというものです。ま、電池を2本使っていて電源電圧が1.8V以下に落ちてくるということは、電池一本あたり0.9Vまで下がっている訳なので、もう電流を搾り取れるような状況ではないのでしょうけど、使い切ることはできるのかなと。

> 3V電源系でCL0118BとCL0117とを並列に接続するインバーター回路

いつもながら「コダワリのアイデア」素晴らしいです。
ただ、丸七製ミニランタンにそこまでして追加回路を組み込むのはもったいないような?


> 電池一本あたり0.9Vまで下がっている訳なので、もう電流を搾り取れるような状況ではないのでしょうけど

どれ位の電力を取り出せるのかネットで調べてみました。やはり0.9Vまで下がった電池で大電流取り出しは厳しいようです。
(1.5Ω負荷、横軸はデータ取り込み回数、1000回で約3時間)
「使用中アルカリ電池の残存容量」
http://a011w.broada.jp/gpae/cell02.html
「単3タイプ電池種類別放電特性 」
http://a011w.broada.jp/gpae/cell01.html


乾電池を使い切るのなら用途を変えた装置で100mA以下の電流で利用するのが吉かと思います。

「使用済み電池の再利用」
http://www.a-phys.eng.osaka-cu.ac.jp/hosoda-g/site1/energy_harvesting1.html

下記は私が気に入っている単三電池1本で使える明るさ可変式の常夜灯回路。(ジュールシーフ式)
0.5Vまで使えます。百均のUSB充電Box筐体+2SC2120(Y)+47kΩツマミ付きVR使用で、最初は単三1本+ダミー電池、次に0.5V迄使った電池2本使用で徹底的に搾り切ります。

「常夜灯、単一電池1本を考察する・その1 」(効率が良くなるトランジスタ選択)
http://machizukan.net/DK/whiteled/7e_joya_um1/index.html
「常夜灯、単一電池1本を考察する・その2 」
http://machizukan.net/DK/whiteled/7f_joya_r20pu/index.html

リンク先の情報は勉強になります。いつも有難うございます、[mytoshi]さん。

 丸七製ミニランタンはもう在庫が残り1個しかありませんけど、今回の回路の実用性を評価するために使います。CREEチップXP-Gには例のごとく専用コリメーターを取り付けて、元々のリフレクターは使わない方針でいきますが、透明カバー中央の”へそ”を何とかしたく、大きくくり抜いてからレンズでも嵌め込んでみようかと企んでおり、100均で購入できる拡大鏡とかから転用できないか考えております。

> 大きくくり抜いてからレンズでも嵌め込んでみようかと企んでおり

これもまた「ナイスアイデア」です!
倍率が大きい厚手の凸レンズを付ければ均一光ライトになりそうです。
コリメータ無しのLEDと凸レンズの厚み及び位置を上手く合わせられれば、先端をネジってワイド&スポットのズーム機能を実現出来そうなので試してみたくなりました。倍率3倍以上で直径40mm前後の分厚い拡大鏡を探してみます。

以前、クロヤマネコさんの周辺では丸七のミニランタン見つからないと言っていましたがまだ未入荷でしょうか?
こちらのセリアには丸七のミニランタンまだ販売しています。二週間ほど見に行っていないので今も有るかどうか不明ですが。

> 丸七製ミニランタンの件

 ご近所のミーツ店ではもう置いてなさそうなので、足を延ばしてセリア店を漁ってみます。100均で手に入るレンズには手持ち柄の付いたタイプの他にルーペタイプもあるようなので数点購入してみる必要があるかと思います。径は手持ち柄のついたタイプの方でφ5cmとか見つかるでしょう、ルーペタイプだとφ2cmと小径になってしまうでしょうけれども高屈折率のものが手に入りそうです。

セリアで凸レンズ(拡大率2、3、4倍)を購入して来ました。

結論: 私が希望する均一光は得られず。計画中断です。

一応均一光にはなるのですが暗くて、照射光の外周が皆既日食のように明るいので実用的な配光にならない。
原因は「両凸レンズ」である為「歪曲収差」が大きいからだと思います。
両凸レンズを二枚組み合わせれば又違う結果が出るかもしれませんが、今回入手したレンズの組み合わせでは効果無しでした。
http://www4.tokai.or.jp/optomecha_engin/kotae.html

市販のズームライトが「平凸レンズ」の高倍率品(20倍以上?)を使用している理由が理解出来ました。


丸七ミニランタンの「へそ」改善用に。

せっかく購入したレンズを丸七ミニランタンの「へそ」改善用に使えないかとコリメータ併用を試した結果、
ダイソー「スーパーLEDズームライト」のLEDの場合はOPTコリメータ15°を使い、ミニランタン先端を大きくえぐって凸レンズを入れると、中央のスポットが少し広がり周辺光も増加します。普通のLEDライトとしては使いやすそうな配光です。
OPT30°は今一つでした。45°は手持ちが有るはずなのに見つかりませんでした。
CreeLEDとコリメータは未検討です。

使用する凸レンズはグリーンオーナメント製「拡大鏡2P(2倍、3倍)」の「3倍」が外周50mmなので最小限の加工で嵌め込み接着出来て使い易いです。
ワールドアトラス(発売元)の「ポータブルルーペ(4倍)」(50mm角型、レンズ部40mm径)も悪くないですが、丸く削るのに手間が掛かります。四角に納まりコンパクトなのでそのままルーペとして使う方が良いです。

追記:

近所のセリアには丸七ミニランタンが14個有りました。
数が減るとすぐ補充されるので一定のニーズが継続してあるようです。

[mytoshi]さん、早すぎ!! 昨日の今日でもう検討されたのですね。

 ちょうど食材調達のついでにご近所のミーツ店を見てきたところで、予想通り置いてない・・・・・再入荷の見込みなさそうです。レンズの方は、グリーンオーナメント製の拡大鏡2Pを手に取ったものの、レンズ自身とそれを支えている枠とが一体成型の様だったので見送りました。部屋に戻ってきてコメント確認すると・・・そうでしたか!それの大きい方の3倍のタイプがピッタリなんですね、買ってみるべきでした。一体型の枠は取り除かないでそのまま接着するという考えが浮かびませんでした。

