ソーラーカー用ウィンカー回路をつくる（３）～LED発光部～

前回（ソーラーカー用ウィンカー回路をつくる（２）～矩形波発振回路～）に引き続き、ソーラーカー用ウィンカー回路についてやっていきます。今回は、LED発光部の設計編です。

LED発光部

LEDによる発光部の設計を行います。

ウィンカーの発光部は、車体の「右前」「左前」「右後」「左後」の４か所に配置する必要があります。今回は「LEDユニット」として同じものを4つ用意して、それぞれに配置することにします。

LEDの特性を確認

使用するLEDは、「高輝度」、「半減角が大きい」ことなどから、「OSY5CA5B61P」を採用しました。OSY5CA5B61Pの主な特性を表にすると、こんな感じです。

光度	19000mcd (typ)
半減角	60deg
順方向電流	70mA(max)
順方向電圧	2.0V(min),　2.2V(typ),　2.6V(max)

続いて、データシートのVf_Taグラフより、温度特性をみると、

温度が25℃→65℃と変化すると、ざっくり順方向電圧が0.1V程度低下すると見積もれます。

また、データシートのTa-Ifグラフより、最大許容順方向電流をみると、

Ta=65℃の時の最大許容順方向電流は（一番厳しい条件のRth(J-a)=300℃/Wで考えると）64mA程度と読めます。

順方向電圧Vfの範囲が2.0V～2.6Vと広いので、全数実測してみます。全20個をIf=55mAでの順方向電圧を実測すると、このようになりました。

No.	Vf(V)@55mA
1	2.09
2	2.1
3	2.07
4	2.11
5	2.09
6	2.07
7	2.16
8	2.14
9	2.07
10	2.1
11	2.07
12	2.08
13	2.08
14	2.08
15	2.08
16	2.11
17	2.07
18	2.06
19	2.06
20	2.09

LEDの直列数を4として、順方向電圧が揃うように4つのユニットをつくることにします。

• Unit1：{No.6, No.7, No.14, No.17}
• Unit2：{No.5, No.8, No.9, No.15}
• Unit3：{No.1, No.2, No.12, No.16}
• Unit4：{No.4, No.10, No.13, No.20}

このようにユニット分けをすると、ユニット単位での順方向電圧は全て8.38Vと揃います。

電流制限抵抗の検討

電流制限は、まずは抵抗で検討します。

上記より、周囲温度Ta=65℃の時の順方向電流の最大値は64mA程度です。少し余裕をみて60mA程度を最大値として、電流制限抵抗を仮決めします。電源電圧は12V(±0.15V)とすると、

E系列から69.5Ωに近い値として、68Ωを選んで、再計算します。カーボン抵抗（±5%）を想定して最大電流値を計算すると、

絶対最大定格値64mAを超えているので、金属皮膜抵抗（±1%）として計算すると、

となります。まぁ良し？とするとして、最小電流値も計算します。

最小電流値の時の50.52mAで充分な明るさが確保できるか？が問題となります。

実験で確かめたところ、充分に明るく問題なさそうでした。なので、電流制限は「金属皮膜抵抗（±1%）68Ωによる電流制限抵抗」でいくことに決定です。

余談

暑さが厳しい場所（オーストラリア等？）を考慮するなら、E系列でひとつ上の値の75Ωとしたほうが安全かもしれません。そのときの最大電流値、最小電流値はこんな感じで、

最小電流値45.8mAでも結構明るいので、これでも良い気がします。

電流制限抵抗の消費電力

電流制限抵抗の消費電力を確認します。ウィンカー＆ハザードでDuty50%なので、

と計算され、1/4W(0.25W)定格のものを使えそうです。

設計したLED発光部

今回設計したLED発光部の1ユニット分はこんな感じです。

出来上がってみれば超シンプルです。このユニットを4つ用意して、前後左右に配置します。

設計したLED発光部の実験

今回設計したLED発光部（Unit）を製作し、設計した通りになっているかを確認します。

LEDユニットに12Vをかけて、電流値が設計範囲内になるかを調べます。

試験はこんな感じで、電源とテスタによって行いました。

結果はこちら。

	Unit1	Unit2	Unit3	Unit4
印加電圧[V]	12.00	12.02	12.02	12.04
電流[mA]	53.23	53.40	54.03	54.55

LEDユニットに流れる電流は、だいたい53～54mA程度となりました。設計した値の範囲内に入っていることを確認できました。

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