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コンパクトLEDランプ 3
   
この欄の製作では重要な部材としてDC-DCコンバーターを使っています。 一般にはあまり馴染みのない部材ですので、その調達方法についてこちらで触れていますが、その結果のひとつとして本製作解説はなりたっています。

2010/02/12

構想

 \500.-のHT7750Aを使った完成品DC-DCコンバーターを使う第二段で、駆動する
 LEDは雷神を3本使い光量をぐんとアップさせながら大きさはより小さくすることに狙
 いを置いています。 コンパクトLEDランプ2ではLEDの消費電流は僅か20mAでした
 が、こちらは1本で50mA流れる雷神を3本使いますから合計で150mAがLEDで消費
 される電流です。  HT7750Aの実測データからすると安定的な動作を望むのであ
 れば、この150mAの負荷はほぼ限界と言える負荷になるでしょう。

従ってこの3番目はHT7750Aを目いっぱい使って出来るだけ光量を上げながらコンパクトを志向した物という言い方が出来ます。 ちょっぴり振り返ると、コンパクトLEDランプ 1、2、3、とサイズは小さくなってゆきますが、1と3は同じLEDを使うので光量は全く同じでサイズは2周り小さくなります。

 左が回路図で、電池電圧は昇圧され出力電圧は4.7-5.2Vになります。 これで3本のLED
 を並列接続により点灯します。 雷神のIfは50mA、Vfは3.05V程度ですので、LEDに直列に
 繋ぐ電流制限抵抗は(5.2-3.05)÷0.05 = 43Ωになります。  43Ωという中途半端な値の
 抵抗は39Ωと3.9Ωの直列(42.9Ω)にて作ることにします。

 ここで使う電流制限抵抗は従来使ってきた炭素皮膜抵抗では大き過ぎて立
 てないと基板に入りきれません。 そうするとランプ全体の長さが3-5mm長く
 なってしまうので面白くないので全て2.0mm x 1.25mmのチップ抵抗を使うこ
 とにしました。 穴あき基板の穴の間隔は2,54mmあり、半田付けするドーナ
ッツ状の部分の直径は2.0mm程度です。 従ってチップ抵抗は2つの穴にまたがるよう半田付けが出来ます。
レイアウトは右の図のとおりでこれはLED取り付け面から見たところで、チップ抵抗は縦にLEDのピンの間に裏面に半田付けします。

連続点灯時間は1時間強ていどしか取れないと予測しています。 コンパクトLEDランプ 1が4時間近く、コンパクトLEDランプ 2が20時間近くの予測に対し1時間強は大きな差です。 特にコンパクトLEDランプ 1とは使うLEDが全く同じで、電池とコンバーターの違いが駆動時間の差を生み出しています。 こんな点から実用性を考えると携帯電話用充電器を使ったコンパクトLEDランプ 1は優れものと言えそうです。

(ただしこれらは全て予測ですので本当はどうなのか?は製作してからの点灯テストの結果を待たないと判りませんが?)



2010/03/12

設計変更と電子回路製作

コンパクトLEDランプ 1とコンパクトLEDランプ 2がほぼ完成と言えるところまで製作が進みました。 それらの製作の過程で始めて試みる構造や作り方があり、それらに問題がなかったどうか振り返っておくことは更に3点のコンパクトLEDランプを作る上で、完成度を少しでも上げるためには大事なことです。 従って本モデル以降の設計をもう一度見直しています。

このモデルにおいてはプッシュリベットで電池カバーを固定しますが、コンパクトLEDランプ 2で変更した電池ホルダー部分と同様、H型からロ型に変更します。 この変更でほんの少し幅が広がるのですが(0.9mm)、そこから得られる機構的な安定性は大違いです。

設計変更後の図面は掲載しませんが、木製ケース周りはコンパクトLEDランプ 2と殆ど同じ構造ですからそちらを参考にしてください。

製作開始は電気回路部分からです。 このモデルと次のコンパクトLEDランプ 4ではLEDの電流調整用抵抗は取り付けスペースを削減するためにチップ抵抗を使い、LEDの根元に半田付けという少々骨の折れる作業となる構造をとっています。 ただし作業手順を良く考えてやれば細かな半田付け作業の繰り返しというだけで、製作難易度はそれほど高くはありません。 またLED基板と駆動回路基板はエポキシ接着剤で締結し一体化してしまいますが、一体化後に配線を変更は困難になりますので十分動作確認をした上で組み上げる必要があります。

切り出した2枚の穴あき基板。 左はLED用で右がDC-DCコンバーターと電源スイッチ用で、何れもスルーホールメッキ基板ですから両面で半田付け・配線が可能です。

3.9Ωのチップ抵抗を半田付けしました。 39Ωを半田付けしない方の側を半田付けします。

その隣に39Ωを半田付けし、3.9Ωと接続されるところも続いて半田付けします。 そしてこの面にLEDを挿し込みます。

反対側に飛び出たLEDの脚を半田付けし、結線を済ませて出来上がり。

もう一枚の基板にはDC-DCコンバーターと電源スイッチを取り付けて配線します。

2つの基板はエポキシ接着剤で結合しますが、その前に仮結線して動作確認をしておきます。

そしてエポキシ接着剤で結合しました。 左の赤黒のワイヤーが電池に接続されます。

結合後の動作確認。 ご覧のようにLED基板は透け透けになっています。 このモデルの明るさはコンパクトLEDランプ 1と同じで2番目の明るさです。

雷神3本を使ったこのモデルは最も小さいこともあり連続点灯時間は短いですが期待の星のひとつです。  LEDの下に駆動電流調整抵抗が6本も入っているのはこの角度ではもう判りませんし、完成時には完全に見えなくなってしまいます。



