2012/01/27
構想
久しぶりにLED照明器具（流し台上手元灯）を製作しようとしていますが、その構想を検討中にかねて
より考えていた通常の蛍光灯では40Wの天井灯をLEDで作ってみようか？ との考えがふっと湧いて
きております。 そのきっかけは流し台上手元灯で少々不満足な妥協を強いられている点にありま
す。 それが何かというと1系統で駆動できるLEDの本数にあります。
AC100Vを直接整流し直流化後レギュレーターを使った定電流回路でLEDを駆動する場合、1系統で
最大40本のLEDを点灯できますが、照明器具の乳白色カバーの長さが580mm程しかなく、1列に37
本しか並べられなかったのが面白くない点です。 37本というと駆動電圧としては114.7Vですから40
本時のそれ（124V）に比べると、1系統辺り（124 - 114.7) x 20mA = 186mWが無駄な電力として消費されます。 流し台上手元灯では3系統になっていますから558mWの損失になります。 トータル消費電力見積もりは7.5Wですから7.4%の損失増です。
一方LED化してみようか？ と考えた天井灯は同じ20W直管蛍光管を使うとはいえ、乳白色のカバーの大きさが 650 x 300mmあります。 両端のコネクタースペースを30mm確保すると、(650 - 30)÷15.24 = 40.68（LED間隔の数）ですから、ひとつ多い41本のLEDが計算上入ります。 そうすると上のような妥協がここではなく駆動効率が極めて良いものが出来上がる可能性が大です。
また実用面からの意味もあります。 台所の天井灯は我が家では1日の点灯時間が最も長い照明器具です。 流し台上の20W手元灯は1日に6時間位の点灯時間ですが、天井灯は20Wの直管蛍光管を2本使った40Wで、点灯時間は8時間を下回ることはないと思われるので、消費電力は流し台上手元灯より遥かに大きくなります。 例によって年間の電気代を計算してみますと、年間に\2,457.-とはじき出されました。
同等の明るさ或いはそれ以上を求めるLED化をしたとすると、おおよそ1/3の消費電力になります。 そうすると年間に\1,638.-の電気代が節減されることとなり、蛍光管購入費用は年間換算で\260.-掛かるので、合計で\1,898.-蛍光灯よりランニングコストが低いことになります。 製作費はおおよそ\11,000.-と予想しており、6年弱で元が取れることになります。 ただしこの計算は2-3年前の発光効率の低いLEDで計算していた条件でやっているので、より発光効率が良くなった現在ではもう少し短時間で元が取れると考えます。
新しい駆動方法
今回はLEDの駆動方法としてこれまでとは違った方法を使います。
定電流回路として電圧可変レギュレーターを使うのは信頼性、簡単な回路、コストの点で
大変メリットがありますので使いますが、従来は多系統駆動の場合それぞれに電圧可変
レギュレーターを使った定電流回路を組み込んでいたのに対し、今回は第一系統だけに使
い、第二系統以降は第一系統の電流設定をコピーする方式としています。
こうした時には第一系統の定電流回路で発生する約7Vの電圧損失は第二系統以降では
無くなり、より低損失のにコピー回路に置き換わりますので、第二系統以降ではLEDを2本
多く駆動できると踏んでいます。
もう一つこの新駆動方式のメリットは全系統の駆動電流の調整が一ヶ所で出来る点にあり
ます。 上でお話したように第二系統以降は第一系統の電流設定をコピーしますから、
第一系統の電流設定を変更すれば、第二系統以降は『左にならえー』と変更されます。 従って全てのLEDを流れる電流を減らして明るさを下げようなんていうことが簡単に出来ます。 従来の方式ですとそれぞれの系統に電流変更の仕掛けを設けないとならず、系統数が多いととても大変なことになります。
何かいいことづくめの回路ですが、今まで使わなかった理由があります。 それは安定性であり、しっかり正確に電流値をコピーしてくれるのかどうかという部分で、正直言って不安があります。 コピーを正しくするためには使うトランジスターの特性が揃っていないとなりませんしトランジスターのhfeは極力高いほうが良くなります。 その点は昨年製作したhfeチェッカーでhfeとVbeの2つを測定できますので、トランジスターの特性をかなり揃えられるでしょうし、高いhfeの選別も容易です。 また左の回路中各トランジスターのエミッターに接続されたRSはトランジスタのばらつきを馴らして動作の安定化に寄与します。
製作に入る前に駆動電流が安定していることを実験で十分に確認したいと考えておりますので、完成までには少々時間が掛かると思われますが、新たな駆動方法を確立するためにじっくりと取り組みたいと考えています。
----- つづく -----
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