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5와트 LED 구동회로 제작기 |
LED드라이버는 전류구동이 좋다고 한다.
이유야 전류구동 소자이기때문이겠고 환경에 따라 내부 임피던스가 감소하여
전류가 더 흐르게 되면 그로 인하여 온도가 더욱더 증가하기때문이다.
이와 같은 현상을 방지하기 위해서 전류를 제한해서 외부 온도에 따른 외부 임피던스와 무관하게 일정한 전류를 흐르게 해야 하는 조금은 까탈스러운 소자이다.
예전엔 이것을 신경써본적은 없다.
고휘도 LED라 해봐야 수십mA정도의 전류라서 발열량이 크지 않아 그 변위를 걱정할 필요는 없었다.
물론 일정한 광량을 뽑아내는 설계또한 없었다.
단지 다른것보다 밝게? 혹은 저전력형으로? 개략적으론 이러한 정도의 정보 표기 목적이었기때문이었는데 5와트 LED는 다르다
5와트 LED를 쓰는 이유는 단 한가지 저전력 고출력을 목적으로 탄생한 놈이고 이것을 사용하는 것 또한
제대로 된 밝기 및 고가의 소자이다 보니 안정적인 형태가 필요하게 되었다.
그래서 만든것이 정전류 회로
회로는 매우 간단한 스위칭 레귤레이터로 제작해보았다.
특별히 더 많은 제한회로를 첨가하기엔 용도가 자전거용 라이트이기 때문에 협소한 공간에 넣으려면 기타 부스적인 기능은 모두 죽여야 했다.
물론 기성품들은 광량 조절같은 기능도 첨부된것이 있으나 이러한 것들은 대량으로 설계되었기 때문에 개인이 제작한다는 것은 많은 문제점을 가지고 있다.
회로를 보면 알겠지만 특별한 것은 없다.
8Pin DIP 타입의 작은 스위칭 IC와 저항,콘덴서,코일정도로 구성된 가장 표준적인 회로이다.
(data Sheet의 표준 회로를 그대로 구사했음)
여기서 우리가 필요한것은 전류이다.
전압은 Volt-R이란 VR로 조정하면 되는데 7볼트 정도로 해도 큰 문제는 없다.
이것은 만약을 대비한것으로 6.5볼트 이상의 값만 설정하면 큰문제점은 없는것으로 확인 되었다.
RSC는 회로에도 설명을 붙였지만 큰 chip저항을 구하기도 그렇고 단가도 비싸기 때문에 1/8와트 2012 사이즈 5%오차율을 지닌 저항으로 조합을 해서
적절한 저항값을 찾은것이 1옴 두개 10오 4개를 병렬로 연결하는 것인데
RSC 병렬 저항값과 같은 1와트 정도의 저항을 써도 무관하다.
C1은 사실상 베터리가 콘덴서 역활을 적당히 해주기때문에 없어도 관계 없으나
일반 파워 서플라이로 전류제한을 걸어놓고 시험할경우엔 반드시 달고서 시험을 해야 한다.
(나는 16~12볼트 + 1암페어 고정으로 시험을 했다.)
그렇다면 스위칭 동작이 되는지를 살펴보자.
이것은 내 스코프의 화면를 복사한것인데 MC34063의 2번 핀을 본것이다.
물론 LED 부하를 걸어놓고 본것이므로 무부하시엔 듀티비가 현저히 감소한다.
제작시 스코프가 없다 하더라고 큰 걱정은 하지 않아도 된다.
Volt-R을 조정하였을때 전압 변동이 없다면 잘못 제작된것이라 생각하여도 되니 그렇게 판단을 하면 된다.
이번 사진은 MC34063의 3번 핀을 본것인데 제대로 발진하고 있는것이 확인 된다.
좀더 높은 주파수를 원할경우 33pF까지 가능한데 직접 시험해보진 않았으나
주파수를 높이고 코일을 작게 만들수 있기도 하지만 코일을 구한다는게 쉽지 않아 포기하고 기본적인 470pF을 달았다.
(어떤것을 달아도 발진은 잘됨)
참고로 위사진의 전압은 내가 프로브의 임피던스를 조정하여 조금 다른 전압이 나오는것이니 이상하게 보지 말길 바란다.
벌브 하나당 LED를 3개씩 장착할것이기때문에 위 회로 3개를 한번에 넣은것이다.
보다시피 소자가 몇개 들어가질 않기때문에 매우 적게 제작이 가능했다.
L이나 C의 변화를 좀더 주면 더욱더 작아질수 있을것이라 추정되지만 내가 개인이란것을 인지하는 순간 그 모든것을 지울수 있었다.
이 사진을 자세히 보다보면 IC옆에 하얀 종이같은것이 튀어 나와있는것을 볼수 있는데
이것은 서멀필름으로 만약을 대비하여 방열판을 대신하여 IC밑쪽에 깔고 플렛을 조금 뽑아낸것이다.
있으나 없으나 큰 문제는 없으나 열전도필름이 비싼것도 아니고 방열판 붙이기도 좀 그렇기때문에 노파심으로 한번 해본것인데 효과가 있는것인지 잘은 모르겠다.
