先日は昇降圧型DCDCを作りました。今回は、スーパーキャパシタを電源にしてミニチュアLED電球を光らせてます。

先日の昇降圧型DCDCの製作記事はこちらです。

スーパーキャパシタ

スーパーキャパシタは、一般的なコンデンサに比べ1000倍から1万倍ものエネルギーを貯められる超大容量なコンデンサです。

一般的な電解コンデンサが1000uFくらいが上限ですが、スーパーキャパシタは10F(10000000uF)という大容量が普通にあります。

今回は、5F(5000000uF)、5.5Vのスーパーキャパシタを入手しました。スーパーキャパシタは耐圧がとても低く2.5V程度しかありません。そのため、入手した5.5Vのスーパーキャパシタは、スーパーキャパシタが2個直列に接続した構造になっていました。

スーパーキャパシタと充電電池で最も異なる特徴は、放電電圧特性の違いです。充電電池はエネルギーがなくなるまでほぼ一定の電圧を出力します。しかし、スーパーキャパシタはコンデンサと同じなので、上のグラフのように急激に電圧が低下して、低い電圧の状態が長く続きます。

今回はミニチュアLED電球をスーパーキャパシタで光らせたいのですが、スーパーキャパシタとLEDをつないだだけでは、LEDの明るさは上のグラフの赤いラインのように、最初は明るいですが急激に暗くなり、暗い状態がしばらく続くことになります。

昇降圧DCDCコンバータを使う

そこで先日作った昇降圧DCDCコンバータを使い、電圧を一定に保つようにします。昇降圧型なので、入力の電圧に関係なく、出力電圧を設定できます。コンデンサの電圧が5Vから2Vへと変化しても、出力電圧を5Vや3Vに変換することができます。

昇降圧DCDCコンバータの出力電圧を5Vに設定してミニチュアLED電球をつなぎます。スーパーキャパシタを5Vに充電して、昇降圧DCDCコンバータに電力を供給してみます。出力電圧は、約1分間5Vが維持され、その後徐々に低下し開始から5分でLEDが消灯しました。昇降圧DCDCコンバータを使うことで、スーパーキャパシタが電池のような一定の電圧が続く放電特性になりました。

点灯時間の計測

それでは、出力電圧の設定をいろいろ変えてみて、電圧を維持できる時間と、LEDが消灯するまでの時間を計測してみます。

5V出力の時は、5Vの状態が1分間続き、その後低下し開始から5分後に消灯しました。

3V出力の場合

昇降圧DCDCコンバータの出力電圧の設定を3Vに設定します。スーパーキャパシタを5Vにチャージして、放電を開始しします。

10分を超えても出力電圧が3Vを維持しています。

10分を超えると出力電圧が低下し、約15分でLEDが消えました。

結果

• 出力電圧設定5V：1分間電圧を維持 5分で消灯
• 出力電圧設定4V：3分間電圧を維持 7分で消灯
• 出力電圧設定3V：10分間電圧を維持 15分で消灯

ちなみにミニチュアLED電球の消費電流は

• 5V：120mA
• 4V：60mA
• 3V：10mA

です。

3V出力であれば、満充電で10分間もLEDが一定の明るさで点灯します。普通のコンデンサで何分もLEDを点灯させることはできません。スーパーキャパシターってすごい大きな容量ですね。

次回は、人に反応して光るようにしたいと思います。