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2018年8月12日 (日曜日)

100均ライト改造報告No.26【ダイソー製LEDヘッドライト改】(2018/8/26完成+なにか)

最終更新は2018年8月26日です(完成+倉上ひなた)。

 100均店のダイソーで入手可能な、ちょっぴしお高い¥200シリーズのLEDヘッドライトを改造です。元々はボタン形CR2032リチウム電池が2枚入ってるけど、内部構造を大胆に削ればシリンダー形CR123Aが入るんです。
 それで元リフレクターを外してCREEチップXP-G専用コリメーターに入れ替え、さらに電球色帽子形LEDを放熱板付きCREEチップXP-Gに交換。これでようやく本ブログの趣旨に沿う実用的なアイテムになったっぽい。

Sdim09342     倉上ひなた「へへーん、どうよ! あおいのライトより凄いヤツ見つけちゃった!」
     雪村あおい「な!何言ってるのさ、そんな小っちゃなライトなんて。私の方が
             スゴイに決まってるじゃないの!」

                                          from『ヤマノススメ』

Sdim09522     倉上ひなた「あおいのヘナチョコな懐中電灯よりこっちの方が使えるよ~」
     雪村あおい「甘いわね、ひなた! 私の方が明るいし、それに2WAYだからね!」
     倉上ひなた「だって、あおいのってSOSだせないでしょ。遭難した時に困るじゃん」
     雪村あおい「そ、遭難? ひなたはおっちょこちょいだからお誂え向きじゃない」
     倉上ひなた「なにぃ!あおいのくせに~」

                                          from『ヤマノススメ』

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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Img_19883 CR123A形リチウム電池を電源とし、LEDとリフレクターはそれぞれCREEチップXP-Gと専用の照射半値角10度コリメーターに入れ替えてます。新たに点灯制御回路とタクトスイッチを片方のサイドキャップ内に搭載し、それと反対側のサイドキャップ側はリチウム電池の詰め替えが出来る様にしてます。

Img_19863 Img_19854 サイドキャップの片方に点灯制御回路とタクトスイッチを組み込んだので、片手ワンプッシュでライトコントロールが出来るようになりました。具体的にはクリック毎に、常点灯→PWM25%点灯→高速点滅→消灯を繰り返し、2~3秒長押しでSOSモールス点灯になります。
 電源のCR123A形リチウム電池は、反対側のサイドキャップを取り外して装填できるようにしてあります。電池を入れたらニッケル帯材を利用した負極側集電タブを被せてキャップを捩じ込めば接触不良を起こすことはありません。

~ここからは構想と改造の情報~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Img_19542Img_19553 コンパクトなLEDヘッドライトでボディにはシリンダー形の電池が入っているのでは?と勘ぐるも実はCR2032形が2枚しか入らない。サイドキャップ外すと、CR2032を格納する筒状構造があるだけで内部は隙間だらけ。内径を測るとφ15.9mmしかなく、CR123Aの外径φ16.5mmに足りないから少しだけ拡削する必要があり。

Img_19562 CR123A電池の正確な寸法を知るために試しで買ってみた安価なバルク品。外装フィルムを剥がして使うので、その時の外径が気になって。ちなみに外装を剥がす前はφ16.5mmなのに対し外装剥離後はφ16.3mmで僅か0.2mm小さくなるだけですけど。

Img_19582Img_19592 元のライトヘッドにはリフレクターが詰まってるけど、それは取り払ってコリメーターを新たに突っ込む。前面開口部をテーパリーマーでグリグリやって拡げれば、照射半値角10度のエルパラ製LP-XPG-10が無加工で入る。LEDはコリメーターに合わせてCREEチップXP-G放熱板付の外周を少々削ってから嵌め込み。コリメーターの白いカバーも一部分をカットし、コリメーターとLEDチップとの間隙を確保するのに利用。

