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2014年2月16日 (日曜日)

100均ライト改造報告No.4-3(2/18更新:電流効率データ再測定)

 100円均一ショップ(ミーツ)で購入した3LEDパワーライトの高輝度化改造第三弾です。今までにオプトサプライの3WハイパワーLEDやCREEチップXP-Gを点灯するためにCL0117の標準昇圧回路を組み込んできましたが、今回はCL0117標準回路にショットキーバリアダイオードとコンデンサーとを併用する回路への換装を実施しました。

021500031  黒猫「PSPはどこに行ったのかしら。まったくゲームの邪魔をしないで頂戴。」
     (・・・エロゲーでしたか) from 『俺の妹がこんなに可愛いわけがない。』

 黒猫さんの両手にあったPSPが化けたものはモールド樹脂を部分的に剥がしたショットキーバリアダイオードSBM1045VSSの素子部分で、今回の改造はこれが一番重要なんです。

021500071 ショットキーバリアダイオードSBM1045VSSは電圧降下Vf値が極めて小さくて、1.5V低電圧系の昇圧回路を組む時には重宝するのですが、モールド樹脂が巨大(φ5×9mm)なので組み込み先に空きスペースが無いと使い物になりません。そこでこのモールド樹脂を除去できないかどうか検討したところ、上図の様な結果で省スペース化が可能と判り、適用範囲がグッと広がりました。流石にチップ剥き出しで使うのは気が引けるので、チップ回りの樹脂を一部残す様に加工したものを使うことにしました。
 しかし本当に超小型化したいのならば、チップを両側から挟み込んでいる銅リードフランジ部分のハンダ接合部から分離すれば、ウエハー切り出し状態のチップ形状で利用することも可能ではないかと(流石にそこまではやりすぎ?)。

021500091 今回の改造で用いるパーツです。樹脂を剥いだSBM1045VSS、47μFチップコンデンサー、47μHのインダクターはラジアル型(Rdc=0.35Ω)を使います。

021500051 今回の改造は、過去の改造品(改造報告No.4)に手を加えます。これはインダクターのみのCL0117標準回路でCREEチップXP-G(5W)を駆動する回路でした。

021500101_2 今回改造は、CL0117標準回路にショットキーバリアダイオードとコンデンサーとを併用した回路に換装します。組み込んでから判ったことなのですが、ショットキーバリアダイオードはわざわざモールド剥離品を使わなくても十分にそのままで入るスペースがあったのでした。

021500291 改造後の照射テスト比較です。本来はSBD+C併用回路換装前のタイプと比較したいところですが、既に換装して存在しないので前回改造報告NO.4-2との比較になっています。印象としては、換装前よりも可成り明るくなりました。換装時に電流値を測定して置いたのでデータを記載しておきます。

 【CL0117標準回路+(SBD+C)併用回路への換装後における各電流値データ】

Cl0117_circuitsbdc_efficiency2_2    ※電流測定条件(デジタルテスター200mVレンジを利用)

      電源側電流⇒精密級チップ10mΩシャント抵抗挿入
      LED側電流⇒精密級チップ10mΩ+10mΩ(計20mΩ)シャント抵抗挿入

 CL0117単機でここまでLED電流を流せるとは思ってませんでしたが、流石に過負荷と見えてICチップはほんのりと温かくなっていました。組込スペースの関係でSMTパッケージのCL0117を使おうものなら、放熱不足ですぐにオーバーヒートしてしまことは間違いないでしょう。変換効率は55~65%程度でしょうか、あまり良くないような気がします(2/18再測定の結果)。

 

※改造は各人の意思で行ってください。それによって生じた責任を負うこともお忘れなく。


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改造報告No.22-3_100均ランチャーライトV9の輝度アップ改造(AMC7135、LP-AWME54F1A)

改造報告No.22-4_100均ランチャーライトV9の輝度アップ改造(AMC7135、OSW47L5111Y)

改造報告No.23____100均LEDミニタッチライトの輝度アップ改造(NJW4616、オプトサプライ製ブルーLED搭載)

改造報告No.24___100均5LEDスタンドライトと電球型LEDライトとを合体融合(タッチセンサー搭載)

