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。

模型照明の電気講座①白熱球も使い方次第

工作ネタが枯渇した訳ではありませんが、KATOキハ52車両加工でLED増設にいただいた反応から、鉄道模型及びレイアウトに使われる照明についてまとめる必要を感じ、本講座を始める事にしました。 例によって電気が苦手な方を対象に解り易くです。

現在全盛のLEDだけでなく白熱球(ムギ球)も含め、12V点灯のストラクチャ用及び極性と電圧可変点灯の室内灯双方について解説します。 昨年連載のポイント切替講座は安全性など警告口調でしたが、照明は切れるだけで燃えませんので気楽にお読み下さい。


何?、県道洞門はどうした?下手な工作記より電気講座の方が簡単にアクセス稼げるからじゃないかって、図星です!(笑)、厳寒期の接着や塗装はシンドイのが本音です。


1.白熱球は過去の遺物ではない
1-1. 白熱球の欠点
皆さんのブログ記事を読んでいて白熱球を照明に使われている例を見た事がありません、使われている方はごく少数だと思います。 その理由は白熱球は欠点が多いからです。

【模型照明用ムギ球】
①寿命が短くすぐ切れる・・・LEDの約1/10です、交換は大変ですからね。
②消費電力が大きい・・・写真の12Vムギ球消費電流は75mA、LEDの5-6倍です。
③発熱量が大きい・・・ストラクチャの狭い場所に設置するとプラが変形します。
④サイズが大きい・・・使用可能場所は限定されます、でも結構使えますよ。


1-2. 白熱球の長所
筆者は白熱球をストラクチャ照明として8ヶ所と旧客室内灯に使用しています。 ストラクチャLED照明切れ5件を経験し痛い目に逢ってますが、白熱球切れは皆無です、それなりの工夫で長寿命化し白熱球の長所を引き出してるからです。


①温か味のある光
自然光で見た色を再現する演色性は白熱球が一番優れています、LEDに昼光色、昼白色、電球色等様々な色温度がありますが、演色性は色温度だけでは決まりません。 スーパー鮮魚コーナーでは商品が新鮮で美味しそうに見える白熱球が現在も使われています。

【クリプトン球・・・商品ケース等に使われている長寿命白熱球】
光源直視時の色味は色温度で決まり、筆者も行っているLED発光面色差しが有効ですが、照らされた物の見え方は演色性で決まり、白熱球は昭和の温もりを演出できます。


②指向性が広い
長所と言うより特徴です、上手く使えばLEDではできない事ができます。

LEDは指向性が狭く電極正面から角度が付くと急速に暗くなります。 指向性は明るさが半分になる半値角で表され通常のチップLEDは±60度、真横90度は明るさゼロです。

電極が見える砲弾型は半値角が広い様に思えますが実は正反対、わずか±20度のビーム状光源です。 指向性は広いから良い、狭いから悪いと言う物ではなく単なる特徴です。

砲弾型LED特性を上手く活用し室内灯に応用したこの様な事例もあります。 砲弾型LEDをストラクチャ照明に使う場合は拡散・反射させないと内部全体が明るくなりません。 と言うよりストラクチャ照明には向いてないと考えた方が良いでしょう。

【KATO白熱球室内灯】
では白熱球の半値角はどの程度でしょうか?、ザッと調べて信頼できるデータ発見できず諦めましたが180度以上と推定されます。 大昔の家庭照明には側方、上方出射光を下方向に変える傘がありましたし、KATO白熱球室内灯にはリフレクターが付いています。


③電圧ロスがない
白熱球は1.5V乾電池1個で点灯します、電池が消耗し0.9Vになっても点灯します、LEDは新品電池でも全く点灯しません、この差についてはLEDの項で解説します。


1-3. 筆者白熱球使用事例
使用実績4年を経て球切れゼロの現在はある程度自信ができましたが、採用時はハラハラでした。 そこで採用場所に以下2条件を付けました。
A.球切れ発生時に修復必須でない補助照明として温か味を演出したい場所。
B.LEDでは実現できない、あるいは実現が困難な広い指向性が必要な場所。

