N.T@GT-Fourのブログ一覧

先日、最新のクラウンを見かけたのですが、直射日光下ではブレーキランプが10ミリ砲弾型ＬＥＤを左右2灯だけと言う感じの保安基準に通らない様な酷い物でした。

※日陰で上記写真の様な見た目で直射日光下では発光部分が殆ど見えない

書類上はテールエンドと一体化したデザインのブレーキランプなので、発光しない単に赤いだけの樹脂部分まで入れれば保安基準を満たしますが、直射日光下で光って見える部分の面積だけなら軽トラックの1/5～1/10のサイズしか無く、どう考えても車検に通りません。

一般人からすれば書類上の話などどうでも良く、視認性が悪くて事故原因になってはいけないと言う一点だけが重要です。

かつて平成の時代、車は値段が高くなるほど灯火器のサイズが大きく設定されていました。

これは、ランプ類は大きくなるほどコストが高くなるからで、高級車はコストよりも視認性を優先し、追突事故を防ぐ為に大きなランプを装備していたのです。

最近のトヨタはこれに逆行、ランプ類を小さくし、極端に視認性の悪い物を平気で販売する様になりました。

レクサスも一部の車種は軽トラ以下のブレーキランプを装備しています。

値段が高くても作りは安物、カタログスペックに現れない安全性は犠牲にしてもコストが下がれば構わない、そんな車作りは辞めて頂きたいものです。

この辺、ドイツ車は安全性最優先の設計らしく、迷惑なほど明るく大きなブレーキランプとウィンカーを装備し、追突事故を減らしたいと言う意思の様な物を感じます。

新車を買われる方は必ず灯火類の点灯状態も確認し、自分が追突事故の被害者にならないかも考えて選んで頂きたいと思います。

最近、インバータやコンプレッサーについて調べていてある事に気が付いたのでメモとして日記に残します。

一般に家庭用の単相100Vでは0.75KW(1馬力)までのコンプレッサーしか回せないとなっており、実際に日立や東芝や岩田、富士等の産業用コンプレッサーは0.75KWまでしか製造されていません。

これは、家庭用100Vコンセントが、15Aまでしか供給出来ないのが原因です。
一部に高速回転タイプのモーターを使用し、100Vで3馬力相当の能力と言うコンプレッサーがありますが、耐久性は産業用の足元にも及ばず、騒音は相当大きくなります。(この対策に以前防音ボックスを製作しました)

では単相200V用のコンプレッサーはと言うと存在せず、三相む200V(動力)が必要になるのですが、DIYで使用するには新たな電力契約と電気工事(電柱からの引き込みやメーター類の設置など)が必要な上、月額の基本料金もかかるのであまりやりたくはありません。

そこで考えたのがインバータを使用し、単相200Vを三相200Vにして大型コンプレッサーを駆動できないかと言うお話です。

まず必要になるのがインバータな訳ですが、一般に単相200V用インバータは2.2KW(3馬力)までしか各社販売していません。

しかし個人的に欲しいのは5.5KWや7.5KWクラスなので、三相用のインバータしか選択肢が無いのですが、調べていく内に単相200Vでも使用できる事が判りました。

但し条件があり、モーターに対して1サイズ以上大きなインバータを選定する必要があります。
理由は、インバータ内部の整流回路の容量不足です。
元々インバータ内部では交流を全波整流して直流としてコンデンサにチャージし、これを高速スイッチングする事で自由な交流周波数を作り出しています。

この整流部に使用されているダイオードやコンデンサが単相入力で使用すると1相分使わない状態となる為、コンデンサのチャージ間隔も長くなりますし、ダイオードにも多くの電流が流れてしまう事が原因です。

また、欠相エラーが出てしまうインバータもあるらしいので、エラーが出ない機種を選定する必要があります。(この辺はネットの情報やメーカーのサポートに確認)

後はコンプレッサーの圧力スイッチを撤去してインバータとモーター、ブレーカーからの配線を直結すればコンプレッサーを駆動する事が出来ます。
※但しレシプロタイプに限る

圧力の制御はFA用の電子式圧力スイッチをインバータのRUN端子に接続すればモーターの回転停止は自在に制御でき、モーター停止時の配管圧力逃がしはソレノイドバルブと電子式圧力スイッチ、リレーの組み合わせで可能となります。

