Porcuのブログ一覧

二足目の草鞋にて、幸運なことに非常手厚く応援してくれる会社のオーナーのおかげで、全力疾走中です。
ついに自分がデザインしたヘッドランプが発売にいたりました。

長いこと更新もしていませんでしたが、最近になって、自分のデザイン、設計した商品が日本のマーケットでもちらほら紹介されているとのことを知り、応援してくれているオーナーへの少しの感謝にもなるかと思い、回りくどいようですが端的に言えば自慢してみようという趣旨です。

今回発売に至った商品は、トヨタ４Runnerのヘッドライトです。北米仕様の車両ですね。ですので、おそらく販売の手助けにもならないとは思いますが、ヘッドライトカスタムを楽しむメンバーであれば、興味のあるかもしれない内容だと思います。


マーケティング部門にも良くまとまった広告を作ってもらえました。





デザインはおおむね手書きのスケッチから始めます。タブレットなどを使った絵描きはよく分からないので、鉛筆と消しゴムの基本的なスケッチです。

デュアルBi-LEDプロジェクタがメイン、ハイビームには追加で、（補助というよりは、見た目でなにか追加したかったというのが本音ではありますが、）遠方の照射アリアを大きく拡大、強化する４連Dオプティックを組んでいます。





D オプティック



どちらも米国FMVSS108基準向けに設計したので、日本では使い物になりませんが、光学設計は非常に面白いです。

ロービームの配光ターゲット、FMVSS108　LB2Vでは22か所の基準値が設定されているので、その基準範囲いないで、どのようにしてドライバーが快適に夜間走行を楽しめるか、挑戦し甲斐がありました。

かなり細かく基準値が散らばているので、シミュレーションソフトなしでは出来ない仕事です、もう長いこと更新されていない基準ではありますが、非常によく考えられている規制だと思います。



そして、これがラインオフしたプロジェクタのロービーム。シミュレーションソフトは超強力なアシスタントです。


カットオフの上方の配光は、道路標識の照射、歩行者の認識を意図したもので、限られた光源をどう工夫して、過剰にならないように配光するか、時間のかかる作業でした。


広告コンテンツで紹介されていますが、このヘッドライトは寒冷地冬季におけるLEDヘッドライトの大敵であるレンズへの積雪対策を組み込んであります。全くもって省エネとはかけ離れていますが、プロジェクタからの排熱を再利用に加えて、別途追加のセラミックヒーターで加熱した内気をコンベクションファンにて循環させる、エリア融雪設計です。

かなり濃い、需要もなさそうな内容になりましたが、もし興味のある方いましたら、日本のヘッドライト規制の勉強してみたいので、メッセージ下さい。

ここ一週間熱波に見舞われていまして、とにかく砂漠は暑いのです。
さらに追い打ちとでも形容しましょうか、日中数時間程度の計画停電などという御触れがでまして、つまり暑い＝エアコン皆でMAX＝トランスフォーマー過労働⇒冷却追いつかず＝火災の防止必要という寸法にて、非常に残念なことに、小生の居住区がその計画地区になってしまっていたわけです。

よって、冷却手段なくして、この熱波は流石の小生でも紙一重ですので、数時間エアコンを楽しむ手段んとしてのドライブを決心しました。

どうせなので、ラスベガスにでも立ち寄ろうかと、このクソ暑い中、もっと熱い地域へドライブというどうにも合点の行かない罠に掛かってしまいました。

その暑さたるや、、、124F!!!　摂氏でいうところの51Cでありまして、車内こそ快適ではありましたが、窓ガラスに腕があたりましたところ、、あちち！！！なわけです。
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道中渋滞は一切なく、景色は大変よろしく、週末のプチドライぶとしては、大変愉快でした。