Img_19622Img_19632 ボディ内部の拡削加工。元々はCR2032を2枚抱えるだけの構造なので、そこへ外径φ16.5mmで長さ34mmのCR123A形リチウム電池を突っ込もうとすると相当の内部構造物を除去せねばならぬ。WAVE製極細彫刻刀とカッターとを駆使した刳り抜き加工に3時間以上も掛かってしまい、この細工の出来次第が本改造のネックと言っても過言にあらず。削った後は#180耐水ペーパーで水を垂らしながら仕上げ。

Img_19663 さらなる難題点は、この内部構造の刳り抜き加工を行っている最中にサイドキャップを止めているツメが砕けてしまうこと。対策として、サイドキャップ内にガイド筒とツメを設け、本体側にはL字溝を掘ることで噛み合い固定させる方法を考案、これが予想以上に上手くいった。

Img_19692 これはライトヘッドやボディの最終加工が終った後に発覚した問題へ対処するための秘策。ゴム製リングで内径φ20mm×厚み1.6mmなもの。

Img_19673 Img_19713 ボディ本体にCR123A形リチウム電池を入れてライトヘッドを捩じ込むと、筒の後端が電池に当たって完全に閉まらなくなり隙間のできる問題が発生! これに対処すべく、最初は接触する筒の後端部分を削ろうかと考えたけど、そうするとLED放熱板と電池外装とのクリアランスが消失し、局所的に電池を加熱しかねなくなって危険極まりないのでアウト。
 そこでライトヘッドの捩じ込み径がφ20mmであることを計測後、上図に記載したゴムリングを噛ます作戦が閃いた! これでライトヘッドを捩じ込んでもゴムリングの厚み1.6mm分だけ前にズレるから後端が電池に当たらなくなってLED放熱板とのクリアランスが確保出来るばかりでなく、ライトヘッド部分の防水対策?にもなるっていう一石二鳥の解決策。

Img_19843 そしてこれはワンプッシュオペレーションを実現するタクトスイッチと点灯制御回路とを組み込んだ最終状態。片方のサイドキャップ内にタクトスイッチを埋め込み、100均のCOBミニライトから転用した米粒大の制御チップを組み込んで結線後、キャップとボディとを接着してこちら側サイドは閉鎖する。

Cob Ledrev 上図は新しく組み込んだワンプッシュオペレーション用の点灯制御回路で、100均店で手に入るCOBミニライトに搭載している6ピンSOT23形のチップを転用したもの。このチップの挙動を調査してみて驚いた。以下、箇条書き参照。

 a) 電源電圧はリチウム電池2枚直列の6Vが掛けられるので耐圧は高い。

 b) LED駆動用シンク出力端子は350mAも流せて、しかもチップは発熱しない。

 c) 電源ピンの位置からPIC10FやタイニーAVRでもなく、別なマイコンか。

 d) 後日、【HJ6Q1】と記載のあるチップは【YX8253】らしいと判明する。

 e) 【YX8253】で検索して出てくる諸元によると、動作電圧範囲は2.5~5V。

 f) さらにLED駆動電流は1.4AまでOK、なるほど350mAなんて余裕な訳だ。

 テストでは電源に3Vリチウム電池を繋ぎ、CREEチップXP-Gを電流制限抵抗なしで350mAのダイレクトドライブが可能だった。これは1W出力をコントロール出来ていることになり発熱もないことから、チップ内部にパワーMOSFETを内蔵しているものと考える。この性能なら他LEDライトへ組み込む際に部品点数を減らせるのでとても好都合である。

※改造は各人の判断で行い、それによって生じる責任を負うこともお忘れなきよう。

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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

おおお!素晴らしい!
私の無責任呟きからこんな素晴らしい改造品を作れるクロヤマネ子さんの技術力に感心しきりです!
完成版の記事が非常に楽しみです。


私の方は
加工が大変そうなので、単四x1本に「改造報告No.2」の「2WAYランタン」から取り出した回路をそのまま使い、ダイソーのLEDへOPT社のコリメータレンズ組み合わせで控えめ電流の20ルーメン程度で点灯させようとしています。

しかし、クロヤマネ子さんのサイドキャップをL字溝で固定する方法の考案を感心してみているうちに欲が出ました。
どうせ改造するなら単三x1本化して電流を増やしたいなと考え始めています。

