충전식 형광등 랜턴을 LED 랜턴으로 개조 DIY 2편 - LED 드라이버 정전류 회로 제작

형광등 랜턴을 LED 랜턴으로 개조 2편

이 포스팅은 U-tube 형광등 램프를 사용하는 캠핑용 랜턴, 스위스밀리터리 V랜턴2를 LED 램프로 개조하는 DIY의 두 번째 포스팅입니다.

 

얼마전 올렸던 스위스밀리터리 V랜턴2를 LED로 개조 프로젝트. 캠핑용 충전식 LED랜턴 만들기 포스팅에 이은 두 번째 포스팅으로, 지난 포스팅에서는 스위스밀리터리 V랜턴2를 LED 랜턴으로 개조하기 위한 재료와 이론(?)에 대해 살펴봤다면 이번 포스팅에서는 LED 랜턴으로 개조하는 실제 작업이 시작됩니다.

 

사실 원래 계획은 대략 2회 짜리 포스팅으로 끝내려고 했으나 작업 사진을 찍고 정리를 해보니 분량이 늘어나 총 3~4회 정도의 포스팅이 될 것으로 예상하고 있습니다.

 

아울러 원래 구상했던, LED 랜턴으로의 개조 작업은 일단 완료했지만 선택했던 노란색 파워 LED의 색상과 밝기가 실사용에서 문제가 있어 아직 프로젝트가 완성되지 않은 상태입니다.

 

대략, 이런 식으로 진행했구나...하는 과정에 중점을 두고 포스팅을 작성했습니다.

LED 랜턴 제작을 위해 준비한 재료들

LED 랜턴 제작을 위해 준비한 주 재료들입니다.

별모양 방열판에 붙은 세 개의 3와트 파워 LED(2개 사용 예정)와 왼쪽 상단의 AMC7140 LED 드라이버 칩, 파란색의 2K옴 가변저항을 준비했습니다.

이 밖에도 몇 가지 부재료들이 준비되어 있는데, 나머지는 제작 과정에서 간단히 살펴보겠습니다.

 

LED 드라이버 칩인 AMC7140이나 마이크로팬의 크기가 꽤 작은 편이라, 납땜 과정에 살짝 난이도가 있습니다.

3와트 파워LED를 위한 LED 드라이버 회로 제작

일단 스위스밀리터리 V랜턴2의 뚜껑을 분리하면 뚜껑 안쪽에 스위치와 형광등 구동을 위한 인버터 회로가 들어 있습니다.

저는 형광등의 인버터 회로를 제거하고 그 자리에 파워 LED 구동을 위한 LED 드라이버 회로를 장착할 예정입니다.

 

스위스밀리터리 V랜턴2의 뚜껑 안쪽 기판의 모습입니다.

붉은 색으로 칠한 부분이 인버터 부품으로 기판째 잘라낼 예정입니다.

 

부품을 조립할 양면 기판에 원래의 기판을 대고 대략적인 모양을 잡아주었습니다.

원래의 기판을 잘라내고, 양면 기판을 저렇게 잘라 뚜껑쪽에 붙일 생각입니다.

 

다리가 다섯 개 달린 이 칩은 AMC7140입니다.

LED 드라이버 칩이라고 불리기도 하는 이 녀석은 스위스밀리터리 V랜턴2의 배터리에서 전류를 공급받아 LED 칩으로 전달하는 역할을 합니다.

특히 배터리는 사용하면서 전압이 점점 떨어지지만 AMC7140을 이용하면 일정한 전류를 꾸준히 공급하는, 정전류 회로를 구성할 수 있습니다.

 

AMC7140을 이용한 LED 드라이버 회로(정전류 회로)는 이런 식으로 구성됩니다.

+, - 입력이라고 표시된 부분에 배터리의 전원을 연결하며 +, - 출력이라고 표시된 부분에 파워 LED를 연결하게 됩니다.

ACM7140의 두번째, 세번째 다리에 연결된 저항을 통해 출력 전류를 조절하게 됩니다.

AMC7140에 연결하는 저항 값에 따라 출력되는 전류값이 달라지게 되는데 '1.23/원하는 전류값 *500'의 공식으로 저항값을 구하게 됩니다.

저는 1K옴 저항과 2K옴 저항을 함께 연결하여 파워 LED에 공급되는 전류값을 최대 600mA, 최소 200mA 사이에서 조정하려고 합니다.

AMC7140의 공식에 따르면 1.23/600*500=1.025(K옴), 1.23/200*500=3.075(K옴)가 되니 1K옴은 고정 저항으로 달아두고 2K옴 가변저항을 달아 저항값을 1K옴에서 3K옴까지 가변적으로 조정하면 되겠네요.

얘기가 점점 어려워지나요? 한마디로, 가변저항의 다이얼을 돌려 파워 LED의 밝기를 조절하는, 그런 의도입니다.

 

일단 부품 배치를 대략 확인한 후 납땜을 시작합니다.

납땜할 부품의 크기가 작고 열에 약한 것들이라 인두 끝을 최대한 깨끗하게 한 상태에서 시작합니다.

 

일단 만능기판에 2K옴 가변저항을 납땜했습니다.

 

AMC7140의 핀 다섯개가 워낙 촘촘하여 만능 기판에 그대로 납땜할 수 없네요.

두 번째 다리를 위로 들어올린 후 그대로 전선을 납땜했습니다.

 

AMC7140의 네번째 다리는 사용하지 않으므로 들어올려 두고, 1, 3, 5번 다리만 만능 기판에 납땜을 했습니다.

