LED投光器の製作 ― 2013年09月23日 18時45分
暗い海を照らすＬＥＤ投光器を作ってみたいと思ってました。
ハイパワーＬＥＤといえば泣く子も黙る米国ＣＲＥＥ社。
最近では１個で１０００ルーメンのようなハイパワーＬＥＤも出ています。
例えば CREE製 １０Ｗ ９８０lm XM-L2T モジュール ↓
このようなハイパワーモジュールでも海外サイトで１個６５０円程で安価に買えます。
しかし電圧は3.0～4.2VなんでＯＫなんですがなんと電流３Ａですよ・・。
電流３Ａなんてリチウムイオン電池以外では絶対無理っぽいです。(-_-;)
なのでポータブルで１０Ｗなんていうモジュールは早々と諦めました。
で買ったのはこれ！
1個180円ぐらいで手に入ります。↓
明るさだけなら白色ＬＥＤなのですがなぜ緑や青のＬＥＤを混ぜたかというと
集魚効果を狙ったものです。(^^ゞ
㊙情報によると青色ＬＥＤは水中での浸透率が抜群の波長だそうで
水中でもっとも集魚効果が高い色なんだとか・・。
で、最大max合計７６０ルーメンの集魚灯を製作してみることにしました。
LEDライト最大の敵は熱です。
高輝度LEDに７００mA近くも電流を流すと、ものすごい熱が発生します。
ＬＥＤの寿命はこの熱によりますのでできるだけ温度を下げてやらないと
いけません。
このLEDモジュール、アルミのヒートシンクは付いているのですが
ちょっと役不足のような気がするので別にアルミ製の半導体用の
のヒートシンクをつけてみました。
ヒートシンクに熱伝導両面テープ（シリコングリスでもOK）を貼りつけて
ネジ止めします。
LEDモジュールを取付けてパワーLED用レンズをビスにてヒートシンクに固定します。
レンズのズーム機構は残念ながらありません。
裏からヒートシンク部を見た写真です。
おお！なかなか かっこいいじゃん！（笑）
同様に全部で５個作ります。
今回は小さいコンテナボックスに組み込むことにしました。
LEDモジュールを裏から取り付けます。
内側からアルミ板を折り曲げてビス止めし押さえ板として使用します。
このアルミ板も放熱器となる予定です。
表に電池の端子電圧を測る電圧計とLEDモジュールを流れる電流を
測る電流計を取り付けます。
メータ用の穴あけはドリルで円形に穴あけて後でニッパで切り取ります。
LEDを点灯させる方式は抵抗を使った方式など各種ありますが
今回は秋月電子の２５０mA～1000mAまで可変できるＣＬ６８０７というＩＣを使った
【可変定電流パワーLEDドライバキット】というのを使ってみました。
この定電流というのが大変重要で電流制限用抵抗などを使った簡単な
回路の場合は時間と共に電圧も下がってきて同時に電流も下がり
LEDランプがだんだんと暗くなってきます。
さて電源用のニッケル水素電池です。
できればリチウムイオン電池にしたいところですが素人には危険で
ちょっと手は出ません。 （ジャンボのトラブル電池がこのタイプですね。）
さてニッケル水素電池の電圧は１．２Ｖですが容量にもいろいろあり
写真はizuyanが持っているものですが、上から公称値
１３００mAh （ダイソー製）
１９００mAh （エネループ）
２０００mAh ＧＰバッテリ（海外製。今回用に新たに新品を買いました。）
２７５０mAh （海外製）
です。
自然放電もあるし、公称容量どおり全部使えるとは限りません。
今回は２０００ｍＡｈのものを新規に２０個買いました。^^;
ＬＥＤに流れる電流がｍａｘ７００ｍＡの時、ＶＦ（DC Forward Voltage）
