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2017年3月24日 (金曜日)

100均ライト改造報告No.23【2017/5/29駆動回路:LEDミニタッチライト蒼】

 100均ショップWatts系シルク店でグリーンオーナメント製LEDミニタッチライトを買ってみたところスイッチにオルタネート形でないタクト形を使っており、分解したらON/OFFをマイコンコントロールしている機種と判りました。これのコア部分を転用すると簡単にマイコンスイッチ機構が手に入ります。
 この置きライトはフォルムが気に入っているので、それをそのまま生かしつつ1WのハイパワーLEDを10時間連続点灯できる様に改造しました。そしていつもの白色じゃ面白みに欠けるので今回は”蒼”。

Img_12613Img_12633Img_12623_2 改造品といっても見た目の外観は全く通常品と変わりありませんが、点灯させてみるとご覧の様に”蒼”い世界へ誘ってくれます。これはズバリ大人しい時の王蟲の目そのまんまという感じ。

  「ここは王蟲の巣じゃ~」 「か、囲まれた・・・」
  「私たちを調べている・・・。」王蟲、ごめんなさい、あなたたちの巣を騒がして。」
  「でも判って。私たち、あなた方の敵じゃないの・・・」
  「どうしたんじゃ?王蟲の目が真っ赤じゃぞ!うわ~~」

 なんて『ナウシカごっこ』が出来るギミックを仕込んだら面白いかも。具体的アイデアは、

  イ)パワーLEDを赤と青の2色タイプに入れ替え、
  ロ)振動センサーで信号をカウントしつつ、 「静かに。怒らせてはダメ」
  ハ)タイマーで一定時間内に設定カウント数を越えたら、 「な、何が始まるんじゃ?」
  ニ)青から赤へ切り替える。 「怒りで我を忘れているんだわ」
  ホ)振動が無くなってからの一定時間をカウントし、
  ヘ)赤から灰色(消灯)へ切り替える。 「王蟲の攻撃色が消えていく」「大気から怒りが消えた」
  ト)その後の一定時間後に青を再点灯する。 「王蟲が森へ帰っていく・・・」

 ・・・ヤバイ、なんだかそれを作ってみたくなってきました、・・・でも誰かもうやってるかも。

~具体的な改造の詳細について(2017/5/28追記分)~~~~~~~~~~~~~~~~~~

 このページ後半に追記しておきましたのでご参照ください。

~以前の分解と回路解析の情報~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Img_11592 外径がφ60mmほどしかない据え置き形のLEDライトで、中央の乳白色ドーム部分が光ります。ドーム部分を押す度にON/OFFが切り替わる仕組みになってます。

Img_11602 ビンのフタを開ける要領で捻れば二つに分離できて電池BOXが顔を出します。単4形電池を3本使い、1.5V×3本の直列接続で4.5Vを供給しています。

Img_11612 4箇所のネジを外すと電池BOXの裏側にLED制御基板がご登場です。表面実装形のSMDタイプLEDが三つ、電源ON/OFF用の超薄型タクトスイッチ、SOP-23-5形の5pin米粒マイコン、あとはLEDドライブ用のチップトランジスターにチップコン、チップ抵抗が載っており極めてシンプルです。

Img_11622 LEDドライブ用のチップトランジスターには【Y2】のマーキングがあり、PNP形のSS8550と判りました。このあと部品を一つづつ外しながら銅配線パターンを読んで回路図に起こしたところ、米粒マイコンチップは5pinありますけど4pin分しか使っておらず1pinは何処にも繋がってませんでした。LEDは3個が並列に接続されており点灯時には3V前後が掛かります。
 動作電圧の下限について調査したところ、2.4VでLEDが点灯しなくなってもON/OFF自体は行っており、2V以下でもマイコン自体は動作出来る様でした。上限についてはアルカリマンガン電池の新品電圧1.6V×3本直列=4.8Vでも大丈夫な設計のはずなので、テストはしていませんが5Vでも壊れないものと推測します。

Drive_circuit_2 そしてこれが本製品の回路図です。チップコンが電源ラインに一つ入っているのですけど、当方は容量計を持っていないので数値は判りませんが、常連コメンテーターの[mytoshi]さんによる測定結果では0.225μFとのことです(情報有難うございます)。チップトランジスターはフェアチャイルド製SS8550のセカンドソース品で、元はTO-92形なためコレクタ電流が1.5A流せる2Wクラスの製品なんですが、SOT-23形チップ化によって0.3Wまでとなっているから注意せねばなりません。電源ON時のマイコン出力はシンクになっており、PNP形トランジスターでLED駆動電流が足りない場合はP形MOS-FETを噛ませれば良いでしょう。