 

AMC7140의 머리 부분 역시 기판에 납땜을 했는데, 만능기판에 납을 살짝 먹여둔 상태에서 AMC7140을 대고 기판에 열을 가하는 방식으로 납땜을 했습니다.

 

양면 기판의 한 쪽면에는 AMC7140칩을 납땜하고 반대쪽에는 1K옴 저항과 2K옴 가변저항을 납땜한 뒤 회로도에 따라 배선을 얼기설기 연결했습니다.

최대한 간결하게 배선을 하고 싶었지만 막상 시작하고 보니 이리저리 배선이 엉망진창이네요.

 

사실 이 포스팅의 작성 의도는 이번 LED 랜턴 개조를 위해 공부한 내용을 초보자도 쉽게 따라할 수 있도록 작성하는 것이었으나, 막상 납땜 작업을 시작하고 보니 사진들을 찍을 여유가 없더군요.

이런식으로 부품 배열을 했다는 것만 보여드리고 슬쩍 넘어갑니다.

 

제가 구입한 3와트 파워 LED의 정격 전압은 2.25볼트, 두 개를 직렬 연결했으니 정격 4.5볼트에서 작동하게 됩니다.

사실 스위스밀리터리 V랜턴2의 배터리가 6볼트, 완전 충전시 6.3~4볼트 정도이니 사용시간을 감안해서 정격 2.25볼트의 노란색 파워 LED를 구매했는데, 옐로우 계열의 LED가 화이트에 비해 밝기가 많이 떨어지더군요ㅡㅡ;; 

 

어쨌든 만능기판에 제작을 마친 LED 드라이버 회로에 전원과 파워 LED를 붙여보니 불이 잘 들어오긴 합니다.

가변저항을 돌리자 LED의 불이 밝아졌다가, 어두워졌다가 조절도 잘 됩니다.

문제는...최대로 밝게해도 좀 어둡다는것...그냥 화이트 색상의 LED로 할껄 하는 후회가 밀려옵니다 ㅡㅡ;;

LED 드라이버 기판을 스위스밀리터리 랜턴 뚜껑에 고정하기

파워 LED를 다른 것으로 주문하고 작업할까 생각했지만, 파워 LED를 새로 주문하고 받는데 시간이 걸리기도 하고 일단 여기까지 왔으니 스위스밀리터리 V랜턴2에 달아보자는 욕심이 생겼습니다.

LED 드라이버 정전류회로 기판이 의도한대로 잘 작동하는 것을 확인했으니 만능 기판을 잘라냅니다.

만능기판이 생각보다 무척 두꺼워서 칼로 여러번 긋고 프라이어로 잘랐습니다.

 

잘라낸 만능기판을 다시 기판에 맞춰 잘라주었습니다.

 

스위스밀리터리 V랜턴2의 스위치 부분만 남기고, 인버터 부품들을 떼어낸 뒤 기판을 잘랐습니다.

이제 돌아올 수 없는 강을 건넌 셈입니다.

 

스위스밀리터리 V랜턴2 뚜껑 내부에 만능기판을 고정할 구멍을 핀바이스로 뚫고

 

스위스밀리터리 V랜턴2의 스위치와 LED 드라이버 입력 전원의 +, - 전선을 연결했습니다.

제가 작업한 LED 드라이버 정전류 회로에는 보호용 다이오드를 달지 않은 상태이므로, +, - 극이 바뀌면 회로가 타버리게 됩니다.

테스터를 이용해 배터리에서 나오는 +, - 극의 방향을 몇 번이고 확인한 후 전선을 연결했습니다.

 

스위스밀리터리 V랜턴2의 전선 역할은 두 개의 쇠막대가 담당하고 있습니다.

+, -극의 양쪽이 뚜껑에 달려 있는 스위치 회로와 연결되고, 스위치를 돌려 연결하는 식입니다.

 

스위치 부분만 남은, 절단된 기판을 뚜껑에 나사로 고정했습니다.

 

가변저항을 돌려 LED의 밝기를 조절한다고 했습니다.

가변저항을 외부에서도 돌릴 수 있도록 작은 손잡이를 얹었습니다.

 

그리고 스위스밀리터리 V랜턴2의 뚜껑쪽으로 가변저항의 손밥이를 빼기 위해 구멍을 뚫었습니다.

 

이런식으로 외부에서 다이얼을 돌려 밝기를 조절할 예정입니다.

이로서 스위스밀리터리 V랜턴2의 장점 중 하나인 생활방수도 물건너간 셈이 되었지만, 어차피 이 랜턴을 빗속에서 켜놓고 사용한 적은 없었으므로 생활방수에 대한 아쉬움은 없었습니다.

스위스밀리터리 V랜턴2를 LED 랜턴으로 개조하는 두 번째 포스팅은 여기까지입니다.

본문에서도 언급했지만 포스팅을 처음 시작한 목적은 초보자인 제가 회로에 대해 공부해가며 알게된 지식들을 공유하여 초보자도 따라할 수 있는 DIY 요령을 적어나가려고 한 것이었습니다.

하지만 직접 작업해보니 LED와 LED 드라이버 회로의 특성을 파악하는 것 부터, 납땜과 조립 등등의 단계가 결코 쉬운 편은 아닌데다, 저 역시 여전히 모르는 부분이 많은터라, 그냥 작업 과정을 나열하기만 했습니다.

 

어쨌든 포스팅을 시작했으니 다음 포스팅에서는 LED 랜턴 개조 과정 나머지 과정까지 모두 포스팅하도록 하겠습니다.

 

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