ダイソーUSB5V電球色LED電球をAC100Vで点灯させる実験
(兼)AC100V入力DC300mA出力定電流ドライバー基板の実験
 
LED点灯は定電圧より定電流が適切である。使用した
3種類の格安定電流ドライバーは中国Aliexpressで購入した。
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 LED基板のみ取り出す(写真1)
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 パターンカット3か所(写真2)
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 3枚を直列にして通電実験(写真3)

(1)パターンカットする理由
 ダイソーのUSB電球は5Vで1A以上の電流が流れる。明るいのだが、LEDの発熱も多いうえに茶色いベーク基板であるため放熱が悪い。LED1個当り100mAでは劣化が早いと思う。
 今回使用する定電流ドライバーは印加電圧に関わりなく(260~)300mAである。LEDの並列数と1個当りの電流は以下のようになる。
10個(オリジナル)30mA 暗すぎる
5個(パターンカット)60mA 今回
4個(計算上)75mA  理想的だがパターンカットが複雑
3個(計算上)100mA 発熱多く劣化懸念

 オリジナルの基板ではLEDが10個並列になっており、それぞれに100(10Ω)の電流制限抵抗がついている。そこで5個並列になるように3ヶ所のパターンをカットした。リード線で5個ずつが直列になるよう半田付けした。(写真2)
   |-10Ω-LED-|   |-10Ω-LED-|
   |-10Ω-LED-|   |-10Ω-LED-|
+DC|-10Ω-LED-|---|-10Ω-LED-|-DC300mA
   |-10Ω-LED-|   |-10Ω-LED-|
   |-10Ω-LED-|   |-10Ω-LED-|

(2)LED基板1枚当たり適正電圧
オリジナル基板 3.7V程度で300mA流れる
パターンカット基板 7.4V当りで300mA流れる
カット基板3枚直列 22V当りで300mA流れる(写真3)


(3)3-5W定電流ドライバーの使用実験
3-5W300mA
 出力電圧は9~18Vになっているが、実際には電流270mAで22.7V程度の出力電圧があった。
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 バラックで点灯実験(写真4)
電流270mAということは、LED1個当り54mAである。発熱は10Ω抵抗よりLEDの方が熱い。
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 手持ちのアルミ板の上に基板を載せてみた。セロハンテープで仮止め。
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 裏にはドライバー基板をカプトンテープで包んで貼り付けた。白2線はAC100V用。
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 連続点灯実験でアルミ板はほんのり熱くなる。LEDを指で押さえてもベーク基板のみのように熱くない。実用化にはアルミ板などの放熱版が必要である。

(3)4-7W定電流ドライバーの使用実験
4-7W300mA
 必要な出力電圧は22Vなので、4-7W定電流ドライバーに交換した。
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 出力電流290mA、印加電圧22Vで点灯。

(この時点での考察)
LEDに流れる電流について

・オリジナルでは、5V1.2A定格で、1LEDに120mA流している。
・今回は、5並列を2段直列にして280mA流しているので、1LEDに56mA流れている。オリジナルの47%なので結構暗い。
・オリジナルでは1個150lm。5並列・2段直列基板1枚を仮に70lmとすると、3枚使用で計算上210lmとなるが、実際はもう少し少ない気がする。
10Ω抵抗に流れる電流について
・オリジナルでは、10Ω抵抗にも1個あたり120mA流れている。144mWの発熱消費。指で触れない。
・今回の実験では、10Ω抵抗が2直列で56mA流れているので、20x0.056x0.056=63mWの発熱消費となる。LED基板3枚では、63x5x3=945mWと約1Wが熱になっている。
・パターンカットを施し、抵抗を1個ずつ取り外すなどすれば当然無駄な電力消費を少なくすることができるが、この基板では大変面倒である。
LED並列接続について
・5並列で280mAを流している。1個オープンになった場合は、280mA定電流なので、残り4並列に280mA流れ、1個当り70mA。2個オープンになった場合は、残り3並列で、1個当り93mAとなる。3個以上のオープン(焼損)で10Ω抵抗も含めて全焼損となるだろう。全焼損を防ぐという意味では直列接続の方が好ましい。
その他
・定電流ドライバー基板を使用すると1m以内でAMラジオにザーという雑音が入る。基板により2m程度話しても入る場合がある。
・実用化のためには、AC側にフューズとZNRなどのノイズ吸収素子をいれる。またLED基板の放熱を良くする。ドライバー基板も発熱している。


(実用化を目指して)
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ダイソーでアルミの鍋蓋を買ってきた。ベーク板の裏にヒートシンク用接着剤を塗り接着させた。
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 実際に点灯させたが、アルミ蓋が良好な放熱をしてくれている。

(さてこのあとどうしようか)

電球色なので下向きにスタンドライトか
「室内スタンドライト」の画像検索結果
上向きにスタンドアップライトかな?