 その他にまだ未確認のLEDライトを入手してきました。グリーンオーナメント製「BLT LED LIGHT」です。すでにネットでは分解情報が出ており、改造報告もありますから今更ですけど。

【グリーンオーナメント製BLT LED LIGHTの特徴】

(イ)単3型電池一本が入るタイプ⇒色々な単3型を試せる(1.5V系Li、3V系Liとか)
(ロ)テールにオルタネートスイッチがある(厚みあるけど径が小さい)
(ハ)良い出来のリフレクタが付いてる(開口径15mmの放物面タイプ)
(ニ)LEDは帽子型を使ってる(迷わずLP-AWME56F1Aに換装ですネ)
(ホ)インバーターはCX2601のSMDタイプ(CL0117、CL0118B入るスペースあり)
(ヘ)インダクターはアキシャルタイプ10μH(これはパワーチップ型に換装ですネ)

 ↑
これ改造し甲斐があると思いませんか。

> グリーンオーナメント製「BLT LED LIGHT」です。

入手してみたいライトですが、まだ目にしていないのでクロヤマネコさんの料理に期待しています。

いろいろイジッテいるサイトを見て妄想は出来ているのですが。
「BLT LED LIGHT 改造再挑戦」
http://mamanarazu.jugem.jp/?eid=19

でも、単三1本ライトは沢山持っているので食傷気味です。

と言いながらも、百均の「白髪ぼかし」容器(黒い容器、中央部は透明)が口紅容器と似たサイズなので、中身は廃棄して筐体を単三1本ポケットライトに出来ないかと狙っています。この色調なら男性が持っていても恥ずかしくないです。


あと、「拡大鏡」は小さいほうが倍率高いものでした。
外径最大50mm、テーパー部分48mm、ミニランタンにはヤスリで少し削るだけで大丈夫です。
径が大きい2倍レンズ(外径65mm)でも「ヘソ」改善には役立ちそうですが、47mmの円形に切り出す自信がありません。

情報有難うございます、[mytoshi]さん。BLTライトは最近発売になって某スレでも情報が飛び交っている御様子、改造実績もまだ少ないみたいですね。

 BLTライトには、CREEチップ専用コリメータが白いハウジングも含めて余裕で入るので、リフレクタを外したコリメータ式にも展開出来そうです。XP-Gは放熱板付きのをφ16mmまで削る必要がありますけどそれは難しくないです。専用コリメータ使えばLEDと昇圧回路の組込みに使えるスペースが増えますので、色々なインバータ回路を試せそうです。外観が100均ライトにしては安っぽく見えないところを気に入っており、他の製造途中品を押しのけて先に改造品が出来上がる確率は高いです。

(!_!)ご近所のミーツ店で昨日は一度諦めたグリーンオーナメント製の拡大鏡2Pと、BLT_LED_LIGHTは新たに2本、あと瞬間冷却パックを買ってきたところです。拡大鏡2Pは情報通り小さい方が丸七製ミニランタンの透明カバー直径と同一なのを確認、これは柄を取ってそのまま接着でいけますね。BLTライトは改造バリエーション用に在庫確保です。瞬間冷却パックは成分の硝酸アンモニウム目当てで本来の冷却用途には使いませんが。

 秋葉原ダイソーにも久々に行ってみましたけど、品揃えに新しいものがなくて何も買わずでした。千石電商2Fでは未だにLTC3490欠品中、B1FでSMDのVR500Ωを調達。秋月電子はいつ行っても混んでいて本当に欲しいものがある時以外は入店を躊躇してしまいます。CREEチップ用の放熱板と研究用の多回転ポテンショメータVR500Ωを調達。ま、月末恒例ソフマップのエロゲー発売日に発生する長蛇の列よりかはマシなんですけど。

 本日は、LEDライト改造をやる前にまず愛用している布団乾燥機の蛇腹チューブが切れ切れになっているのを修理しなくてはなりません。
 

着々と改造準備が進んでいるのですね。新しい記事が楽しみです。
私は65mm径ルーペも利用しようと糸鋸で48mm径程度に切断してヤスリで仕上げてみようと計画中です。芯が若干ズレてもLEDライトの用途には大して影響無いですから。

> 品揃えに新しいものがなくて

私も百均店巡りしていて「これは!」という新しい素材にはなかなか出会えません。大抵のものには手を出したので手詰まり状態です。何十種類も手掛けたのでもう要らないという心の声も(笑)
組み合わせの楽しみやクロヤマネコさん考案の新しい回路を入れることを楽しんで過ごしています。


先日、ICの抵抗値をDE-5000で測定した結果で、CL0117とHT7750Aの抵抗値が近い値だったので、HT7750A定電流化回路でCL0117を動かしてみようと考えています。電源2V以上でもVin端子を制御して発振ON-OFF出来れば、連続動作させた時のように「1.8V以上電圧掛けると素子の発熱が激しすぎてサーマルプロテクトが働く」ことは避けられるかな?と考えています。

その際、定電流制御用のRscによる損失を最小限にしたいので、下記リンクのダイオード電位差を利用する方法が使えないかと検討中です。
http://www.h5.dion.ne.jp/~kotaroh/lumix_lamp.htm
(尚、上記MC34063回路図のR(ipk)=0.22Ωは入れる位置が間違っていますね。正しく動作させる為にはIpk(7番端子)とV+の間に入れ、電路の電流に応じた電位差を管理します。)

未検証で妄想のままですが、
HT7750A定電流管理用TrのVbe用電位を作るRscにSBDを直列追加し、昇圧出力側からSBDへの電流調整用Rsbd(数kΩ)で1mA前後電流を流します。手持ちのSBDは銘柄により1mA時のVf0.15V~0.3V位なので二個で0.4V位になるSBDを選択、Rscには0.2V程度を担当させる。Rsc=5Ω時、0.2Vで40mA、SBD1個なら0.4Vで80mA、SBD無しでRscのみなら0.6Vで120mA、SBDを入り切りすれば電流値を強中弱切替可能?Rsbdを10KΩVRにすれば電流値微調整も可能?
但し、HT7750A定電流回路を考案したサイト管理者からは「そのような回路はTRにバイアスをかける回路になり、上手く動かないと思う」とコメントを頂いているのですが、「電流帰還バイアス回路」の動作がどうなるのか未確認のまま現在に至っております。
FETで同じような制御は出来るのかなあ。基礎が分かっていないので難しいです。


