2014年03月05日

【C50CMY】テールランプのLED化・トラブルシュート理論編

前回の続きで、トラブルシュート&設計編です。
理屈はいらぬ、手っ取り早く回路図が欲しいという向きは記事末尾へどうぞ。

※おことわり:
本記事に述べた理論には誤りがある可能性があります。

「最終的に上手くいきゃーいいべよ」エンジニアになれなかった男・談

不具合1.テール/ストップの光量の差が少ない
不具合2.LED個数の違うセルを並列接続すると光量(LED1個あたり)に差が出る
不具合3.LED個数が同じセルでも光量に差が出る


これらを何とか解決しましょう。
  
対策1.選別する

半導体デバイスにはその性能について個体差があります。
製品の仕様には、性能のばらつきを許容する範囲が示されておりまして
その範囲内に入っていれば正常な個体とされます。
出来ばえごとにちゃんとランク分けされて出荷されるものもあります。
果物や霜降り肉と同じみたいなものですね。

ですので同型番のLEDについても、多少の性能差がある場合があります。
まぁパワーLED(LED照明)なんてまだまだ発展途上の技術だし…
10mAなんて微小な電流で駆動させてるからなあ、
ばらつきが明瞭に現れても仕方ないか…と納得し選別を行いました。

LED1個1個に点灯試験を行い、期待通りでないものを弾きます。
(10個に1個程度でしたか)弾いた個体は別の任務に転出。
これで不具合3.はほぼ解消しました。

不具合1.テール/ストップの光量の差が少ない
不具合2.LED個数の違うセルを並列接続すると光量(LED1個あたり)に差が出る
不具合3.LED個数が同じセルでも光量に差が出る



対策2. 4倍ながせば4倍明るいに決まってるだろという先入観を疑え!

そうです、よくよく考えてみればそうです。
さっそく使用したLEDのデータシート(仕様書)を眺めていくと…
あったあった、『順電流−相対光束特性』ずばりなグラフ。
どうせY軸の真ん中らへんから線が伸びてるんだぜ。どれどれ。

ifp-lm1.jpg

…?
ゼロから始まって直線的に比例してるよ?先入観どおりで良いの?
……
このグラフは実測データじゃないのかなあ。
実際には、殆ど最小限度の駆動電流10mAで用いるとグラフ通りにならないとか?
あるいは、測定器で測られる光束の量と、ヒトが感じる光量が比例していないとか。
う〜ん分かりません。
結局
対策2a.ストップランプ時の駆動電流を増やし10/50mAと5倍の差とする
対策2b.最初から眩しいテールランプだと眼が刺激に慣れてしまうかもしれないので、LEDの個数を減らす
対策2c.ストップランプ専用のLEDを追加する

これらを行い、釈然としないながらも不具合1.を解決しました。

不具合1.テール/ストップの光量の差が少ない
不具合2.LED個数の違うセルを並列接続すると光量(LED1個あたり)に差が出る
不具合3.LED個数が同じセルでも光量に差が出る


不具合は残り1点になりましたが、製作時に色々試しているうちに直ってしまっていたので
執筆にあたり、実験用回路を組んでみました。
パワーLEDは全部使ってしまったので普通のLEDで。

IMG_1717@.jpg

おわかり頂けたでしょうか…。
基板を挟んで左側のLEDがより明るく光っています。と思います。
1個よりも2個直列にしたほうが明るいとは、これまた直感に反します。

そこで各部の電流と電圧を測定しました。
なお、電源は定電圧電源、測定は安物デジタルテスターです。

tail_led3.jpg

たしかに、
下段の経路には上段よりも大きな電流がながれ、印象を裏付けています。
測定誤差みたいでびみょーですが…。
諦めずに、上図で最も差が顕著な数値から原因を求めてみましょう。
CRDが、掛かる電圧によって
制御する電流値を変えてしまうのでは?と思い当たりました。
こんどはCRDのデータシートを見ます。

crd_eseries1.jpg

今度は山なりだ!俺の勝ちだ!
でもあれ〜?横軸8〜10ボルトの付近は平らだ…

そんな馬鹿な…
拡大拡大!

crd_eseries2.jpg

よっしゃ!10Vらへんで僅かに下がっている!
コンマ1か2ミリアンペアぐらいでしょうか?(対数目盛)
原因を解明せり!
やっともやもやが晴れましたよ。

対策3.ダイオードを1個追加。

tail_led4.jpg

光らない普通のダイオードでOK。2ボルトの電圧降下が起こるので、
CRDへの印加電圧は約8ボルトとなり上・下段の電流値がそろいます。
はーやれやれ。

ところで、CRDではなくCCRを用いた場合の実験はしておりません。
もういや面倒('A`)

〜理屈を延々と語ってきましたが、やっと結論というか本題です。
結局、私のカブ号のテールランプの回路は以下のようになりました。

tail_curcit0.jpg

その他設計時の注意点として
CRD、CCRともに逆方向への電流に対しては導通状態になることに留意して下さい。
経路上にダイオードを付けることにより逆流を防止できます。
例えば上図の場合、D1が無いとCRDからの電流がArray1〜3のCCRを逆流し
Array4が点灯してしまいます。ついでにバイク本体側へも逆流します。
バイクの回路を保護するためにも、入力側にはダイオードを付けると良いと思います。

またダイオードには、流れる電流値に見合ったものを使用して下さい。
上図だとD1にたくさん電流がながれますので、
最大1AまでOKな整流用ダイオードを使用しました。
他は小電力用のスイッチングダイオードです。

あ〜やっと書き終わった…(*´д`*)

回路についてこれ以上解説はいたしません。
上の回路図を見て「何が書いてあるかわからん」というかたは
既製品のLEDバルブを用いると良いと思います。
私は性能と好みを追求する為に自作をしましたが
それよりも安くつく場合がほとんどですし…。


次回は、実装と工作に関するTIPsです。
写真は多いので今回よりは面白くなると思う…
 
 
 
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タグ:LED化
posted by kanaejun at 00:16 | Comment(0) | TrackBack(0) | C50CMY
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