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4.回路

LEDの点灯および明るさ調節は、単純にトランジスタで電源(12V)をON/OFFさせる方式です。
LEDの電流は、白色LEDには約50mAを、黄白色LEDには約30mAを流すようにしています。この電流は、使用したLED(OSW54K5111A, OSM54K5111A)の最大許容電流です。もし、これを製作したいという人は、使用するLEDと流す電流によってトランジスタのコレクタにある制限抵抗を調整してください。参考までに、白色LED(OSW54K5111A)の順方向電圧VFは約3.4V、黄白色LED(OSM54K5111A)の順方向電圧は約3.6Vでした。
下記にアーム型LEDライトの回路図を示します。回路のほとんどは調光するための回路で、オペアンプNJM2902Nによる三角波発振回路とコンパレータで構成されています。

アーム型LEDライトの回路図
アーム型LEDライトの回路図

5.調光の仕組み

調光はPWM方式です。つまり、単位時間内のON時間を、明るくしたいときに長く、暗くしたいときに短くする方法です。三角波発振回路とコンパレータはそのために使います。
ボリュームを回すことで変化する電圧を、コンパレータで三角波と比較することで、ボリュームの位置によってコンパレータ出力のパルス幅を変えることができます。そのパルスでLEDをON/OFFすると、見た目の明るさを変えることができます。
次の写真は、それぞれ上ch1の黄色波形がコンパレータ出力(回路図右側のオペアンプ)を、下ch2の紫波形が三角波発振回路の出力(回路図中央のオペアンプの出力)を見たものです。コンパレータ出力はそのまま2つのトランジスタを駆動してLEDをON/OFFさせます。
写真左は、ボリュームを反時計方向(CCW)に回し切ったときで、わずかな時間だけLEDをONします。完全にOFFさせないのは、完全にOFFにすると電源スイッチによって消灯していると誤解される可能性があるからです(電源切り忘れ防止です)。
写真中は、ボリュームを中ほどにした状態で、1mSのうち約0.6mSだけLEDをONしている状態です。写真右は、ボリュームを時計方向(CW)に回し切ったときで、100%の時間LEDをONしています。
ここでは、三角波の周波数を約1KHz(1mS周期)としていますが、あまり遅い周期だとチラついて見えるので注意してください。

最も暗いとき(ボリューム左) 中くらいの明るさ(ボリューム中) 最も明るいとき(ボリューム右)

6.制御基板

次の写真は、製作した制御基板とLEDの実装状態です。電源とLEDはコネクタで分離できるようにしていますが、スイッチとボリュームは配線を基板に直接ハンダ付けしています。
基板の寸法は67×29mmで、片面のユニバーサル基板を使っています。LEDは、t2.0×10×138mmのアルミ板にφ5の穴をあけて、接着剤で固定しました。

組み立てた基板 アルミ板に実装したLED

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