空は明るくなくちゃダメ　前編

2020/08/20 06:00

北基台北西ユニット製作進捗状況を紹介してますが、ユニット定位置固定前に解決が必要な大きな問題がありました。

【『「卓」さん沢山有難う何ちゃって！』より転載】
それは背景画を貼った時から解ってたのですが、上部1/3が梁の影で暗くなってます。

北基台用照明は梁に斜めに取り付けてますが、隣の梁が影を作る照明問題です。　風景として空は谷筋の県道沿いと最低でも同等、むしろ明るい方が自然です。

ユニットを定位置セットすると人工林が影に沈んで黒い塊に見え、予想以上にヒドイ状態でした。　空を明るくし森のシルエットが見えなくては不自然ですし、苦労して植樹した甲斐がありません。

ユニットを置いた状態では、東端河岸段丘側と西半分の差が一段と拡大して見えると解りました。　その差はワンランク、明るさにして3倍です。

屋根裏立地ゆえのこの問題は従来線でも経験してます。　峡谷奥に照明光が届かず背景画がほとんど見えませんでした。

ループトンネル山を見える範囲だけ製作した事を利用し、点検口に補助灯を設置して斜め横から峡谷奥を補助照明しました。

その結果峡谷奥に光が届き背景が見える様になりました。　しかしこの方法はポイントを絞った部分照明だからできた事で、延伸線北基台は対象エリア1600ｍｍ、しかも東西で必要な明るさが異なる難しい条件です。

横長で場所により必要輝度が異なる要求仕様から、テープLEDを使えないだろうか？というアイディアが浮かびました、まずは予備実験です。　

【Before】
影を作る梁の内側、通常見えない場所にテープLEDを設置するアイディアです、輝度調整は設置列数を変えます。　1列手持ち予備実験し明らかな差がなければ輝度不足、色味が違えばLED品種変更が必要で、大雑把な当たりを付けられます。

【After】
予備実験は意外な好結果、たった1列で予想以上に明るくなりました、ほとんど見えなかった森の頂部がハッキリ見えます。　勿論1列では不足で3-4列必要でしょうが可能性十分、昼白色LED天井灯と電球色テープLED色味差も問題ない様です。

問題は取付場所の梁裏側です。　乾燥し表面ザラザラで両面テープでは接着力不足、LEDを取り付けた薄板をネジ止めするしかありません。　高さ100ｍｍですが作業性考えると70ｍｍ幅が限界、いずれにしてもユニット固定前の今しか設置できません。

もう一つの問題が直列抵抗、300粒￥500の格安品なので明るさ優先、信頼性マージン設計してるとは思えません。　ユニット固定後補修不能で夏場は40度近くなる場所なのでディレーティングし長寿命化必須です。　写真拡大すると抵抗表記『101』100Ωが実装されてます、LED順電圧3Vなら電流30ｍAです。

①30ｍAと仮定すると約80セット残ってるので消費電流2.4A、KATOハイパーDでは容量不足、、12V/3Aアダプターを使います、無負荷電圧12.29Vでした。
②DCジャックを取り付けて点灯、電圧低下は少なく12.20Vでした。
③チップ抵抗両側にリード線半田付けして抵抗値測定、98.7Ωでした。
④点灯時の抵抗両端電圧は2.43V、つまりLED順電圧約3.3Vで電流の計算結果は24.6ｍAになりました。　いくら格安品でも推奨動作条件を大きく超える用法はしないので、このLED推奨動作電流は25ｍAと推定、80％/20ｍA未満で使います。

①20ｍA未満にするには100Ωを130Ωまたは150Ωに交換が必要ですが、80個交換の面倒避け、整流ダイオードで電圧を下げて電流減らします。　Hyper-G逆起電力防止用ショットキーダイオードで実験しました。
②電源プラス側直列にダイオード入れました、不足ならマイナス側と2本入れる予定でしたが、1本で1.8ｍAしか減らず2本入れても20ｍAを超えてしまいます。
③そこで順電圧が大きいシリコン整流ダイオードで実験しました。　ショットキーに変更して在庫になったHyper-G用に調達した部品です。
④電源プラス側直列1本で18.6ｍAと狙い通り76％ディレーティングになりました。