2009年10月06日

NEWランチャーライト



普段行かない 100円ショップに立ち寄ってみたら、NEWランチャーライト という 3灯 LED ライトに目が留まった。

アルミ削り出しの ケースで 底はネジ込み式で ゴムの電源ボタンが付いている。電池は 単四 x 3。

とても 100円のものとは思えないので、買ってみた。

後でググると 旧製品の LAUNCHER LIGHT が有名で、その 改良版らしい。気の迷いさんところで両方の紹介があった。

パッケージには、40時間なんて書いてあるが、平均 100mA 流すとしたら 10時間も持たないはず。40時間後なら相当暗くなるのではないかと思える。

さて電子工作ネタとしては、これを素材にどんな工作ができるだろう?

1)秋月の OSPW5111A-Z3などで明るくする。

まぁ、無難そうな改造。

    あまり詳しくないのだが、日亜の NSPW500DS(pdf) とか NSPW500GS-K1(pdf) とか が良さそう。

    あと、pdf を見ていると、並列で使う場合でも 個別に電流制限抵抗を入れたほうが良いらしい。それだけ Vf がばらつくということ。といっても抵抗値が大きい場合で、ギリギリの場合はどうしたってばらつく。

      10 個とか買って Vf で選別とかした方が良いかも。

      定電流回路は、2SC1815 2個と 10K の抵抗。あと、33 Ω (+ 5V 電源) で 作れる。

      で、LED の両端の電圧を測って 電圧の近いグループを選ぶ。



2)秋月の OSPW5161Pで明るくする。

この LED は、OSPW5111A-Z3 などとはちょっと違う。まず、広角60°。あと 定格 100mA と 電流が流せる。Vf も 3.6V と高め。足の形状も放熱のためかちょっと違う。単純には置き換えられないものの、抵抗を低い値のものにして ( or 場合によっては外して直結 ) 、NiMH 専用にするとかすると面白いかも。

注意点としては、放熱には気をつけなければならない。劣化が早くなる。足が太くなっているのはカソードなので、すずめっき線でぐるぐる巻いてケースに接触させるとか?

Vf はばらつきがあるらしい。抵抗値は、個別に調整しないといけない。

3)昇圧 DC-DC コンバータを付けて、電池 2 個(または 1 個)で、一定の明るさになるようにする。

電池を直接つなげると、電池の消耗にしたがって 暗くなる。それはそれで電池の交換の時期が分かって良いのだが、やはり電池を最後まで使えるようにしたい。

一番良いのは、高めの電圧で 直列にし定電流駆動。だが、そうなると回路は 電池カートリッジ側に仕込むのではなく、LED 側に付けるなどしないといけない。

やはり、HT7737 などで 定電圧駆動して、抵抗で調節が簡単で良さそう。

    ちょっと OSPW5161P 1 灯 + HT7733 で試してみた。(コイルは 350mA 47uH)。出力と LED を直結。3.3V だと、かなり明るく光った。次に 出力と HT7733 の VCC の間に ダイオードを入れて電圧を 3.7V ぐらいに上げてみたところ、さらに明るく。OSPW5161P の足はしばらくすると 結構熱くなってくる。最後に HT7733 の VCC を外してみた ... これでも うっすらと点灯。...

    1灯なら HT7733 + (350mA のコイル) でも余裕。3灯はさすがに無理そう。2並列、3並列にするしかないか。

    OSPW5111A-Z3 は今手元にないが、ATmega328P とともに購入中。こちらは たぶん 3 灯いける。電圧は 3.3V か むしろ落とす。
 
4)昇圧 DC-DC コンバータを付け、さらに Tiny13 などで PWM 駆動。

2本駆動にすると、単四のスペースが空く。10mmφ x 5cm 弱 ぐらいで結構ある。秋月の 16ホールユニバーサル基板なら 4連 が入る。ただし高さが厳しい。IC ソケットは無理そう。(基板を使わないならなんとかなる)

ちょっと実装を工夫すれば、この程度あれば楽勝なはず。うまくすればタクトスイッチ 1 個ぐらいならなんとかなるかも。

あるいは、充電回路を仕込むとか。

ライトとして使うのなら、この程度しか思いつかない。

それ以外だと、防水加工してみるとか。部品を取り出して ケースを本当にケースとして使うとか.. 。

    18 mmφ x 5cm の過放電保護回路つき 18500 リチウムイオン電池 を入れるという改造?があるらしい。若干細いので、100均で買えるアルミヘアカーラー (20mmφ) をスリーブとして使うと良いらしい。

