Nゲージレイアウト国鉄露太本線建設記

運転よりシナリー重視コンセプトで、昭和40年代後半の風景再現を目指しレイアウトを製作中です。映像・画像を交えながら、製作記に加え、随想や旅行記も発信します。2016年9月より延伸線建設に着手しました。

露太本線の照明設計について

夜景を重視する露太本線の照明設計を紹介しながら、感じた事などを書いてみます。


1.適材適所
試行錯誤の末、標準光源として3228サイズ電球色チップLEDを採用しています。
①扱い易いサイズ、半田付けが容易で熱劣化マージンが大きい
②広い照射角120度
③まとめ買いで¥25/個の手頃な価格
が選択理由で、約70%に使用しています。 サイズ・用途が適合しない30%は、「超小型チップLED数種類」「砲弾型LED」「ムギ球」を使い分けています。 ムギ球は広い照射角が必須条件の場所限定です。


2.明るさより信頼性優先
屋根裏狭小空間に立地するので、照明不良事故補修に大変な困難が伴います。 そこで高信頼性、つまり寿命優先設計をしています。 市販LED照明モジュールは、12V電源で部品推奨動作条件(例:順電流20mA)となるよう設計されています。 寿命そこそこ(常温)で充分明るい条件です。 ここに落とし穴があります、何度かの失敗を経た結論です。 推奨動作条件は寿命最大ではない事、狭い空間に設置すると発熱により寿命低下する事、基板実装前提のチップ部品をリード線半田付け使用すると、残留応力により接点不良またはクラックが入り易い事、及びその複合要因です。 LEDは、通常のストラクチャ照明には充分な明るさを持っています。 露太本線では推奨動作条件の5%~50%の順電流で使用しています。 電流1/2は電力1/4、電流1/3は電力1/9ですが、データシートによれば、明るさはそれぞれ1/2強、1/3強です。 1mA(5%)で使用しても「昭和の街灯」なら充分です。 電流を絞ることにより、発熱が減り寿命が大きく延びます。 また、ムギ球は短寿命が定評ですが、明るさを少し犠牲にして、球切れ要因の突入電流制限抵抗(33Ω)を直列に入れることで、点灯不良事故ゼロを継続しています。


3.熱を光に変える

図上が一般的使用法です。 LED順電圧は3V一定と考えて良いので、この場合は順電流9mA(9V/1KΩ)でLEDが点灯します。 消費電力の1/4が光に変換され、3/4は熱として空気中に放散されます。 図下が露太本線の使用法です。 LED3本直列で順電流が同じになる抵抗値を選びます。 同じ消費電力で明るさ3倍、発熱量1/3、配線も減り地球に優しい使用法です。 街灯は3本セット、中山平の製材所3灯もこの方式で給電1系統です。 ストラクチャ照明は1灯を前提とせず、2-3灯の分散配置を活用してリアリティ向上を図っています。 上級編として直列3灯の明るさ個別設定も可能ですが、電気工作講座になってしまうので、ここでは触れません。 この使用法の唯一の欠点は、故障時3箇所共倒れになる事ですが、1箇所切れても補修が必要なのは同じと考えています。


4.色は大切な調味料
電球色はストラクチャ照明に適しますが、「昭和の温もりがある灯り」の再現ではムギ球に適いません。 と言って相対寿命が短く消費電力が大きい(3倍前後、LED3本直列使用比較で約10倍!)ムギ球を多用することはできません。 そこで、LED電極表面に薄めたオレンジ色水性塗料を塗ってチューニングしています。 フィルタ類も試しましたが、電極表面塗装が一番効果的でした。 また、灯りの色を統一せず多少ばらつきがあった方が、街らしさを演出できると感じています。

改修前の機関庫、白色LED+フィルタx2灯の初期仕様照明です。

標準光源+色チューニングに換装した改修後です、格段に雰囲気が良くなりました。(後刻、下の詰所も明るさ半分、かつ赤っぽく改修しました) 私見ですが、実際の色より赤味を増やした方が、より昭和の灯り感が出るようです。


5.照明過多に注意
ストラクチャに照明を組み込むと、つい点灯状態を強調したくなるのが人情です。(上の詰所が好例) しかし、40年前の街灯りは現在ほど煌々としていませんでした。 また夜間、建物すべての開口部が明るいのも現実的ではありません。 明るさをセーブして、ポツポツ灯る懐かしい夜景再現を目標にしています。


6.遮光法あれこれ
壁が透けたり、足元から光漏れするとリアリティを大きく損ないますので、すべての照明組込みストラクチャに遮光対策をしています。 遮光材は、黒色絶縁テープを主体に、アルミ箔テープ、ボール紙(キット包装箱)を使い分けています。 塗装は失敗リスクがあるので使っていません。 アルミ箔テープは加工性が良く、反射板機能があるので重宝していますが、外部から見える部分はギラッと光ってしまうので注意しています。


7.照明系の配線

脱着可能なギボシ端子で給電しています。 基台下へ潜り込んで仰向け半田付けする危険回避と、故障時の補修性確保が目的です。 走行系・12V系・照明系・AC電源が集中する生野駅基台下部はご覧のようになっています。 ねじ込みフックとクランパーで束ね、粘着テープで留めて作業中の引っかけ防止をしています。


8.番外編:KATOキハ181系は部分最適設計?

キハ181系7連にLED室内灯クリアを組み込んだところ、普通車は真っ青、グリーン車は真っ赤、食堂車は白になりました。 シートクロス色を表現する成形材料を選択した結果のようです。 おそらく、「プラ部品」「機構」「電気」「オプション品」のような分担で製品設計し、フル装備編成の完成形を確認していないと思われます。 夜間走行は「走るフランス国旗」状態です。 キロ28も真っ赤でしたのでキハ181系固有の問題ではなさそうです。 シート部品を白く塗り、LEDに色差しチューニングで赤味を加えて公開動画に出演しています。 結局、照明系電気工作講座になってしまいました。 少しでも参考になれば幸いです。


ではまた。

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