X'masイルミネーション

クリスマス イブの夜なので、X'masっぽいイルミネーションの画像をUP
ちなみにクラブチッタ川崎の近くのX'masイルミネーションです。

家庭のクリスマスイルミネーションも、LED照明が増えているようですね～。

MAG LITEの簡易ランタンモードを使う

第5グループですが、先週に引き続き2度目の夜中の計画停電 誤記訂正　東京23区優先給電。
昼間を含めると4度目・5度目？他グールプに比べても多くどう見ても不公平。
東京23区も一切の例外なく対象にするのは当然として、夜間の停電は1時間とか短くするとか？考えて欲しいです。夜間の3時間停電は特に厳しいです。


というわけで、暗いよー寒いよー。
しかも曇なので月明かりも無く真っ暗。でも昔作ったLEDランタンも手元に無く、泣く。
新しくランタンを作ろうにも素材になる100均ランタンは既に店頭に無く、泣く。

そういえばMAG-LITEが有ったなと

MAG-LITE先端のリフレクターを外せば簡易ランタンとして使えたことを思い出す。

欠点は座りが悪いので、固定方法を考えないと簡単に倒れる事。

最近LEDの明りばかり使っていましたが、
　電球の明りも温かみがあっていいもんだ
と再認識。

大人の科学の 風力発電キット で遊んでみる

大人の科学の
　風力発電キット
を衝動買い(^_^;)

風車の先端にLEDが付いていて光るそうです。風車のタイプでいうとプロペラが風下側に来るので
　ダウンウィンド型風車
ですね。

大人の科学マガジン　Vol．18　風力発電実験キット

ついでなので以前撮った”風車とミニクーパー”です。
これは NHKプロジェクトXにも登場したことのある山形県の立川町にある
　清川だし
で回るダウンウィンド型の風車です。

話を元に戻して(^_^;)
風力発電キットの中に入っている部品です。組み立てには、No.1のサイズ小さいプラスドライバーが必要になります。

特に難しいことも無く完成

風が殆どなかったので、回っている写真は撮れませんでしたが、手で持ってちょっと早足で歩く程度でもLEDがチカチカ光ります。


蛇足
部品の箱の中に入っている
　大人の科学SHOP
のカタログがツボな商品多くて・・・
まんまと出版社の罠にはまるところでしたが、なんとか踏みとどまりました (^_^;)

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大人の科学マガジン　Vol．18（風力発電実験キット）


NHKプロジェクトX（12）

LED工作では意外と使いにくい？定電流ダイオードCRD

LED工作の作例では
　電流制限抵抗の計算がめんどくさい
とか
　電気わからないから計算できない
なんて理由から？使われる事の多い
　定電流ダイオード CRD
ですが意外と使いにくいので、個人的にはほとんど使いません。

入手のしやすいのは
　 石塚電子株式会社SEMITEC の定電流ダイオードCRD
だと思います。

定電流ダイオードCRD の使いやすいところ

• 単純な並列接続で電流を増やせる。ただし、石塚電子のCRDの場合。他は？
• 肩電圧Vk以上の電圧の領域で使えば、電源電圧の変動が有っても電流値がほぼ一定。

定電流ダイオードCRDの使いにくいと思うところ

• 定格電流の80%に達する電圧の肩電圧のVkが4V前後有る
• 価格が高い。

分かりにくそうなので、たとえば白色LEDに10mA流すつもりでCRDを使うと考え直列接続すると仮定し
　E-103
というピンチオフ電流(Ip)が、8.0～12.0mAのものを使うとします。
データシートを見るとピンチオフ電流(Ip)の8割の電流が流れる肩電圧
　Vk = 3.5V
と言うことが分かります。

となると、白色LEDの順方向電圧 3.6V に、定電流ダイオードCRDの肩電圧 Vk の3.5Vを足すと、最低電源電圧は
　3.6V + 3.5V ＝ 7.1V
になるので、乾電池で駆動するとなると乾電池5本直列以上にした電源が必要になるという不効率で、めんどくさい事になる。

ま、電圧がこれより低い分には、定格電流以下の電流値になるだけなのでLEDが過電流で壊れることはありませんが
作った本人は10mA定格の定電流ダイオードを使って10mA流して光らせているつもりなのに、実際はそれ以下の少ない電流しか流れていない
というダケ。


もし、安定した電圧の電源が確保できるならば、電流制限抵抗のほうが安価だし、抵抗値で明るさを調整できるので融通が利く。
たとえば5Vで一般的な白色LEDを光らせる場合、電流制限抵抗150Ωで、電流9～12mAあたりでLEDを駆動できる計算。USB電源なら電圧変動は大きくないので電流制限抵抗で十分という感じ。
電流制限抵抗を使った場合は電源電圧が変動すると、
　電流＝明るさ
が変動するので、電源の安定度次第。