> 布団乾燥機の蛇腹チューブが切れ切れになっているのを修理

ホームセンターなどでサイズが合う蛇腹ホースを購入して交換するのでしょうか?
布団乾燥機のホースは熱がかかる割りに耐久性を無視したような材質のホースが多いように感じています。以前我が家でも本体は大丈夫なのにホースが駄目になって処分し買い換えました。

まったくその通りです[mytoshi]さん、熱劣化で樹脂が硬化してしまうんだと思います。なお蛇腹の入手先はホームセンターではなくて、模型ホビーコーナーで見つけた逸品です。GSIクレオス製Mr.スーパーブース用延長ダクトホースという製品で、定価¥2,000-です。ヨドバシカメラのホビーコーナーで購入できました。

 http://www.mr-hobby.com/itemDetail.php?iId=49

 LEDライト改造とは趣旨が異なる内容に付き合ってくださって恐縮です。さて本題についてですが、電流検出用抵抗にシリーズでSBDを入れるアイデア、いわゆるトランジスターの必要動作電圧キャンセル用でオーディオアンプなどで良く見るものでしょうか、そこまで詳しくないので当方でも判りません。

最近再び気になっている「PICマイコン」についてです。
クロヤマネコさんに薦めて頂いたコメントの記事が思い出せないので、ここへ書きます。

以前、「3LEDソーラーライト」にPICマイコンを組み込んで強中弱切替など行っている方を見つけたことがあります。
先月、市販ライト(ランタン)のPICマイコンを交換して自前のプログラムで動作させている記事を見つけました。このようなことが出来ればとても楽しそうです。
「LED ランタンの改造 (USB 5V入力、ファームウエア交換)」
http://granada.naturum.ne.jp/e1713984.html
「Coleman CPX6 LED Classic Lamp 改造」
http://www.asahi-net.or.jp/~SE1M-NITU/html/CPX6_LED_Classic_Lamp.htm

秋月でICを探したところ新製品が出ていました。表面実装用も有ります。
動作時30μA@1.8V、スリープ20nAと驚きの超低消費電力。これなら乾電池でも電源スイッチ不要です。
PIC10F322T http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-08577/
PIC12F1822T http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-08399/
PIC16F1827T http://akizukidenshi.com/catalog/g/gI-08400/

このサイズならLED駆動用FETと共に小型ライトに楽に入ります。20mA程度ならICのみで直接PWM駆動も可能とか。少し広い隙間が有れば扱いやすいサイズのDIP型でも組み込み可能です。電源スイッチの接点容量を気にせず済むので良さそうです。
プログラムの勉強から始めなければならないので作成出来るようになるのは相当先ですが。

(!_!)PICマイコンに手を出す時に必要なもの、それは初期投資としてのプログラマー装置、そしてプログラミングで起こるトラブルに対する忍耐力です。

 誰かが先にプログラムを作ってくれていれば、そこからHEXファイルをダウンロードしてそれをプログラマーからPICマイコンに押し込めば完了なのですけれど、そうでない場合は苦難の道が待っています。ここからは実際の経験談ですが、自分でプログラミングするにはアセンブラかC言語で組む訳ですけど、HEXファイルへ変換するためにコンパイルしてみると、これがもうバグだらけで一向に出来てこない。相当に神経やられて”疲労こんぱいる~”状態で、たった一文字違いのために何日も悩むとか。それゆえにエラーゼロでコンパイル成功した時は感慨もひとしお。

 米粒PICはまだ未経験ですけど、PIC16系のF84とかF819ではアセンブラで組んだ制御プログラムで実績あります。自作機器いろいろのカテゴリー内にある揺動装置のプログラムはまさにPIC16F84で組んだものです。

 難しいと脅している訳ではありませんけれども、最初のハードルがちょっと高いかもしれないということであって、一度越えてしまえば後は小細工を駆使した応用ですから。

(!_!)試しに米粒PIC、買ってきました。米粒と並べてみると本当に同じ大きさだということが良く判ります。当方の持っているPICライターでは10F322Tには対応していないので、どうしても10F222T止まりになってしまいます。

 さて、これからが問題です。これがいつ頃に使える様になるのか、それとも時間無くてお蔵入りとなるか。

> 試しに米粒PIC、買ってきました

余分な出費をさせてしまって済みません。
私の方は活用記事を探して勉強してから手を出すことにします。
PICライターはじっくり探します。
アセンブラは少ししかいじったことが有りませんがBASIC、マシン語、Fortranを触ったことがあるので何とかなるでしょう!


> グリーンオーナメント製、、、、BLT_LED_LIGHT

BLTライトが手に入らないので、アレコレ探しているとAmazonで似た形の1AAライトが見つかりました。
「【ノーブランド品】ミニ3W LEDライト懐中電灯 1.9cmx9.4cm」 (スポーツ&アウトドア)
http://www.amazon.co.jp/gp/product/B00VTC8MVW?psc=1&redirect=true&ref_=oh_aui_detailpage_o00_s00
 何と、香港発送なのに送料込み134円です。他の業者は790円で販売していますからそこそこマシな商品でしょう。
色を選べないという難点はありますが改造用筐体としても美味しい価格なので「3本発注」してしまいました。コンビニ振込みを利用できるので402円で済みます。
しかし、単三1本用ライトを一体何個買うつもりなのか自分でもあきれています。

(!_!)毎月の月末恒例超多忙状態からなんとか抜け出せそうです。

 多忙な時期にアイデアばかりが溜まっていく状況というのは、実際頭がシッカリ働いている時だからこそという訳で、暇になってしまうと回転が鈍って茫然自失、溜まっているアイデアに全く手を付けれないという、ほんと困ったものです。

