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2016年9月17日 (土)

LEDドライバ検討(その2)・・LEDドライバ改造

OSMR16-W1213(3W用)とOSMR16-P1211(1W用)のLEDドライバですが・・・・よく見るとほとんど同じ構造でドライバICも同じものが乗っているようです。

左が3W用、右が1W用。

Sn3s0159_20211030095001 Sn3s0162

どこに違いがあるのかとコンデンサを引き起こしてみると・・・・

ありました。3W用の方にはR270、R300、1W用にはR330と刻印された石が乗っています。
これは何かとググッて見ると、いずれもチップ抵抗で、それぞれ270mΩ、300mΩ、330mΩの抵抗値のもののようです。
Sn3s0164

OSMR16-W1213の回路図はどググッて見ると・・・実はこのドライバーの改造は結構幅広く行われているようでした。

http://akizukidenshi.com/download/ds/chiplink/CL6807.pdf

大体このTypical Applicationsの回路図で、Rsのところの抵抗値でLED側への出力を制御しているようです。
又、入力側にブリッジダイオードが入っていて直流・交流対応になっていることが分かりました。
Picture6_2
1W用の時はRsが330mΩ
3W用の時は2個の抵抗が並行に入っているのでRs=1/(1/270+1/300)=142mΩ
こういった抵抗値が用いられていることになります。
ついている抵抗を取り外し、リード線2本で外に引き出しました。
Sn3s0181

手持ちの抵抗を組み合わせて175mΩ、本体についていた抵抗を組み合わせて、Rsと出力Wfの関係を探りました。

Rs_vs_wf

Rs の抵抗値から予測される出力Wfを再計算。

これまでの実験で、LEDドライバと改造COBLEDの組み合わせでは、10440電池の容量(3.7V x3本 x1000mA=11.1W)の16%くらいを使ったところでバッテリー切れになっていました。
ので、計算されたWfと電池容量の16%から電池切れまでの時間を計算してみます。
Wf_vs_16wh Rs_vs_wf_16wh

この辺の計算値から設定するWfと時間に対するRs抵抗値を求めます。

  Wf If Rs Life
High 3W 0.48A 115mΩ 0:34
High 2.5W 0.4A 140mΩ 0:42
Low 1.2W 0.19A 320mΩ 1:30
実際に動かしながら様子見ですが、こんな組み合わせをイメージしています。
まあ、もっと時間も持ってくれれば良いのですが、今のところはこのレベルがいい所でしょう。
抵抗を探しますが、mΩ単位の抵抗なんてチップ抵抗以外ほとんどありません。
さらに、チップ抵抗を実装する技術もありません・・・・。(ノд・。)
そこで半固定抵抗10Ωと0.47Ωの抵抗を組み合わせて回路を作ることにします。
Sn3s0177

これにON-OFF-ONのトグルスイッチ 6端子を組み合わせて、High-Off-Lowの回路にします。
Lowの時は0.47Ω+半固定抵抗10Ωを並行に接続して、半固定抵抗で電流値を見ながら抵抗値を調整。
Highの時はLow用と同じ回路を、Low回路に並行につながるようにしました。
スイッチでHighモードの時はLow回路と並行につながり、LowモードではLow回路だけがつながるようにします。
Sn3s0180

入力は直流しか使わないので、LEDドライバについているブリッジダイオードもはずしてしまいます。

少しでも余計な電力を使わないようにとの思いからですが、効果の程は分かりません。

回路を見ると、D1とD3をそれぞれ直結してやれば良さそうです。
Picture5
こうなりました。
Sn3s0179

ハーネス全体です。

 

トグルスイッチで、抵抗のHigh Low切替と同時に、メインの電源のON OFFも行えるようになっています。
Sn3s0187_20211030100601

半固定抵抗を調整してLowモードで1.3W、Highモードで3W程度に設定できました。

これでしばらくデータを取ってみます。

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コメント

pc_net_sp さん、
コメントありがとうございます。
ご質問の内容ですが、実は私は電子回路の方は良く分かりません。
が、これまでに取ってきたデータ等から一部推定も含めながら記載させて頂きます。

>出力電流は同じですが、出力電圧は書いてありません。
まずこの部分ですが、OSMR16-W1231もOSMR16-P1211のいずれもデータシートの方に下記記述があります。
Self adapting output voltage to suit for wide range Vf LED
http://www.peace-corp.co.jp/data/opto/osmr16-w1231.pdf
つまり取り付けたLEDに応じて適切な出力電圧に自動調整すると言うことですね。

OSMR16-P1211やOSMR16-W1213(3W用)で違うLEDを点けて見ましたが、電流値は大体同じで、2.7V~7.5V程度の出力電圧になっていましたので、この理解で良いと思います。

で、基本的にはOSMR16のシリーズは定電流ドライバーです。
従って、出力される電流値は一定で、電圧はLED(と入力電圧)次第ということになると思います。

OSMR16-W1231の場合、1WのLEDを3個直列に繋ぐので、LEDがVf3.3V/If0.3Aだとすると、直列に繋いだ時の出力は電圧3.3x3=9.9V、電流300mAと言うことになると思います。
LEDを並列に繋ぐと電圧は3.3V、電流値は300mAのまま。1個あたりのLEDのIfは100mA程度になると思います。
この場合、LED3個合わせた明るさは、1W LED1個を3.3V/300mA駆動させたのと同じくらいになるはずです。
この状態であれば、1個LEDが切れても電流は100mA→150mAに上がるだけですので、LEDが切れた時のことを考える必要は無いでしょう。

LEDを並列にしようとする目的は何でしょうか?
冗長性の意味では上記の仕様であれば、2個壊れても大丈夫と思います。
もしもドライバの出力電流値を上げて1個のドライバーで何とかしようとするのであれば・・・・例えば900mAの出力にして、3個を繋ぐ。 LED1個当り300mAです。
前述の通り、回路的なアドバイスは残念ながらできませんが・・・
・そのまま繋いだだけで、LEDドライバがかなり発熱すると思います。
放熱不足で点滅するかも。→放熱対策を考えてください。
・LEDが1個壊れた時、電流値は300mA→450mAに上がることになります。
CREEとかのLEDだと素子自体がだめはならないと思いますが、LEDを基板に止めている半田が融けてLEDが脱落する可能性があります。
ヒートシンクとかで放熱をバッチリしておけば大丈夫かもしれません。
コペルニクス的には1W LED x3個を 3WLED x3個にしておくともしも1個LEDが壊れた位ではLEDの方はびくともしません。 ・・・・少々値段はかかってしまいますが。


最後に、
>OSMR16-W1231とOSMR16-P1211の違いがよく分りません。
はい。私も良く分かりません。
別の方のブログにも同じものように見えると書いてありました。
ただ、使い方の関係で、OSMR16-W1231の方が通常の使い方では出力電圧を高めに設定していると思われるので、載っている石とかコイルが同一なのであれば、基板材質?とか若干違ってりるのかもしれません(と言っても3.3Vと10Vじゃ基板材質変えるほどではないですかねぇ。)。


私は、OSMR16-W1231を購入したのですが、1WLEDを直列ではなく並列で繋ぎたくなりました。
こちらのブログを読み、改造方法が分り易く感謝します。

ただし、並列で1つのLEDが切れた場合、残りのLEDに過電流が流れるので、その対策を考えないといけません。

無難な方法は、OSMR16-P1211を3つ並列につけることなのですが、CL6807のデータシートを見ると、OSMR16-W1231とOSMR16-P1211の違いがよく分りません。
出力電流は同じですが、出力電圧は書いてありません。

何かお分かりでしたら、お教え願います。 m(_ _)m

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