LEDの電子工作

このぺーじは・・・
  デミオのルームランプLED化
・・・を紹介します。

2007/06/15 LEDルームランプの修理

LED化したルームランプですが、1年9ヶ月を経て、初めての不具合が発生しました。

13個のうち4個のLEDがチラチラしだしました。
(1秒に4回ほど点滅を繰り返すような感じ)
 
原因の仮説。 ちょっと調子に乗って、定格ギリギリに流したりして遊んでいましたし、 静電気対策もしてないのでLEDに無理がかかった。 12Vで4個のLEDを点灯(一個あたり3V)しているので、電圧はギリギリ。 それで、Vfが少し大きくなった。電流が流れてVf×4>12Vとなった時点で消灯。 電流が止まって、Vfが低くなるとまた点灯というようなことを繰り返す。
で、苦し紛れの対策。 12Vで4個がギリギリなのを12Vで3個にする。1個あたり4V。 一つのLEDのアノードとカソードをショートして、使わないことにしました。
写真で、ちょうど真ん中がついていないのがわかるでしょうか。 言わなきゃわからないからOK。^^;

9/8 格好イイ! デミオのルームランプをLED化



遂にに念願のカーDIYをしたのです。愛車デミオのルームランプ(天井ランプ)を
純正ランプから、超高輝度LEDに換装しました。
因みにデミオは、平成9年度式 初代 1300cc でございます。
 
・発端: 現品.comでLEDが販売されている、どれか買って遊んでみようと思った。 LEDでどうやって遊んでいるかググると、車の各部位のランプをLED化して いる所が多い。ブレーキランプ、フットランプ、メーターバックライト、ドアミラー ウインカー(Lはランプの略)、ルームランプ等。 「ルームランプ?あれって簡単に開けられそうじゃん。」 というわけで、やってみる事に。 ・車の電源とLED電圧 LEDについて色々調べると、LEDの鍵は電圧と電流らしい。 →LEDにかかる電圧は一定で、電圧が足りないとLEDが点灯しないらしい。 →LEDに流れる電流は明るさを決めていて電流を流しすぎると壊れる(燃える?)らしい。 という事で自作ブレッドボードで、LEDの測定とかしてみる。
項目方法備考
LED電圧テスター測定3.03[V](*1)20[mA]時(*1)
電源電圧定格値12〜14[V]一般的に。
直列点灯可能数計算値4個3.03 x 4 = 12.12[V](*1)
適正電流試行20[mA]噂では、30[mA]まで大丈夫(?)
(*1) 2005/09/13修正 また、LEDを燃やさない為に、14Vで電流値を合わせると、12Vで電流が下がり 暗くなります。  →電流制限回路、もしくは、定電流回路を組むと良いらしい。 ・主な部品
  品名    数量    入手先  経費
超高輝度白色LED
先端カットタイプ
13個現品.com \2,800/100個\364
CRD(定電流ダイオード)1個友人(Y!オークション) \350/10個\35
トランジスタ2SC1815GR4個秋月電子 \100/20個\20
抵抗 27[Ω]3個エレ工房サクライ?\9 ?
抵抗 1[Ω]1個\3 ?
可変抵抗100[Ω]1個(?_?)\30
コネクタEHR-22組(?_?)\100 ?
ユニバーサル基板
(Cサイズ+少々)
2枚秋月\60
621円也。LEDを覗けば260円だな。 ・回路 今回は、カレントミラー回路を採用しました。 →拡大 この回路は4列(LD1/LD2〜5/LD6〜9/LD10〜13)で構成されています。 カレントミラー回路というのは、トランジスタと抵抗を使って電流値を複製する回路です。 LD1の列に定電流を流す事が出来れば、各列に同じ電流値(定電流)を流す事ができます。 僕の回路のオリジナリティは、CRD・VR・1Ωの3箇所です。 CRD(定電流ダイオード/Current Regulative Diode)  →定電流を流す素子です。友人に分けてもらいました。  →流行の回路図では、LM317と抵抗で定電流を作っています。     (電圧レギュレーター1.25[V]/62.5[Ω]=20[mA])  →僕はCRDで楽に実装しました。ただし、15[mA]しか流れません。 VR  →先にカレントミラーは電流値を複製すると書きましたが、実は複製先の電流は調節できます。  →VRとR1,R2,R3 の各両端電圧は同じです。VR=R1=R2=R3なら同じ電流が流れます。  →VRの抵抗値を小さくすれば、LD2〜13の電流が大きくなります。  →VRでLD2〜13明るさを調節でき、LD1と比較できます。VRの調節で20[mA]流せます。 (2005/09/13 追記:実際は18mA。トランジスタが、スイッチング領域に入ってしまったのかも)   (LED1個が独立で調節できるわけではありません。) 抵抗1Ω  →電流測定の為の抵抗です。安価なテスター(電流計なし)で電流測定できます。  →オームの法則(V=RI)より、抵抗が1Ωならば、V=Iです。  →1Ωの両端の電圧を測って、20[mV]と出れば、20[mA]流れているということになります。     (この抵抗による影響は、ほんの0.02[V]で、影響はないはずです)
・ルームランプ取り外し
ルームランプを開けるのはチョッと苦労しますが、カバー後方に爪で引っかかっているだけ なので、力任せに下に引っ張ります。カバーを撓ます感じでするとなんとか取れました。 中には電球が入っていました。電球は、短時間の点灯でも熱くなっているので 火傷しないよう注意が必要です。
ルームランプのカバーです。口の無いほうが後ろで、拡大すると爪が引っかかる 窪みがかすかにわかります。 (このページのほとんどの写真は、クリックすると拡大ページが開きます。)
電球を抜いた所
電球が入っていた電極(左側を撮影)。こちらがグランド側
電球が入っていた電極(右側を撮影)。こちらがプラス側(12V〜14V以上)