Drive_circuit_3 350mA定電流チップのAMC7135を入れてパワーLEDを駆動したい場合は、Y2のチップトランジスターはそのまま使えるので助かります。流石に350mAもLED電流を流そうとすると電池容量が問題であり、アルカリマンガン電池の単4形3本直列4.5Vなら2時間程度、単3形3本直列4.5Vならもう少し伸びて4時間くらい持つでしょうか。当方としては高容量な角型リチウムイオン電池を搭載して10時間くらいは大丈夫な様にしたいですネ。

~2017年5月24日追記(加工)~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Img_12352_2 第92呟の分解記事に記載したリチウムイオン電池パックから取り出した単セルを3枚重ねて組電池にします。1セルあたり1020mAhの容量がありますから3枚並列接続で3060mAhに化けます。

Img_12472 LEDミニタッチライトのボディーへ先の組電池をそのまま入れようとすると、ちょうど四隅がぶつかってギリギリ入りません。なので干渉する部分に1mmほどのV字溝を刻む必要があります。

Img_12412 それで、これがちょうど底ケースにスッポリと入っている様子。ケース厚みは2mmほどあってV字溝が1mmの深さですから、残りの1mmで強度を保っていることになります。

Img_12452 ケースの上カバー側にもV字溝を入れて写真の様にスッポリと納まってます。もうちょっとセルが正方形に近ければケースを削る必要も無いのでしょうけど、そのようなセルを使うと容量減っちゃうんですよね、そこはどうしても譲りたくなかったのです。

Img_12512 LEDミニタッチライトの内部には最大厚みで20.5mmのものが入ります。今回、単セルは5.5mm厚のものを使っているので3枚重ねだと16.5mmにもなり、残りの隙間は4mm程となってしまいました。

Img_12572 この限られた隙間の4mm空間を使って制御基板と放熱板付きパワーLEDとを組み込むことになりますが、まぁそんなに苦労しないでしょう。まだセル側面部分に空きがありますから、充電用制御基板とかUSBコネクターとかを突っ込む余裕はありますし。

~2017年5月28日追記(完成)~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Img_12642 白いドーム状のホヤを取り外した状態。組み込んだパワーLEDが少し飛び出す形でお目見えです。

Img_12652 ケース上半分のカバーを取り外すと隠れていた本体が露わになります。ユニバーサル基板のランドを使っている面積は限られており普通ならこんな大きさは必要ないと考えますけれど、これは基板周縁部による位置決めを兼ねているからです。

Img_12692 パワーLEDの放熱板はユニバーサル基板上に数mmの隙間を空け浮かして取り付けています。300mA定電流ドライブによる発熱を逃がす目的と、光源の中心位置決め微調整を兼ねての事です。

Img_12673 基板左側にはタクトスイッチによるワンクリック電源ON/OFF用の回路を、基板右側には300mA定電流ドライブ用の回路をそれぞれ組んでいます。前者は元の回路に使っていたパーツを極力再利用していますが、電源パスコンだけは手持ちの1μFを使ってます。後者はJRC製NJW4616という定電流ドライバーチップを使いました。いつもならAMC7135で350mA定電流にするところですけれど今回は新しいデバイスを試したくて。

Drive_circuit_4 AMC7135は電流設定が350mAで固定だけど、NJW4616は外付けセンス抵抗を使って20~300mAの範囲で自由に設定できる。また、最低動作電圧はAMC7135なら2.7Vまでなのが、NJW4616だと2.5Vまで使えて有利。さらにフィードバック電圧は200mVと低く、センス抵抗によるドロップも少な目。今回はチップ1Ωを6個組み合わせて0.67Ωを合成し、300mA定電流設定として使っています。
 (後日、点灯時間を延長すべくセンス抵抗を1Ωに変更し200mAに落としました[2017/6/1])

  定電流設定値[mA] = 200[mV] ÷ センス抵抗Rs[Ω]

 NJW4616のEN端子は10kΩで常時プルダウンしておかないと知らないうちにLEDが点灯していたりして気持ち悪いので入れておこう。ワンクリック電源ON/OFF用の米粒マイコンチップはSOT-23-5形、定電流ドライバーチップのNJW4616はSOT-89-5形で、両者ともユニバーサル基板にそのまま搭載するには難しく、ピッチ変換基板を噛ますのが良策かと思います。

※分解と改造は各人の判断にて行い、それによって生じる責任を負うこともお忘れなく。

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改造報告No.19-2_100均5LEDスタンドライトの輝度アップ改造(AMC7135、GM2BB65QK0Cを5灯、Li-ion電池)

