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。

抵抗内蔵LED製品使用の改善提案

テープLEDは3本直列抵抗内蔵で、そのまま12V電源に接続すれば点灯します。 他にも12V仕様砲弾型/各種チップ抵抗内蔵LEDが製品化されてます。 使い易いので高価格を時間や電気知識習得とのトレードオフと考えれば、利用価値の高い製品だと思います。 ただ1点だけ注意が必要で、筆者失敗に基づき簡単に実施可能な改善策を提案します。

【笠松信号所引上線夕景】


1.市販製品の電流仕様
皆さんが入手可能な抵抗内蔵LEDは3本直列テープ/砲弾型/各種チップに係らず、同じ基準で電流値が決められています、LEDメーカーの『推奨動作条件』です。

【筆者購入テープLED】・・・12V仕様
秋月のテープLEDは高価なので1個1円の激安中国製を購入しました。 内蔵抵抗は100Ωで電流は30mAです。 使われてる3528チップLED推奨動作条件は150Ωで20mAです。 輝度重視寿命軽視設計で、LEDは照明⇒照明は明るい方が良い⇒激安だから壊れたら交換の考え方です。 一般的なこのサイズのテープLEDは電流20mAで設計されてます。

【砲弾型抵抗内蔵LED】・・・筆者失敗事例
3mm砲弾型LED推奨動作条件も20mAです、¥80/本はそれほど高価ではありません。 内蔵抵抗510Ωで電流17.6mAは、若干安全マージンを見込んだ良心的設計と言えます。 しかし筆者はこの製品の用法ミスで球切れ多発し、交換/対策を余儀なくされました。

【1006極小抵抗内蔵チップLED】
このサイズは非常に魅力的、ほぼどこでも照明ができます。 推奨動作条件5mA、製品仕様5mAでマージンなし、別体回路部に1.8kΩが実装されてるハズです。 ¥700/個以上と非常に高価なのでまだ試してませんが、使用する際はひと手間加えます。

【秋月リード付き1608チップLED】・・・老眼高齢者の強い味方
抵抗内蔵ではありませんが¥40/個と安価なので愛用してる1608チップLEDで、推奨動作条件は5mAです。 使用の際は3mAを上限として抵抗を決めてます。


2.用法により寿命が極端に短かくなる
メーカー『推奨動作条件』とは、通常環境下で明るさと寿命を両立可能な動作電流を意味します。 LEDは照明部品なので明るいに越した事はなく、抵抗内蔵LED製品販売会社の設計は間違ってません。 しかし定義の『通常環境下』が曲者でワナに嵌りました。

【3mm砲弾型LED寿命特性】
通常環境とは25℃です、推奨動作条件20mA/25℃の寿命は1,000Hですが電流増加/温度上昇により短くなり、動作限界条件(図赤線)では1/10の100Hに劣化します。


推奨動作条件LED熱損失はわずか0.06Wでもストラクチャ屋根裏など狭い場所に設置すると50-60℃に達し、筆者事例で2年で5個/19個球切れが発生しました。 図オレンジ部の寿命劣化特性は不明ですが、狭い場所設置用は推奨動作条件の半分程度が安全です。


3.市販製品は明る過ぎる
LEDは照明部品なので明るいのは良い事です、でもね。

【北町通り商店街】
カバー付きでない限りLEDが露出する街灯は市販製品が明る過ぎる典型です。 北町通り商店街の街灯は1mA、生野南中学に向かう住宅街は0.3mAで十分な明るさです。


筆者が市販製品の明るさに頼り過ぎて寿命を縮めた、初期ストラクチャ製作で犯した用法/設計の配慮不足を以下に列挙しますので参考にしてください。
①砲弾型LEDのストラクチャ照明利用
チップLEDの明るさ半分(半値角)は±60度ですが、砲弾型LEDは±20度のサーチライト状光源です、広範囲照明に適しません。
②1灯で2階屋全体を照明
とりあえず照明を仕込むには仕方ありませんが、自然な照明には複数灯が有効です。
③内壁は遮光塗装で真っ黒
照明技術=遮光技術とは言え、室内真っ黒のままにしてませんか?(筆者もしてます)、ライトグレーやクリーム色にすれば3倍以上明るくなり、電流減で寿命を伸ばせます。

【生野駅下り方夜景】
手前詰所群はアルミテープ遮光+砲弾型LED6mA仕様です。 奥の北町通り商店街は黒色遮光塗装+アルミテープ反射板+砲弾型LED11mA仕様、商店長屋のみ2灯です。 門灯設置も光ファイバー方式で、今となっては不満ですがやり直しもできません。

【『模型照明の電気講座②』より転載】
延伸線ストラクチャ照明は『分散&直接照明』に設計思想を変更しました。 11mA仕様は間仕切り板透過など特殊用途のみ、他は3mA/1mA/0.3mA/0.1mAを使い別けてます。 3528チップLEDは推奨動作条件の半分から1/60、1608チップLEDは1/5から1/50です。 


4.明るさワンランク3倍の法則
筆者経験智で照明工学理論ではありません、1mAで明る過ぎれば0.3mA、暗過ぎれば3mAにして合わせ込んでます。 論より証拠、実際に見ていただきましょう。

テープLEDで簡単な実験装置を作りました、各3個セットで9mA/3mA/0.9mA/0.3mAの4種の仕様で、それぞれの差が3-3.3倍になる抵抗に付け替えて点灯試験をし行います。

電源電圧を3Vに落し、カメラを目一杯絞って撮影した点灯状態です。 4種の仕様明るさが1段階づつ等間隔で落ちてゆく様子が解ると思います。 その中間の明るさ調整が必要なケースは滅多にありません、必要ならカバー/角度/色差しで何とかなります。


5.CRDのススメ
『抵抗内蔵LED市販品は明る過ぎ用法により寿命が短くなる、電流を減らして使うべき、じゃあどうしたら良いの?』というお話です。 一番簡単な方法としてお薦めできるのは定電流ダイオード(CRD)です、これならオームの法則計算が不要です。

秋月でこの3品種調達できます。 あと3mA/0.3mAの2品種、計5品種あれば十分です。 より細かく調整したい場合は5mA/2mA/0.5mA/0.2mAの4品種を加えた計7品種です。

使い方は簡単です。 抵抗内蔵LEDに直列に入れるだけです、電源側/GND側どちらでもOK、方向だけ注意してください。 3mm砲弾型/3528チップなら10mA以下、1608/1006チップなら3mA以下どれでもOK、最適な明るさ調整が可能になります。


★照明部分が熱を持ち不安
★明る過ぎてバランスが悪く不満
★減光させる手段で苦労


以上の悩みをお持ちの方にお薦めです、ある日突然非点灯トラブル回避の為にも。


★お断り
CRDを推奨する資格がないとお叱りを頂戴するかもしれませんが、筆者はCRD使用実績がありません。 手持ち抵抗組合せで電気的に同じ事をしています。 簡単に実施可能な輝度調整兼寿命向上法として紹介しました、ご了承ください。


ではまた。

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