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コンパクトLEDランプ 4
   
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

 4番目はHT7750Aを使う3番目の物で、ごらんのように断面が正方形で
 かなり細身になっています。
 一番変わっている点は電池でしてこれまでの中で最も小さい単五乾電
 池を使っています。 この電池の入手性はあまりよくないので不便を感じ
 ることがあるかもしれませんが、長さが30.2mmと単四の44.5mmに対し約2/3しかない短さが売りで、直結に2本繋ぐと単四乾電池の場合より28.6mmも短くなります。 ただし直径は12mmと単四の10.5mmに比べればずんぐりむっくりですが、ちょっぴり太い分本体内部の空間は作りやすくなるとも言えます。

細身の本体ですが例えば雷神を4本正方形に並べてやる方法が考えられますが、コンパクトLEDライト 3で触れたように雷神はオ
オメシ食いですのでより要領の小さい単五乾電池には酷です。  そこで照射角を絞って消費電流を抑えながら明るさを保とうというタイプのLEDに変更することにしました。 ここでは5φで31,000-44,000mcdという明るさを誇る日亜 NSPW500GSを選びました。

Vfは3.2V IFは20mA 半値角15度というスペックですから1m離れて直径260mmの円内は16,000-22,000mcd以内になるはずで、実用性は高いでしょう。 このLEDを4本束ねて駆動しますので、HT7750Aの出力電流は80mAとなりますが、軽負荷領域に近づき変換効率も良くなりますから、コンパクトLEDライト 3よりバランスの取れた構成と言えるかもしれません。

 回路は左のとおりで、これ自体は製作上の難易度には影
 響なさそうですが、右の基板レイアウト構想を見ると小さく
 するためにチップ抵抗を使うなどの工夫があります。
 コンパクトLEDライト 3もそうでしたが、ミリ単位で少しずつサ
 イズを詰めようとするとこのような部品の採用はやむを得ま
 せんが、サイズに拘らなければ普通の抵抗で機能しますし
 性能上の変わりはありません。

HT7750Aを使う例はコンパクトLEDランプ2〜4の3種類ですが、それらの中でどれが最もバランスの取れた物になるか出来上がってからの比較が楽しみです。



2010/03/12

製作開始

このモデルの設計変更点は電池カバーの固定方法で、ナイロン製のプッシュリベットを使うことにしました。 これはコンパクイトLEDランプ 2で使った方法で、特にその図面は掲示いたしません。

さてコンパクトLEDランプ 3や5と一緒に製作開始しましたが、こちらも電気回路の組立てから始めています。 得に難易度は高くはありませんが、細かな作業を求められますので、落ち着いて進める必要があります。

LEDブロック基板には5φのLEDを4本束ねて固定しますが、根元の鍔部分を削ってやらないと干渉しあって光軸が平行にならず開いてしまいます。 私は鍔を替刃式ヤスリで削り落としました。 また電流調整用の抵抗(各LEDに100Ωと10Ωを直列に入れる。)はLEDの根元に半田付けします。 実はLEDの脚にはストッパーが付いていて基板には5mm浮き上がったようなスタイルで固定されます。 この5mmの空隙内に抵抗を半田付けするわけですが、スペースは限られるので、チップ抵抗(2012サイズ)を使っています。

半田付けするときには半田付けの順序を良く考えてやらないとスムーズに組みあがらないことがあります。 特にLEDの脚の半田付けは短時間で終了しないとなりません。 DC-DCコンバーターと電源スイッチは別な基板に固定しますが、その基板とLEDブロック基板とはエポキシ接着剤で接合して一体化させます。(その前に仮接続して点灯することを確認すること。) 最後に電池に接続するワイヤーを半田付けして電気回路が完成します。

切り出した穴あき基板。 左がDC-DCコンバーターとスイッチ固定用、右がLEDブロック用ですが、何れもスルーホールメッキされているので、両面で配線が可能です。

干渉しないように鍔部分を削り落としてから4本のLEDを固定しました。 ご覧のように並行に垂直に立っています。

チップ抵抗(10Ω)をLEDの脚(-側)に半田付けします。(合計4箇所)

付けた10Ωに100Ωの片方を半田付けします。(100Ωの位置は90度曲がる。)

100Ωの反対側を半田付けして終了。 裏面にDC-DCコンバーターへの引き出し線を半田付けします。

LED基板とDC-DCコンバーター基板間を結線してからとエポキシ接着剤で締結します。

完成した電気回路。 完全に一体化されており、後はケース内部に固定するだけです。 LED本数は4本ながら照射角度が15度と絞り込まれているので、照射面は極めて明るいです。

外形を細くしながら明るさを保つために半値角15度の5φLEDを4本束ねていますが、その効果は抜群。 細身でありながら明るさ大きくしかも点灯時間を長くしようという矛盾だらけの設定に対する回答になるでしょうか?