改造報告No.19-3_100均5LEDスタンドライトの輝度アップ改造(AMC7135、LP-AWME56F1Aを10灯、Li-ion電池)

改造報告No.20____100均LEDランタンの輝度アップ改造(焦電センサー、AMC7135、CREEチップXP-G、Li-ion電池)

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改造報告No.22-2_100均ランチャーライトV9の輝度アップ改造(AMC7135、CREEチップXP-G、Li-ion電池)

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

流石に素早い解析で感心し切りです。
写真で空きパターン見ると1.5mmタクトスイッチをもう一つ付けられそうです。節約したのでしょうね。

コンデンサの容量については明日購入してDE5000で確認して報告します。

私的にはタクトスイッチで「強点灯、弱点灯」切替が欲しいのでCOBミニライトのICが嬉しいかな?(点滅機能は余分ですけど…)

コンデンサ容量を確認しました。0.225μFです。
クロヤマネ子さんの予想的中です。

DE5000での表示は
1kHzで 225nF、10kHzで 95nF、100kHzで 90nF、100Hzや120Hzでは抵抗扱いでした。

白い筐体を買いたかったのですが、黒しか残っていなかったのでサンプル1個だけの結果です。ついでに、COBミニライトを二個買い足しました。
3月新製品の「12SMD&1LEDランタン」はまだ店頭に出ていませんでした。

( '-')/ [mytoshi]さん有難うございました。不明だったチップコンデンサーの値が0.225μFとのことで、用途は米粒マイコンの動作安定用と考えます。

 本日、シルク店が3店舗も集まっている新宿東口エリアを攻め、そのうち1店舗のみで入手可能と判り、4個ほど購入して手元の在庫が6個になりました。これだけあれば色々と転用したりしてしばらくは遊べるでしょう。

 COBミニライトもその店舗には置いてあり、手に取ってみたものの購入は控えました。単純ON/OFFではなく、強ON/弱ON/点滅/OFFというロジックだと、自転車用LEDライトぐらいしか転用出来そうにありません。

妄想中!
「LEDミニタッチライト」を単三1本で駆動させる。常夜灯機能付き。

基本となるのは
「LEDライト改造で知りたい情報」の【2015/3/18追記:CL0117およびCL0118BへのFETスイッチ搭載検証】にある1.5V用昇圧ICをVDDでON-OFFする方法です。

まず、単四x3本のケースを加工して単三x1本用にします。
次に、他の単三1本用百均ライトから昇圧回路をもらってVDD入切用スイッチを円柱筐体側面へつけて、常夜灯LEDを半固定抵抗器で2mA前後に電流制限して点灯します。JFETへRsを入れて電流制限するのも良いと思います。手持ちの2SK170-BLでやってみる予定。
この昇圧電源を「LEDミニタッチライト」の電源として供給すれば通常のタッチライト動作が出来ると思います。常夜灯LEDがあるので昇圧後の電圧が5pinICを壊すほど上がり過ぎることもないはず。

欠点は常夜灯LEDのスイッチを入れておかないと動作しないこと。
でも、単三x1本で駆動することの意義は大きいと感じています。

( '-') ご近所のミーツへ行ってまいりました。ホヤの代わりに使えぬかと思案していたピンポン玉のセットを手に取り吟味、材質がPP製でフニャフニャしており強度が足らぬと判断、購入見合わと相成りました。

 ネット検索すると、クリスマスツリー用の電飾LEDをこれに突っ込みインテリアとする応用が飛び込んできます。その様な用途には柔らかくて加工しやすいアイテムと言えますね。これを半分に割って被せる使い方なら問題ありませんが、これ自体を押してスイッチングするにはある程度の構造的強度が必要、今回の改造には不向きと考え計画は断念です。

「パワーLEDをドライブするための回路を記載」いつも具体的な情報を公開して下さりありがとうございます。
トランジスタをMOS-FETスイッチにすれば3Vから昇圧する系でも大丈夫?

これまでスイッチ焼けで悩まされていた高照度ライト類のスイッチ機構は「本件で解決」の感がします。タクトスイッチで良いのはコンパクトで済みますし、5pinICの外側pinしか使われていないなら半田付けも少し楽ですし…

私の方は、
単四ホルダー受け側のリブを切除して単三x1本用電極を作り、枕元常夜灯にでも仕上げたいと思います。常夜灯の明るさは1mA以下で暗めの位置マーカー程度、プッシュONしても10mA~20mAの数ルーメン程度なら夜中でも眩しくなく、もし、玄関などに設置するならプッシュON時60mA、15ルーメン前後で少し明るい設定にすれば使い易そうです。