実はこの組み合わせ、インバータの変わりに大容量のリレーを使用して以前パッケージコンプレッサーを作っているので実績のある方法になります。

いつか格安にパッケージコンプレッサを入手出来たらやってみたいです。

本当はスクリューかスクロールコンプレッサでやってみたいのですが(レシプロより静かなので)イマイチ制御が判りません。
岩田や日立のスクロールコンプレッサは標準でインバータ制御と言う話も聞いた事があるので、改造は難しいのかも知れませんが・・・。

この辺の情報をお持ちの方がいらっしゃいましたらコメント頂けますと幸いです。

前回の日記で市販ＬＥＤヘッドライトの解析を書きました。
今回はその続き、物の実車搭載までを書きます。

Ｈ４ヘッドライトと光軸の調べ方については・・・写真は撮ったのですが、長くなるので需要があれば書きます。

まずは、市販品から剥がしたCXA1512を乗せる為の台座が必要です。
と、言う事で・・・H4バルブやLED、ライトのリフレクターを持ってカブで片道100キロの旅へ・・・
姫路のプロショップへ行って現物あわせで削って頂きました(感謝)



事前に光軸に合うLEDのマウント位置は調べておいたので、その位置に合う様にアルミを削り出して頂き、家に持ち帰ってアルマイト加工したのが↑の写真です。

今回は15V10Aで60分通電、着色なしで仕上げは酢酸ニッケル0.6%水溶液で20分程煮込みました。
沸騰させない様にビーカーに水溶液と対象物を入れて湯煎しましたが、温度安定性が良く異臭もしないので良かったです。



こちらは今回新たに調達した酢酸ニッケルです。

あらゆる薬局で販売を断られ、知り合いの医師や薬剤師にも聞いたのですが答えはNG。。。
色々調べた所、人体に使う物ではないので流通ルートが違うのが原因だった様です。

試薬専門の会社に問い合わせ、理化学機器の商社を紹介頂いて電話で注文すると、翌日入荷であっさり入手出来ました。
但し、発送は出来ないとの事で店頭に引き取りに行きましたが。。。

なお、販売単位の関係で500グラムも購入する事になりました(価格はそれほど高くは無いです)
今回使ったのが3グラム・・・使い切るのは不可能な気がします。
お友達でアルマイトやってみたい方が居ましたらご相談ください。



そしてアルマイト後の台座にCXA1512を熱伝導接着剤で接着し、配線をしました。
この状態でヒートシンクと冷却ファンを追加し、一時間の点灯試験後の温度が↓の写真です。



これはLEDの真裏のアルミ部を計ったものですが、やや高めの数値が出ています。

対策として、沖電気が開発したエネルギー変換型放熱シールのまず貼る一番を台座へ貼り付けしておきました。
このシールはオキツモのクールテック同様、熱を赤外線に変換して放熱する物で、無風・密閉空間でも放熱を行う事が可能です。



こちらはHIビーム時の各LED電流です。
CXA1512が2個並列接続ですが、素子間の温度差や個体差で微妙に電流は変化し続けます。



こちらは点灯時の電流です。
これは直流点灯時の電流ですが、カブの交流を整流した場合は20V程度になりますので、20V時は0.9A程度の消費電流となり車両側の改造は不要、とっても省エネです。



こちらはライトの裏側です。
台座の後ろにM4のタップを立て、パソコンのグラフィックカード用ヒートシンク＆ファンを搭載しました。
リフレクターやヒートシンクは熱伝導接着剤で台座と接着してありますので、点灯時は全体がほんのり暖かくなります。



こちらは最終仕様のドライバー回路です(テスト走行後シリコンで防水処理しました)
DC/DCコンバータの入力側にあるコンデンサを大容量の低ESRタイプに変更し、入力段にあるダイオードブリッジと共に整流回路を構成しています。

出力段のコンデンサは信頼性UPの為、元々と同じ耐圧・容量の国産低ESRタイプに置き換えました。

HIビーム検出用フォトカプラは交流のままでは上手く動作しなかった為、ショットキーバリアダイオードで半波整流し、コンデンサで平滑化、定電流ダイオードで定電流ドライブしています。

ちなみに元のフォトカプラからシャープ製(白色)に変更していますが、実験中に誤接続で焼いてしまった為であって機能的なな理由ではありません。

なお、実はFIのプレスカブは交流点灯と言いながら実際には平滑化されていないダイオード整流されたパルスが来ているらしく、今回の回路構成ではCOM端子(左側真ん中)を＋側にしないと上手くHIビームを検出しませんでした。