改造報告No.25___100均サイクルフラッシュライトの輝度アップ改造(OKL-T/3-W5N-C、CREEチップXP-G

改造報告No.26___100均LEDヘッドライトの輝度アップ改造(CR123A、CREEチップXP-G)

第111呟__________100均タイマーライトのちょい改造(タイマー再始動用スイッチの追加)

【LEDライトの製造・改造、比較で気になる情報】

LEDライト改造で知りたい情報__ →CL0117、CL0118B、CX2601に[SBD+C]追加して最適化検証

LEDライト改造で知りたい照度比較__→100均ライト改造品および未改造品の照度測定比較

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実用的なLEDライト改造」カテゴリの記事

コメント

待ってました。改造最適化版第一号。

電池一本でこんなに電流を流せるのであればこのライトは私も持っていますからパワーLED化したくなりました。

ラジアル型インダクタも良いですね。千石さん等で購入可能なようですが購入は通販頼りなためある程度纏めてから発注しないと送料が馬鹿になりません。ということで、私がクロヤマネコさんの真似をして最適化実施するのはもう少し先になりそうです。それまでは一人ブレーンストーミングで最善化の検討をします。

> 流石に過負荷と見えてICチップはほんのりと温かくなって

CL0117に500mAも流すとなると連続使用の時は放熱対策が必要になりますね。
昔はコレクタ損失の許容値が今ほど大きくなかったのでTO-92用放熱板など入手できましたが今はなかなか見つかりません。
Trの放熱をしたい時や二つのTrの熱特性を同じにしたい時など、外周を銅板でぐるりと巻いてヒートシンクへ固定して使っていたものです。

※ LX-1010Bでの照度測定ですが、
照度計の測光部中央へライトを直置きして測定し、改造前後の差だけを見る方法でやろうと思います。ライト機種間の絶対比較は無理ですが、同じライトの改造差を見るのであれば傾向はつかめるでしょう。

改造でスポット光が広角光に変わる場合は目視との相違が出ますが仕方ありません。
例えば、ミニマムライトの場合、購入時の初期照度は760x100ルクスで(ビッグ5も同じ位の数値でした)、3chip帽子型に交換した時もほぼ同じ照度ですが広角光のため中心部は暗く見えます。
しかし砲弾型同士であれば比較になります。
ショートランチャー9の場合、購入時(R=2.2オーム)は、110mA流れて600x100ルクスですが、ショートランチャー(3LED品)のヘッド(LEDはOSW5DK511Aに交換 R=6.8オームのまま)に付け替えると、電流は70mAと節電になりますが明るさは照度も視覚上もほぼ同じです。

[mytoshi]さん、確かにTO-92用放熱器みませんね。

 部品が全てチップ化して手作業で易々と回路組めなくなる時代が来るかと思えば、TO-92型2SC1815とか30年くらい現役で今でも容易に入手できるというのは何とも感慨深いです。
 出力LED電流の件で、流石に単3型1.5V電池一本では内部抵抗による電圧降下で定常的に500mAの入力電流は流せないとは思いますが、比較的高い初期電圧1.55~1.65V時には可能でしょう。
 頂いているコメントで度々目にする照度計の情報において、この手の記事を書くにあたり絶対数値的な評価方法を確立出来ていないのはマズイと考えてますが、どうすれば照度に関して最適な比較評価が出来るかアイデアを練っているところなので参考になります。

「改造報告No.4-3」の回路と元ライトをベースにして、凸レンズを入れた室内用広域均一照射ライトを計画しています。

ダイソー「スーパーLEDズームライト」のLEDをレンズに近づけた広角化改造品が予想以上に気に入って毎日愛用しているからです。
処分せず沢山保存してある開放電圧1.1V程度に下がった電池を入れれば、夜中に眩しくないライトとしても使える?