 さしあたっては、まだ改造記事の少ないBLT-LEDライトの高輝度化に着手したいです。
【バリエーション】
(イ)LP-AWME56F1Aへ換装、CL0117+SBS+C+VDD接続変更昇圧回路、リフレクタータイプ
(ロ)CREEチップXP-Gへ換装、以下同上タイプ
(ハ)同上のコリメータタイプ
(ニ)CREEチップXP-Gへ換装、LTC3490昇圧回路、リフレクタータイプ
(ホ)同上のコリメータタイプ

 あ、5タイプも作れるほど在庫BLTライトはありませんでした。比較のためにノーマル機も残さないといけないので、また仕入れに行かねばなりません。

> BLT-LEDライトの高輝度化

最初にお披露目されるのはどのタイプになるのか楽しみです。
内部空間が広そうなので様々な改造が出来そうで羨ましいです。
私は最近ズームライトの均一光に惚れているので、スポット配光になる「放物面タイプリフ」式よりも配光の種類を選べる「コリメータ」式で周辺光も出す方向に関心があります。配光比較写真も楽しみです。


私がAmazonへ発注した単価134円のライトは一般に「POLICE 3W」と呼ばれているライトのようです。多種多様のコピー品が出回っているようで、楽天で398円で販売されているものは14500にも対応しているそうで、約2週間後に届くライトのコンバーターが何か関心があります。

以前購入した「【Amazon限定】 単3型電池1本駆動 高輝度LEDハンディーライト 2本セット RL-AABK2-Y」890円は0.9V-4.5Vと14500にも対応してなかなか良かったです。スイッチの接触不良で暗くなり今は放置していますが、修理する時にはLP-AWM56F1Aへ換装します。

追加注文。
小型ライト改造に使えそうな直径10mm前後の小さなメッキリフが6個も入ってるように見えるので、Amazonの「ledキャップライト」(6LED、CR2032x2)送料込み129円も発注しました。これも香港から発送です。何故こんな価格で販売出来るのでしょう。個人情報を悪用されないかと少し不安になったりします。コンビニ振込みしか使わないので口座番号を盗まれる可能性はゼロですけど。

【BLT LED LIGHT】高輝度化は現在、バリエーション(ロ)のパターンに取り掛かっております。さしあたってLED放熱板と昇圧回路用基板をφ16mmの円形に切り出す所まで進みました。

 改造報告No.16⇒http://yamane-factory.cocolog-nifty.com/yamane/2015/05/528blt-led-ligh.html

 最近は著しい気温上昇で頭が働かなくなって呆然とする日々だったのですが、いざヤスリを手に取ってシャコシャコ削り始めると、いつもとは違う脳の領域が活性化してきて集中力が戻ってくるのを感じます。だから少しづつでも加工を進めて報告を随時更新していくやり方が良いのかも知れません。

>メッキリフが6個も入っている・・・

 キャップライトというのは帽子のキャップなんですね、納得。写真では詳しく判らないですけど、φ5砲弾型LED用のリフレクタ―と推測します。

ずーっと前から気になっている「SEPIC」コンバーター回路。

手持ちの「MC34063」でも動作可能という記事を見つけました。
http://blog.goo.ne.jp/namahage50ca10/e/541fd83c587db4361f80335248dce675
基板と回路図部分拡大
http://blogimg.goo.ne.jp/user_image/5a/0c/54a420f09929538ccfaf2aef720b5d5d.jpg

別の記事の回路図。(記事のURLは失念)
http://www.21dianyuan.com/attachments/jpg/2013/03/01/1362104538513010dad3792.jpg

変換効率には「コンデンサの品質」が大きく影響するようです。
その内、気が向いたら試すかも(?)しれません。

> 前から気になっている「SEPIC」コンバーター回路・・・

 秋月電子で販売のちょっと高めなLT1930は昇圧コンバーターと銘打っていますけれど、データシートの応用例にSEPIC化の記載があります。

 ⇒http://akizukidenshi.com/download/ds/linear/j1930i.pdf

CX-2601の測定データをありがとうございます。

CL0117よりも小さなインダクタを使っているということは、発振周波数がより高くなっているということなのでしょうか。
電流を流し過ぎるとチップの発熱が心配です。


話は変わりますが、
私がAmazonへ注文していたBLTモドキの@134ライト(アルミ筐体)が発送から43日かかってようやく届きました。住所の書き方が悪い為に日本に届いてから迷走していたと思われます。
先日「届かないので再送付依頼」してしまったので更に3本無償で届く予定。

分解してみるとBLTライトと全く同じ回路、部品で出来た基板(10μHは同じサイズ、LEDの足をそのまま利用、851という印刷番号まで同じ)が使われていました。但し、ICは8113という正体不明のものです。LEDは1chipの帽子型でした。
テールスイッチの接触抵抗は大きめです。
外径はヘッド19.4mm、一番太い部分は20.5mm、長さ94.6mmです。BLTライトよりも少し小さくなります。

筐体の構造はこれまでにAmazonで購入した数種類の300円台単三x1ライトに似ていますが、Oリングが無く、ストラップ用穴はドリルで開けたままのバリ付きなど、百円品質そのものです。
改造に使う「百円ライト」だと思えば「放熱性良好」なのでお買い得?