クロヤマネ子さん考案のタクトスイッチでON-OFFする回路を追加したCL0117を使って電流を増やし、最大40ルーメン程度にしておいて、更にCL0117の出力へ調光IC(CX2809、手持ちのC8もどきライトから取り出し)を追加して、100%、40%、点滅も可能なヘッドライトも作りたいです。

実は今日も夕刻から秋葉原入りしてます、LEDヘッドライトの加工後に発覚した問題を解決するパーツの入手で。

 サイドキャップの問題をクリアした後、実際にCR123Aを入れてライトヘッドを捩じ込んだ時に不具合を発見、筒の後端が電池に接触してしまい最後まで捩じ込めないのでした。接触部分を削れば済みそうですが、そうするとLED放熱板と電池とのクリアランスが無くなって発熱が直接伝わってしまう危険性が出てきたのです。

 解決策はライトヘッドのネジ部分にゴムリングを噛ましてから捩じ込む方法。クリアランスが保てるだけでなく、ライトヘッド部分の防水対策にもなって一石二鳥?

 このヘッドライト、山で使う用途ならSOS信号を出せるCOBミニライトの米粒マイコンでLEDを駆動するのが最適過ぎるので、なるべく早く完成させたいです。

素晴らしい逸品の仕上がりですね!
回路図と詳しい解説にも感謝です。

R無しで350mAですか。電源3VでもVfが低いXP-Gだからこそです。
普段は25%モードで使い、ここぞという時は100%で運用でしょうか?
電池容量をフルに利用するためには昇圧も必要な気がします。

私の方は、
方針転換して単三(14500)x1本用を作りたいと考えています。
そこでヘッドライト(シルバー)を追加購入してきて寸法測定。
内寸15.4mm?バリを取っても15.7mm!反対側は15.8mm。
青色ボディとは寸法が違い過ぎる。成形温度か作業環境の違いで成形収縮率が大きく変動しているとしか思えない。中華品の品質管理はそんなものでしょうか。

単三用は、
ヘッドを前に向けた時の筐体右側へ外径16mmアルミパイプを差し込み、長さを15mm位稼ぎます。
そこへタクトスイッチ組み込み配線を引き出します。アルミパイプはマイナス極兼務です。
ヘッド近傍へ調光チップと電流制限抵抗を配線。
LEDはSODIALの電球色3Wの放熱板を径16mmに削る。OPTレンズ使用。

8/12にコメントした単四用は、
筐体をそのまま使い、ゆがみが少ないものを選択したリフを入れることに変更する。
NiMH(Amazonの800mAh)とCL0117(又は同等品)の組み合わせへ、タクトスイッチでON-OFFするためにクロヤマネ子さん考案の黒モジュールの回路追加。
ダイソーLEDのまま使うから、CL0117は「改造報告No.2」の2WAYランタンから取り出したもので十分。


クロヤマネ子さん考案の「L字ミゾ」に刺激され、
単三x1本ライト(径16mm、長さ70mm)の新版も検討中。
16mmアルミパイプへ「L字ミゾ」加工して電池ホルダーにする。
内側にロッドアンテナ風に入り込むパイプを探してLEDヘッド部分(昇圧回路込み)を作る。ネジを一つ付けて「L字ミゾ」で固定できるようにする。以前分解した自撮り棒のステンパイプを使えるかもしれない。探さないと…

追記:
「逆F字ミゾ」にすれば電源スイッチの代用になりそうです。
手前側ではOFF時でロック状態、奥側ではON状態にして通電。

乾電池式ライトなら昇圧回路ONで電圧が上がるので、COBミニライトの調光チップを使ったタクトスイッチ式にもできます。OFFにするにはミゾ位置変更する手間がかかりますけど。

big5の筒だけを使った単五キーライト作れそうだなと妄想中!

