JR7CWK'sぶろぐ

「ダイソー」に、「ソーラーアクセントライト」というライトが発売されているという情報があり、地元エリアの店舗を梯子してようやく入手しました。

日中、太陽電池による電力を内部の充電式電池に充電し、暗くなるとLEDが点灯するという、いわゆる「ガーデンライト」です。

さすがに100円(税込み105円)商品だけに、ホームセンターなどで発売されている「ガーデンライト」のような大きいものではなく、非常に小型なものでした。

LEDは白色ではなくも橙色でした。
購入直後、充電せずにスイッチを入れたところ点灯しました。LEDが点灯する程度の容量が電池にはあるようです。

内部がどんなものなのか、開けてみました。

外部から見える太陽電池やLED，スイッチの他に、ボタン型の充電式電池、基板が入っています。

基板にはCX2602という捺印のある4PINのIC？とインダクタらしき部品が付いています。
(インダクタらしき、と書きましたが、基板のシルクに「L」とありますので、インダクタで間違いないと思います。)

電池の電圧を測定しましたら、1.24V程でした。(購入後、LEDを何度か点灯した後に測定)
説明書に寿命が約500回という記述がある点や、電圧からするとNiMHもしくはNiCd系の電池のようです。

回路を調べて図にしてみました。

CX2602の内部回路は、動作や周辺回路から予想したものであり、実際とは異なるものと思いますのであくまで参考用です。

・ダイオードは、太陽電池に二次電池からの電圧が逆流しないようにするためのもの。
・発振回路とMOSFET(BipTrかもしれません)は、Lとともに、LEDが点灯させる電圧を得る為の昇圧回路で、日中の点灯を防止する為に太陽電池の出力電圧により、LEDの点灯を禁止する回路があるものと思います。


＜2012年03年13日追加＞
図面差し替えました。
・ICへの動作電源系の接続追加，信号名追加
・ネットでの他の方の解析情報を元に、電池の種類，容量，Ｌのインダクタンス追加

※Lのインダクタンスが大きい為に出力電流が小さいのではないか、という書き込みを見かけましたが、
他の方のサイトの書き込みによると発振周波数が70kHz程度との事で、この周波数に合わせているだけかと思います。
(電池2本の携帯電話充電器にのDC-DCに使用されているLは数十uH程度のものですが、発振周波数が数百kHz程度になっています。)

＜追加おわり＞

ソーラーアクセントライト、私はダイソーで入手しましたが、セリアにもあるらしいです。
ネットでの情報によると、発売元は武田コーポレーションだとか。

ただ、地元の店舗では見かけません。
ダイソーだってあちこち回ってやっと見つけた状態なので・・・

そもそも大雪で悩まされている現在、このような地域の店舗で、庭に設置するようなライトを新規には置きにくいでしょうね。

＜2012年03年02日追加＞
セリア扱い品、地元のセリアに入荷していたので購入してきました。
蓋を開けて内部を確認しましたが、全く同じです。

　写真右：セリア扱い品
　写真左：ダイソー扱い品

＜追加おわり＞

電池の容量アップなど、試したいことがいくつかありますが、その為には各部の特性を確認しておく必要があります。

最初は太陽電池からどの程度のエネルギー(電圧・電流)が得られるのか。

問題は光源。
安定した光源がないと正確な特性を得る事は出来ませんが、簡易的には、雲のない時に太陽に向けた状態で測定することになります。

今回は、雪模様で晴れてはいるものの若干雲がかかった天候で、雲の間から太陽がのぞいた瞬間を狙っての測定であり、良好なコンディションではありません。
しかも強い風が吹いていた事もあり、窓ガラス越しの測定となりました。

そんな状況下で測定した結果がグラフの特性です。

無負荷で3.2V程の電圧で、電流が増加すると電圧が徐々に低下し、12mAを超えたあたりから電圧が急激に低下します。
この時の発電電力は30mW程で、電圧低下直前付近の電流で最大電力が得られるようです。
(この特性、ソーラーライトとしての用途ならあまり問題ないですが、発電用してて考えると、発電能力が刻々として変わる中、最大電力を得られるよう負荷電流を制御するのは結構難しいのかも知れません。)


