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。
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』
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』
あおいのヘナチョコ懐中電灯?はコチラ
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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。
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~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

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。
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。

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。

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。
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。
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。
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。
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。
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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