今回使ったCOBミニライトの制御チップはとても応用範囲が広そうで、今後いろいろなライト改造で使ってみたいです。

 [mytoshi]さんの改造案でどうやったら単3形電池が入るか考えていましたが、まさかアルミパイプを飛び出させる形で突っ込む方法には思い到りませんでした。デザイン的には”あり”ですね、感心しきりです。

 COBミニライトの制御チップを使ってXP-Gをダイレクトドライブすると、CR123A電池の減り方が激しくて数時間程度しか使えないんじゃないかと思案しております。実際、ソロキャンプとか山歩きで使うなら問題ですけど、そんな用途で使う機会は今後ありそうにないので、改良はしない可能性大です。

> 完成+倉上ひなた

そう!これ、これ!
ライトの完成記事を見ていて何となく物足りなさを感じていたのは、最近マスコット娘の登場が少なかったことだったのですね。

これでこそ「ヤマネ製作所な日々」の記事として完成形です。

私の方は
あれこれあって改造は進んでいませんが、
単三化の電池蓋兼用延長筒は左側に設置して「プラス側」で使い、配線不要とすることに決めました。右側のマイナス端子は元々のカバーへタクトスイッチのみ設置。

電池交換時には蓋をただ外すだけで済みます。少しキツメに嵌るようにするだけなので接触安定性や信頼性は良くないですが、電流は200mA程度で控えめにする予定なので。

この記事で転用したCOBミニライトの制御チップ【HJ6Q1】は、どうやら【YX8253】らしいです。

 ネットで検索してみて一連のファミリー諸元が出てきたので確認してみると、電流出力は1.4Aまでドライブできて驚異的です。動作電圧範囲は2.5~5Vとなっているものの、COBミニライトは3Vリチウム電池CR2032を2個直列にした6Vが掛かっているので定格オーバーぎみ?それとも直に電圧下がるからOKなのかもしれませんが。

 ねんどろいど看板娘は久々の登場でした。もっと製作記事を頑張れば出番は増えるんですけど。

制御チップの情報をありがとうございます。
1.4A制御出力がFETスイッチ式になっているのなら、これまで検討してきた色々なライトで遊べそうです。

14500式にするヘッドライトでLEDの代わりにAMC7135を一個又は二個繋いでその先にLEDを入れれば最大電流制限しつつ[強][弱][点滅]など使えそうです。

試してみようと思いましたが、AMC7135をどこに置いたか見つかりません。段ボール箱へ次々突っ込んでいるだけなので、一度棚卸しすることが必要です。

[mytoshi]さんの言う通りですね、流石に1.4Aも流れてしまうと確実な放熱対策を施さねばならないので。

 300mA以下ならNJW4616、350mAならAMC7135、700mAならAMC7135のパラ接続で対応できそうです。思い付きですけど、PWM25%点灯の波形を反転させてドライブすれば75%点灯というのもやれそうなことに気付きました。

クロヤマネ子さん、再就職先決定おめでとうございます!
収入が安定しないといろいろ落ち着かないですものね。

さて、
グリーンオーナメントの「COBホルダーライト」ですが、ダイソーで販売されているというので探し回り、数キロ離れた大型店舗でようやく入手出来ました。

点灯もせずに分解しました。
NiMH一本でも動作するという調光IC(6pin米粒、刻印は819L)の先に通常はLEDですがその代わりに昇圧IC(3pin米粒チップ、刻印は2603)が繋がっていました。
他には、10μHのラジアル型インダクタと1Ωチップ抵抗、調光ICの電源に6.6μFのチップコンデンサだけです。
基板は19mmx9mm、タクトスイッチを除外すると高さ3.2mmとコンパクトです。
COB-LED(10chip)は57x8.7mmアルミ基板で大きいです。

調光基板は、ダイソーの200円ヘッドライトを単四化するならそのまま組み込めます!
他にも今までの電池1本ライトは、タクトスイッチからの配線を一本追加可能ならそのまま調光ライト化できます。電池側電流で250mA程度らしいので十分実用的明るさが得られます。

取り敢えず入手のご報告まで。

ご無沙汰しております[mytoshi]さん、度重なる応援コメントを有難うございます。

 「アイデア」「時間」「資金」「気力」の要素を必要とする”ものづくり”ですけど、とうとう資金繰りが立ち行かなくなってしまい再就職することにしました。今度は「時間」の要素が削られるので何とか捻出して続けていきたいと思います。

