목차

1. 실험 5에 대해

부품을 정리하다보니, 꽤 오래전(5년이상전)에 입수한 쇼트키 다이오드가 나오더군요. 걍 버리기도 그렇구해서 뭔가 만들어보려다보니.. 문득 생각나는 것이 있었습니다.

최근 휴대폰의 송신 신호를 이용하여 발광하는 다양한 제품들이 있지요? 전화가 오면 발광하는 안테나 악세사리라던지, 심지어 발광 손톱* 과 같은 상품까지 나와있습니다. (* 역자주 - 발광손톱 : 일본에서 발매된 제품으로써, 휴대폰이 통화중이거나 신호가 올 때 안테나에 손가락을 대면 발광하는 악세사리 손톱)

그것에 착안하여, 어느정도의 입력전력이 있으면 LED를 켤 수 있는지, 간단한 검파회로를 만들어 실험해보았습니다. 사용된 다이오드의 제품번호는.. 잘모르겠습니다(^^;) 그냥 믹서용으로 추측되며, 아마도 히타치 제품이었던 것으로 기억됩니다.

2. 검파회로

LED는 순방향의 전압강하가 2V 전후 이므로, 이것을 발광시키려면 2V에 가까운 검파 출력전압을 확보해야만 합니다. 검파회로의 구성은 아래 그림 (a)와 같은 Voltage Multiplier 타입으로 했습니다. 또한 (b)에 나타낸 것처럼 다이오드를 하나만 사용한 검파회로는 2배의 검파 출력전압을 얻을 수 있습니다.

<그림 1> 검파회로

<그림 2>에 이번에 제작한 검파/발광 회로의 회로도를 나타내었습니다. LED는 낮은 전류로도 어느정도 광량을 낼 수 있는 놈으로.. 이번에는 수중에 있던 SML-211 UT라고 하는 SMD (표면실장) 타입의 LED를 사용하였습니다. (Rohm사의 제품) 이 LED의 개략적인 특성은 <표 1>에 나타내었습니다.

<그림 2> 검파/발광회로

<표 1> SML-211UT 특성표

3. 조정

먼저 R=200Ω 으로 설정하고 940MHz에서 Matching을 하였습니다. R을 200Ω 에서 100Ω 으로 바꾸어도 매칭에는 별다른 영향은 없습니다. 회로망 분석기(Network Analyzer)의 신호레벨을 0dBm으로 하고 매칭을 조정하였습니다. (조정을 진행할수록, 회로망 분석기의 주파수 sweep에 따라 LED가 점멸하였습니다.)

4. 특성측정

LED의 전류를 제한하는 저항값을 100Ω, 200Ω 으로 설정하여 측정을 실시하였습니다. -5dBm 입력으로 희미하게 LED가 빛나기 시작했습니다.

<그림 3> 출력전압 vs 입력전력

<그림 4> 출력전류 vs 입력전력

<그림 5> 변환효율 vs 입력전력

변환효율 :  η = (출력전류x출력전압) / 입력전력 x 100  [%]

이것은 R에서의 소비전력도 포함되어 있기 때문에, 입력전력 중에서 LED에서 소비된 전력만의 비율을 계산하면 아래와 같습니다.

<그림 6> LED에 소비되는 입력전력의 비율

<그림 6>으로부터, 전류와 소비전력이 동일하기 때문에, LED의 밝기 자체는 R값에 거의 영향을 받지 않는 듯 합니다. (R을 너무 극단적인 값으로 하지 않는 한) 실제로 이번 실험에서는, 입력레벨이 같으면 R값을 바꾸어도 LED의 밝기는 차이가 없었습니다.

5. 여러분도 만들어보세요

완성한 회로에 ANT(안테나)로 동작하도록 길이 5cm 정도의 선재 철사를 붙여 휴대폰(Docomo N207)에 접근해보니 LED가 빛났습니다. (성공~ ^_^) 검파용 다이오드, LED, 저항, 매칭회로용 부품, 거기에 1x2cm 정도의 기판 짜투리와 안테나용 철사등이 있으면 간단하게 만들 수 있습니다. 매칭 튜닝 작업은, Signal Generator 로부터 수 dBm 정도의 신호를 입력한후 LED의 밝기나 검파 출력 전압을 체크하면서도 가능합니다. 이렇게 하면 비싼 회로망 분석기가 없어도 적당히 매칭을 조정할 수 있을 듯 합니다.
☆ 다이오드의 방향을 모두 역방향으로 하면 정전압출력으로 LED를 점등할 수도 있습니다. 

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