チャージポンプLTC3202を使ったLEDランタンを自作する

LEDランタンとして販売している物を買うと結構な値段がするので、100均で買ってきたランタンを改造して、自作LEDランタンを作りました。

ベースの電池式ランタン仕様確認

改造の方針を決めるため電池式ランタンを分解して中身を確認します。

このランタンのスイッチは真ん中でOFFで、左右どちらに回してもランタンのスイッチがONします。

ランタンのスイッチツマミの裏はカム機構だけです

スイッチ本体は、こんな感じでした。
回す方向で動作を変えられるかと、ちょっと期待していたんですが・・・

ランタンの電池ボックス部

このランタンは単3電池を2本使うようになっています。そのまま白色LEDを繋いでランタンにするにはちょっと電圧不足なので何か考えないと・・・。

自作LEDランタン仕様検討

• 電池が2本なので昇圧回路が必要
• ランタン上面に反射鏡が無いので複数のLEDを放射状に配置

秋月電子さんで扱ってる
　白色ＬＥＤ用チャージ・ポンプキット　LTC3202
ならば入力電圧が、2.7V～4.5Vと広いし、直径3mmLED5個を始め一通りの部品が付属しているので良さそうです。

秋月電子の白色LED用チャージポンプ キット

秋月電子さんに行って部品を入手しました

このLEDチャージポンプキットの中身は

• 3mmの白色LED 5本
• 47Ω抵抗 5本
• 10kΩ抵抗 2本
• コンデンサも実装済みの LTC3202実装基盤

の各部品とデータシートです。

秋月電子白色LEDチャージポンプキットのデータシートより

コンデンサは基盤上にチップタイプの物が既にハンダ付けされているので、
配線するのは、LED、47Ω抵抗、10kΩ抵抗、電源だけです。

付属のデータシートより配線図

この回路図を見ると基盤上のD1、D0の端子を使うと
LEDの明るさを3段階に調整可能
なようですが、スイッチを増設するのはメンドクサイので今回は最高輝度で固定する事にします。

自作チャージポンプ式LEDランタンの作成

白色LEDを束ねます。LEDから長い方の線のアノードをくっつけます。
粘土状の物に突き刺して束ねてハンダ付けすると楽です

白色LEDのカソードK側に47Ωの抵抗を配線してランタンに付いていた電球用の口金に固定しました。
ちなみに黄色い線が、チャージポンプ基盤のFB端子に繋がる電流安定化制御ループの帰還用の配線です

このままでは配線ショートの可能性があるので、ランタンの点灯確認が終わったら、ホットボンドで固定してトラブルを防ぎます。

自作チャージポンプ式LEDランタンの動作確認

一通り配線が終わったので、LEDランタンの動作確認します
元々のランタンに付いていた配線の色が全部赤だったのでややこしいですが電池を入れる前に間違いが無いか確認します。

問題なくLEDが点灯しました

以前実験したLED拡散キャップを被せ、ホットボンドで補強しました。

ホットボンドは蓄光タイプの物を使うとスイッチを切ってからもほのかに光るなんて事も出来るので好みによって使うといいかもしれません？

自作LEDランタン完成

LEDランタンの点灯状態の写真ですが、カメラの関係で綺麗に光っているように見えますが直視ではLEDの部分が点で見えます。
LED光拡散キャップを使えばもう少しランタンらしくなるかも？

青色LEDライト付き電子ライター

電子工作ではありませんが、思わず衝動買いした
　青色LEDライト付き電子ライター
です。

LEDライトの部分を拡大すると
ボタン電池3つと、スイッチ、LEDという構成になっているのが分かります。

LEDは青色ですが、結構明るいです。

ボタン電池は、
　LR41
が3個でした。
コスト削減の為か？電流制限抵抗も見あたりません。

当然ながらライターとしても使えます。

ただし、LEDライトを収めたせいでガス室が通常の半分しか有りません。

花火をする時や、キャンプの時に役立ちそうです。タバコ吸わないし。

簡易LEDテスターを自作する

LEDテスターの自作

LED工作する時には最近秋葉原の電子部品店でよく見かける800～1000円ぐらいの市販の LEDテスター を使用して極性の確認をしたり、明るさを決めるのに電流どのぐらいにするか見ていました。