補足ですが、11:30の測定時は若干雲がかかっていたにもかかわらず、良く晴れていた13:00測定時より電力が多く得られています。
おそらく窓ガラスに対する光の入射角度の関係だと思います。
11:30の時のほうが13:00の時より、窓ガラスに対しまっすぐ入射していたようです。

ガラスの汚れもあるとは思いますが、入射角度が付くほど光のロスの大きくなるものと思います。
実際、窓を開けると得られる電力も増加する事を確認しています。


今回の測定では、太陽電池を無負荷で電圧が最も高くなる方向に合わせており、最大電力が得られる条件になっています。(ガラス越しである事を除いては。)
しかし実際には、地面にほぼ垂直に立てて設置する事になり、太陽電池は天頂に向きとなります。さらに時間によって太陽の高さが変わり、入射角度が大きくかわりますので、発電能力に大きな影響があるはずです。
(厳密には温度による影響もあるかと思います。)

実際に組み込んだ状態での電流を確認してみました。
(図が測定回路)

その結果、窓ガラス越しで13mA，窓ガラスを開けた状態で18mA程の電流が流れます。

本ライトについての他の方の解析情報によると、内蔵されている電池の容量は80mAhとの事。
この出力電流からすると、一日で満充電までいくか、という中々絶妙なセッティングがされているようです。
単四クラスのNiMH電池はこの10倍近い容量がありますが、10日かかって満充電できるかどうか・・・(もしくは太陽電池10個並べれば一日で満充電？)という事になりそうです。

なおこの時の出力電圧は1.4V程で、ボタン電池(NiMH)の電圧にIC内のダイオード？のVF分を加算した電圧でクリップされている感じです。
ちなみに太陽電池側とボタン電池側の電位差(すなわちIC内のダイオード？のVF)を測定してみたところ、140〜150mV程でした。

ソーラーアクセントライトのCanDo版「ソーラーパワーガーデンライト」を入手しました。

品番：GP-002
販売元：株式会社 ゴセプラ
(例によってMADE IN CHINAです。)

電池は単四サイズのHiMH(200mAh)
LEDは白色
ICは基板にチップを直付け(COB,Chip On Board)タイプ
でした。
基板にICチップとLEDの他にLが付いてます。

バッテリ保護用の絶縁シートがあり、使用前に引き抜く必要があります。
(その代わりスイッチは付いていません。)

透明アクリル部分の下部に反射板が付いていて、光が周囲に拡散されるように出来ています。

(写真準備中)

ソーラーアクセントライトのシルク/ミーツ版「ソーラーガーデンオートライト」を入手しました。

品番：FJ-036
販売元：FUJITAKA TRADING co.,LTD.
(例によってMADE IN CHINAです。)

電池は単四サイズのHiMH(200mAh)
LEDは白色
ICは4ピンの角型のリードタイプでした。(捺印：YX8018 0050)
基板にICとLEDの他にLが付いてます。

バッテリ保護用の絶縁シートがあり、使用前に引き抜く必要があります。
(その代わりスイッチは付いていません。)

CanDo版同様、透明アクリル部分の下部に反射板が付いていて、光が周囲に拡散されるように出来ています。

CanDo版もそうだったのですが、基板のLEDリードのパターンの位置がケースのLEDの穴位置とズレがあります。
今回入手したものはLEDが斜めになっていました。
LEDのリードを曲げれば真下を向くよう修正可能ではありますが・・・

裏蓋にバリが出ており、その関係かケースと裏蓋との間に変な隙間がありましたし・・・CanDo版より作りが雑なような・・・


CanDo版と見かけそっくりなので、買おうか迷いましたが・・・販売元と品番が違ったので買ってきてみました。結果的にICに違いがあり、オーライでした。


(写真準備中)