2010/03/19

電池ホルダー部の製作

こちらも電池ホルダー部を製作しますが、ここでは断面がL型で2本の電池を直列に繋ぐ構造を採用しております。 この場合には底側の電池電極からの引き出し線を上部に導かないとなりませんが、そのためにL字に接着した隅の部分にワイヤーを通すことにしました。 組立ては全てエポキシ接着剤によるものですが、接着後には引き剥がす力は接着部分に殆ど掛からず、押し込む力がメインですので、意外に丈夫に仕上がるとお思います。

それらの様子は以下の写真とその説明をご覧ください。

電池ホルダー構成部材の切り出し。 2枚の細長い板は1.6mm厚ガラスエポキシ基板で、これをL字状に貼り合わせます。 右は電極が固定される木片ですが、下の板の裏には1mm厚鉄板が貼ってあり5.5mmの穴が開いています。 木片の穴は6.5mm。

木片に電極をエポキシ接着剤で固定します。 底部側の電極にはマイナス側を前方に導くワイヤーを半田付けしておきます。

ガラスエポキシ板の1枚目を貼り付けました。 完全固着してからもう1枚貼り付けますが、今回はここまでです。





2010/03/26

製作の続き

このモデルでは電池ホルダー部の接着工数が多いので、残る側板を貼る作業が残っています。 更にその後にL型の隅部に電池のマイナス電極からの線を這わせて前方に導いてやらないとなりません。  そしてLED、LED駆動部分と結線し最後の電気的な動作確認をしてからケースを被せる作業に入ります。

コンパクトLEDランプ 3と同様3mm厚のアガチス板をケースを作る材料として使っていますが今回はケースを貼り合わせるまでで、成形や仕上げ研磨、塗装は次回になります。

もう一枚の側板を貼りつけ断面はL型になりました。 また底の隅に沿うようにマイナス電極からの線を接着しています。

確認のために単五電池2本を装填しました。 右側の端にはプラスとマイナスを接続できるようになりました。

そこでLED、LED駆動ブロックを接続しました。 こんな感じを保ちながらケースが被るようになります。

そして最後の電気的な動作確認を済ませて、ケースを被せる準備に入ります。

ケースの部材(3mm厚アガチス)に墨線を引きました。 となり通しには2mmの空白を設けています。

前部のアクリル板がはまる部分に2mm強幅の溝を彫りました。 これは切断後にやると切削位置精度が出ません。

そして8ピースに切断。 実寸法に対しかなりゆとりを見た切断をしているので、ヤスリでこの後寸法出しをします。

前部の4枚を2枚ずつ接着しました。 位置関係が狂わないようA、B、C、Dとふってあり、その順序どおりに接着しています。

前部のL型に電池ホルダー部と電機回路・LEDブロックはこんな状態になるように接着します。

後から塗装できない部分を塗装しておきます。 メタリック系のスプレー塗料を使い光を少しでも反射するようにしています。

電池ホルダーを前部のL型にエポキシ接着剤で固定。 直線性が狂わないよう十分に調整します。

電機回路を多量のエポキシで固定。 LEDの照射方向が変な方向にならないよう完全硬化するまでハタ金で抑えています。

一応スケルトンモデルと言えるでしょうか? ぷらんぷらんした部分はなくなり、勿論点灯も出来る状態になりました。



2010/04/02

製作の続き

本体の前の方1/3を完全に覆って更に電池のカバー部分を組み立てれば外側部分は完成なのですが、前の方1/3にはスイッチのつまみが出ます。 この周りをうまく加工してやらないとなりませんが、簡単に考えていた方法が結果としてうまくなく3回も作り直しをしてしまいました。 そうなってしまった原因はつまみの飛び出しが殆どないことにあります。 コンパクトLEDランプではスイッチが波動スイッチであり、4.5 x 7mmの四角い穴をあければ良い! という簡単な?仕様だったのですが、つまみの先端が引っ掛かって間違いでONにならないよう飛び出し量はほぼゼロになっています。 従ってただ小さな穴を開けただけではうまく操作できません。 穴の大きさを単純に大きくしてしまうとみっともないことになりますので、穴の大きさ、形状などを工夫しないとなりません。

 コンパクトLEDランプ 1と2ではそれらのスイッチは先端の窪みの中で
 LEDの横にありました。 つまみの先端は飛び出していても引っ掛か
 ることはないので、今回のような問題を発見しないまま通り過ぎてき
 たわけです。

 またこれだけ小さな物だと、トグルスイッチよりも波動スイッチの方が
 使い勝手も良いということも発見しましたが、だからと言って今更変更
 することも出来ませんので、少しでも使い勝手が良くなる穴の形状を
 検討開始しました。

 色々な形状の穴を試してみて、比較的簡単に出来て加工精度を高く
 取れ、充分目的を達成できる穴として左の図のような物に最終的に
 落ち着きました。  これの加工には電動トリマーを使いますが、使用
 するビットは2.4mmと5mmのストレートビットです。

