NEW ハリアー LED オーバーヘッドコンソール照明白色+高輝度化

シフトレバー(チェンジレバー) LED照明の方が分かりやすいかもしれません。
解説書とかだと「フロントパーソナルランプ：コンソールアッパー照明」として記載されています
はて、シフトレバーは照射外？？

・発光色を変更　アンバー色 → 白色

・高輝度化を図る(もちろん定電流制御)

まずは対策を取るに当たっては、純正照明の回路構成を調べることからですね。

以下の様になっています。

当然定電流制御はしていません。抵抗による電流制限ですが

実にもったいない
9V以上の電圧降下を抵抗で発生させていますが
かなり電流を絞っています。
定格10mA程度のアンバー色のLED(順方向電圧 Vf=1.9V)を並列で使っています。

・白色LEDへの交換
単にLED(白色LED 順方向電圧3.6V程度)へ入れ替えだけですと

順方向電圧が1.9V→3.6Vに上昇する関係上
抵抗端子間電圧7.8V-9.7V(同じく電源電圧 12.50V-14.40Vとして)であり
電流は 3.55mA-4.41mAに制限されてしまい、高輝度LEDを用いても電流が小さすぎて
高輝度LEDを使う意味がありません。

上記回路で「高輝度」白色LEDへ換装するならば、定格順方向電流が大体20mA程度ですから
これを超えない程度の抵抗へ変更し15mA～20mA程度の電流を流してあげる必要があります。

手法として

1.抵抗値の変更 2.2kΩ→ 560Ω へ交換(白色LEDの自己発熱による順方向電圧降下:3.0V程度を見越す..過電流防止)
2.チップ抵抗→定電流ダイオード(CRD)へ交換(E153:15mA or E103×2:10mA×2)
3.定電流回路の挿入

がある訳ですが、

×【1.抵抗値の変更】
まあ、同じチップサイズ3216(3.2mm×1.6mm)の抵抗ならハンダ付けはそれほど難しくありませんが
輝度一定ではないです。
個人的にはまず使うことはありません。

特にLEDの温度上昇に伴う、順方向電圧Vf低下を見逃して定格で見積もると痛いことに..
周辺温度が上昇した際の順方向電圧Vfがどのくらい低下するかを見越し、
その分の電圧低下が抵抗の端子間電圧の上昇となりますので、
その値で定格を超えない抵抗値決めはMUSTです。

上記は白色LEDでの計算ですので
高輝度アンバー色やオレンジ色(例: 東芝TLOH20TP 15,000mcd Vf=2.0V/20mA at 25℃とか)
で行うのなら、温度上昇で1.7V 20mA以下として620Ω(E24系列)を選択するといった具合です。

○【2.定電流ダイオード】
CRD (Current Regulative Diode)ともいいます。
これが一番無難です。
端子間電圧も十分ありますので。

◎【3.定電流回路】
もともとこの場所は配置とランプ系の廃熱がくるところで温度変化が激しい場所です。
実は Luxeon LEDマップランプ用の定電流回路をこの基板の上に10mmスペーサを通して
配置しています。

それゆえ発熱源をそばに置いてある関係上、
上記【2.定電流ダイオード】への換装は、温度特性が良くありませんので
今回これを採用することにします。

【3.定電流回路】を用います。
が、並列接続をする必要はなく、
で直列接続へ変更が容易です。

仮に片方が破損した場合共倒れ(両方のLEDが点灯しない)リスクがありますが...

全体電流(D1ダイオードとQ1コレクタ電流)に40mAも流す必要もない(最大100mA)ので
・パターンカット1箇所
・ジャンパー1箇所
で直列接続へ変更し、実装されていたチップ抵抗を外し、ここに定電流回路を入れます。

もし、白色系でなく、高輝度タイプLEDでアンバー色やオレンジ色など定格Vfが低いものを選択し、
上述の抵抗入れ替え(2.2kΩ→ 620Ω)で各LEDにそれぞれ20mA近く流す回路構成にした場合も
合わせると40mA程度流れますので、直列回路にするかは考慮して下さい。

定電流回路としては
・温度特性に優れている
・過電流保護回路内蔵
・安価(100円前後)

で今回もシャントレギュレータ(可変三端子レギュレータ)の
LM317LZ(基準電圧:1.25V ドロップOFF最低電圧:3V　最大供給電流:100mA)
のVout-Adj端子間に62Ω抵抗を挟み、20mAの定電流回路を構成することにします。

LED1,LED2の順方向電圧は7.2V(3.6V×2 at If=20mA)と取っているため
LM317LZの最小入出力電圧差を3.0Vとすると
定電流維持するための最小電源電圧(この場合はバッテリー端子間電圧)は
12.50V(ヒューズ、車載配線の電圧降下は無視)と高めです。

ただし今回使用する高輝度白色LED NSPW500BSは
順方向電流If=20mA一定としても
順方向電圧Vfは3.6Vはまずいかないです。(実測で3.2V程度)

使用温度が上昇すると(LED自体の発熱も)、順方向電圧Vfがどんどん下がってきますので(3.0V位に)
その電圧降下分はそのまま可変3端子レギュレータ LM317LZで吸収します。

よってLED2つで温度上昇により1.2V程度の順方向電圧降下しますので
定電流制御は必須であり

このおかげで実際にはバッテリー端子間電圧が11.3V近辺まで落ちていても
また、オルタネータ稼動での端子間電圧上昇(Pレンジ：14V近辺)でも定電流を維持し、輝度一定で光らせることができます。

また、上記のQ1はコンピュータからのスイッチング・滅光回路を構成しているトランジスタです。
シフトポジションがPだと最高輝度
走行中(P以外)では滅光する制御はここです。

参考ながら費用と購入先を(通販可能)
今回は手元にあるもののみですので、この改造に伴って新規に購入したものはありません。

購入アイテム	型番	メーカ	価格単価(税込)	員数	購入先
超高輝度LED(白Φ5)	NSPW500BS	日亜化学	45円	2	パーツフォレスト
可変3端子レギュレータ	LM317LZ	National Semiconductor	105円	1	共立エレショップ
金属皮膜抵抗(S2)	62Ω±1% 1/4W		10円	1	サトー電気
部品代合計		205円

ハンダ面です。赤枠が対象です。	砲弾LEDのリード長さ (奥に見えるのはLuxeonマップランプ)

ジャンパー部	白色LED交換とパターンカット部 (SWの刻印：平成15年1月23日製造？)

保護カバー、 Luxeonマップランプ定電流制御回路装着	LEDを発光側から見たところ

真下から見たろころ、まぶし！撮影条件　F2.80 1.3s ISO感度:100固定焦点距離:6.0mm	照明度合い、十分過ぎます。フロントルームランプ、マップランプはOFF 撮影条件　F2.80 2s ISO感度:100固定焦点距離:6.0mm

チップ抵抗とLEDを外します。	交換するLEDとパターンカット部

定電流生成・制御部を空きピンに装着	横から見たところ

今回の改造対象