2013年10月18日金曜日

植物栽培用LEDランプの自作(2)

それでは育苗器のキー部品であるLED発光装置の製作のポイントだけご説明します。
詳しい説明は「LEDの使い方」で検索すると多数出てきますので参考にしてください。風太くんも電子回路製作は初めてでしたがそんなに難しくありませんでした。
回路はLEDと制限抵抗を使ったもので、回路図としては以下の様なものです。

LEDは風太くんは秋葉原の電子部品店で購入しましたが、通販でもそんなに価格差がありませんので、今回は秋月電子通商さんの品番でご紹介します。
赤色はoshr5111a-tu電圧2.1V、 標準電流20mA、輝度15度12000mcd
青色はosvb5111a-st電圧3.1V、 標準電圧20mA,輝度15度10000mcd
を使いました。植物用LEDの青、赤の光度比率について書かれた論文を色々読みましたが、結論は植物により違うという事でした。
そこで、100個づつ袋買いしたものを残りなく使う事として使用方法を考えました。図2の回路で考えます。
1)負荷電圧を計算し1列に使う最適LED数を考える。各100個づつあるので同数がベスト。

赤2.1V*n個+3.1*n個<24V(使用するACアダプター電圧)


これでn=4と決まりました。これでLED直列の両端に加わる電圧合計20.8V
残り3.2Vが抵抗Rに掛かるわけです。そこに20mAの電流を流すには何Ωの抵抗となるでしょうか?高校理科の問題です。製造業に勤めていました技術系社員でしたが現役時代ついに使った事の無い公式を退職後つかいました!!感激です。

オームの公式 R=E/I   
3.2V/0.02A=160Ω

市販のカーボン抵抗には160Ωはありませんので150か180ですが安全の為180Ωを選びました。
これで赤LED4個、青LED4個を交互に繋ぎ、180Ω抵抗を1個つなぐ直列回路を作ります。
それを並列に25列繋げれば完成です。
電源電流は20mA*25=500mAですので使用するAC電源1.1Aは余裕でOKです。

2)基板の準備
電子回路に使っている基板のベークライトをつかうのが一番ですが30cm*40cmの大きさのものは秋葉原で探してたら5000円以上したので止めました。
100均で手に入るアクリル樹脂の板は熱に弱いという事で、熟慮の結果、風太くんが昔、1Mのラジコンヨットを作った時に甲板に使用した1.1mmの航空ベニヤがあったのでそれを使うことにした。板ならばその上で半田付けしても焦げるだけ、湿気を吸い込みショートするかも判りませんが、その時はACアダプターの保護回路が働き大事に至らないと考えた。
実際昨年4か月程使っているが問題なかった。
発泡スチロールの四角は25cm*35cm程度の大きさとして上手く四角穴からLEDが覗く様に
8個*25列に5mmの穴を明けます。LEDのボディーは直径5mmの根本の所が更に太くなっており丁度頭が出た状態で止まります。

3)製作上の注意事項
①LEDの足には極性があり、長い方をアノード(A)、短い方をカソード(K)といい、接続する場合  
アノードを+側、カソードを-側につなぎます。
②LEDに熱を加えると寿命が短くなると書かれています。はんだ付けは手早く。と言っても風太く  
んど素人ではんだ付けに手間取りましたがf大丈夫でした。
③意味が無いかも判りませんが、念の為半田付した所をコーキング剤で覆い保護しました。