前回の続きです。
今回は、修理ついでに気に成った不思議 充電池1本1.2V（ボルト）の電源で電圧３V必要なLEDを光らせる仕組みを紐解いて行こうと思います。
電圧３V必要と言われている白色LEDですが実際は、３Vでなくてもニッケル水素バッテリー2本、直列繋ぎでの2.4～2.6Vでも暗目ですが光ります。ですが、ブレッドボード上の単セル1.2vを単純に繋いでもやはりLEDは光りません。そこで電子回路の出番なのですが、この回路がどう働いて行くかに興味が出て来ます。
見えやすい様に、少し配置などを変えてみました。左側の黒い物が小型ソーラパネルです。日光下で２Vくらいの電圧が出ています。
各パーツが刺さってる台はブレッドボードと言い電子工作などに使う物で、ボードの両縁が電源などのエリアに成り、横方向に穴同士が繋がっています。そして電子部品など刺さっている中央エリアは、電源とは違い縦方向に繋がりがあります。これで、回路を再現します。（物によって刺さり具合が緩かったり硬かったり色々あったりします）
パーツと言っても、この３つがメインで、あとはソーラパネルとバッテリーのみです。向かって左側から、ICチップYX8018 足番号は向かって左から１２３４番、インダクター、LED、です。 インダクターに関しては、この記事のオープニング画像でDSO-TC3にて、このパーツの検査をしています。 抵抗みたいな形なんですがコイル型のインダクターなんですと結果が出ています）
またDSO-TC3は、導通テスター機能と波形などを測れるマルチメーターです。
ICチップ指定の回路図です。チップ周りにそれぞれ電子パーツが接続されています。
まずは、回路の動きを妄想して、後、電圧計測です。
回路図の中央がＩＣチップで制御担当です。そして1.25Ｖの所がバッテリーで上側の長い線の方がプラスに成ります。この回路上で、ソーラに日光が当たれば、チップ足3番CEは、GNDへ導通があり、２Ｖ当りの電圧をバッテリーに送り続け充電します。充電具合の制御は回路に入っているかよく分かっていませんが弱電流なので良いのかな？カモです。チップ自体の電源は、チップ足４番VDD、2番GNDから摂っている様です。 ソーラーパネルに日が当たり電源を送り続けている間は、1.25Vの電圧はインダクターを通りLEDまで来てます。ですが電圧が1.25VではダイオードであるLEDを通過できない為、緩く光る事も出来ない状態です。
そして、日が暮れてソーラの発電電圧が下がって行き、0.3V以下に成った時（テスターで確認しました）、チップ足1番LXが導通解除、バッテリーからインダクター（コイル）を通りチップ足１LXを返して電流が流れコイルに磁界を生みます。 そして磁界が発生して即時に回路を切断すると逆起電気が発生し、元々バッテリーから1.2Vの電圧が流れ続けていますので、逆起電力とバッテリー電圧が加算され３Vの電圧を生みます。この一連の動きをスイッチングと言い昇圧の原理と予想してみます。 回路を切ったり入れたり＝スイッチング
電圧測定
測定、１
ソーラ目隠し無し（日照状態LED消灯） 測定箇所①番 電圧1.302V
コイルまでの電圧は認められるが、チップ足１番は導通無し
測定、２
ソーラ目隠し無し（日照状態LED消灯）測定箇所③番 LEDのプラス側までは
電圧ありですが、マイナス側の③側では電圧0V。
測定、３
ソーラ目隠し有り （夜間状態LED点灯中） 測定箇所①番
赤いクリップはICチップの１番足に接続 電圧は1.254V LED点灯に付き負荷が掛かり電圧が少し下がっている。
妄想では、ここでLEDが点灯してる訳なのでスイッチング状態になり、電圧が３Vくらいでないと理論崩壊なのだが・・
どうも、導通テスターでの計測は平均化の数値の様で昇圧は確認できない。 だが次に・・
測定、４
拡大！
ソーラ目隠し有り （夜間状態LED点灯中）測定箇所①番 測定機器DSO-TC3で計測