電池側電流など測定してみました。
公称3.7VのLi-ionでも壊れませんでしたが数秒の測定でヘッドがほんわか暖かくなりました。Li-ionでの連続点灯は無理です。
Li-ion  4.0V 1000mA、直ぐに700mA台へ下がる。照度 300Lux@1m
アルカリ電池 1.6V 240mA 照度 180Lux@1m
NiMH 1.3V 170mA 照度 120Lux@1m

アルカリ電池を使った時の初期照度がBLTライトに似ているので8113というコンバーターはCX2601の代わりに使えるかも知れません。
クロヤマネコさんの今回の実験成果を参考にして電流増加改造してみるのも良さそうです。

 BLTもどき@134ライト、無事到着で一安心ですね。Liイオン電池入れてもインバーターが壊れないということは、入力耐圧が4Vあるということになりますねその8113というチップは。CX2601の耐圧はまだ不明ですけど、CL0117よりも高性能かも知れない状況ではおいそれと潰す気になれないところです。なんせ手に入れるにはBLTライトをバラすしかないのでコスト¥108掛かりますし。

 CX2601について、単純にSBD+C併用しただけではCL0117の場合とほとんど同等性能ですけど、動作電源端子の接続を昇圧電圧に切り替えるだけでパワーアップし別物になってしまうという事実は、特に電池電圧が下がった時でも十分使えるライトが出来そうな期待感を抱かせてくれて何とも貴重な存在になりそうです。

先ほどAmazonへBLTライトもどき「【ノーブランド品】ミニ3W LEDライト懐中電灯」のレビューを投稿して在庫を確認したところ「在庫切れ」となっていました。
今朝は在庫有ったはずなのに。

[mytoshi]さんの他にもお買い得感を見抜いた輩がいて、その人が買い占めてしまったのかもしれませんね。

 amazonのレビュー読みました。3W?というのはどう理解したらいいのでしょうか、使っているLEDが3W対応品なだけのか、実際にLEDへ掛かっている電力が3Wなのか。本来なら明るさの指標にもなりうる後者が尤もなんでしょうけど、そうするとLEDのVf値を仮に3Vだとしたら1Aも流れている?

 こちらの近況は、CX2601のさらなる特性調査のため1.0~3.3μHのインダクターを入手してきたところで、3.3μHがピークなのかどうかを見極めるためです。
 

> さらに放電終止電圧の0.9Vまで下がっても 135mA流せる

やはりICが違うと特性も大きく異なるのですね。
CX2601には2.2μHが目的とする特性に合っている、ということでクロヤマネコさんの次の目標の一つを見たような気がします。

パワーSMDタイプ2.2μH、4.7μHは、以前購入したが使い勝手悪くて分解したまま放置しているAndroid機に付いているので、こちらの8113でも試してみたくなりました。


こちらのその後の状況は若干変化がありました。

(1)ダイソー「5LEDスタンド(電灯色)」単三x3、「白」と「黒」を入手済み、赤を探しているが見つからず。

配線やスイッチは非常に貧弱ですが、筐体が少し大きくて改造はとても楽です。枕元灯や手元灯にシックリ来て便利でした。電灯色は気持ちが和らぎます。
基板のパターンを見ると、穴あけすればLEDをあと3個追加出来るので改造する予定です。枕元灯の場合は明るさ調整回路も追加して可変だと使い勝手が良くなると思います。
「赤」が手に入れば「黒」のスイッチボタンを「赤」に換えてThinkPad風にしたいとも思っています。
LEDを取り出した「白」ライトは白色LED化して使い、残った電灯色LEDは、改造報告(LEDミニスタンドライト改造No.1)の元ライトへ入れて楽しみます。LR44x3化すれば比較的長い時間点灯可能。

(2)ローソンストア100「2WayLEDキーライト(LR41x3)」(SAITO CORPORATION)、リップクリームサイズ。

ライトモードとランタンモードがあります。「白」「青」「黒」が有る。「青」はまだ手に入らず。LR44x3に改造するには中身全体の改造必要。明るさの実力は砲弾型LED各1灯なのでオモチャ程度。ライトはBig5のほうが遥かに明るい。
ライト用の凸レンズが邪魔してランタンで自立出来ず。凸レンズを除去して砲弾型LED直射光で十分なので平板に換えて自立化。砲弾型LEDの表面を#600で荒らすとランタン配光が綺麗になりました。
ランタンモードでは「白」のほうが全体が光って綺麗なので、中身を全部取り出し単五x1に改造してランタン専用機を作る予定。7色変化LEDや赤、青点滅LEDを入れれば目立って散歩時に役立つかも。


(3)ローソンストア100「LEDライト付きスクリュードライバ-」(LR41x4、ドライバービット3種類)(SAITO CORPORATION)

LEDは砲弾型1灯だがLR44x4なので上記のライトよりは明るい。ライト2灯専用化なら単四x2に出来そうだが内部の成形品ほとんど撤去必要。形状を説明する画像見つからず。
スクリュードライバー部分を切り出して、不動在庫化しているグリーンオーナメント「ホイッスル付きライト」へ入れればドリルビット2本使えるように出来る。

> CX2601には2.2μHが目的とする特性に合って・・・

 次機【BLT LED LIGHT】高輝度改造・改四式は、CX2601の改良回路が実際に使えるかどうかの実証機になるでしょう。

> ダイソー「5LEDスタンド・・・」

 これはまだ知りませんでした。個人的には秋月で買える円形基板の多灯LEDモジュールを組み込みたいですね。ただ駆動電圧が12Vなので、単3電池×3本の4.5Vを昇圧するインバーターが必要になりますけど。

 梅雨明ける前にこんな真夏日。放熱効果の甘い改造LEDライトが壊れ始めるヤバい季節になってきました。

 

> 秋月で買える円形基板の多灯LEDモジュールを組み込みたいですね

「5LEDスタンド」の基板は30mm径です。開口部は39mmまで大丈夫です。
秋月の32mm基板なら問題無しですね。

> 4.5Vを昇圧するインバーターが必要になりますけど。

今の電燈色LEDはVf=3Vなので、4.5Vダイレクトドライブでは効率悪過ぎでした。
「昇圧」方式が良いですね。筐体が大きいので不動在庫化しているMC34063A(DIP)を活用出来ます。電圧調整ボリュームも付けられます。8pへの抵抗値を最適化すれば効率80%越えも可能です。3AAでも3NiMHでも明るさ安定します。
基板自作して9LED(3個直列3組並列)が手頃でしょうか。


> 放熱効果の甘い改造LEDライトが壊れ始めるヤバい季節になってきました。

確かにその通りです。
下記実験の途中結果から自作機では200ルーメン以下に抑えるのが実用的だと感じました。

先日ROFIS PR11の修理品が戻って来た(スムースリフだったのにOPリフに変わっていた)のを機会に、「TrustFire 14500 900mAh 2本」1000円を買い足しました。この電池はプラス側が少し出ているのでPR11でも大丈夫でした。以前購入したKEEPPOWER製840mAh(1800円)はフラットトップで、PR11の逆接続保護機構により使えなかった。

