2008年7月 中の人19歳
高出力な懐中電灯が欲しい!
市販品は1Wだとか3Wだとか、100灯だとかなんだとか、確かに明るいが、足りない!足りないんだ!
夜、野山を駆け巡るとき、自転車に乗っているとき!まるで太陽の下を歩いているような!そんな明るさが欲しいんだ!
そう!そんな誰も見たこと無いような明るさのLED懐中電灯が欲しいんだ!
よし、自分で作るぞ!

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市販LEDじゃ役不足
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市販されているLEDでは到底目標としている出力は出ません。 フラッシュライト用や照明用として日本国内で出回っている品はせいぜい最高でも5W程度です(2008年現在)。
これを使ってもいいのですがいかんせん出力あたりの値段がお高い。
海外ならばもっと高出力で安価なLEDがあるのでそれを使ういがいありません。 |
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中国から高出力LEDを輸入
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高出力LEDといえばCREE等があるのだが、 まだこの懐中電灯を作ったときには1ダイに1コアしかLEDが乗っていない状態で、1ダイに複数個のコアを載せたパワーLEDをはOSTER程度し出していませんでした。しかしOSTERは値段がめちゃめちゃ高い(1コア数千円とか)。
そこで探し回った結果、韓国SoulsemiconductorのSSC-P7という10WハイパワーLEDが中国で異常に安く売っていたのでこれを使うことにしました。

その10WLEDを搭載したのがこの懐中電灯です。

ちょっとわかりにくいですが奥の建物まで100m程度で明るく照らせています。
このLEDいろいろぶっ飛んでいて、まず1ダイに4コア。しかも1コア1コアが一つでパワーLEDの出力を持っています。LEDの特性上複数のハイパワーLEDを微小な領域に集中させるのはリスキーな事なのであまりほめられたものではないのですがそこは韓国クオリティーで短時間でも高性能をというコンセプト。素晴らしいです。
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発熱は大敵
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「LEDは約10万時間の寿命がある」と言われるが、アレは嘘だ!
厳密には嘘ではないのですが、実際にはそれよりもかなり寿命は短いです。というのも、LEDは熱によって寿命が極端に短くなるため、放熱がしっかりしていないととんでもない勢いで劣化していくのです。高出力LEDは当然発熱がすごいので寿命の点では不利。
照明用擬似白色LEDは実際には青色LEDに黄色のフィルターを被せて補色で白に見せているのですが、この黄色のフィルターが熱で劣化することにより光量が落ちて寿命を迎える、という仕組みになっているそうです。
そして照明用の高出力LEDは本来のマージンギリギリまで電力を投入するので発光部温度は普通に100度を超えます。そのため動作限界として多くのメーカーはコア温度を百数十℃までなどと定めています。
無論100度を超えた状態で光らせ続けさせれば寿命は10万時間どころか1000時間も怪しいです。とある5WLEDを殆ど放熱させずにコア温度130度程度で使ったところ輝度が新品の8割に落ちるまでわずか400時間だったらしいです。
放熱をしっかりしないと高出力LEDの寿命は電球以下になるので今回の懐中電灯制作では注意。
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まぁ細かいことはいいので・・・・・
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さあ早速製作だ! |
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まずは中国から高出力LEDを12個輸入します。1個19ドルでした。

同じくリフレクターを個人輸入します。

次にアルミの切削用に卓上旋盤を購入します。
7万円でした。



(バカだコイツ)
ちなみにアルバイトで稼いで買いました。
金属材料はオークションで土管の切れっ端を買いあさります。(数百円)
適当に設計して穴開けたり削ったりします。
 

旋盤で削ります。
この中に
パソコン用のフィンを入れます。


このフィンでLEDの熱を放熱します。

まぁこんな感じで適当にイメージ図を書きます。


こんな感じにアルミ板にSSC-P7 C-binをマウントします。

LEDを入れる板を削ります。


LEDの径があわないので広げます。

オークションで買ってきたドカンの切れ端からハウジングを削り出します。

これがライトのヘッド部分になります。ハウジングが薄すぎてネジタップを切ったら貫通してしまいました。

このアルミのハウジングの中に放熱フィンを組み込みます。ちなみにこれはpentium4に付属してるCPUファンを削って形を整えたものです。

ファンも順調に回っています。これで100W前後の放熱が可能なはずです。
LEDは最高150Wで駆動させますが、天下のLEDと言えど、投入エネルギーの8〜7割は熱になります。なので100W以上の放熱能力が必要になります。

LEDの熱を逃がすのにグリスを付けます。 

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リフレクタの絶縁に絶縁テープを貼ります。

リフレクタをつけます。

うつくしいいいいいいいいいいいいいいいい

うっつっくしししいいしいいいいぃいぃいいいいいいいあいいあいじいいあいえいいあsdfhlふじこ!!!!!

なんとなくレンズを付けてみます。

軽く光らせてみます。出力0.1%

横倒しにしてもちゃんとLEDはくっついています。 
天板として旋盤で削り出したアクリルをはめ込みます。

レンズを通すと高出力LEDのお姿が・・・

光らせます。(出力3%)

気分を良くしたので外を照らしてみます。

かなりヤバイ明るさですがまだ出力の20%しか出ていません。
あまり焦点をしぼらず、広範囲を均等に照らす目的で造ったのでちょうどいいかんじです。遠くの一点を照らしたいならHIDを光源に造ったほうがいいです。
ヘッドは完成なので旋盤にくっつけて磨きます。 

これで150Wの懐中電灯のヘッドが出来ました。
あとはLi-ionバッテリーを入れるハウジングと大電流駆動回路が必要ですが、まだそれは出来ていません。16Vで10Aの出力が出せるDC/DCコンバーターなんて作ったことが無いので本を買ってきて勉強です。
回路の高効率化には時間がかかるのでその前にまずは実際に道路で使ってみることに。

自転車に付けて出力15%で使用です。
出力30%でも車1台分位の明るさはあるので、相当明るいです。
こんな自転車が車道走ってたら原付も裸足で逃げ出します。
かなり満足です。これを最高出力で動かせれば山でも快適に行軍出来ます。
さぁ、回路を作りましょう。
続く 2008/12
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