当初はネジ回転式を利用したズーム式を考えたのですが、基板を筒側へ固定する良いアイデアが浮かばず諦めて、ヘッド側のLEDと凸レンズを希望する照射範囲が得られる位置で固定する方向で検討中です。

点灯時いつも回すのは煩わしいので、点灯用スイッチとしてヘッド部へプッシュスイッチ(ダイソー「キャンドルライト」から取り外したもの、先端を少しカット)を接着しようと思います。四角い穴は面倒ですが、丸穴を開けて四角いヤスリで仕上げ、瞬間接着剤で何とか固定できるでしょう。

凸レンズはダイソー「スーパーLEDズームライト」のものを利用、LEDはLP-AWME56F1Aを150mA前後駆動で狙います。照射直径は「スーパーLEDズームライト」の0.8mより広い1.0m~1.2mが私には使い易いので、LEDを凸レンズに限りなくくっ付けることになるはず。

レンズと基板を固定する部品は、ダイソー「ソーラーアクセントライト」の筒或いはキャンドル部から半円状に切り出して使えそうです。

※ この記事はわずか一年前ですが、内容を見るとこの一年間でクロヤマネコさんの絶え間ない努力により非常に多くの進展が有ったことを改めて実感しています。

[mytoshi]さん、この項では1年ぶりのコメントで有難うございます。

 後から判ってみれば大したことはないのです、この頃はわざわざSBM1045VSSを殻割して使っていたことは。今となっては1S4で十分に事足りて随分と組込みも楽になったものです。

>毎日愛用してるから・・・

 そんなに良さげですか、高倍率凸レンズ越しの照射は未経験なので試してみます。それと当方でもこのシリーズの改六タイプを愛用しているのですが、ねじ込み型接触スイッチ式は何十回も使っているとネジ山が削れて粉っぽくなってきて、ある時にスルッと抜けてしまいました。完全にネジ山が無くなってツルツルになっていましたので、こうなるともうボディ交換しかありませんでした。

> ねじ込み型接触スイッチ式は何十回も使っているとネジ山が削れて粉っぽくなってきて

この種のライトのネジ山補強には「百均のアルミ箔テープ」か「銅箔テープ」が有効かもしれません。試していないので無責任発言ですが。

> 高倍率凸レンズ越しの照射

家の中では常時広角で使っています。照射範囲は1.0mか1.2mあれば見易くて十分で、ズームの必要は無いです。それで上記ライト案検討と相成りました。

>ネジ山補強には・・・

その手がありましたか、[mytoshi]さん。でもかなりうまく貼らないと段差部分で引っ掛かったり、相手方を削る羽目になるかもです。ライトヘッドの内ネジとボディ筒の外ネジの両面へ貼るとなると遊びが無くなって嵌らなくなるかも知れませんが検討してみます。

> 段差部分で引っ掛かったり、相手方を削る羽目になるかもです

無責任過ぎてもいけないので「貼るだけ」をやってみました。

百均店で購入した「アルミテープ 50mmx約7m」を10mm幅に切ってボディ筒側のねじにあてがい指の爪でネジ山へ押し込んでいきました。厚さ30μなので綺麗に張り付きました。尚、50mmでは長さが9mm不足でした。

組み直すと、元々のねじがゆるゆるなので何の抵抗も無く普通に使えます。双方が同材質ではカジリが発生しますが、擦り合う片方の材質が変わったので摩擦抵抗が減少して良い効果が得られると考えます。

その後、50回以上「締め付け点灯、外れるまで緩める」を繰り返してみました。

筒へのアルミ箔テープ貼り方が粗末なため、山になっている部分の一部が剥がれ始めました。他は問題無し。
ヘッド側は磨耗も無く正常なように見えます。
筒の円周に対して9mm短い為にテープエッジがむき出しでもヘッド側は問題無さそうです。

別記事へのコメント回答で頂いていた、電気的接続が必要な場合の銅箔テープ、屈曲性が優れている圧延銅箔製の「導電性銅箔テープ」を使えば、厚さ方向の電気抵抗は1cm当り0.02Ω程度らしいので、磨耗防止、放熱、電気接続の機能を満足出来て面白そうです。

急に導電性テープを買いたい気持ちが出て来ました。買ってしまった導電性ではないテープ50mもどうする?

わざわざ検証して頂いて有難うございます[mytoshi]さん。アルミ箔テープを探してみて当方でも試してみたいと思います。ガタツキ防止にもなるなら一石二鳥でしょう。

 導電性でない粘着銅箔テープ、粘着部分が簡単に剥がせそうなら、別途導電性粘着テープだけを買って貼り合わせれば救済できるかも。手を掛ける煩わしさが気にならないなら、100均のアセトン使って粘着部分を溶かせると思います。

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