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ここまで人の少ないラスベガスは初めて見ました。なにしろ、匍匐前進よりも早く走行できたわけですので。
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そして帰路、大きな給油所に立ち寄ったところ、、
pump #96!!!!!　　96個もポンプがあるわけで、広告文句は「No waiting！」
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いうまでもなく、最後のポンプにて給油を試みるわけですが、同様の企みをもった輩がすでに陣取っておりまして、屈辱ながらその手前、94番ポンプにて給油しました。

日も暮れ無事、帰宅、21時。無念、、気温はまだ103Ｆ＝39.4Ｃでした。

殴り書きスケッチの構想は３年も前になりますが、長いこと研究を重ねてきた、フィラメントの高い光束密度と配光特性を模する、「バーチャルフィラメント」オプティックを採用するLEDバルブがついに完成しました。

紹介する内容がやや多くなります。LED関連技術に興味のある人だけ、流し読みしてみてください。


まず、このバルブは、シグナルランプに使用されるT20/T25サイズの電球バルブに相当するLEDバルブです。
出力がある程度高いため、放熱条件の制限によりソケットレベルで交換するタイプとなりました。

コア技術は、側面/前方発光変換にすぐれる光学グレードのポリカーボネートのバーチャルフィラメント＋バックシュートに優れるブリッジミラーのハイブリッドデザインにより、面発光であるLEDの発光特性を、擬似点（線）発光のそれへと変換、そのサイズをフィラメント近似サイズまで縮小、3x2の長方形にレイアウトした6つのCree XQ-E エミッターは、高密度に擬似発光点にて凝縮されます。



以下は、完成した実物の画像です。レンズ内前屈折にて、頂点部へ到達したエミッタの蛍光体が確認でき、たま、部分はブリッジミラーの拡散、バックシュート領域にも確認できます。


バックシュート領域では、主にブリッジミラーによる反射が有効です。


発光特性を変換すること自体がロスではあるのですが、これにより、発光エリアとヒートシンク部分の分離が行われ、フィラメント近似の発光特性が実現されます。




今回、長方型のレンズを採用したのは、フィラメントが厳密には点ではなく、コイル状、円柱状の発光体を成しているためです。

現在マーケットで入手可能である類似のバーチャルフィラメントLEDバルブは、そのどれもが円形のクロスセクションを有し、またそのサイズもフィラメント比では、数倍以上のサイズであり、角度ごとの擬似発光点領域が大きく乖離、その結果、フィラメント光源を前提に設計されたリフレクタ焦点における光束密度が著しく低下してしまいます。

どれだけ大量の光束を誇示したとしても、焦点に位置する光束量（光束密度）が伴わなければ、照射パターンにおける設計輝度には遠く及びません。

以下が、現在マーケットで入手可能であるバーチャルフィラメントバルブ商品との比較写真です。
左側に比較バルブ、右側が新設計の本バルブです。

下欄に示すラインは、それぞれの照射分配の、擬似発光点をトレースするものです。本バルブでは、トレースのラインが一点に集中するのに対して、比較バルブでは、複数点に集約します。つまり、あるグループにて焦点調節を行った場合、その他のグループの分配は、焦点に位置できないことを示しており、これがリフレクタの使用効率の低下原因となります。


光束で言えば、本バルブのそれはおよそ-30%近く低い設定ですが、リフレクタによる集光効率は、フィラメントのそれに非常に近い効率で近似するため、照射パターンにおける設計輝度にて大きなアドバンテージがあります。





以下チャートは、シミュレーションによる、リフレクタ発光効率の評価サンプルです。


左に比較バルブ、右に本バルブ、最上段は、電球フィラメントのレファレンス値（目標値）を示します。
光源光束に対しての、サンプルリフレクタによる最大照射輝度を評価係数とした場合、比較バルブでは最大1.18、本バルブでは1.71の評価となり、これは目標値である1.79により近い、フィラメント特性の実現性が高いことが確認されました。


