［ Touch SWの実験 Ⅱ］
前回に続きタッチスイッチです。今度はPIC12F683です、PWMでコントロールするのでこれを使いましたが、SoftでPWMを作れば他のICでも可能です。今回は「LEDの明るさコントロールをしよう」というもので、スイッチを押すとLEDがだんだん明るくなっり暗くなるという物です。
以前の予備実験でタッチスイッチが動きましたので、今回ほとんど同じシステムで使います。ただスイッチを２個にしています。スイッチは当然タッチ式で５段階に変化させてみました。
1-5までの変化で、手動でUP-Downさせます。
今回の実験で「蛍光灯とLED」を比較していますが、蛍光灯は古く新しいものではありません。従って、かなり照度は低下しており、比較対象には適当ではありませんでした…（~_~;）。
この辺を理解して、あくまでも参考にして下さい。
基本動作
| テスターに付いている照度計です。 （精度はあまり取れません。） タッチSWで切り替え測定しています（測る度に数字が変わるので表示値はアバウトです）。 |
| １番 10% 330 (Lux) ２番 30% 950 ３番 50% 1450 ４番 70% 2040 ５番 100% 3080 |
LEDは将来ハイパワーのLEDを点灯させ、実験室(そんなのあるのかー)の明るさをコントロールする予定です（すぐに気が変わったりして…）。
LEDも検索するとoooWという数100W台が出回っていてビックリ、こんなハイパワーではなく5Wぐらいを予定しています…。
今、机で動いている蛍光灯は23Wですから、とりあえず5-6Wで良いかなーと思っています。初め1Wの物を並べようか！と思ったのですが面倒です、6Wが売っていたのでそれを使う事にし、ターゲットに決めました。
[12V 0.8A]で実際には10V 0.8Aなのですが抵抗で熱にしています、まあ余裕がないとうまく作動しないのかもしれません。
予備実験として、0.1WのLEDで明るさの変化を調べてみました。まあまあ明るさが変化します。
で・・・さっそくLEDを注文したら、1日半ぐらいで届きました。まだ全体が出来上がってないのでもっと遅くても良かったのです・・・が。
必要な抵抗は、LEDが3.5Vx3=10.5Vですから、(12-10.5)/0.8=1.9 ohmになります。W数の方は1.5x0.8=1.2Wですから3倍の4W程度の物が必要です。
手持ちには2Ωなどはありません。少し暗くなりますが5Ωを2本使おうかなーと思っています。
明るさを調べる！
眼ではあまりハッキリ分からないのですが、メーターだと数字が適当に出て来ます。メーター変化はタッチスイッチで切りかえて、LEDの明るさを調べたものです。これを見るとそこそこ変化しています。
眼では4番目と5番目はハッキリ分かりませんが、メーターでは表示がかなり異なります（さすがー）。
ＳＯＦＴ
SWは前回の実験で使った物を少し変更した物です。これにPWMを使ってLEDの明るさをコントローしょう、という物です。
具体的に何％が良いのかわかりませんが「指数的に照度を変化させた方が良いだろう」ぐらいの感覚で５段階（1.2.3.4.5）に分けてみました。結果はミニLED（0.1W）の物では適当に変化してくれましたので「まあ、こんなものかなー」と思いました。
１．端子の初期設定
２．PWMの初期設定
３．タッチＳＷの取り込み（LEDの初期値は[4]です）。
UP/Downの結果LEDの順番（明るさ）を変更しています。
2011/11/26
通電の実験
LEDを組み立て通電の実験をして見ました。写真のような手持ちの放熱板（5x9.2x1.7cm）を使い電源は12Vを用意して作動させると次のような事が分かりました。
実験は点灯実験で、放熱板にLEDを取り付け抵抗を付けて12Vを供給し、明るさ・電流等を調べました。
このLEDは3個直列につながったもので3.3V*3の10Vほどで点灯します。規格は6Wですが、実際は結果的に［8W］程で動作させています。
次の通り結構明るく作動いたしました。実用的には十分の様です。
今回の実験で明るい見通しになりました。これを取り付ければＯＫの様ですが、取り付け方法などまだ色々と考える必要があります。