残念なのは、白色不透明筐体の光透過度です。「改造報告No.20」のランタン位あれば良かったのですが。

( '-') このLEDミニタッチライトは単純に高輝度化改造するよりも、押した時に”へ~”とか”ガッテン!”とか光りながら鳴るボタンにしたほうが面白いかも知れません?

 aitendoでは、組み込み用の超小型なボイスレコーダーユニットや効果音発声モジュールが幾種類も発売されています。”へ~”や”ガッテン!”はサンプリング録音する必要がありますけど、単純な効果音なら”ワンワン”や”ニャー”などのケモノ声の他、何十種類も入っているドアチャイム音モジュールとか、マシンガン、サイレン、アメパトなどラジオ少年の心をくすぐる多彩な・・・・・。

 ダメです、趣旨がズレました。しかしながらLEDライトというよりはいかにもファミレス呼び鈴っぽい外観が妄想力を著しく掻き立てて止まないのであります。

チップコンの容量追加報告。
0.175μFでした。

その後、白色品を入手出来ずいまだに一個だけですが、取り敢えず測定値を報告します。
グリオナ3月新製品の12SMDもまだ見かけないので、4月後半には少し遠くのグリオナ製品が揃っている「れもん」へ両方期待して行ってみる予定です。

( "-") このLEDライト、筐体が良く出来ているのでそのまま高輝度化したくなって各部寸法を計測しておりましたところ、第83呟の角形リチウムイオン電池が3枚突っ込めることを確認しました。

> チップコンの容量追加報告・・・

 重ね重ね有難うございます。±20%ぐらいの許容度があるものとして前回の測定値も併せて考えると0.2μFというところでしょうか。

 このLEDミニタッチライトの外観を維持しつつ高輝度化したとして搭載するリチウムイオン電池の容量を考慮すると、350mA定電流駆動で1Wクラスの明るさなら8時間程度の連続照射が可能なはず、これなら十分に実用的なものが作れそうです。

この記事のミニタッチライトを「暖色LED化」してみました。

といっても、ダイソー「USBミニライト(暖色)」(6チップ)の基板を半分(3LED)に切り、幅を少し削って7mm位にして両面テープで貼り、白色LEDの代わりに接続しただけ。

残った半分は常夜灯機能追加で使う予定。回路は10mA前後のJFETのゲート、ソース間へVR入れて電流2mA程度で使う。枕元で使うのに常夜灯でぼんやり点灯していて位置が分かり易く、タッチすればそこそこ明るくなるので便利かも。

後日、USBや1.5Vや3Vからの昇圧回路経由などでも使えるようにするために、ミニタッチライト側面に外部電源端子(余っているminiUSBコネクタ)を取り付け、60mA定電流点灯に改造を追加しようと思います。

ダイソー「USBミニライト」は5.0Vで120mA、5.2Vで140mA流れました。15Ωの抵抗が入っていたので6LEDのVfは20mA時で3V程度と予想。

( '-')ゝ この頃はLEDライト改造を怠けており、何時まで待ってもこの商品が変身しないことに憤りを禁じ得ない閲覧者も多いことと思います。

 新規搭載の角型リチウムイオン電池は既に入手済みですが、詰め込み加工が厄介で手が出ません。半透明ドーム部分へ赤外線センサー用フレネルレンズを転用する計画も、パーツは揃っているものの加工が一筋縄ではいかずお手上げで、これでは根性が足りないと怒られます。

 暖色系のLEDに換装するアイデアいいですね、思いつきですけど他の色でも試してみたいです、赤とか青とか。この商品はフォルムが優れているのでそのまま演出用インテリアとして使うのもありだと思います。

> 演出用インテリアとして使うのもありだと思います。

そうですね、「演出用」は有りです。7色変色LEDを入れるだけでも面白そうです。

百均品で数種類手に入るイルミネーションライトなどからLED取り出すだけで済みます。先日購入したダイソー「自転車用バルブフラッシュライト(ロング)」ならLED二個手に入りますから、並列にしてランダムに色が変わるのを楽しめるかも?

