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仮組み回路

秋月で集めてきたパーツを使って、トランジスタ2石使った定電流回路をブレッドボード上に仮組みしてみました。写真はその回路。


下の回路図に従ってブレッドボード上に仮組み。組み立て自体は簡単。
トランジスタ2石回路図
R1=10KΩ、R2=0.75Ω、Tr1は2SC4793でTr2は2SC1815です。
電源としてはとりあえずエネループ×4本で直流電源を準備します。エネループ×4で電圧は5.3V程度出ています。それを定電流回路に取り付けてCREE XR-Eを繋げて点灯。写真はその時の様子。

仮組み1

無事に点灯しましたが、どうもあまり明るくない。エネループ×4での電圧は5.3Vほど出ているのでCREE XR-Eを点灯させるには充分なはずです。ならば電流はどのくらい流れているのかと抵抗R2の電圧値を計ってみると極めて微少な電圧しか出ていません。回路を見直しても間違いは見つかりません。
トランジスタ①を今回大いに参考にさせていただいている「気の迷い」と違うものにしたのがいけないのかと思い、とりあえず第一回目の実験はここで終了。
後日、Web検索をしてみると、町田のサトー電気で「気の迷い」で使っているトランジスタ:SC4685が売っていることが判明。早速その週末に行って買って来ました。ちなみにサトー電気には、Foretrex201用の電源コネクタも売っていたので一緒に購入。
早速、今までのトランジスタ:2SC4793と変えてみてどうなるかを実験してみました。
結果は、それほど変わらない。。。がっかりです。この時点で理由がわからず第二回目の実験は終了。
その後、色々と調べた結果見つけたのがこのページ。
説明をじっくりと読んでみると、どうやらトランジスタ①の電流増幅率(hFE)が関係しているらしい。トランジスタにはベースに流れる電流にhFEをかけた値の電流をコレクタ-エミッタ間に流すことができるとのこと。
今回作成した回路では、トランジスタ①のベースに流れる電流は、抵抗①の値に影響されます。抵抗①は、電流が流れたら直ぐにトランジスタ①をオンさせるために10KΩという大きな値が入れられているらしい。そのため、トランジスタ①のベースに流れ込む電流は微々たるものになっているようで、それが影響してLEDに流れる電流も制限されてしまっているようです。
今回大いに参考にさせていただいている「気の迷い」では、高輝度/パワーLEDのような1000mA近い電流が流れるLEDではなく、20mA程度の電流が流れる高輝度LEDの使用を前提としているため、R①がこのような大きな値でも充分機能するようです。たぶん。
そこでR①の値を変更。思い切って150Ωにしてみました。急に下げすぎかも知れませんがそれしか無かったので。

仮組み2

すると結構明るい!
ちなみにエネループもう1つ追加して6.6VにしてみるとR2の電圧が0.6Vになってました。R2に0.6V流れているということは、CREE XR-Eには、この回路の電流の最大値0.8Aが流れているようです。しかしLEDの発熱が結構すごい。放熱は大丈夫か?
後で前述したこちらのページに従って計算してみるとトランジスタ①に2SC46793を使う場合、R1としては750Ω程度、2SC4685を使う場合は5KΩ程度あればよいらしい。どっちのトランジスタを使うほうがよいんでしょうかね?
まあとりあえずはトランジスタ2石を使った定電流回路はなんとかできそうな見込みが出てきました。
心配なのは、LEDの保護。この回路では何かトラブルがあったときには逆方向の電気が流れてLEDが壊れてしまう可能性がありそう。これはどうやって回避すればよいのでしょう?逆方向の電気が流れた場合にはその電気をLEDを避けて流すために、LEDと平衡に整流ダイオードを入れればよいのでしょうか?

高輝度/パワーLEDの活用テクニック―駆動方法から熱対策/可視光通信まで応用例が満載! (ハードウェア・セレクション)
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あと、参考書として購入したこの本を読むと、トランジスタ2石を使ったこの回路が発振してサイコンなどの誤作動を誘発する可能性があるらしい。これはやってみないとわかりませんね。

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