    なるほど、過放電保護回路つき というのは、ライトに最適なのか。HT7733 だと ほぼ 残 0 になるまで光ってしまうから 一次電池専用。 過放電保護回路を自分で組むのは難しそうだから、二次電池用なら、ATtiny13 あたりで PWM かなあ。

    ググってみたら、気の迷いさんとこのページが見つかった。ただ、常時 ON で低電圧のとき出力だけ On/Offという回路にしないといけないので、出力 ON/OFF にかからず、自己消費が 数 uA とかにするのには使えなさそう。


追記:OSPW5111A-Z3 の Vf を測定してみた。



定電流回路を組み、10 個の Vf を測定した。電流は、18.7 mA 。
一旦測定して、並べ替えたのを再度測定しているので、絶対値はともかく相対的にはかなり信用できそう。


    2.990
    3.000

    3.024
    3.028
    3.056

    3.060
    3.075
    3.075

    3.135
    3.200


最大と最小では、0.2V も違った。これで並列にしたら明るさが違うのが分かってしまう。

上下の 2 つづつを除いて 6 個で 2組にしようと思う。

さて、HT7733A を使って、2 cell を昇圧するつもりなのだが、データシートを見ると、±2.5% の精度。電圧にして ±0.08V 。

あと、もとから付いている 抵抗は、6.8 Ω。20mA x3 での電圧降下は、0.4V 。これは使えない。

ところで、スイッチは、LED の ON/OFF だけ。HT7733Aは、常に ONになってしまう。HT7733A自体の消費電流は、5uA なので、まぁ問題なさそう。

製作:

まず、LED が付いている基板を取り出さなければならない。これは内側から押し出す。手でやってもうまく行かなかったので、割り箸を当てて金槌でトントンやったら上手くできた。

次に選択した LED を取り付け。カソード側を切り取らないで、外側に曲げて、すずめっき線でぐるぐるやってみた。結局抵抗を外して直結したので、少しでも放熱するのが目的。ケースに接触するように作れれば良かったのだが、そこまではしっかり作れなかった。

さて、HT7733A 。これは、P板.com に発注していた基板が届いたのでそれを使うことに。

適当に作ったやつなので、実装のじゃまになるようなところに VIA があったりして、ちょっと困ったりしたが 回路は、OK。


    基板はこんな感じ。つかった部品は、HT7733A 表面実装タイプ@共立(10個 504円)。VLF4012AT-470MR30 (20個 200円@秋月)、ショットキーバリアダイオード HN2S01FU (10個 100円@秋月)、コンデンサ 入力出力とも 積セラ 10uF 6.3V(20個 100円@秋月)。

    VLF4012ATは、半田付けする場所がよくわからなくてコツがいるみたい。HN2S01FU は、マークが見えない。しょうがないので、片側だけ付けた状態でテスターで確認。コンデンサ 入力出力とも 10uFなのは、負荷変動がないので容量は小さくとも良いと勝手に判断。



    これは、組み立て後。VLF4012AT は、マークが 45 °になるようにすれば良いみたいだ。

ちゃんと昇圧できてLED が付くことを確認して、組み込み。

30 分ほど連続点灯させてみた。ケースはこころもちあったかい程度。中を空けて LED まわりを触ってみたが問題ない。だがしかし、インダクタが触れないぐらい熱くなっていた。350mA 47uH では無理がありそう。

とりあえず、様子を見ることにした。



OSPW5161P 編



調子にのって、OSPW5161Pでも作ることにした。まずは、Vf の調査。18.7 mA だから 定格 100mA 時はずっと高い。目的がグループ分けなのでこれでいいのだ。


    3.099
    3.124

    3.135
    3.163
    3.166

    3.179
    3.179
    3.185

    3.244
    3.259


やはり、やたら低いのとやたら高いのがある。同じように選択。

このLEDは、カソード側の足が太くなっているので、そのままでは基板に刺さらない。1.5mm のドリルで穴を広げた。そうするとランドが当然のようになくなってしまう。

すずめっき線で、ぐるぐる巻いて、ベタになっているところのレジストを剥離・半田付けし、すずめっき線をまず固定。次にカソード側の足をすずめっき線に半田付け。剥離には、ダイソーで見つけた半丸刀という彫刻刀を使ってみた。安全に作業できそうで良いかんじ。

次に点灯テスト。3 cell をそのまま直結してみたところ、一応光る。だが色が青っぽい。さらに点滅している。なんかやばそうなので、すぐやめて HT7733A を仕込んだカートリッジでやってみた。

それなりに光る。色もだいぶ白に近くなった。周囲を照らす感じで良いのだが、3.3V ではあまり明るくない。Vf が高めなのだから当然といえば当然。

次は、2連 の HT7733A モジュールの製作。ダイオードを付けて電圧を 3.7V にするのだ。

一応できました。なんというか、作った基板の出来が悪くて 変なところにある VIA とショートしたりしてちょっと面倒だったり。

電圧は、3.75V ぐらい。点灯させてみると、すごく明るい 2つは。1つは、点滅したりして暗い。

3.3V にもどすと、暗かったのがどれか判らない状態で問題なし。

Vf まで合わせたのに..