それで今朝、電池の性能確認の為に、放熱が良い市販ライトの連続点灯テストを開始したばかりです。
入手時電圧は二個とも3.9V。そのままライトに入れて連続点灯開始。3回測定予定です。

[状態]  ROFIS PR11、 Neutron 2A V2
入手時のまま 67分、  75分 電池の保護装置作動で消灯
初回充電量 823mAh、 813mAh Soshin H2 V2で充電
初回放電   91分、  101分   KEEPPOWER製は以前90分程度だった
ヘッド最高温度 46.6℃、 43.6℃ 室温32.2℃時
グリップ(同上)  43℃、  40℃  40℃を超えると熱くて素手で持つにはつらくなります。

PR11は180ルーメンのはずだが2A V2の230ルーメンよりも発熱が多く持続時間が短い。コンバーターの設計が少し劣るようだ。2AA化して筒からの放熱を増やして使うのが良さそうですが、360ルーメンで更に発熱するから夏場の連続点灯は駄目ですね。
1NiMHなら14500の85%程度の出力になるらしいので、夏場は1NiMHで凌ぎます。

PR11はスイッチの感触と誤点灯防止の長押しONなので好きです。2A V2は軽く押すだけで点灯する為、ポケットの中で誤点灯する可能性が非常に高く、ネジを少し緩めておくことが必須で即点灯には向かない。

(!_!)5LEDスタンド、お店を覗いてきましたが在庫なし。その代りに、キャンドゥで扱っていた日韓企画のLEDミニスタンドライトがダイソーでも手に入る様になりました。

 一般機での発熱テストデータ有難うございます[mytoshi]さん。100均ライト改造を始めるキッカケになった一番最初の自作アルミ筒コリメーター式LEDライト、抵抗なしのダイレクトドライブで電源に一回りスリムな17650型Li-ion電池を搭載したルクシオン1WハイパワーLED機、ちゃんと鉄でキャニスターを作ってアルミ筒へ放熱する本格的なものでした。これの発熱が冬場は耐えれるのですが夏場では持てなくなるくらい発熱するので、LEDもLi-ion電池も共に潰れるのが早かった黒歴史を思い出しました。

7/19追記データを興味深く拝見しました。
限界まで極める場合にはSBDの差も無視出来なくなるのですね。
ICの発振周波数の違いによって出るのでしょうか。
CL0117ではSBDの差は出ていなかったが、CX2601の場合Vfの差なのか、SBDの高周波特性の差なのか。

ここまで来ると、入力コンデンサ追加(47 or 100程度)や出力コンデンサ追加(今の47に更に47並列等)でLED電流供給力の安定性や効率がどう変わるか気になるところです。

私は実験していませんが、以前HT7733Aで入力、出力コンデンサによる差を実験したデータを見たことがあるもので・・・
この実験結果では入力100μF、出力100μFが良さそうです。
http://eleclabyrinth.blog.fc2.com/blog-entry-116.html

(!_!)CX2601最適インダクター値が2.2μHだったということで、こんな小さなインダクタンスからあれほどのLED電流を引き出せるということは、33μHを使うCL0117の120kHzより可成り高い発振周波数で駆動している可能性があります。これについてはLED発光ユニット完成時に簡易オシロで波形を見てみることにします。

 入出力コンデンサーはESRが小さくて容量のあるものを、組み込めるスペースを勘考しながら隙間に詰めることも出来るでしょう。積層チップコンも最近は高容量タイプが出回っていますが、要はESRですね。再選考の余地あり。

 インダクターの選定では低Rdcの太陽誘電LHLC08NBシリーズにしたのですが、これは黒い外装スリーブを殻割し、コアだけを取り出して組み込む予定です。なんせそのままではギリギリ過ぎて何もできませんので。

「LEDの寿命について」なのでここへコメント入れます。

少し前に別記事のコメントへ「100均フラッシュライトのランタイムと耐久の測定」等、LEDの寿命に関するリンクを書きましたが、それ以来「寿命」が気になっていろいろ探していました。
探している内容にピッタリくる記事は見つからないのですが、下記が見つかりました。
※ 私の結論としては「遊びで使うライト」は放熱対策すればオーバードライブ大いに結構!です。

(1)LED照明推進協議会「LEDの寿命」
http://www.led.or.jp/led/led_life.htm
グラフから、Tjが上昇すると寿命は加速度的に短くなることがわかりました。クロヤマネ子さんが「改造報告No.2-3」で経験した「半田が溶ける」温度だとLEDチップの寿命は極度に短くなったと考えられます。

「アレニウスの10℃半減則」が当てはまるかどうか分かりませんが、定格超えて点灯した時の温度上昇が寿命を指数的に短くすることを理解できました。化学物質によっては「5℃半減」ということもあるので、寿命を考えると放熱対策は過剰なくらい行うべき?

(2)「イルミナムの「Streamlight Key-Mate」」
http://www.illuminum-led.com/item/keym/keym.html
古い記事ですが、最後に書かれている「寿命」は、定格を超えて点灯させたときの寿命を予測出来るかな?と感じました。この場合Tjが何度になっているか不明です。

以下抜粋
20mAでドライブしたとき、1000H後の照度低下が  8%位
40mAでドライブしたとき、1000H後の照度低下が 27%位
60mAでドライブしたとき、1000H後の照度低下が 50%位
80mAでドライブしたとき、1000H後の照度低下が 70%位
80mAで、初期照度の70%(初めの明るさより3割暗くなく)位になる時間は、200時間位のようです
抜粋終わり

[mytoshi]さん、LED寿命に関する情報を有難うございます。

 当方の情報には、改造で使用している電池やパワーLEDにおける寿命の考察が欠けていますので痛いところです。

> アレニウス・・・・・

 化学屋な人ならピンとくる単語で、温度が10度上がると反応速度は2倍になる、と覚えています。白色LEDに使っている蛍光体の熱劣化速度がこの法則に従っているとなると、放熱対応に乏しい当方のハイパワー改造品はまるで加速試験をしている様なものだと自覚した次第です。