これはこれで、コンパクトだし、JUNK LEDの色・極性の確認・電流値・明るさの大まかな確認をする分には便利なんですが、実際の電圧・電流が分からないので電流流しすぎたかとか？良く分からない。

このLEDテスターを分解すると分かるのですが、電流値も抵抗で制限されているだけなので、電圧が1.4～3.6Vぐらいと間のあるLEDだと実際の電流は？？？

結局真面目にLED工作する時には実測しないと・・・ というわけで　すんご～くメンドクサイ　のでテスターを作ってしまえ～

自作LEDテスター仕様

• 複雑なのは嫌い
• 電圧 ０～５Vぐらい、電流 ２～２０mA、２０～２００ｍAぐらいは表示で分かるように作る
• 切り替えスイッチ等はなるべくつけない、テスト時用のPUSHスイッチと、電流調整のボリュームのみ
• 電池で動く、9Vの角電池１つ
• 普通の２本足のLEDと、四角い大型LED両方使える
• 精度は、あまり要らない？から、できるだけあり合わせであまりお金をかけない

今回のLEDテスターの要になるインジケーターです。

要と書きながら１００均で買った電池チェッカーから流用だったり？
この時点で精度は、ネェだろ

実際この電池テスターはバラツキが大きいようで、2個比較しただけで

• フルレンジ時の針の振れが３割ぐらい違う
• ある程度電圧がかからないと針が動き出さない

電池チェッカーのメーターの精度は値段相応？ちょっといじって動きをよくしましたが・・・。

更に、このメーターの動きを確認すると、なぜか
　１つは入力電圧にほぼ比例して針が動き
　もう１つは入力電圧が高くなるほど針の振れが小さくなる
という異なる特性だったため

• 電圧側：入力に比例するモノ
• 電流側：振れが小さくなるモノ

電圧側は比例表示で、電流側の低い電流の部分での分解能が高いのはいい感じになりそうです。でも製品バラツキすぎです・・・。
まぁ本来の電池残量確認だけならそれで十分なんですけどね

自作LEDテスター回路図

自作LEDテスターの回路図ですがやってることは、オペアンプの基本的な使い方の差動増幅という使い方をして、LED両端の電圧と、LEDに直列に入れた抵抗の電圧から電流に換算し、出力させているだけです。
LEDテスターの回路。クリックで拡大します

オペアンプは単電源で使いやすい
　LM358
にしました。この LEDテスター を作る上で工夫したのは、LEDの挿し位置を変えると電流制限・兼・電流-電圧変換抵抗への通り道が変わり、大電流・小電流の電流計レンジが自動？で切り替わるようにしたトコロ

電流制限抵抗は、大雑把に電卓で抵抗値を決めた上で
　CircuitMaker 6
というフリーソフトでシュミレーションをして小電流時と大電流時の電流表示がほぼ合うようにしてあります。この回路図はシュミレーションにするときに使った回路そのまんまです。
厳密には大電流時は電圧計測側オペアンプのマイナス入力側の抵抗値、小電流時は電流計測側のプラス入力抵抗が、２４０Ω分増えるので表示がずれるんですが２．４％なので、そんなものは無視。実際も目での読み取り誤差のほうが大きいぐらいだし。回路シュミレーターの使い方は、BLUE BACKSから電子回路シミュレータ入門 と言うのが出てますのでそれを参考にしました。

また、メーターと直列に入っている２００Ωと６１０Ωは、メーターのバラツキが大きいので同じものを買ってきても同じ値にはなりませんので注意！！まねして作る人は居ないでしょうケド

自作LEDテスターの製作

いざLEDテスターの製作を始めると、ふと ボリュームに１００ｍＡは流れる事があるのに気が付く。このままじゃ過電流でボリュームがダメになるよーーー
　我ながらアホだ
というわけで、可変電圧レギレーターを使い入力電圧を可変させるタイプに急遽変更しました。回路図のボリュームの部分を
　ＰＱ２０ＲＸ１１
という低ドロップ型の可変電圧回路に変更。回路はPQ20RX11のデータシートの基本回路をそのままで、Ｒ２を５０ｋΩの可変にして、２番ピンを１番ピンとショートたものです。ただし、出力が３Ｖぐらいまでしか下がらないので、誤魔化し技を使い出力に整流用ダイオードを出力に直列に入れて、実測２．６ＶまでLEDにかかる電圧が落ちるようにしました。簡単なので文章のみで回路図は省略。

PQ20RX11にしたのは低ドロップ型で、一番最初に部屋で発掘されたからというだけで、特に理由は有りません。
ついでに２７Ωの抵抗も最大2Wくらいになるので5Wぐらいの抵抗を使った方が無難です。