しばらく様子をみてから、電流制限抵抗をいれるか、LED をいれるかしよう。

とりあえず、LED交換 3.244V のやつ。

しばらく点灯してみたが、予想以上に電池が持つ。熱くなっているのは、インダクタだけ。オーバドライブなのはインダクタで、そんなに電流流せないのかも。

電流制限抵抗はパス。劣化したのは、半田付けのときで、熱を加えすぎたのかも。

ずっと点灯させてどうなるか見てみた。暗くなっていって、最後には点いているだけで、まったく明るくない状態まで行ったがなかなか完全に消灯しない。しばらく Off にするとまた復活するし。

HT77xx は、電池を絞りつくすみたいな表現をいくつか見たが、なるほどと思った。

追記:

RFAD のサイトで、パワーLED用アルミ基板を扱ってた。秋月の1W/3W出力LEDが付けられるようだ。



改造ネタに良いかも。

実際ランチャーの内部にマウントするにはどうしたら良いだろう?


秋月で売っている 24mm x 18mm x 17mm の放熱器を 使うことを検討してみる。

まず、24mm で両脇に 板が伸びているが スター型のアルミ基板は 20mm ぐらいなので 2mm 厚だとしても 入るはず。できたらネジを切って ネジ止めするようにしたら良いのではないかと思う。

次に、ランチャーの内径は φ 22mm ぐらいで、この放熱器の 対角の長さは 30mm 。(ピンを抜いてから) 4mm づつぐらい角を削る。削ったところしかランチャーと接触しないから、圧入するつもりで 調整しながら削る。

スプリングが付いている、ランチャーの基板は活かす。LED とか抵抗を取って、LED の反対側(放熱側)に貼り付け配線する。

    現物に合わせてみたら全然ダメ。深さが足りなく、フィン部分しか入らない。

電源は、2 セルから昇圧。とりあえず エコプラス製USB充電用電池BOXから部品を外すことを前提にする。

この IC は、2.4V から昇圧したとして、350mA を流して 5V まで昇圧する能力はない。4.0V 止まり。だが、3.0V なら 4.5V まで上がる。基本的に 350mA なら 1.6V の昇圧と考えれば良いのではないかと思う。

アルカリ電池を使うことを考えると、
4.7Ωを 3 パラで 放熱器のフィンに挟むように 付けると良いかも。350mA なら 0.54V の電圧降下。

HT7733A22uH 電源用インダクタ で自作しても良いかも。

インダクタは、直径 7.7mm なので、単四より細く 単四1 本分のスペースに入れられる。

問題は、どこまで電流が流れるか。

定格の 3.3V ではたぶん電圧が十分でない。無理やり電圧を上げるには、VCC 端子を 出力から ダイオードを通して接続する。

こうやって電圧を上げようとしても、流せる電流に上限があるのは、エコプラス製USB充電用電池BOX で使っている BL8530 と同じ。IC 内部で 制御している。ただ、個体差があるし インダクタとの組み合わせでも変わる上、LED の個体差で 電圧まで変わる。

要するに 実際に組んでみないと わからない。そういう意味では、エコプラス製USB充電用電池BOX であたりを付けてからバラして組み直す方が面倒が少ないように思う。

追記:
秋月でも 放熱基板付白色パワーLED(300円)パワーLED用放熱基板(50円)を扱いだした。




RFAD のサイトで、パワーLED用アルミ基板を扱ってた。
posted by すz at 23:00| Comment(3) | TrackBack(0) | 日記
この記事へのコメント
直流抵抗がもっと小さいインダクタなら熱くならないかもですね。
Posted by n at 2009年10月14日 18:14
秋月の VLF4012AT はべらぼうに安いんですよ。1個あたり10円ですから。オーティオQ(http://www.audio-q.com/sop.htm)で、33uH 1.1A が 126円ですがこれでも安い方。で、無理してでも使っちゃう。壊れたら対策を考えます。今回はスペースあるから、ラジアルタイプの 22uH でも良いのですが... それじゃ基板作った意味がないし。
Posted by すz at 2009年10月14日 21:46
秋月のは反則ですね、私も何故か買いましたがw
Posted by n at 2009年10月15日 00:08
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