 COBホルダーライトの情報を有難うございました。肝心の昇圧チップはCX2601の親戚でしょうか、検索でCX2603なら一応は引っ掛かってきます。

 今後、都内北区から所沢までの通勤経路途中にある100均店がアイテム調達先としていつでも訪れることが出来そうです。

COBホルダーライトの基板は私の糠喜びでした。
電池一本でも動くと思っていた調光IC、実はCX2603(?)が常時起動していて電源供給する回路になっていました。
待機電流は0.28mAで単四電池が約100日で空になるあり得ないほど大きな電流でした。

結局、COBミニライトと同等な調光ICとCX2603(?)と大き目なCOB-LEDが手に入るだけです。

電池一本でタクトスイッチでON-OFF出来るのはクロヤマネ子さん考案の黒モジュールによる起動回路だけです。

尚、9SMD自撮りライトの待機電流は6.5μA程度で、単三電池以上の電源ならギリギリ許容できるレベルです。スリープ方法を見直して1μA切ってくれると良かったのですが。

COBホルダーライトの貴重な情報を有難うございました[mytoshi]さん。

 いやはや意外な落とし穴でしたね、調光ICが昇圧回路を制御する風にはなっていなかったということですか。もしかすると、回路を切断して調光ICと昇圧回路とを逆配置にしたら上手く使えたりするでしょうか。調光ICが1.5V前後の低い電圧で動作できればの話ですけど。

 こちらの改造は少々進展がありました。新しい就職先で使おうと思って【明るいランチャーライトメタリック】を買い集めています。新品の単4電池を入れて点灯すると800mAものLED電流が流れてしまうので、AMC7135を入れて350mA定電流となるようにしました。ただ、コリメーターは圧入してあり上手く取り外せそうにないため、LEDとともに本体は無改造とし、単4形3本直列電池BOXのほうにAMC7135を組み込む方式としました。この方法ならば、過去に出たランチャー系ライトのいずれにも電池BOXの入れ替えで350mA定電流供給できます。

 そのうち記事にしますので詳細はお待ちください。

> 調光ICが1.5V前後の低い電圧で動作できれば

流石に無理でした。
やはりCOBホルダーライトと同等の2.5V~5Vくらいだと思います。(未確認)

それで、NiMHx2本なら動くのではないかと考え、
「改造報告No.12」の元ライトをライトとランタンの両用化してみたいと考えています。
各回路は独立で動作。ランタンは、本体のスイッチ部へ「COB-LEDタッチライト」の大型COBと「COBミニライト」の調光ICでCL0118Bを制御、ライトは、ヘッド部分に同等回路を入れ、頭頂部へタクトスイッチを設置。タクトスイッチがぶつからないようにヘッドカバーの一部は半円形にえぐり取る。

ランタン部の部品を隠す乳白色プラ板をつけるとベターです。

「ランチャーライトメタリック」を破壊してレンズを取り出してみました。

やはり筒先端の5mm奥からスナップリングで止める部分までほんの少し削り込まれていました。
これではヘッド側から強制的に押し込まれたレンズを筒を破壊することなく無傷で取り出すことは不可能です。反対側から塩ビパイプでどんなに叩いても取り出せなかった理由がハッキリしました。

レンズを利用したい時はランチャーストロングから取り出すしかないですね。

当方はまだ確認していないので、貴重な人柱情報に感謝します[mytoshi]さん。

 「COBホルダーライト」の調光ICが1.5Vでは動かない件、および「ランチャーメタリック」のコリメーターが破壊せずには取り出せない件、共に残念な事実です。後者に関しては、陳列してある店頭品を選定する時、コリメーター底部にクラックの入っているものがあることから、相当な圧力を掛けて圧入しているものと推測しておりましたが、[mytoshi]さんの情報で納得しました。

 「ランチャーメタリック」のLED基板を取り出しているウェブサイトを見掛けてもコリメーター単体の写真が無いところをみると、恐らくは破壊していて写してないからと想像できます。 

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