HT7750Aの実験例で、入力側と出力側のコンデンサ有無による特性を「オッシロ波形で比較」しているページを見つけました。
http://elec-studio.eco.coocan.jp/studio_a01.html

電池側へコンデンサを入れると発振の安定性が増すようです。一般的に言われていることですが、目で見ると良く分かります。
正確な電流を測れているかどうかわかりませんが、一覧表の数値では変換効率が良くなっています。
CL0117やCL0118B、CX2601でも同様のことが言えるかも・・・です。


私からのいつものあまり役に立たない情報。
「ハブラシキャップ」へ入れた、使い古しLR44x3とキャンドルライトの直接接続ライトは、丸三日以上経過した現在も微弱点灯中です。なかなか粘ります。
万が一、暗闇に閉じ込められた時に精神的な安心感を得られる程度の明かりは十分あります。
消えるまでそのまま様子見です。

(!_!)勉強になる情報有難うございます、[mytoshi]さん。電源側へ入れるパスコンの効果が一目瞭然で良いデータですね。

 ちょこっとググって勉強してきました。電源インピーダンスを下げる目的でESRの低いコンデンサーを突っ込むと効果がある、ということですね。それで低ESRなタンタルとか固体高分子が良いけれども、前者は故障モードが短絡なので電源回路には不向き、後者は比較的にコストが高い、との理由から最もお手頃なのが積層セラコンになる模様。
 電源供給側のパルス電流が実際はどうなっているか一度ちゃんと見ておかなければいけないとは思っていました(正しい効率計算には電池電流の正確な把握が必要)。最近はもっぱら内部抵抗の比較的に低いニッケル水素やリチウムイオン電池を電源として使っているためか、この種の問題が顕著になることは無かったのかも知れません。

クロヤマネ子さん!いつも貴重な実験データをありがとうございます。
「速報版」にはコメント欄が無かったので本編に書きます。

YX8113はCX2601の代用品とは成り得ない実験結果を見て愕然としています。
中国の販売業者が「CX2601互換」と書いてあったのはまるであてにならなかったですね。

私がNiMH一本で使う場合、AH6211を通販で買うのは何かついでが無いと大変なので、CX2601をBLTライトから手に入れる必要があります。
ダイソーの白くて軽い(臭わない)筐体と発光面が大きめのLEDは気に入っていたのですが、ここは素直にXP-GとCX2601を入れ、接点焼け対策を追加するのが吉でしょうか。


あと、
私の「上級オシロ検討熱」は無事に冷めました。二万五千円の機種を出していたメーカーは既にその分野から撤退していて関連ソフトのダウンロードも出来ないので中止しました。暫くはDSO138で測定可能な範囲を楽しみます。

(!_!)久しぶりに、空中配線でうにゃうにゃと回路組んで実験してみたら頭の中がスッキリしました。コメント有難うございます[mytoshi]さん。

 YX8113がCX2601の代用品とは成り得るのは、インダクターのみとの組み合わせでの使用に限定されることだと思います。当方のような無茶な使い方をしたから初めて差が出たのだと考えています。
 AH6211の方がCX2601の代用品として近いというのは、電池電源電圧が1.0V以下の放電末期時でもLED電流が100mA稼げるという特性における判断です。残念ながらYX8113では50mA以下に落ちてしまうのでCX2601に及ばないという結果にはなっていますが、反対に電池電圧1.5V時ではYX8113の方が勝っています。
 LED電流に与える電池電圧の影響については、YX8113は大きいけれどもAH6211はCX2601ともども小さい、ということでしょうか。とにかくより明るいものが欲しい!と思うならYX8113を、電池使い切るまでそこそこ明るさを維持するものが欲しい!と思うならCX2601やAH6211を選ぶ、そこは人それぞれでいいと考えます。

追い込み実験をありがとうございます。

昇圧回路で使う部品をどのように決めるか理屈はいろいろあるようですが、最終的には実験して追い込むしかないのが実情でしょうか。

今回のAH6211改良回路の場合、インダクタを1μHまで減らすと発振周波数はどれくらいになっているのでしょうか。SBDの特性によっては逆回復時間が追いつけなくなっているとか?

以前探した「教科書」からコイルとSBDを改めて眺めましたがよくわかりません。
https://www.torex.co.jp/technical-support/application-note/design-guide-for-dcdc-converter/selecting-coil/
https://www.torex.co.jp/technical-support/application-note/design-guide-for-dcdc-converter/selecting-sbd/

(!_!)早々にコメント頂いて恐縮です、[mytoshi]さん。

 AH6211と相性の悪いSBDが存在すること、これはまだ想像ですが、SBM1045VSSやSBR15U30SP5、SBR15U50SP5は相当低いVf値で大電流を流せるので、カレントリミッターに引っ掛かっている可能性。内部回路が不明で何とも判りかねますけど。

 1N5822が最適ならLEDライトへ組み込む時、SBM1045VSSでやっていた殻割が必要かも。何しろあの巨大モールドでは実装可能なLEDライトが限定されますし。試しに一本齧ってみたら、SBM1045VSSでは2mm角のシリコンチップが挟まっていましたけど、1N5822は1mm角の小さなチップで結局失敗して粉々にしてしまいました!