Ta=２５℃で電圧ｔｙｐ（設計上の数値）は３．３Vなんですが
最大電圧はＭａｘ４Ｖなので念の為にＭａｘ４Ｖ分見ておくと
４V x ５個（LEDの個数）＝２０ＶがＬＥＤにかかる電圧として必用です。
さらにパワーＬＥＤドライバキットの入力電圧はＬＥＤのＶＦの
合計+３Ｖから５Ｖが必用なので２０Ｖ+４Ｖ＝２４Ｖを電池の合計電圧としました。
よって電池は２４/１．２Ｖ＝電池２０個が必用です。(-_-;)
結構これって凄いよな。ははっは。
電池ボックスに３個に分けて分散収納としました。
これを直列接続とします。
電池の出力側には短絡防止用にヒューズ３Ａを入れておきました。
さてスイッチＯＮ！ おお点灯した。
ＶＲを回して電流計を７００ｍＡの最大定格に合わせます。
明るさは・・・。おお！結構明るいけど焦点が絞れないので・・。
まあ投光器としてはまずまずこんなもんでしょ。(^^ゞ
高輝度ＬＥＤをいっぱい付けるといくらでも明るく出来ると思いますが
バッテリもいっぱい必用になるので電池がいっぱいで重くなってしまいます。
相反する内容でちょっと設計が難しいな・・。
眩しすぎてまともにＬＥＤを見れません。
夜の暗闇の廊下を照らしてみます。
さて１日過ぎてからいよいよ連続動作時間の実験開始です。
駆動電流ですが最大７００mAなんですが７００ｍＡでも６００mAでも
実際はあまり明るさは変わらなかったので安全性と動作時間を考慮して
ＬＥＤ駆動電流６００mAにＶＲで調整して実験の開始です。
８時００分にスイッチオン！(^O^)
電圧と電流はアナログメータ読みで２５Ｖ ０．６Ａ（６００mA)です。
１５分置きに携帯アラームをセットしアラームがなったらメータに変化が無いか
チェックしていきます。
バッテリ自体はあんまり熱を持っていないようです。
しかしＬＥＤが取り付けてあるヒートシンクは手で触れないくらい熱が出て
メッチャ熱いです。あちっち！
温度計モジュールでヒートシンクの温度を測ってみると
なんと８９℃もあるでは無いですか？そりゃ熱いはずです。
こりゃ卵焼きが出きるな・・。なんちゃって？
１１時３０分
ところで実験開始から３時間半が経ちました。
バッテリ電圧２５Ｖ→２０Ｖ ５Ｖ低下
ＬＥＤ駆動電流 さすが定電流回路 ０．６Ａ（６００mA)で変化無しです。
もちろん明るさは変わりません。
しかし２０００mAh／６００ｍＡ＝３．３時間
計算ではもうそろそろ持たないな！と思っていたら
それから１５分たって
１１時４５分
バッテリ電圧２５→１４Ｖ １１V低下
ＬＥＤ駆動電流 １２０mAぐらいですね。
ついに６００ｍＡを低くわり込みました。
ということで６００ｍＡでの連続使用時間は３時間半とします。
やっぱり計算どおりの結果だな・・。
という訳で実験は終了しましたがひとつ大問題が・・。
このＬＥＤ投光器、海水や雨には大丈夫なん？
そうです。いいところに気が付きました。
気がついてほしくなかった。（笑）
蓋に穴をいっぱい開けたので実は全然大丈夫ではありません。（泣）
防水性能なんて殆ど無いです。(-_-;)
仕方ないもう一回同じケースを買ってきて蓋だけ使って
メーターはすべて撤去し、スイッチ類はケース内に入れよう・・。
そうすれば蓋の上に風で飛ばないように石？も置けるし・・。
ＬＥＤのところにはアクリルで海水カバーをしてビニール巻いて・・と・・。
妄想は広がりまだまだ改造が続く予感がするのでありました。
こりゃ市販品買ったほうが安かったな（笑）
でも作る事に絶対意義があると信じたい。(^^♪
by.izuyan
最近のコメント