最初の使用事例は中山平大衆食堂の2階です、上記条件ABを充たしもう一つメリットがありました、分解せず1階天井に穴を空け差し込むだけで施工完了の容易さです。

LEDで同じ事をしたら2階天井を照らすだけで部屋は全く明るくなりません。 分解してないので遮光・カーテン・色差しなしでこんな色味です、切れたら放置の覚悟でした。

色味差を出す条件Aで洋館付住宅の洋館も白熱球です、球切れしても母屋が点灯してれば放置できる部分照明だからです。 LED+色差しのお隣床屋との色味差が解ります。

条件B好例は中山平駐在所です、床から上向きに白熱球を配置し側面に赤色灯用光ファイバーを接着してます、白熱球はLEDがゼロの90度でも十分な明るさがあるからです。

駐在所を白熱球にした色バランスで隣の便所も白熱球にしました。 JR化後は見違えるほど綺麗になった駅便所ですが、国鉄時代の夜は暗い・汚い・臭いの3拍子でした。


1-4. 白熱球を使用すれば良かった事例
2016年4月に消防屯所の再製作を行いました、当時は白熱球信頼性に自信を持てなかったのでLEDを採用しました。

指向性の狭いLEDで室内照明と赤色灯を兼用する為、屯所奥壁上部にLEDを配置し、その後遮光対策で苦労を強いられました、現在なら迷わず白熱球を採用します。


1-5. 白熱球長寿命化の工夫
筆者は偶然当りを引いた訳ではありません、長寿命化対策をしなかったら4年で多分半数前後昇天してたと思われます。 4年で球切れゼロの秘策(笑)を公開します。


①直列抵抗追加
1-3項使用事例4ヶ所はいずれも小さなストラクチャで高輝度を必要としません。 白熱球には直列抵抗、大衆食堂2階と洋館は33Ω、駐在所と便所は68Ωを入れてます。 輝度は落ちますが抵抗が負荷を軽くし、かつ突入電流を制限して長寿命化に寄与します。

本記事作成に際し、電圧がどれだけ落ち、電流はどうなっているか計測しました。 直列抵抗33Ω両端計測結果は2.1V、12Vが99Vに、75mAが63mAに低下してます。 白熱球消費電力が31%(9.9x63/12x75)減ってるので明るさも約3割減です。

直列抵抗68Ω両端計測結果は3.8V、12Vが8.2Vに75mAが56mAに低下してます。 白熱球消費電力が49%(8.2x56/12x75)減ってるので明るさも約半分です。


②照明電源レオスタット
白熱球は寿命末期、電源オン時の突入電流で一瞬ピカッと光って切れます、フィラメントは常温と点灯時で特性が異なり、突入電流が寿命を縮める大きな要因です。 商品ケース用クリプトン球は、突入電流制限装置付加で2,000時間寿命が10,000時間に伸びます。

当社従来線12V系制御盤です、腕木式信号機制御と常時点灯12Vは瞬時立ち上げですが、照明12Vは大昔の16番電源速度調整用レオスタットを回して立ち上げ突入電流を避けています。 しかし全部で200灯の8灯だけで0.5A、1/3ですから消費電流は大きいです。


以上本講座第一回は、おそらく皆さんが使い物いならないと思われてる白熱球の使い方についてまとめてみました。 ホンワカした白熱球が照らす夜景、良いもんですよ。


★最強寒波
各地の低温・豪雪被害のニュースが流れています、諏訪が寒いのは覚悟の前、雪が少ないのが救いです。 連日真冬日か最高気温2-3度、最低は2桁近い毎日です。

【1/30(火)全面結氷した諏訪湖】
数日前から諏訪湖は全面結氷し、1/30朝の計測では氷厚7cmでした。 1/31予報が氷点下8度なので、5年振りの御神渡出現が期待されています。


ではまた。