シミュレーション結果の確認を、いくつかのOE設計のランプリフレクタを使用し、ケース評価を行いました。

ケース１
電球フィラメントとの照射パターン比較　（パターン比較のため、出力を調整してあります）

左に本バルブ、右に電球レファレンスです。　　照射パターンは、かなり精密に再現されています。






ケース２
比較バルブとの照射パターン比較　（左に本バルブ、右に比較バルブ）



本バルブの出力は、光源にて560lmであり、比較バルブでは700lmです。
リフレクタの集光効率をいかに活用できるか、光源が強力であることと、システム効率が良いことは、比例しないことを証明しました。

ケース３－１
比較バルブ（左）　本バルブ（右）　（近距離での観察）

ほとんどのユーザーは、取り付けたバルブのいわゆる「明るさ」を評価するための、一般的な距離での観察では、比較バルブの大きい乱拡散により、「明るい」印象を持つことが多いと考えられます。




ケース３－２
比較バルブ（左）　本バルブ（右）　（中距離以上での観察）

ケース 3 －１観察を、中距離から観察。
比較バルブでは、集光効率が低く、輝度が低下、近距離での明るいと思われた印象は、距離に追随できず、輝度の脆弱性を示しました。


シグナルバルブの目的は、「認識してもらうこと」であり、その認識は、実用域においては、100m～300ｍといった遠方からの認識性を目的としています。
本バルブの開発においては、純正バルブベースのリフレクタ設計を活用できる、本来の意義に限りなく近いバルブ光源を実現することに集中しました。


オンラインマーケットでは、発光特性を全く無視した、しかも理想理論値の最高値のみで光束を宣伝する商品が多く見受けられます。　LED工作、DIY研究者として、意味のある数字を、意味のある設計にて実現することの重要性を紹介してみました。




放熱設計の詳細は、また次回、時間を見つけて行いたいと思います。



ちょっと、長文すぎましたか？？
LED工作好き様たちに興味を持ってもらえるとうれしいです。

やや内陸に引っ越しましたところ、非常に気温の高い砂漠気候でありまして、連日、日中はおよそ摂氏でいうところの四十度を超えるわけです。
昨今の快適装置として主流である蒸気圧縮冷却機における冷房では、特に割高である日中の電気代が非常にかさむことであろうと思われるため、幸いにも高くない湿度を利して、直接気化式冷却装置を自作する寸法です。







出来ました。



機構はというですと、喞筒にて吸い上げた水を、目の荒い、濡れてなお通気性を保つような海綿のような素材に滴下することで、同素材を水にて充分に湿潤させ、後部に配置した扇風機の風が湿潤した同素材を通過する際に、蒸発による気化熱の移動を持って、冷却された空気を押し出すものであります

滴下水は下部に設置の貯水槽にて回収、再び喞筒にて吸い上げの動作を行う仕様です


使用方法について、若干の留意事項があり、一つ、使用部屋に排気を確保する
一つ、貯水曹に十分量の水を常時確保する

以上に留意し、簡易冷却機をenjoyだぜ！！！

2度目の世界大戦が収束を迎え、1942年に建設された海兵の為のバラックも間もなくその必要性を失うと、その地に僅かに残ったものは残骸である混凝土の瓦礫、スラブのみとなった。

ここはSlabCity、瓦礫の街。

ロスからは南東に200マイル程の砂漠地帯である。

そう遠くない二ランド周辺にて、かつて乏しい就労環境ではあるももの、細く栄えていたハーブ収穫、農産業に従事していた一部の貧しい者達が、乗り捨てられたトレーラーなどに住み着くようになったことがSlab Cityの始まりとされている。
やがて資本社会での生活を諦めた、またはそれらに属することを自ら離脱し、自由を求める者たちが、Slab Cityにたどり着くと、残った瓦礫をそれぞれに住居とし、オフグリッドのコミュニティが形成されていった。
上下水道、ガス、電気、公共インフラは無い。州法および連邦法の管轄下ではあり、州警察が事件に駆けつけることはあるものの、コード地区ではないため、建造物などに対しての規制、取り締まりは実質存在しないことから、最期の自由の地と呼ばれることもある。 夏期は日中摂取45度を超える砂漠の中の瓦礫の街。定住者はそれでも150人程度はいるという。