| *放熱板はほんのりと暖められた。LEDの取り付けはシリコングリス等を塗って、放熱をし易くします。 *LEDはほとんど暑くならない（十分放熱された）。 *直列に5Ω5Wのセメント抵抗器を付け約0.5A流した、この時抵抗は暖かくなり場合によっては抵抗器にも放熱が必要かもしれない。 *10分ほどの連続運転で、抵抗の端子は2.37-2.43Vになり抵抗値が少し変化したようです。この時の電流値は0.474-0.486Aです。 *抵抗でのエネルギー損失は1.12-1.18Wで約1.2Wという所です。予定では抵抗を2本にして2.4Wのロス（多いなー）です。 ちなみにLED3個の端子間電圧は9.6Vほどでした。 *明るさは利用中の蛍光灯スタンド（23W）とほとんど同じか、少し明るいです（という事は置き換え可能のレベルです） |
今後の問題！
自作の場合「ガラスかプラスチックのカバーを如何するのか」などハードルは結構高いです。LED部分の取り付けも面倒ですねー。
12V1Aで動かしますが電源の効率はどうなるのか不明です。これなら市販品を買った方が安くて効率もよさそうです。まあこれは遊びですからこれで良いのですが…。［2011/12/6 変更］
追加の実験
今回は動作温度を調べてみました、実際の動作状態にして電流を1A近くまで上げての物です。結果は次の通りですが、思った以上に温度が上昇しました。
特に放熱板がほんのりと温度上昇していたのがみられ、必ず空気の流れが必要です。そして抵抗も一段と熱くなっていました。
当初ビンに入れて使おうと思っていましたが、空気の流れを作るのが面倒で別の方法が必要かもしれません。
その他として、気が付いたこと
Ａ．LEDを光らせると横（脇）では少し黄色が目立ちますから、少し光をカットする必要があります。
Ｂ．6個のLEDが点灯しているので、近い所で「影の部分が多重」に見え見難いです。蛍光灯が面発光なので特に気になります。LED式では光の分散をなんか考える必要がありそうです。
| 抵抗 2個 | 抵抗 1個 | 抵抗 5Ω5W |
|---|---|---|
| 42℃ | 32℃ | LED付き、アルミ板上の温度 |
| 41℃ | 31℃ | 放熱板の温度 (黒色) |
| 36-39℃ | 41-51℃ | 抵抗（両端子）の温度 |
| 0.84W | 1.34W | 抵抗1本あたりの消費電力 |
| 9.95V | 9.41V | LEDの端子電圧 |
| 0.82A | 0.51A | 全電流(12V) |
| 8.1W | 4.9W | LEDの消費電力 |
このあと、12Vのスイッチングレギュレータを付けて、1時間程度の運転をして見ました。
前回の実験の通り放熱板はだんだんと加熱され［40℃を越えている］様でした。夏はもっと上がる感じなので、放熱板は大事です。電源は0.8A近く流れるので12V・1A以上の物が必要です。もう少し照度を減らして電流を抑える手もありますが、これば実験なのでしばらくこれで行きたいと思います。
中国製の電源で（何故かリード線が細い、0.8A流して電圧降下が0.05Vある！）少し不安がありますが、手元にこれしか無いのでこれを使いました。電源電圧が異常に上昇すれば半導体セットは壊れるので［そこそこ作ってあるはず］です。これを信じるしかありません…。
10回以上使いましたが「今の所異常なし」でホッとしています、大丈夫のようです。（2011/12/12）
再度照度チエックをして見ました。
蛍光灯スタンド（23W）から30cmの所から測定すると ［ 1350 Lux］
自作ＬＥＤの明るさ、こちらも30cmの所で測定する ［ 2600 Lux］
今度は1m離して測ってみました。
自作ＬＥＤの明るさ、を１ｍの所で測定すると ［ 270 Lux］
蛍光灯２本（18W 直管：古い物）を１ｍの所で測定 ［ 280 Lux］（手持ち測定の為、測定する度に少し変動）
この実験から［Ａ．蛍光灯スタンドより明るいので、スタンド用には3Wタイプで良さそう］
［Ｂ．居間などに使うには少し暗いかもれない、3Wタイプ*3の9W程度あると良さそうです（1Wの物3個付いた方が光が平均化する）。
リモコンを付けて明るさの調整が出来ると便利かもしれない。］
大きいものはメーカー製を考えた方が安くて、きれい、長持ちする、効率も良く、おまけに明るいかも。
LEDは少し放熱板が加熱すると照度が気持ち低下、蛍光灯はスイッチオン後少し経過しないと明るさが増さない（安定しない）傾向がある。
LEDの実験情報です。［１Wの実験をしている方（OVERDRIVEさん）］がおりました。参考になるのでチエックを！ （2011/12/23）
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