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2011年12月21日

LEDとドライバーを結線する

CrreのXM-Lが届いたので、早速ヒートシンクに接着して結線までしました。LED素子をヒートシンクに接着するのは、専用の接着剤でもいいのですが、後々剥がす時に便利なようにサーマルパッドというシールを使用しました。

結線は、半田ごてを使用するのですが、ある程度W数の高いものを使用する方が良いと、しんさんからアドバイスいただきました。なので、Weller社の40Wを購入しました。まあ、$27ぐらいなのでそんなに高くないです。
下が結線したものです。下手だなあ。。。。
3個直列で結線しました。直列なのでLEDのマイナスを、次のLEDのプラスに繋ぎます。
XM-L_soldering.jpg

次に直列に接続したLEDとドライバーの接続です。
プラス、マイナスが関係あるので、ドライバーの「V+」と書いてあるところを、LEDの「プラス」に接続します。ドライバーの「V-」は、LEDの「マイナス」に接続します。下の写真は、ドライバーのLEDに接続する側。
Driver_to_LED.jpg

次にドライバーとパワーコードの接続です。アメリカでは、グランドがあるのでパワーコードには3本ありますが、日本なら2つだけかも。
しんさんに質問して、パワーコードの方はACなのでプラス・マイナスは無いことを教えてもらいました。パワーコード側の緑の線はグラウンドなので無視。他の2本の線をドライバーの2本と接続。ACなのでプラス・マイナス関係ないのでどちらに繋いでもOK。
Driver_to_PowerCode.jpg

以上、全部結線してからパワーコードをコンセントに挿して点灯試験を行いました。もし、点灯しなければ半田付けが甘かったりするかもしれません。LEDは、結線する前に1.5Vの電池2本を使用して、正常に点灯することを確認しておくとよいです。

2011年12月18日

LED素子の仕様の見方

自作LEDシステムライトを作るのあたって一番良くわからなかったのは、LED素子の仕様の見方。そこはしんさん、エイジさんなどの諸先輩がにお聞きして理解を深めていきました。この場を借りてお礼を申し上げます。

さて、今回の自作で使用する素子ですが、1つはCreeのXM-LのCool Whiteです。購入したサイトの仕様を見ると以下のとおり。

  • Min. lumens 280 @ 700mA
  • 3000mA max. drive current
  • 5,000-8,300K color temperature
  • 125 degree viewing angle (without secondary lens)
  • Forward voltage 3.1V @1500mA, 3.35V @3000mA

なんとなくわかる気もしますが、もう少し説明を。
色温度(color temperature)はすぐに分かると思いますが、どのような波長が含まれているか知りたいですよね。CreeのXM-Lのデータシートを見ると下のグラフを見つけることができます。今回使用するのは5,000−8,300Kなので青のラインを見ると良いです。
XL-L-spectrum.jpg

LEDを駆動させるのにドライバーというものが入ります。このドライバーの種類には簡単にいうと二種類あり、電圧を変えることにより調光できるタイプと定電流(Constant Current)を流すタイプです。今回は調光を予算の関係で選択肢から省いたので定電流を流すドライバーを選択しました。
使用するドライバーは、XM-L用にMean Well LPC-60-1750 constant current driverを使用します。見てわかるように1750mAの電流が一定に流れます。
少し話は戻りますが、上のXM-Lの仕様を見ると3000mAまで流すことができます。しかし、最大電流を流すということは、それだけ素子の寿命を縮めることになります。なので、1750mAなどの電流を流して使用することになります。
仕様にある3.1V @1500mAというのは、1500mAの電流を流すと、その素子にかかる電圧は3.1Vだよと言っています。要するにW(消費電力)=V(電圧)xA(電流)なので4.65W駆動です。下のグラフを見てください。赤のラインがそれにあたります。では、1750mA流すとどうなるかというと、青のラインになります。約3.15Vですね。なので3.15Vx1.750A=5.5125W。約5.5W駆動になります。
XM-L_V-A.jpg

次に、Lmが流す電流によってどのように変化するのかということです。仕様を見ると280 @700mAとあります。これは、700mA流すと280lm最低あるよと言うことです。下のグラフの赤線を見てください。今回は1750mA流しますので、下の青線を見てください。これを見ると700mA流したときに比べて225%明るいとなります。要するに2.25倍ね。lmで言うと280x2.25=630lmとなります。かなり明るいですよね。これはPAR値にも同じように言えるらしいです。
XM-L_Lm-A.jpg

間違いがあればご指摘ください!

2011年12月17日

自作LEDの波長を考える

前回の記事から随分たってしまいましたが、パーツは着々と届いています。途中不運な事故に見舞われ少し計画が遅れていますが、色々と考えられてよかったです。
前回も書きましたが、目指すは14000Kのメタハラです。海外でも評判がかなりよいPhoenixの14000K球を参考にしたいとおもいます(コーラルグローのOEM球かな)。
では、そのPhoenixの14000Kがどういった波長なのかと言いますと下のグラフの通りです。因みに実測した値だそうです。Sanjay Joshi博士のサイトは便利っす。
波長のピークは455nmあたり。当初はCreeのBlue(ピーク;465-485nm)だけでを考えていたのですが、それでは455nmにピークを持ってくることができないことが発覚。なので急遽CreeのRoya Blue(450-465nm)を使用することにしました。
波長を見てもらうと分かりますが、420nm(バイオレット)や505nm(シアン)の波長は含まれていますが、それほど大きなピークはないです。

Phoenix14000K.png

エイジさん所のLEDスペクトラを使用してシミュレーションすると、以下の波長になりました。
シアン、420nmは、使用するLED素子の仕様が分からないので他のものに置き換えています。なので、少し変わってくると思います。多少ずれがあるかもしれませんが、まあ大体の波長はカバーしていると思います。

Prototype.jpg