ガラクタがいたる所に散らばり、不法に乗り捨てられた車、トレーラー、粗大ゴミの吹き溜まりは、市によって回収される事もなく、
しかし住民はそれらを使い住居の機能部品の一部として使用したり、時に独創的なアートを作り上げたりすることもある、その瓦礫の街の一角には、そうしたアートが集められたEast Jesus と呼ばれる区画がある。
今や、幾らかのアーティスト達が自己を表現出来る為に集まる街という側面もある。
冒頭の写真は、そのEast Jesusの入り口である。






時系列が前後となったが、Slab Cityへの入り口付近には、Salvation Mountain と呼ばれる丘がある。不毛な砂漠の土のそれとは似てもつかない、非常に彩度の高い、ペンキによってカラフルに塗られた丘は突然現れる。レオナード・ナイトという人物が
『世界中すべての人々が愛のメッセージを見て、どこの国の人々も、仲間の人にもっと愛と思いやりを持ってほしい』
という願いを、30年以上にわたり、この丘に一人でメッセージとして描き続けた。2014 他界。




北上すること20分程度、かつて「砂漠の奇跡」と呼ばれ、一大リゾートとしての開発が進んだSalton Sea湖畔のBombay Beachにたどり着く。Seaとは言うものの、内陸湖である。湖水面は、海抜-227フィート。1905年、大規模灌漑施設の設計ミスにより、コロラド川は氾濫し、その後18ヶ月間に渡り大量の水がソルトン盆地に流れ込んだことで巨大な湖が形成された。

突然現れた巨大内陸湖は、砂漠のオアシスとして、商機を見出した不動産投資家達は次々にウォーターパーク、ゴルフコース、ホテル建設事業を立ち上げ、また偶発的な巨大な潤いは、ハーブ園など、農産業をも包括する新開拓を成した。

当時人口増加の一途をたどっていたHollywoodなどの富裕層の一部はこのオアシスを知ると、都会の喧騒を嫌い、そこから移り住み、ジェットスキーを、ゴルフを、スポーツフィッシングを楽しみ、ここに砂漠の奇跡、一大リゾートが完成した。



しかし、成功は長く続かなかった。そもそもの始まりが偶発的な氾濫による、出口となる水路の無い湖は、流れが発生する事はない。巨大な水溜りであり、砂漠の乾燥気候において、時折流れ込む不定期の降雨の水を除いて水源はない。不確定な水源供給に対し、大リゾートの農産業を支える灌漑に大量の水の消費は確定要素であり、砂漠における乾燥気候は、蒸発を促す。塩分濃度の上昇が避けられなかった。また付近の農耕地を通り流れ込む農薬を含む、肥えた水が絶えず流れ込み、水質悪化の一途をたどり、そしてかつてのリゾートは廃退、廃墟の湖となる。

湖畔は、遠目で見れば静かなビーチ。人を見ることもなく、半ば湖面に沈んでいるブランコの支柱、塩の結晶で覆われた船着場、朽ち果てた帆が僅かにたなびく乗り捨てられたボート、付近の廃墟と化した建物。圧倒的な「非日常」の寂しい光景である。

砂浜は、海岸のそれとは大きく異なり、広大な湖岸線を覆うものは打ち上がったフジツボの殻と、死んで打ち上がり、干からびた魚の骨が混じる、骨浜という言葉が形容に相応しい。


西海岸経済の中心、ロサンゼルスから車でわずか数時間の距離には、それとは全く違う歴史を刻んだ場所が存在していることを目の当たりにした、興味深いロードトリップとなった。

という、ドキュメンタリー風に紹介してみました！