점퍼가 하나도 없기때문에 그리 불편하게 제작을 하진 않았다.
만약 이와 같이 제작을 할것이라면 별도의 리드로 땜을 하지 말고 각각의 부품에서 잘려져 남는 리드로 땜을 해도 가능할만큼 간소하다.
전체 크기는 25,20정도의 크기이며 높이는 16mm정도 되었다.
높이는 코일과 콘덴서의 높이 때문이니 전체 크기를 조금 크게하고 코일과 콘덴서를 눕혀실장한다면 12mm까지 낮출수 있다.
자~ 이제 만들었으면 시험을 해봐야 겠지..
각각에 굴러다니는 저항 다리로 리드를 만들고 LED를 붙인것이다.
(너무 밝아 LED는 원통으로 막아놨음)
LED에 흐르는 전류는 0.75A로 50mA가 찜찜하다면 RSC에서 10옴 하나를 빼면 딱 떨어 질것이다.
위 전류계는 내부 임피던스가 거의 없는 제품이기 때문에 전류계를 땐다 하더라도 전류 변화가 없다고 생각해도 된다.
이것은 led양단에 걸리는 전압인데 7볼트 셋팅을 해놔도 해당 전류만큼 강압이 된다.
그러니 크게 신경쓸필요는 없다.
단 레귤레이터의 출력전압을 6볼트 이하로 떨어뜨리면 전류가 충분하다 하더라고 제대로 흐르질 않는다.
(반드시 6.5볼트 이상으로 셋팅하길 바란다)
마지막으로 메인 파워 서플라이의 흐르는 전류이다.
전압은 14.8(4cell 리듐 베터리 값) 전류는 보시다시피 0.35A가 흐른다.
결론은 현제는 효율이 79%대이지만 79~81 이하로는 떨어지지 않는거 같다.
물론 RSC나 기타 IC혹은 소자에서 생기는 발열또한 손으로 만져도 문제되지 않을 적은량의 발열만을 보였다.
(총 6시간 버닝할 결과임)
온도가 올라가도 역시 효율은 동일했다.
이것은 IC의 출력 적정 허용치 이내에서 사용하고 있기 문제가 생길만한 발열이 없다는것이 그 동안의 실험에서 생긴 내 추측이다.
총 제작비용은 인건비 제외하고 만능기판은 5천원짜리의 1/30만하게 쓰는것을 감안하자면
PCB : 200원
MC34063A : 380원
220uH : 220원
1N5819 : 50원
470uF : 85원
VR20KOhm : 250원
2012 chip 저항 : 개당 10원 총 8개 = 80원 (롤단위론 개당 1.6원씩)
2012 30pF : 20원정도 잡으면 됨(롤단위시 개당 11.7원)
총 합 1,285원
이정도면 가격은 거의 들지 않는다고 생각해도 될거 같다.
**본 자료는 허가없이 사용 및 복제, 배포 행위를 금하며 적발 시 민형사상 책임을 질 수 있습니다.
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강상구
(2008-01-06)
[삭제]
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감사합니다.
3v로 승합시커 1w동작 할려고 합니다.
010-6428-7758로 부탁드립니다.
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김종호
(2008-01-06)
[삭제]
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3볼트로 승압하신다고요?
그럼 1.5볼트를 쓰실건가보죠?
그럼 부스트업 저전압용(저드롭용)을 찾으셔야 합니다.
요즘 모바일용으로 많이 나와있는거 같긴 한데 구체적으로 찾아본적은 없습니다.
나중에 그에 관련되서 설계하게 되면 정보를 올려드리겠습니다.
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김재하
(2009-01-15)
[삭제]
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5W LED 회로보고 그대로 실험 중입니다.
근데 7V정도로 출력 전압을 맟추라고 하셨는데 저는 출력단에서 최대 1.5V밖에 나오지 않습니다 왜 그런것이죠???
부품도 대충 비슷하게 달앗는데 너무 심한 오차로 어찌 감을 못잡겠습니다.
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김종호
(2009-01-15)
[삭제]
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일단은 Volt-R을 돌려가면서 전압을 맞추시고요
led는 떼어내고 전압을 측정하세요.
물론 이 회로도는 전류제한 회로는 아닙니다.
그러니 윗쪽에 있는 스텐드용 led 회로를 쓰시는것이 좀더 안정적일수 있습니다.
그리고 요즘은 리니어테크놀로지에서 나온 정전류 원칩 IC들이 꽤 나오고 있습니다.
그것을 구입하시면 특별한 조작없이 쉽게 만들수 있습니다.
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김재하
(2009-01-19)
[삭제]
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아이구 ㅠㅠ 실험중인데 아직도 이렇다할 아웃풋이 안나오네요...
윗쪽에 스텐드용 led회로는 어떤거징...ㄷㄷ
chip저항은 직렬로 여러개 다신거죠??
인덕터 문제인가? 100짜리 2개 이어서 햇는데...
파워 인덕터 써야 되는건가..ㄷㄷ
에훙..ㅠㅠ
아직 공부가 부족한지...
잘 모르겠는거 투성이네요... 부품을 재대로 사서 다시한번 도전해야 겠네...
혹시.. 도움 주실 수 있으시면 답변 점 주십시오 김종호님..
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