マクロクールライトみたいなものを作ってみました

背景

クールピクス用に近接写真用の光源、マクロクールライトが出ましたが光量が物足りない、という話も出ています。12cm 以上離れて撮影するものではないらしいです。もうちょっと離れても撮影できるランプがほしいので作ろうか、という気になりました。純正品のライトでは 8 本の LED が使われています。約 4 倍の 30 本 LED を使えば 25cm 位離れても使える光量を確保できるのではないかというわけです。

回路

ChaN さんの回路をベースに容量アップを図りました。

12V 外部電源 (秋月で売っている Sw アダプタのように安定化された出力のものを使うこと) からの入力は 1N4007 といった整流用ダイオードを通して 0.7V ほど電圧降下させたら 24mA/unit となって昇圧回路からの出力 (期待値) とほぼ一緒になりました。ダイレクトにつなぐと 38mA/unit 程度流れます。LED に目立つような発熱は起きませんが流石にこれはまずいでしょう。

逆に 33Ωと 2SC3279 のベースの間に 1S1588 みたいな小信号用 Si D を入れたら 12V 外部電源をダイレクトにつないだのと同じ程度の出力になる？←おすすめしません

TDK のコアなら高周波トランス用素材の EI/EE (PC40材), PQ (PC44材), EP コア (PC40材, H5A 材), トロイダルコア (PC40材, H5A 材) が購入できることが分かりましたのでそちらを当たることにします。

参考文献

2SC4553 データシート
 2SC3279 データシート
 ChaN ,さんによる LED ライトの製作記
 電源装置：自励式フライバック方式
TDK フェライトコアのデータシート (EI/EE コア, PQ コア, EPコア, トロイダルコア)
TDK フェライトコアを通信販売してくれる商社

回路定数の計算 (TL497 のステップアップモードの計算式を流用)

I_pk = 2 x I_omaxx[V_O/V_I] = 2 x (30mA x 10) x [12V/2V] = 3.6A
L (microH) = V_I/I_pk x T_ON (microsec) = 2.0 / 3.6 x 100 (10kHz と仮定) = 55.6microH
- FT-82-43 を使うと 557nanoH/turn より √(55.6e-6/557e-9) ～ 10turn (発振周波数に依るので調整が必要)
I_I = 0.3A* 12V / {2 * 0.6?(レギュレーターの効率)} = 3A よって 5A 位のスイッチを使う必要あり
- 単 3 型のニッケル水素電池 (1 本あたり 1600mAh～2000mAh) で約 30 分～ 40 分利用可能？
- 単 2 型のニッケル水素電池 (1 本あたり 3700mAh) で約 1 時間 15 分利用可能？
- そして単 1 型をぶら下げたら (1 本あたり 9000mAh) 約 3 時間の利用が可能？
C (平滑用, microF) = T_ON x {(V_I / V_O x I_pk) + I_O}/V_{ripple pk} = 100 x {(2 / 12 x 3.6) + 0.3} / 0.5 = 180 microF としてこの値に近い 220microF の利用を決めた
半固定抵抗の値は 2SC4553 の hfe (I_C = 5A) が 150 なので 2V / 3.6A * 150 = 83.3Ωと考え、ほぼ中央でこの値となる 200Ωのものを使うことにした (計算方法が間違っているかもしれない)

発光ダイオードと電池の大まかな配置図

LED を取りつけた図

実際に組んだ昇圧回路

TDK の素材 (H5A ?) を使った 18φトロイダルコア二つを瞬間接着剤で貼りあわせ、0.5φのポリウレタン線二組を 11T 平行巻きしました。電池ボックスの端子を当てて光るのを確認した程度です。

電池の電圧：2.9V
電地から流れる電流：1.1A
- 入力側電力：3.19W
33Ω抵抗にかかった電圧：0.66V
LED 10unit に流れる電流：200mA
ステップアップレギュレーターの出力電圧：10.5V
- これより出力電力：2.1W
- よって効率は 65.8%

正面
回路 (上面より拡大して。トロイダルコアの中央に入っているのは 2SC3279)
回路 (側面より。左がショットキバリアダイオード。中央に二段重ねのトロイダルコアが見えます。右が 2SC4553…ちゃんと書いてありますけどね)
背面 (一部ポリウレタン線で配線しなおしました)

とりあえず完成

スイッチと AC アダプタ用のプラグを取り付けました。トランジスタの発熱が大きいので長時間電池駆動はするのは怖いです。回路定数がよくないのか (コイルの巻き数をふやすべきだった？) ヒートシンクを付ければそれでいいのかはよくわかっていません。またリングアダプタで固定するようにしましたが、取り付けにくいです。この点は前々から気になっていましたがよい解決案が出ませんでした。