NEW ハリアー ドア・カーテシランプVer.2・LEDカレントミラー回路・高効率化
Last Updated: Monday, July 23, 2007 00:46:51
前置き

ドア・カーテシ・ランプのLED化第2弾です。

前回は
・LED12ケ版+CRDはE103(10mA)を2ケとし4回路並列
・LED8ケ版 +CRDはE153(15mA)を1ケとし4回路並列
として作成しました。

消費電力的に非発光部分であるCRDに消費される電力が非常に大きく
もったいないので第2弾として効率化改善に取り組むこととしました。

【Ver2での改善点】
・非発光部分での消費電力低減(0.2W以下)
・LED数を増加しより明るく(8 or 12ヶ→18ヶ)
・消費電力はVer.1 12ヶ版とほぼ同等の1W程度

を念頭に改善することにしました。

Ver.1 CRDを使用した際の消費電力
12.45V時 LED発光部 定電流回路 トータル消費電力 発光効率
LED12ケ版(運転席) 0.54W 0.42W 0.96W 56.25%
LED8ケ版(助手席) 0.27W 0.45W 0.72W 37.50%


【18ヶ版:今回の省エネ・高輝度バージョン (LED12ヶ版比較)】
12.45V時 LED発光部 定電流回路 トータル消費電力 発光効率
LED18ケ版
(運転席・助手席共)
0.81W 0.186W 0.996W 81.325%
+50.0% -55.71% +0.036% +25.08%

Ver.1 CRDを使用した際との消費電力比較は以下の通り
12.45V時 LED発光部 定電流回路 トータル消費電力 発光効率
運転席側(12ヶ) +50.0% -55.7% +0.036% +25.075%
助手席側(8ヶ) +200.0% -141.2% +38.333% +43.825%

改善ポイントは

・非発光部分の消費電力を押さえる
・効率UPにより、12ヶ版と同等の消費電力でより明るく
・定電流生成は可変三端子レギュレータ LM317LZにより生成

今まで白色LEDで定電流回路+カレントミラー回路を紹介していましたが
白色LED13ヶ: リア・ルームランプ 高輝度白色LED化とカレントミラー定電流回路の製作

白色LED17ヶ: バックドア・ランプ 高輝度白色LED化とカレントミラー定電流回路の製作

カレントミラー回路を赤色LEDで作成する場合の質問(ブレーキランプ・バックランプ用途)
も増えてきましたので、これを利用します。


設計構想と回路図

・使用LED数
3×6列で18ヶ使うこととしました
定電流制御部 LED 3ヶ
カレントミラー駆動部 5×3=15ヶ

・設計電圧
12.45Vでフル発光としました。
LED5ヶ直列による11.25V+カレントミラー部 1.2Vとの合算

・加工寸法
ドア内張りを加工することなく、電球タイプの置き換えですむ様(カーテシレンズASSYは交換要)
基板や大きさに留意しました。(装着でさらに幅を狭めることになりましたが)

・回路図
作図には岡田仁史氏の回路図エディタ BSch3V を使用


使用LED

Ver.1 と同じ 台湾OASIS 製の超高輝度LED 5φ 赤/ TOL-50aURsCEs を用います。
安価であること(1ヶ53.5円)と超高輝度LED(12,000mcd)であるためです。

光度 Iv 12,000[mcd]
最大分布発光波長 λp 635[nm]
順電圧V f typ 2.25[V]
順電流I f 20[mA]
照射角2θ 20[deg]
許容損失 P d 45[mW]

データシートはこちら

LEDデータシート
LED技術資料

データシートはAcrobat文書です。Acrobat Readerのダウンロードはこちら。

値段も10個パックで535円(税込)だったので40個を購入して
やってみようかと考えました。


使用部品と価格

今回のDIYで使用した部品一覧です。(価格は税込)

部品 型名 メーカ 単価 員数 購入先
超高輝度LED(赤5φ) TOL-50aURsCEs OASIS \53.5 36 千石通商 (10個\535)
可変3端子レギュレータ LM317LZ National Semiconductor \105 2 共立エレショップ
金属皮膜抵抗(S2) 62Ω±1% 1/4W \10 2 サトー電気
金属皮膜抵抗(S2) 30Ω±1% 1/4W \10 8
チップ型NPNトランジスタ 2SC2712 (Y)
2SC1815のチップ版
東芝 \8 8 パーツフォレスト
30個パック\240
ユニバーサル基板 ICB-293GV サンハヤト - 1 自宅にあったもの
グリーンレジスト GR-303 - 1
RTVゴム KE-45W 信越化学 - 1
部品代合計 \2,300 (運転席・助手席分)

加工と製作の模様

実体配線図の希望も多いため、下記の様になります。

なお、可変3端子LM317LZは基板内に配置していますが、
実体配線図上では接続配置を明確にするため基板外にレイアウトしています。

実体配線図 LED側から

実体配線図 ハンダ面側から

LED 18ヶを基板に並べたところ。 裏面ハンダ付け後

グリーンレジスト GR-303 加工後 LED発光側から見る

カーテシレンズ装着状態 横から見るとこんな感じです。

振動対策で、RTVゴムで固定します。運転席側・助手席側2セット LED18ヶ版(今回)と Ver.1 12ヶ/8ヶ版 との比較


動作確認と装着状況

通電した結果

レンズ無し18ヶ点灯状況
撮影条件:シャッタースピード:1/20s, F値:5.6, ISO感度:100
レンズ越しで照射と基板側から見る

レンズ越しで見た場合 カバー無しでの照射状況。10m先の車のヘッドライトリフレクタ反射
撮影条件:シャッタースピード:1.6s, F値:5.6, ISO感度:200

Ver1との点灯比較

照射先の柱は6m先に位置しています。
LED数 18/12/8ヶの比較での撮影条件はすべて同じです。
シャッタースピード:1/10s, F値:2.8, ISO感度:200

18ケ版、今回製作のもの
撮影条件:シャッタースピード:1/10s, F値:2.8, ISO感度:200
12ケ版(Ver1)
撮影条件:シャッタースピード:1/10s, F値:2.8, ISO感度:200

8ケ版(Ver.1)
撮影条件:シャッタースピード:1/10s, F値:2.8, ISO感度:200
今回の18ヶ版、発光拡散状況
撮影条件:シャッタースピード:1/20s, F値:2.8, ISO感度:200

装着後の点灯状況

実際のカーテシランプとしての点灯・照射です。

18ケ版、運転席側
撮影条件:シャッタースピード:1.6s, F値:2.8, ISO感度:200
18ケ版、運転席側
撮影条件:シャッタースピード:1/2s, F値:2.8, ISO感度:400 屋内照明有

前方からの見え方の違い 足元ばっちり照らしています

回路検証

回路検証です。
記載は後にしていますが当然点灯確認の前に実施しています。

また、電源電圧を可変させた場合の点灯状況です。
LM317LZのVrefは電源電圧10.94V以上 1.238Vで一定。

電源電圧 11.726V以上ですべてのLEDが20mA一定の定電流駆動(フル発光)となりました。

14.98V (ここまでの電源電圧はありませんが) 14.32V (カーテシランプ電源ハーネス上での上限)

12.05V (バッテリ駆動時想定) 9.12Vさすがに暗く感じます。この時Vref=1.02V LED駆動電流16mA


終わりに

今回はVer2と言うことで、Ver1での問題点解決を重点としました。
期待通りとなっています。


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