・製作
回路図どおりに部品を実装したところ(表)。左上にコネクタが見えます。 黒いのは、トランジスタ(4個)と可変抵抗(右上)
回路図どおりに部品を実装したところ(裏)
左から、電極端子(失敗作)・電極端子・元のランプ。
元のランプの代わりにこの電極端子を付けます。 太いのは、亜鉛メッキ針金で、ヤスリで表面を削っています。リード線でくるっと巻いて固定し 少し大目の半田付けをしています。
失敗作は、プラス端子が縦長の為に基板が90度回転してしまうので、使えませんでした。
(方眼は10ミリ四角です。)
電極端子(表)。ここからメイン基板へコードを這わすのですが、コードを直接基板に半田付けすると 断線しやすいので、ナイロンコネクタ EHシリーズ(日本圧着端子)にお世話になる事にしました (オス・メス・コンタクトと圧着ペンチが必要です)。接続端子をしっかりかしめれば(*1) 十分な強度が得られます。メイン基板のコネクタも同じです。
(*1:コードを接点端子に挟んでペンチで潰して(圧着して)くっつける事)


・装着
電極端子基板の装着。コネクタを挿入して絶縁の為に、ビニールテープで巻いています。 なんとか、うまくはまっています。
メイン基板のコネクタに接続。電気的には、これで繋がっています。 写真には写っていませんが、メイン基板のうらには、よく商品の外装に使われている ナイロンで絶縁カバーをしています。
ランプカバーに収めて完了。固定は特にしていません。基板が丸見えですね(^_^;)。



・さあ、点灯
(昼間撮影)直接見ると、LEDが13個はっきり分かります。写真よりもくっきり分かります。 カバーと光源の距離が小さいためです。直接見るとまぶしいです。LEDの配置にはこだわりました。
(夜間撮影)車内の照らし具合です。元と同じくらいの明るさです。 とても白いです。後部座席を見てください。 全体をまんべんなく照らしているのが分かると思います。 先端レンズカット形のLEDなので調整なしで実現されています。
(夜間撮影)LEDで点灯。 よく光ってます。この下の写真は、元の電球ですが、比べるとどんだけ白いか 分かると思います。エンジン始動時だけは少しちらつきます。
(夜間+懐中電灯)元の電球での点灯。
写メが色調補正されるので、懐中電灯の光を一緒に撮影しています。 実際に近い色合いに撮影できました。今まで、黄色いとは認識していませんでしたが、 意識してみるととても黄色いです。
・製作を終えて
出来上がりには、十分な満足感が得られておりますが、実際には理想どおりにはいっていません。
電流が18[mA]までしか上がりません。それから、もし、VRの接点不良が起きたら、抵抗値が
MAX(100Ω)となり、LD2〜LD13に過電流が流れると思います。
抵抗(VR,R1,R2,R3)を付け替えるべきだと思っています。
エンジン始動時にちらつくのは、セルに電気を喰われて、電圧が下がる為でしょう。
1列に4個なのを3個にへらしたら、ちらつきもなくなると思われます。
暫く楽しんで(自慢して)、またやる気になったら、検討しなおそうとおもいます。

(以上)

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