ミニLEDスタンドの製作
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笠の部分をペットボトルで作った、レトロな感じの小型LED照明スタンドの製作を紹介します。
電源は乾電池で、秋月電子通商で売られている「白色LED用チャージポンプキット」というものを使って点灯させています。

1.ミニLEDスタンドとは

下の写真が製作したミニLEDスタンドです。
笠の部分は、切り取ったペットボトルの口の部分でできています。交換が可能なので、いくつかのデザインで作っておけば、気分に合わせて取り換えることもできます。
残念ながらあまり明るくないので、枕元灯や装飾品として使用することを想定しています。

製作したミニLEDスタンド

2.チャージポンプキットについて

チャージポンプというのは、コンデンサの充電・放電を制御して、入力電圧より高い電圧や負の電圧を作り出す仕組みのことです。
白色LEDは順方向電圧(VF)が3V以上あり、1.5Vの乾電池1~2個では点灯できません。
使用した秋月電子通商のチャージポンプキットは、下の写真にあるような部品セットです。LTC3202という制御ICを使って、入力電圧(2.7V~4.5V)の最大1.5倍の電圧を作り、白色LEDを点灯することができます。
このキットの出力電流は最大125mAなので、LEDの順方向電流(IF)を25mAとするなら、5個まで点灯できます。制御ICはDIP変換基板に実装され、必要なコンデンサも取り付けられています。
白色LED(OSWT3166B)と制限抵抗(47Ω)が各5本、プルアップ用抵抗(10KΩ)も2本付属しているので、電源やスイッチを用意すれば、簡単にLED照明を作れます。
以降、この基板をLTC3202モジュールと呼びます。

チャージポンプキットの構成

3.回路

下図はミニLEDスタンドの回路図です。
LTC3202は、設定で明るさを3段階に切り替えることができます。その機能を利用し、明るさをスイッチで2段階(明・暗)に切り換えられるようにしました。
電源は、単三型アルカリ乾電池(LR6)を2本使いDC3Vとしています。この電池は電池ホルダーに入れ、ケース内に実装するようにしました。
LEDはLTC3202モジュールから離れるので、制限抵抗をLED近くに実装して配線が3本で済むようにしました。
電池ホルダーのリード線とLEDからの配線は、それぞれピンヘッダ/ピンソケットを使って基板に接続します。1ピンずつ未使用ピンがあるのは、もし逆刺しても壊れないようにするためです。通常のコネクタと違い、ピンヘッダに逆刺し防止の仕掛けがないので、このようにしてみました。
なお、チャージポンプキットに付属する部品以外は、別途用意する必要があります。
【備考】付属の制限抵抗(47Ω)では、電源がDC3Vの場合に最も明るい設定で、LEDの順方向電流(IF)は約13mAです。

チャージポンプキット
ミニLEDスタンドの回路図

4.スイッチ基板の製作

基板は、LEDを実装する基板Aと基板B、LTC3202モジュールとスイッチを実装する基板Cの計3枚あります。基板はすべて、1/10インチピッチのユニバーサル基板です。
まず、基板Cについて説明します。
下図の左が基板Cの寸法図で、大き目の基板から切り出して作ります。右の写真が部品を実装した状態です。
LTC3202モジュールは、付属の連結ピンでハンダ付けします。隣に見える2本の抵抗はキットに付属のプルアップ用抵抗(10KΩ)です。
配線を接続するピンヘッダは、横から差し込むためにL型のものを使います。
スイッチは、基板に実装する形のトグルスイッチです。使用したのは、秋月電子通商で購入した2MS1-T1-B4-VS2-Q-Eという1回路2接点のもので、その1接点を使っています。

基板Cの寸法図 組み立てた基板C

5.LED実装部分の製作

LEDを実装する部分(以降LED組み立てと呼びます)について説明します。
LED組み立ては、ペットボトルの口に入るように作ります。そのため、下図に示すように円形の基板Aと基板Bを作ります。今回は、基板Bを両面基板で製作しましたが、片面基板でも問題ありません。
ペットボトルによって、口の内径が多少異なる場合があります。製作する人は、使用するペットボトルの口の内径を測って確認・調整してください。

基板A・Bの寸法図

下図でLEDの実装方法を説明します。
まず、LEDのカソード側リード線(短い方)を約6mmにカットしておきます。 次に、LEDを基板Aに五角形の配置になるように部品面から差し込んで、2mmほど浮かせてカソードおよびアノードをハンダ付けします。このとき、カソード側が全て基板の外側を向くようにします。また、LEDが基板に対しできるだけ垂直となるようにします。
次に、制限抵抗のリード線の一方を約3mmの長さにカットし、カットした方を基板Aのハンダ面から、カソード側リード線を延長するような感じでカソードにハンダ付けします。
制限抵抗を5本ともハンダ付けしたら、基板Bにアノード側リード線と制限抵抗のもう一方のリード線を部品面から差し込みます。このとき基板AとBは、同じ位置の穴を使うようにそろえます。
基板Bにすべてのリード線を差し込んだら、基板AとBが約10mmの間隔で平行になるように注意しながら基板Bをハンダ付けし、余分なリード線を切除します。
次に、右の写真のように、基板Bのハンダ面で、全てのアノードと制限抵抗をそれぞれ共通に接続します。
製作する場合、アノードとカソードが接触しないように、またLED組み立てが歪まないように注意してください。歪んでいると、ペットボトルの口に入らなくなる場合があります。

基板A・BによるLEDの実装方法 組み立てた基板A・B

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