自作LEDテスターの中身

買ってきたのは、メーター・ケース・ボリューム・スイッチぐらいで、あとはゴミの寄せ集め・・・

基盤もホントは、オペアンプの部分の動作確認のために仮で基盤の切れ端に組んだら、問題なく動いてしまったのでそのまま使いました。
写真の右側に大きな四角い穴が空いてますが、メーターの取り付け場所間違えたので・・・。
最後にLEDの代わりにテキトウな抵抗を差して両端電圧をテスターで測定しながら、LEDテスターのメーターの目盛りを振りなおして終わり～

自作LEDテスター完成

このケースは角電池の入る
　 TAKACHI SGP-135B
にしたので、中身のわりに、筐体が大きいカモです。間違えて空けた穴も、それらしいプレートを作って誤魔化したつもりです。

ここまでで構想１日、計算・実験２日、部品集め・組み立て、表示まわりの仕上げ３日で、約１週間ってところです。合間？に会社行ったりしてますが・・・。

上は小型LED挿入時、下は大型LED挿入時。いい感じかなと。自画自賛

実験中に急遽方針変更でＰＱ２０ＲＸ１１でっち上げた可変電圧回路のコンデンサを、探すのメンドクサイから後でいいやと付けずに仮組みで動かしたら発振起こしたぐらいで、久々のオペアンプだった割にはあっさり動いてつまなかったり？ トランジスタ以外で回路組んだの久しぶりだったりするけど。

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LEDチェッカー

紫外線LEDで遊んでみる

紫外線LED というのを見つけたので遊んでみる事にします

注意！！
紫外線は白内障等の原因になったりしますので、取り扱いには注意してください。特に直視、凝視、人・生き物に向けたりするのは危険です。


紫外線LED外見は、普通の直径5mmのLEDです

この紫外線LEDの諸元を調べると
　順方向電圧 3.5～4.0V
　IF 20mA
というわけで一般的な白色LEDと同等なのでテキトウなLEDランプと付け替えれば簡単に試す事が出来そうです。

紫外線LED実験の準備

部屋に転がっていた景品か何かでもらったキーホルダー型LEDライトのLEDを付け替えました

見た目では白色LEDなのか、紫外線LEDなのか違いが分かりません

紫外線LEDの実験

紫外線LEDを、光らせてデジタルカメラで撮影するとこんな感じです
　カメラの関係で、青っぽく写ってますが実際には紫色に見えます。

紫外線なので目に見えないハズですが、可視光も出ているようです。かなり目に悪そうなので直接見ない事にします。

紫外線LEDを暗いところで照射すると蛍光剤の入ったものが、よく光るようです。
単純にブラックライトと一緒ですね
これで分かるのは、紫色の光の強さで弱く光っていると思うのは危険で、思ったより目に見えない部分の光が強く出ている事が分かります。直視は特に危険でしょう。

例として、洗濯機の液体洗剤投入部分を撮ってみました

洗濯物を白く見せるための蛍光剤が紫外線に反応しています。
写真では暗くてよく分かりませんが、目ではちゃんと反応しているのが分かります。

今回の洗濯機の洗剤残の跡を写すのには苦労しました。光学フィルターの関係で紫外線領域はカットされているせいだと思うのですが全然写らなくて・・・
数台のデジカメを試したうちで一番良かった携帯のカメラで撮ったのが実験写真です。

LED拡散キャップで遊ぶ

電子部品かと言われると微妙ですが、
　LED拡散キャップ
という小物で遊んでみました

電子部品店に行ったら”LED拡散キャップ”という名前がなんか引っかかったので買ってみました。５０円前後と、高くもないのでどんなものか実験を・・・

LED拡散キャップの実験

この実験のためだけに工作するのも面倒なので、昔作った LEDランタン に付けてみました
作業は単純にLED拡散キャップを、かぶせるだけです

LED拡散キャップの有り、無しの違いを見るために天井を照らしてみます。
左がノーマル状態のLED、右がLED拡散キャップを着けた状態で天井を照らしました。ただしリフレクター、レンズが付いていると比較にならないのでLEDの素の状態です

LED拡散キャップを付けた方の光は暗くなっているように見えますが、その分広がっているので絶対光量としては、気になるほど落ちていない感じ？
実際LEDランタンのリフレクターとレンズを付けて、スポットに絞るとほとんど差が分からないので、ランタンとしての用途では、LED光拡散キャップを付けた方が適していそうです。
これがあると複数のLEDを使い照射角を補うような小細工がいらないのでLEDの応用が広がりそうです。