LED点灯回路の改良

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	LED点灯回路の改良最終更新日 2006/8/3
	研究・設計数理設計研究所　矢澤正人 yazawa@mail.wind.ne.jp

概要

GID-LOGはLEDの点滅で通電・動作確認をします。
しかし、野外では輝度が不足して動作確認ができず測定不良が発生しました。
そこで、システム全体の消費電力に問題が起きない範囲で輝度の向上を図りました。

★LEDを　TLR102A　から　TLRE160A　に交換
★電流制限抵抗を　10k　から　2.2k　に変更

LED変更により輝度は明るくなったのですが、指向特性が狭くなりました。
ただし、光が透明ケースで屈折するので、前よりも見やすくなりました。
い。

LEDの特性

TLRE160A.pdf(134k) データシート
TLR102A.pdf(219k)　データシート

回路変更の目的

快晴の屋外でLED点灯が確認できるようにする

　従来は消費電力低減を重視し、LEDの輝度は屋外でなんとか確認できる程度で良いと考えていたのですが、実験失敗の反省から快晴の屋外で点灯を確実に確認可能なように方針を変更しました。
　快晴の屋外の照度は3万～3万5千lxなので、同様の条件下でLEDの明るさを検討します。

消費電流の増加は、システム全体の消費電力に影響を及ぼさない範囲に限る

　LED輝度向上による電流増加はGID-LOGの動作持続時間に影響を及ぼします。
　GID-LOGは単2電池6本で2年間連続動作することを目的としているので、電流増加を電池持続時間の誤差範囲に収めておけば問題ありません。
　5分間隔計測時における消費電流の増加は総合消費電力の3%以下を目標にします。

評価実験

2002/6/6 実験
2002/6/17　再実験

LED、抵抗を交換してLED電流とLEDの明るさを比較した。

回路図

LED電流

LED	電流制限抵抗 R1（オーム）	LED電流(mA)	明るさ
TLR102A	10K	0.322	暗い ↑ ↓ 明るい
	6.8k	0.462
	4.7ｋ	0.663
	3.3ｋ	0.937
	2.2K	1.367
TLRE160A	10K	0.348	暗い ↑ ↓ 明るい
	6.8k	0.495
	4.7ｋ	0.707
	3.3ｋ	0.995
	2.2K	1.447

明るさ

比較環境：　27Wの蛍光灯直下2cm(約4万lx。快晴の屋外は3万～3万5千lx。）
TLRE160A＋2.2k　点灯、点滅共に確認容易。
TLR102A+2.2K　　点滅時はなんとか点灯が確認できますが、常時点灯では識別困難。

　確認が容易になった原因は、LEDのパッケージが赤→透明になったことも影響しています。

抵抗値の決定

LEDは、明るければ明るいほどいいのですが、明るくすると消費電流も増加します。
LOGモード、5分間隔計測時のLED ON時間デューティーは2：300。
待機時（LED OFF)の消費電流は約0.3mA、輝度向上による消費電流増加は約1.12mA。
(1.12mA*(2/300))/0.3mA = 2.5%

TLR102A+10k　から　TLRE160A＋2.2kへの交換による総合消費電流の増加は2.5%。（5分間隔計測時）
電池寿命やセンサ電流の誤差を含むシステムとしては、許容できる範囲の消費電流増加といえます。

輝度、消費電流増加共に目標を達成することができたので、
GID-LOGのLEDはTLRE160A、電流制限抵抗は2.2kオームに変更することにしました。

結論

☆LED　TLRE160A
☆電流制限抵抗　2.2kオーム

明るさ　快晴の屋外で点灯、点滅共に確認容易
LED電流　1.45mA
TLR102A+10kに比べ、5分間隔計測時で2.5%の消費電流増加
将来、さらに明るいLEDを使用して抵抗値を大きくし、消費電流と輝度を改善する可能性があります。