2010/03/19

電池ホルダー部の製作

本体の外寸変更をもたらす最大要因は電気回路部分で、それは無事寸法どおりに完成しました。 残る変更をもたらす要因は電池ホルダーです。 但しここで使う電池ホルダーと電池カバーの留め構造はコンパクトLEDランプと全く同じです。 そして既に設計上の問題がないことを確認していますから、外寸に変更をもたらす要因はありませんが、順当な手順として電池ホルダー部分を製作しました。

他には特に述べ立てるようなものはありませんので、以下の写真とその説明をご覧ください。

電池ホルダーを構成する部材の切り出し。 穴あき基板はガラスエポキシ製でこれを右側の木片を挟むように接着します。 木片の1枚には1mm厚鉄板が貼られ5.5mmの穴が、その裏の板には6.5mmの穴があいています。

木片には電極をエポキシ接着剤で貼り付けます。 左が底部側で右が前部側(LED側)になります。

木片をガラスエポキシ板で挟むようにエポキシ接着剤で固定。 ロの字型の電池ホルダーの完成です。





2010/03/26

製作の続き

電池ホルダーの枠をエポキシ接着剤にて貼り合わせましたが、その後接合部の僅かなずれを調整研磨し所定の寸法+0.0mm、-0.2mmに収まるようにします。 これが済んだらLED、LED駆動部分と結線し動作確認を済ましたら、ケースを構成する板の加工に入ります。

ケースは3mm厚アガチスですが、木目の繋がりを綺麗に見せたいので、隣どおしが狂わないよう注意して加工と接着を進めています。 今回はケース組立ての途中まで進めました。 残るケース組立て、丸め加工、仕上げ加工、そして1次塗装は次回になります。

電池ホルダー部分の成形・外寸調整研磨を済ませ、LED、LED駆動部をそれに当てて問題がないことを確認しています。 スイッチの本体の赤い部分半分近くはケースの板に嵌まり込むため出っ張っています。 また赤黒のワイヤーはそれぞれプラス側、マイナス側の電池電極に繋がります。

ワイヤーを短く切断して所定の電極に半田付けしました。 これで電気的な接続とスイッチの動作をもう一度確認します。
ケースが被ると完全に遮断されてしまいますから、電気的な調整は全く出来なくなります。

ケースの部材は8ピースに切り分けられた板からなりますが、となり通しが繋がった木目になるよう配置します。 尚ある目的があって境には2mm幅の空白が付けられています。

トリマーによる溝彫りや浅彫り部分を先に済ませてしまいます。 左の写真から消えている墨線がありますが、現物合わせのために不要になった線です。

4つに切り分けました。 かなり直線性の悪い切断ですが、実墨線に対してかなり大きめになっており、この後ヤスリで調整研磨します。

その内2枚を切断して頭部部分をL型に接着し、後から塗りにくい部分をスプレー塗料で塗装しました。

L字に組んだケースにロの字型をした電池ホルダーを接着しました。 直線性がおかしくならないよう念入りに調整し6時間以上寝かし完全硬化させます。

その後駆動回路+LEDの基板を所定の位置に多量のエポキシで固定します。

結線を済ましてスケルトンモデル状態まで完成です。 この後側板のスイッチ穴を現物合わせで加工して上部の外周を覆い、電池カバーの組立てに進みます。



2010/04/02

製作の続き

コンパクトLEDランプ 4と5は電源スイッチのつまみの出が殆どないため操作がやりにくく、それを解決するため穴あけに散々な目にあっていますが、こちらは単純に4.5 x 7mmの長方形の穴をあければ良く、作業は3mmのノミを使いすいすいと進んでしまいました。 おまけに余り期待していなかったのですが操作性が大変良いことが判り、今後この手の超小型スイッチでは積極的に採用したいと考えています。

本体のケースを被せる作業自身は特にどうという部分はありませんから淡々と進めますが、先にも申し上げたように今週は別なモデルのスイッチの穴あけで多大な時間を費やしています。

本体前面部の周りの板を1枚ずつ貼ってゆきます。 特に注意するようなところはありません。

長方形の穴をノミであけるだけで済んでしまった波動スイッチ。 ちっぽけなこのサイズになるとトグルスイッチよりも操作感が良いので不思議です。

前部の最後の板を貼りました。 接着前に2mm厚アクリル板を前面に挿入しています。

ケース前部の組立てが終了。継ぎ目の段差を軽く研磨しました。

更に電池カバー部分を組み立てて本体との突き合せ部分の段差を削って整えました。 残るは底板を貼り角の面取りと仕上げ研磨です。



2010/04/09

製作の続き その2

もっとも順調に進んでいるのがこちらですが、底板を貼って全体の段差落しを施し面取り加工前で作業を停止しました。 他2点の進行状況と歩調を合わせるためですが、「初めての試み!」という部分がないことがスムーズな作業進行に繋がっているわけで、学習効果の賜物と言えそうです。  よって余りお見せできるものはありません。

お尻の方から見たところですが、底板を貼って底板と本体の段差を削り落としたところです。

面取りと仕上げ研磨が済めば製作工程は終了ですが、他2つの作業が遅れているので、この状態で暫し待機します。

まだ完成はしておりませんが電気回路部分は5種類とも最終的な状態になりましたので、まとめて実動テストを致します。 その様子はこちらからご覧ください。


----- つづく -----


 
  
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