ソーラを目隠し、ICチップ足1番がスイッチング状態になり電圧が Vmax 3.2Vくらいまで昇圧している様子。
昇圧出来た事で、電圧も3.2Vに成りLEDも点灯。 オシロスコープ機能で測定した為、波形で観察できる。
波形サイクルは（点滅？）、209.796KHzと読み取れる。
ちなみに、同じ状態で同じ個所をテスターにて電圧測定をすると、
1.25V表示しかしない・・（測定３） 多分、平均化（中央値表示）している模様。
メモ、手動でも点滅化（回路図のLX①を役目を手動で）
実は、ICチップを使わず、単純にコイルとLEDを蓄電池に直列に繋いだ、１.2Vの回路を作りました。
そしてコイルとLEDの間に配線を繋いで、その配線をバッテリーのマイナス側に接続したり、切り離なしたりの実験をしてみました。
この実験は、スイッチングの切れる時に電圧が上がったのか、繋いだ時に電圧が上がったのかが解らなくて試したくなりました。
結果は、繋いで切った後にLEDは点灯していたように観察出来ました。
一応動画も撮りましたしたが、光り方が弱いせいかあまり奇麗に撮れませんでしたのでボツにしました。
ただ光る事だけ、確認しました。
とまぁ 1.3Vの充電池で LEDをどう光らせるか？小学生の夏休、自由研究くらいの課題ですが
原理を浅い知恵ですが理解出来、不思議を解決できたのが少し、嬉し、楽しでした。
今回、オシロスコープも試してみて、回路の動きを観察出来、ふとおもえば
車などのスピードメーターとか測定系制御系の信号もこの波形機能で
読み取ることが可能と思うと楽しみになってきます。
そして、肝心のLEDに関しても少し知識が増えました。車など元電源が１２Vの場合にLEDは電圧を下げないと切れてしまう。
今回と逆の対処をしないといけない事実も分かりました。 また機会が在ればブログにｗ 検索ですぐ出て来ますけどね。
ここまで、読んで頂いてありがとうです。 なんですが、少しおまけです。
ここのブログ元のお題はソーラライト修理でした。 そうそう変な所に凝ってしまいましたが、修理は保々全数成功して現在でも２０個点灯しています。 ですが少し気に成る事が・・ 一つのお庭に２０個のソーラライトが在る中で点灯時間の違いも気に成ります。 機種も違えば仕方ないのですが。同じ機種での違いは・・あれ？ ってなります。
中でも、一番修理状態が大きかった物が一番点灯時間が短く、夏の今頃で夜7時頃から点灯して11時頃にはポツンっと消えています。
同じ機種のライトはまだ点灯しているのにです。 あ～これは日差しの問題で場所を変えれば良いかとおもい、場所を入れ替えてみました。 ですが同じなんです。 なんだー？ 同じ機種なのに何が違うだろうと色々入れ替えてみた結果。 何とソーラの発電量に差がありました。 同じ物なのに・・
原因は、何度も行ったソーラ裏のハンダ付けが問題で、ソーラパネル裏に蒸着層が在り直接半田付けして配線を接続していました、ケド最初からそう言う感じの付け方で、配線んが外れるとその下の蒸着層は剥がれてしまい同じ個所には付けられません。 なのですぐ横とかの新たな場所にハンダ付けをするのですが、これがソーラーの面積減少につながっている模様で効率が落ちていました。 流石に再生は無理とおもい諦めました。 ３００円のソーラライトに何を考えてるｗｗ って感じです。
ジャーん
別途小型ソーラパネル、買っちゃいましたｗ ＩＣチップも在るんだからと検索したら出て来たのでｗ
ちなみに、試験に使った小型ソーラパネルは、ケースがお釈迦になったランプの物で今回の修理対象の物とは少し大きさが違います。
実際の物は一回り小さい物でした。 なので、今回購入したパネルは修理対象物とは、１回り強の拡大に成ります。
今度は、裏にハンダ付け用のランドも付いてます。
丸型も在りましたが、セルが四角い為、四角型の方が面積的に有利かとこちらを選択。
アルミテープで無理やり貼り付けました。 面積が増えて、充電容量が増え
何と、この子は明け方まで 点灯していますｗ あーすっきり。 おしまいです。