私の方は、
USBからの供給などは中止してシンプルに単四NiMHx3本で行く「手抜き」に方針変更です。ELB1100mAhが余っているので…。実績でダイソーNiMHの1.7倍は点灯出来ます。
その代わり、点灯時のLEDは3LEDx2枚にして明るさを増し、抵抗切替のみで電流を強弱切り替える予定。常夜灯も電源スイッチ+抵抗のみで調光にする予定。

徹底した手抜き改造ですね。使う場所が限られるのでそれで良いと思っています。

( '-')/ ぐずっていた加工ですが、先ほど角型リチウムイオン電池を入れるための削り込みが完了しました。

 あのボディの中に3.7V1020mAhなセルを3枚入れて3060mAhな組電池を構成、後はハイパワーLEDに何を使うかですけど、心落ち着かせて安らぎ効果のある青色を突っ込んでみようかと思います。折角なので何時ものAMC7135は止めて、NJW4616で300mA定電流駆動にして10時間連続点灯できれば実用的かと考えます。

ケース内部V字加工とぴったり入る充電池、良いですね、流石です。私なら勢い余って溝が外側まで出てしまいそう。
こちらは常夜灯組み込みの加工が何も進んでおらず構想のままです。


興味半分で
百均店で丸七製「ミニスピーカー」を買ってみました。外寸は幅84.5x高41.6x厚23mm(最厚部)
http://www.happystation.co.jp/syouhin.html#mr07
[音量が端末の音より小さく出力されます]と書いてあります。何のための外付けスピーカー?
予想通り、音量極小で貧弱な音質、まるで使い物になりません!

開腹してみると百均のヘッドフォンと同程度のユニット(φ26mm)が入っています。8Ω0.25Wと書いてありますが磁力が弱く0.1Wも出せないと思う。抵抗値はDE-5000で実測7.6Ω@1kHzでした。リブを削れば35mmまでのスピーカーが入りそうです。

クロヤマネ子さんが購入したようなまともなスピーカーを入れればそれなりに楽しめそうです。又、250mAhリポ充電池や百均アンプ回路、ラジオ基板等を入れる隙間が十分ありますので組み込み用筐体と考えれば面白いです。その際にはプラグ部分をジャックに交換するほうが出っ張らなくて良さそう。

( -_-) これに突っ込もうと思って買っておいたリチウムイオン電池パック、充電テストで容量が5割以下にまで低下しているセルが2枚も出てきて気持ちが凹みました。こういうことがあるからジャンクに手を出すのは要注意です、判っていても悲しくなりますね。

>百均店で丸七製「ミニスピーカー」を・・・

 100均店でアンプ付きの外部スピーカーって今でも手に入るんでしょうか、当方はあまりみたことないんですけど。この手の商品はスピーカーが安く手に入ると言っても、ケース形状が気に入らないので手を出していません。

> ヤバイ、なんだかそれを作ってみたくなってきました、

これまでの実用系からインテリア系に変わった「蒼いライト」、色々と想像が膨らみそうで面白いです。
クロヤマネ子さんの想像しているライトはRGBパワーLEDと米粒PICマイコンを使えば実現出来そうですね。楽しみ(?)にしています。

私にはマイコン版は技術力不足で出来そうもないので、
メロディICと七色自動変色LEDを自転車用フラッシュバルブライトの基板を使って制御し、一回プッシュすると一曲終わるまで光の変化を楽しむライトを作るくらいでしょうか。

( '-')ゝ 意外にも”蒼”い光は目を刺激するらしくて瞳孔が著しく収縮するのを感じます。

 あれからまたおかしなことを考えていました。

イ)振動モーターを積んでおき、赤に変わったら攻撃性が増してブルブル震えるギミックとか。
ロ)ボイスレコーダーを積んで虫っぽくキューキュー鳴かせてみるとか。
ハ)緑色も使ってホタル明滅させ、
ニ)平常時には電子スズムシ音を響かせるとか。

 もうこうなるとLEDライトどころではありません。

> ”蒼”い光は目を刺激するらしくて

同感です。
PC関連の機器は電源ランプに青色LEDを使っているものが多くなり、目立つのは良いのですが夜中には邪魔なほどの自己主張です。
最近「カプトンテープ」を三重に重ね貼りしてみたところ「緑色っぽく」なり且つ光量も落ちてやすらぐ色合いで良いです。


いつものどうでも良い情報:
ダイソー製の12SMDを分解した記事を5/31に見つけました。有名なサイトなので御存じかもしれませんが。
以前のグリオナ製12SMD情報をどの記事へコメントしたか忘れたのでここへ書きます。

基板が一枚板になっているのが良く分かります。1LEDライト側の不評は誰しも同じようです。
http://riso.space/lantern12smd/

【 '-'】 原子炉のチェレンコフ光とか、氷河のクレバス底みたいな印象深い蒼色に魅かれます。

 製作当時の300mA定電流ドライブではあまりにも強すぎたため、センス抵抗を0.67から1Ωにして200mA設定へ変更しました。耐W数を上げるため1Ωを2個直列2並列に接続して合成1Ωを構成しています。

 12SMDライトを全て青色化したら、LEDライトというよりも殺虫灯っぽくなって虫がたくさん寄ってくるかもしれません。。

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