 考え方は2.4mmで抜き穴を、5mmで深さ1.2-1.5mmの座繰り穴をあ
 けます。 穴は小判状に細長い穴で長手方向のビット移動量は2mm
 です。

これを実現するために厚さ4mmの板に90 x 92mmの穴をあけてこれを
電動トリマーのテンプレートとして使います。

電動トリマーの台座は90 x 90mmですからこのテンプレートにトリマー
を落とし込むと、1方向にのみ2mmしか動かせませんから、小判状の
穴があけられます。

右の写真は試しに3mm厚のアガチスに穴をあけてみたもので、座繰り
穴の穴幅が5mmありますので、スイッチのつまみ先端を爪で引っ掛け
やすくなります。
またつまみの直径は1.8mmですから抜き穴の2.4mmに対して充分な
隙間があり且つつまみの下の余り美しくない部分を隠してくれます。

いやいや大変小さな部分でトラぶってしまい解決策の結論を出すまで
に2日間も費やしてしまいました。 このために電池カバー部分の組立
てまで進んでいませんが、難物と言う部分はもう残っていないはずです。

上が最終的な方法で加工したもので、下は3回目に試作したもので、なんとなくしまりがないのでボツにしています。

最終仕様で加工後スイッチに当てて見ました。 穴の周りの削り込みで、つまみの先端を引っ掛けやすくなります。

やれやれ一安心ということで、前部のケース部分を貼ってゆきます。

前部の最後のケースの部材を貼り終えました。 引き続いて電池カバーの組立てに進んだのですが?

電池カバーの組立てに入ったのですが、とんでもないミスをやらかしてしまいました。 電池カバー部材を貼り合わせる際にはみ出たエポキシ接着剤が電池ホルダーにくっ付いてしまって、電池カバーとホルダーが一体になってしまったのです。

残念ながら修復は全く無理で最初から作り直さないとなりません。  一瞬の油断で起きたトラブルで悔しい限りですが、再度作り直してご報告します。




2010/04/09

作り直し その1

 作り直しに際してはマイナーな変更を加えてやることにしました。
 それはガラスエポキシ板2枚をL型に貼った骨格ですが、前部のLED周り直
 前まで延長し曲げに対する耐性をアップさせました。 これによりより真っ直
 ぐな状態を組立て時に得やすいというメリットがある筈です。

 他にスイッチも変更しました。 そして今度のスイッチの場合つまみ先端が
1mm以上表面に飛び出るので、操作もやりやすくなるはずです。 その他は全く同じですから製作過程の写真はお見せしません。 作り直し開始後今週最後の状態をお見せします。 次回に電池ホルダー部と木部の製作を施し、うまくすれば仕上げ研磨や丸め加工前の段階に到達できるかもしれません。

今週の作業が終わった段階での様子。 電池ホルダー部が全く手付かずになっています。 ガラスエポキシ板L字部分が延びたのが判ると思います。 電子回路ブロックはエポキシ接着剤でドバッと固めてくっ付いています。

スイッチの脚の出方が違っています。 この違いでつまみの飛び出し量が増加して操作しやすくなります。

LEDの脚の根元部分にチップ抵抗を半田付けしているのも同様にやっています。(赤矢印の先です。)





2010/04/16

作り直し その2

電池受けを5mm厚アガチスを切断して作り、そこに電池に接触する電極をエポキシ接着剤で貼り付けて、配線を済ませました。
所謂スケルトンモデルとなったわけです。 点灯できることを確認しましたがケースの材料加工、組立ては次週にお伝えいたします。

電池受けは5mm厚アガチスを切断して作って、それをエポキシで所定の位置に接着しました。

電池受けへの配線をしました。 後はケースを被せる作業のみになりました。

一応動作確認の点灯をしました。 もう一息でキャッチアップできます。



2010/04/23

ようやく本体組み上げ終了

本体の組立ては今度は順調に進み無事終了して他の3点にやっと追いつきました。 作り直したのですから当たり前と言えばそれまでなのですが、完成度はかなり高く満足度は高くなっています。

ケースはL型に組み上げた物を2組作ってから前後に切り離してと言う手順で接合誤差を少なくしました。

底板も貼り付け接合部分の段差も削り落とし、残るは面取りと仕上げ研磨と言う所まで来ています。

電池カバーを被せた後の突合せ部分の隙間も大変少なく作り直しただけのことはあります。 スイッチのつまみの出っ張りも1.5mm程度あり、操作しやすく出来ました。

これで面取りを施し仕上げ研磨後に塗装へと進めば良いのですが、コンパクトLEDランプ 5で面取りを開始したとたんにまたまた大きなミスを犯して、作り直さないとならないことになりました。

こんな事をやっているといたずらに時間を浪費するばかりになってしまいます。 但し電機回路は5機種全てが既に最終的な状態になっているので、一旦製作作業を止めて5種類のランプの実動試験をします。 そしてその後に残る作業を致します。  実動試験の様子は、こちらをご覧ください。


----- つづく -----


 
  
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