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【LEDランプ分解&改造その1】 ~自動車用12V LEDランプをハブダイナモ用に・・

先回の続きです。
 ■ 自転車ライトの電球を交換したが・・・ ~やっぱ暗い。シマノ LP-NX30 ハブダイナモ --> こちら

現物が入荷しました。
自動車用12V 1.2W LED BULB
クリックで原寸大12V1_2W6500K70Lumen5LED_02_s.jpg

外観・形状は写真通りでしたが、仕様がハッキリしなかったのでどこまで使えるかどうか
とにかく人柱になるほかありません。

さっそく分解してみると、
電流制限用に抵抗が1本、直列には入っていることがわかりました。
そもそもこの製品の用途が「自動車用」ということですので、電圧変化はせいぜいが11V~14V程度。
なので、その条件のもとでは、これはこれで合理的ですし、必要十分といえます。
なんせコスト的にもこれ以上安い電流制御方法はありませんから。

 ※ ハブダイナモの特性を詳しく調査されたサイトがあります。
 ◇ 『RIGHT STUFF, Inc. 』ハブダイナモの特性を測定する(その2) --> こちら

それを自転車の発電機に繋ごうというのですから、あ~だこ~だ工夫しないと過電流でLEDを焼き切ってしまいます。
自動車と違って、自転車のハブダイナモでは車速に応じて、発電電圧が0V~18Vのように広範囲に変化するので
LEDに流れる電流を制限する回路とか、ちゃんとしたデバイスを付加しないと過電流ですぐに壊れてしまいます。
自転車用なのに、抵抗1本で誤魔化そうというところに土台無理があるわけです。

そもそもが、この現物は6Vの自転車用ではなく、12Vの自動車用です。
12V用なら自転車のスピードが少々上がって発電電圧が高くなっても、LEDが焼けきれることは少ないだろうという
淡い期待がありゲットしたモノです。
6V用より相当暗い筈ですが、その分壊れるリスクが小さくなるから「だいじょ~ぶ!」という読みがあります。

実際に直流で点灯試験をしてみると
約7.3Vから、うっすら点灯始めます。(内部抵抗器やLEDのバラツキによる誤差あり)
6Vではチカッともしません。
LEDの規格は5mm×5mm角、電圧、電流値など不明です。

製品紹介で12V1.2Wを謳っているので、それから逆算して、LED:1個あたり20mAに納めてLEDの長寿命を考慮したと推察されます。
そこで、現物の抵抗器をわずかな隙間に太陽光を当てて覗いてみると、
「白茶黒金茶」が読み取れます。
デジタルテスターでも90Ω前後を示します。
自動車用12V 1.2W LED BULB
クリックで原寸大
12V1_2W6500K70Lumen5LED_s.jpg


91Ω1/4W金属皮膜抵抗 ( 白茶黒金茶)
が直列に入り、並列に接続された5個のLEDの電流を制限させようという仕組みです。
こんなに簡単な電流制限なので
「そんなのを自転車の発電機に繋いじゃ、ダメじゃん!」と言われそうです。もちろんその通りです。

 ところが、ニッポンのいろんなところで、これの6V版を自転車用ということで売っています。(抵抗を半分、47Ωにしたモノ)
次のコメント主が指摘するように、抵抗ではなく、定電流ダイオードを挿入すべきです。
焦点がずれた。壊れた。
投稿者 へぼ将棋、待ったで100手も手を戻し。 投稿日 2013/4/1
Amazonで購入
明るさには十分に満足していますが、光源が反射鏡の焦点からずれてしまい、1‾2mの範囲がぼけて広く照明されます。しばらくは、十分に使えていましたが、30km/hrくらいの速度で30分程度走ったら点かなくなり、状態を見たら、バラバラになっていました。過電流での発熱で破壊されたのではと推定しています。ダイナモは走行速度で発電電圧が変わると思います。中身を解析しましたが、ダイオードブリッジによる整流回路に47Ω抵抗を直列に入れたLEDが5組並列になっていました。抵抗ではなく定電流ダイオードを直列負荷に入れて高圧印加時のインピーダンスを上げることは出来ないのでしょうか。いい値段だったので、かなりがっかりしました。

トラブル多発のコメントをみるだけでも、無茶やっているなぁというのがわかります。
それも10倍もの値付けで売っているのですからチョット眉をひそめたくなります。

これをそのまま、ハブダイナモに取り付けると、
交流周期の正の半分しか光らず、特に低速ではハブダイナモの周波数が低いので
よけいチラつきがめだち実用性に難ありです。
また5つのLEDの光軸は取り付け位置から纏まることはなく、標準の電球のようにビームを一本に絞れません。
なので、これを自転車用ランプの代わりにさせるのはちょっと酷です。
それでも思い切り電流を流せばなんとかごまかせますが、早晩LEDが焼き切れてしまいます。
また交流周期の負の半分ではLEDに負電圧が加わることになり、
特にハブダイナモでは18Vぐらいまで上昇するので逆耐電圧も考慮しないとイケナイです。
といういうことで、LEDを使うには整流回路を入れるのがベストですが、豆球の中にそれを仕込むのは至難の技。
スペースがほとんどないので物理的に難しいです。
LEDを逆向きに抱き合わせるようにすれば逆耐圧問題はとりあえず避けられますが
この現物を流用してそのように改造するのは合理的でないです。

【まとめ】
 1.整流回路は不可欠(故障を回避し、同時にチラチラもなくせる)
 2.定電流デバイス又は回路が不可欠(LEDの長寿命を担保するには欠かせない)
 上の、1.と2.の両方を小さな豆球の内部に実装できるアイデアが出てこないとモノにならない。
ということで、現物のように複数のLEDを束ねるのはスペース的に難しく、
1個の高輝度LEDを使うのがベストであり、その方向で落ち着きそうです。

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 ウソの資料によって国会の質問権を妨害したことで偽計業務妨害が問われ、有印公文書偽造の被疑事実はこれで確定した。
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