> 内部回路が不明で何とも判りかねますけど

何か見つけられないかと資料を検索してみましたが、やはり出てきませんでした。
この時「4V入力までOK」ということが分かり(itendoの説明にもありましたが)、3V電池や3.7V充電池でも使えそうで私も興味が出てきました。

類似品の「MH6211」で資料を探すと「各電圧での測定値」がありました。電源電圧高い方が変換効率は良くなるようです。
http://www.led-ics.com/pddetaildate/product/detail/20091029_7758159.html

この中でSBDは「SS5819(SS14)」とあるので、クロヤマネ子さんの改良回路でうまく動作すれば殻割り不要かなと思いました。

MH6211そのものの資料には残念ながら内部回路など書いてないです。
http://u.dianyuan.com/blog/u/2009-05/266110_1241763546.pdf

(!_!)情報ありがとうございます[mytoshi]さん。

 AH6211は2個で¥108(税込)なので、CX2601が100均LEDライトの¥108(税込み)からしか入手できない現状では結構お値打ちかと思います。もう少しあれこれイタズラしてみて使いこなせないか引き続き検討中です。実験中に空中配線で捩じれて足がモゲてしまい在庫減ってしまったので本日また仕入れてくる予定です。

LEDライトと直接の関係は有りませんが、昇圧(降圧)回路がらみということでここへコメントします。
以前、クロヤマネ子さんがコメントへの回答で紹介してくれたSEPIC関連記事と重複していたらごめんなさい。

先月、送料込み@80円で購入した「2A DC-DC ブーストステップアップ 転換モジュール」(17x30x7mm)をSEPICに改造する記事を見つけました。
http://mysku.ru/blog/aliexpress/36199.html
ロシア語なのでgoogle翻訳のお世話にならないと文章を読めませんが、回路図は世界共通で良かったです。
これと同じ製品はaitendoでも販売していました。

似たような昇圧ICなら大概SEPIC化出来るのかな?と思いました。
電源電圧がLED点灯に必要な電圧に対して高くても低くても同じ基板で使えるのは、非常時など手に入る電源を自在に利用できてとても便利だと思います。

(!_!)いやはやなんとも、当方のブログなのに当方自信のコメント内容を把握できてないのでアレなんですけれど、SEPIC関連は・・・多分どこかにあるはずです。

 大概は、独立な電圧フィードバック端子を持っているタイプなら、コイルとコンデンサーとを追加すればSEPIC化できるように思います。リチウムイオン電池を電源として使っているとどうしてもLEDと電池との電圧関係が逆転したりして、最初は降圧で良くても放電末期では昇圧にしなければならなかったりする、こんな時にSEPIC形なら自動調整してくれるのでいいですね。

紹介するのを忘れていました。だいぶ前に見つけた資料です。
http://budgetlightforum.com/node/26665

多数のLEDや電池等を電流変えて実力測定してデータ公開しています。
乾電池、充電池の場合は、流す電流と時間のグラフがあるのでLEDライトの点灯時間予測が出来ます。
まさに「LED改造で知りたい情報」の基礎となる資料です。

( 'o'),.. すごいサイトをご紹介頂いてありがとうございます、[mytoshi]さん。極めて密度の高い情報にビックリ、やることは沢山あることを教えてもらいました。お陰でまたアイデアが幾つか浮かんできて楽しめそうです。

 こちらの近況、フリスク120に突っ込むリチウムイオン電池の選定は終了、LEDのXP-G用に樹脂レンズ削り出しなんかを細々とやっています。

電源スイッチ接触不良で悩まされずに済む、タクトスイッチを使えるようにする改造方法の情報集大成版をありがとうございます。
とても分かり易くて非常に助かります。

尚、
上記 2017-1-9 のコメントに入れたリンク先の情報は随時更新されていて、最新LEDや各LEDの詳細情報等見易くなっています。

O( '-')o 一年前からネタが尽きてしまって今日に至るまで更新を引っ張ってしまいました。

 以前にご紹介頂いていたリンク先を辿ってみました。スゴイですねぇ圧倒されました。情報に関しては、画像が如何に重要かを改めて知らされた思いです。

突然ですが、
だいぶ前に購入した水中ライト(単三x4本、リードスイッチ式)を、昨年購入した電球色パワーLEDに換装しようと思いました。
現状は磁石入りレバーを左又は右に動かすとリードスイッチ経由で点灯しますが、接点焼けが心配です。又、左右どちらでも明るさは同じで面白くありません。

そこで、AMC7135で電流制限するとともに、左側で700mA、右側で350mAに切り替えたいと思いました。NiMHx3本+ダミー電池化する。
その準備として「amc7135 vdd on off」で画像検索しましたが、クロヤマネ子さんの画像が大量に出てきました。

検索で得られた情報の中に、マイコンのPWM出力がOFFの時は「AMC7135のVDDはフローティングではなくGNDにつながる」と書いている人がいました。
今回検討している方式では「切」の時はフローティング状態で使うことになります。浮いていると不具合が発生する可能性があるのでしょうか。

又、
AMC7135をPWM制御する場合、周波数はどこまで追従するだろうかという疑問についても調べてみました。
下記のサイトによると、チラツキ防止のためには5kHz以上が良く、実用上限は「6kHz」だそうです。

AMC7135 PWM LED control – works?
http://www.pratikpanda.com/amc7135-pwm-led-control-max-frequency-speed/

先ほどの水中ライトのマグネットスイッチはレバーが中央(マグネット接近)時にOFFであり、左右いずれかに離れた時にONとなるスイッチでした。

左、右それぞれで別動作するためには逆動作、近接時にONとなるマグネットスイッチが必要です。
百均の下記ライトのマグネットスイッチがぴったりです。確か2、3個買ってあったはず。
http://airvariable.asablo.jp/blog/2014/12/07/7517014

レバーに内蔵のマグネットが左右に振れた時にうまくONするよう位置合わせが難しそうです。

o( '-')o AMC7135におけるVDD端子の扱い方について。

 当方の改造LEDライトでも多用しているAMC7135ですけれど、いずれもVDD端子をLED点灯のON/OFFに利用しています。OFF時にVDD端子がフローティングになっているものもありますが、今まで動作が不安定になったことはありません。ただ、剥き出しのVDD端子に指先で触れると誘導電流でLEDが点灯することはありました。そういう恐れが無い場合はフローティングでも実用上は問題ないと考えます。もし確実にOFFしたいのであれば、10~100kΩで常時プルダウンしておけば済むのではないかと。

 リードスイッチは、どの位置で接点が吸着するか又は離れるかをあれこれ試してみるのが手っ取り早いです。磁石の放つ磁力線に沿っているかどうかが指針になるでしょう。接点容量は最大で500mAも取れますので、ヘタなスライドスイッチよりかはマシです。

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