そしていきなりですが車両搭載写真です。
完全にポン付けです。
ぼるとお～ん(笑)



こちらは発光部アップの図。
遠目にはLEDと言う事が判らないかな？
不要輻射防止の為にはブラックアルマイトの方が良かったです。



そして点灯比較の図。
都合の良い壁が無かったので、プロジェクター(映写機)用の80インチスクリーンを道路に設置して比較してみました(笑)

写真はライトからスクリーンまでが3メートル、スクリーン寸法が1,620×1,220ミリです。
デジカメはISO感度・シャッタースピード・絞り固定で撮影しました。
体感より若干暗い目に写っています。

純正電球はカットラインって何ですか？ワイド配光って何ですか？と言う状態です。
LED側はカットラインはしっかり出ていますが・・・HIビームが上を向き過ぎています。

これには理由があって、H4バルブはLOとHIの発光点が殆ど離れていないのですが、LEDの場合、発光部の周辺に台座がある為、限界まで発光点を近付ける事が出来ないのです。
このたった数ミリの差が、実際の投光ではとんでもない差になります。

この問題を解決する為には、発光点を隣接させれる台座の小さな素子を使う必要があります。
調べた所、1800ルーメンクラスならあるにはあるのですが、かなりお高いのと普段はLOで走りHIは主に警告用途位でしか使わない事、原付には車検が無いと言う事で暫くこの状態で様子を見てみます。

突然ですが、最近スーパーカブ(プレスカブ)を購入しました。

通勤の足や荷物運びに重宝しているのですが、ライトが非常に暗く外灯の無い夜の堤防沿いや山道では非常に危険です。
そこでライトを明るくするべくLED化の研究をしてみました。
交流点灯のまま車体側は無改造で、マルチリフレクタ化し、カットラインはしっかりと、LO/HIビーム切換も実用になるのが目標です。

まずは物の解析からご覧下さい。

あえて製品は名指ししませんが、よく見かける中華製インチキH4LEDを解体しました。
米cree社のCXA1512を使用し、6000ケルビンで1800ルーメンと書かれていましたが・・・

いきなり素子単体の写真なのは製品がインチキ過ぎて使い物にならなかった為です。
汎用のH4マルチリフレクタランプに組み込んでみましたが、
LOビームのカットラインは全然出ず、HIビームにしても全く変化が無かったので、
発光部は新規に作る事にして、LED素子とドライバー回路だけ使う事にしました。
しかし・・・



これは低電流で僅かに素子を発光させた物です。
LED自体は本物のcree社製ですが、CXA1512はLO側のみ、HI側はCXA1507が使われている模様です。
比較して頂くと判りますが、内部素子数は同じですがレイアウトが全く異なり、素子1個あたりの発光面積が全然違います。
そして要求電圧も大きく違い、LO側の方が低い電圧で発光し始めました。
実はこの事が、この製品の大きな問題点になっています。

ちなみに白い基板部はセラミック製です。
アルミ基板なら偽者も作り易いと思いますが、さすがにセラミックチップで偽者は作らないだろうと思います。
何より発光色と演色性、輝度から考えて、本物だろうと考えています。



続いてこちらはドライバー部の基板になります。
ドライバー部は黒色のシリコンで充填されており、更に基板は底面全体を隙間無く熱伝導シリコンゴムでケースに張付けられている為、摘出にはとんでもない手間がかかります。
今回は回路解析と改造の為に取り出しましたが、何か事情が無ければ手を出さない方が良いです。

で、構成としては一般的な定電流タイプの昇圧DC/DCコンバータなのですが、ランプの極性を無視出来る様に電源入力部にダイオードのブリッジ回路が組まれています。
今回はこの回路を利用し、交流を直流に変換、カブにボルトオンを目指します。

FAN出力は驚いた事に3端子レギュレターによる定電圧化が行われていました。
しかし78M12なので電圧ドロップを考えると12V車ではFANはフルパワー回転しない様な・・・
一方、24V車では損失が大きく、レギュレターは非常に高温になります。
これはどうなんだろう。。。

そしてIHビームの切換は・・・驚きのコンバータ出力へ並列接続でした！！！

左側にあるフォトカプラの出力がONになると、HI側に付いているFETがONになり、
LO側のLEDに並列にHI側のLEDが接続されます。

定電流出力のコンバータですから当然ですが出力電流は一定です。
つまり、HIビームにすると、LOビームは暗くなるのです。

しかもHI側には特性の異なるLEDが使用されていて、フルパワードライブ出来ていないんです。



上のメーターがHI側、下のメーターがLO側のLED電流を計測した物です。
CXA1507の定格は200mAですが、156mAしか流れていません。

この状態ではデータシートによると80%の光量となっていますが、元が800ルーメン程度の素子ですのでLO側と比べると大変暗く感じます。
※LO側は定格の350mAが流れていますので、1400ルーメン程度はあると思われます



じゃあLO側のみ点灯の時は？
実はオーバードライブしていたのです。

データシートによると、CXA1512は450mA時に120%の明るさになるとあります。
もし使用チップがCXA1512の最高輝度を誇る5000ケルビンのM4ランクだと仮定すると、85度時に約1800ルーメンとなります。
しかし実際には放熱が全然出来ていないので、もっと暗いと思いますが。。。





おまけ



卓上実験ではLEDが眩し過ぎて耐えられないので一センチほど離してスコットのショップタオルをかけて減光させていました。
LED自体は大型ヒートシンクに固定の上、大型FANで強制空冷していたのですが・・・

焦げ臭いと思って慌てて電源を切った所、ショップタオルが燃えかけていました(怖)
LED自体は低温を保っていたのですがあまりに光出力が強い為、タオルが発熱して発火に至った様です。
実験には細心の注意が必要な様です。。。

先日書いた自転車のエンド金具が届いたのですが、7075の削り出しで、
何の防食加工もない無垢だったので、アルマイト加工をしてみました。

安価で簡単だったので、覚書を残します。

必要部材
希硫酸 17％ (GSユアサの電解液を純水で稀釈、0・61Lで340円位)
純水(バッテリー水やイオン交換フィルタータイプの浄水器の水)
アルミ針金(ハンズで入手、アルマイト無しの無垢が良い)
鉛板(陰極に使用、アルミでも良いらしい)
カラーを入れたい場合は布用染料(RITやダイロンが良いらしい、今回は未使用)
酢酸ニッケル(封孔処理に使用、純水1Lに5グラム程度、今回は未使用)

必要機材
直流安定化電源(大電流が流せる物でリップルが無い物、無線機用がオススメ)
各種ポリ容器(電解槽、洗浄槽、薬液の保管に使用)
アルミかホーローの鍋(封孔処理に使用)
ガスコンロ(封孔処理に使用、カセットタイプでも可)
ワニグチクリップ付き電線(電源と部材の接続に使用)

手順

1 素材を脱脂し、アルミ針金を接続し、希硫酸に入れる。
電極に鉛板も入れておく、面積は、アルマイト対象物の1/2以上、この面積で電流密度が決まる。
この時の電解槽温度は、20度に保つ、ハードアルマイトなら零度を維持する。

2 電源電圧を、17V程度に設定し、アルマイト対象物をマイナスに、鉛をプラスに接続、
20秒程度通電したら極性を反転、アルマイト対象物をプラスに、鉛をマイナスに接続し、
45分通電する。
この時、電流密度によっては、鉛から激しく水素が発生するので、換気に注意する。
通電開始時、大電流が流れるが、45分経過時には、大幅に減少する。
今回は開始時10A、45分経過時1A以下になった。
また、一瞬でも通電が止まると、絶縁膜が出来て、電解作業の継続は不可能になる。

2 45分電解したら、素早く電解液から引き上げ、純水で洗浄する。
長く空気に触れさせると、アルマイトの耐久性に影響する。

3 洗浄が完了したら、カラーにしたい場合は染料を純水に解いたものに浸けて染色する。
カラーが不要の場合は次の工程へ進む。

4 鍋に純水と酢酸ニッケルを入れ、80度〜90度で20分程アルマイト対象物を煮込む。
今回は酢酸ニッケルが入手出来なかったので、純水のみで100度で40分煮込んだ。
封孔処理は、酢酸ニッケルを使わないと、アルマイトの耐久性や仕上がりが悪い。

5 酢酸ニッケルで封孔処理した場合は洗浄する。

以上で工程は終了です。
やってみた感じでは、非常に簡単でした。
処理後は、アルミの表面硬度が上がり、絶縁状態になりました。
硫酸の入手が問題ですが、探せば単品で通販できます。
また、純水を大量に使う場合は、トレビーノのX900と言うカートリッジが、
イオン交換フィルターを搭載しています。
同フィルター採用の浄水器はアマゾンで安く出ているので
普段の飲み水と併せて検討しても良いと思います。