自転車ハブダイナモ豆電球LED化改造の配線について
- 自転車の豆電球が切れてしまいました。LED化を考えています。
- 豆電球をLEDに改造するための配線方法を教えてください。
- 初心者でもはんだごてを使い、電気工作を楽しめる方法を教えてください。
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自転車ハブダイナモ豆電球LED化改造の配線について
自転車前輪の豆電球が切れてしまいました。わりと頻繁に切れるようなので、LEDなら明るく長待ちするのではないかと考え、調べてるうちに下記のようなサイトに辿り着きました。 自転車のライト、LED化。https://12volt.jp/bicycle-led-1 面白そうなので、早速切れた豆電球のガラス部分を取り除き、100均で9LEDのライトを購入・分解してみました。 と、ここまではいいのですが、その先の配線のしかたがわかりません。 おそらく、ソケット部分と基盤に着いたLEDのプラスかマイナスいずれかの端子を(LEDに極性とあることはかろうじて知ってます)リード線およびハンダでくっつける、という工程でないかと想像してます。 基盤とソケットの写真添付しました。 この2つを電気的につなぐ配線方法を教えて下さい。初心者ですがはんだごては所有しています。 電気工作の勉強やはんだごてを使う練習を目的としているところもあるので、買った方が早い以外の回答をお願いいたします。
- multiphlale52
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回答No.7 再出です。 取り付けるLED懐中電灯の基板には、制限抵抗が付けてある場合と付けてない場合がありますが、付けてない場合は、単四や単三の電池の内部抵抗が、ある程度高いということに頼っています。 添付の図の一番上は電源DC4.5V、電池の内部抵抗は無視して、制限抵抗あり、LED8個の回路を描いてみました。 ここから、ダイナモ電源をAC15Vp-p(実効値換算で10.6V)と見なした場合の図が添付の中段の図です。 電流制限抵抗は、DC4.5Vの時と同程度の電流にする場合は39Ω程度を挿入したらいいでしょう。 この回路でACだと、LED自体で整流していることになり、LEDの逆耐圧(大抵の場合、逆電圧耐圧は5V程度しかない)の最大定格をオーバーします。 逆耐圧オーバーの対策をしたのが、一番下です。 半分のLEDを逆向きにつけます。 これにより、正の半波の時は正方向のLEDが点灯、負の半波の時は逆方向のLEDが点灯します。 逆電圧は、お互いに逆向きのLEDの順方向電圧以下に制限されるため、逆耐圧オーバーにはなりません。 同時に点灯するLEDの数が半分になるため、制限抵抗は約2倍の75Ωにすることで、1個当たりの電流値を、逆向きにする前と同じぐらいになるようにしています。 LEDの数が奇数の場合、ちょうど半分ずつには出来ませんが、1つ数が違うだけならそんなに問題は無いでしょう。 ただ、実装の向きを変えるときに半田付けを外す必要がありますが、LEDは非常に熱に弱い素子なので、注意が必要です。 半田付けは付けるときよりも、外す時の方が熱を加える時間が長くなりがちです。 逆電圧で壊れるのを防ぐために逆実装にしようとして、半田付けの段階で壊してしまっては本末転倒ですので、よっぽど半田付けに自信のある方以外はやらない方が無難かもしれません。 特に修理等で手早く外す技能を付けている人以外は、外すのを手早くやるのは結構難しいです。
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- kantaro1985
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hahaha8635さん >ほかの人が言ってる問題をすべて解決してますよ これは,解決策というよりも、バージョンアップ策ですね。 イチケンさんの動画に出てくるのほ、元々がLEDになっているダイナモランプを,常時点灯にしようというものですから、元が豆電球の物とは違います。 この動画では、元々の回路が、超高輝度のLED1灯で点灯させるために、最初から全波倍電圧整流回路が組み込まれています。 改造する前から、既に今回の質問者の方の質問内容よりも高度な回路となっている状態で市販されているということです。 倍電圧整流にするには、コンデンサが不可欠ですし、LED以外にダイオードが4本必要です。 元々がLED回路なので、ここまでの改造を出来ていますが、元が豆電球の物に、ここまでの改造をしてコンパクトにライトケース内に収めるのは、かなりのテクニックを要すると思いますよ。
お礼
動画についてのコメントありがとうございました。 元々の質問についての理解もおかげで深まりました。 お礼が遅くなりましてすみませんでした。
- hahaha8635
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動画 https://www.youtube.com/watch?v=bWwPSHPPynk ほかの人が言ってる問題をすべて解決してますよ イチケンさんが帰国子女っぽいので 発音がネイティブではないが 初心者コースとしてはいろいろやってる オシロ使って解析してるのでわかりやすい
お礼
お礼が遅くなり誠に申し訳ありません。 今回の質問についての直接の回答とはならないようですが、 とても参考になる動画のご紹介ありがとうございました。
- iijijii
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リンク先では補強のために沢山配線しているだけで2本でOKです。 バネの内側の2箇所でも、そこに繋がってる2箇所ならどこでもOKです。 もう一つ、LEDの半分を逆向きに付け替えるとそれだけで大分長持ちすると思います。 本当は制限抵抗位入れたいけど、寿命に我慢できなくなったらまた質問してください。
お礼
ありがとうございます。 おっしゃるとおり、リンク先ではたくさんの線が伸びていたので、怖気づいたところ多大でした。あれは補強の意図だったのですね。一本切れたとしても他がつながってるので大丈夫、というような。 基盤ですべてつながっているようなので、プラスマイナスそれぞれ1か所づつつながっていれば、最低限大丈夫、という理解でよろしいでしょうか。 制限抵抗いれたらどうか?というご指摘は他の回答者様からも頂戴しました。必要な対策かなと考え勉強中です。
補足
ひとつよろしいでしょうか。 >LEDの半分を逆向きに付け替えるとそれだけで大分長持ちする とされる理由は、他の回答者様が指摘くださった、逆方向の電圧VRをうけとめる?ため、のような理解でよろしいでしょうか?
- kantaro1985
- ベストアンサー率42% (113/264)
ダイナモを使う場合、電圧の変化が大きい事も問題ですが、それ以外にも問題があります。 ダイナモの出力は交流なので、質問者様が見に行かれたサイトでは、LED自身を整流素子として使って半波整流しています。 でもLEDは逆耐圧が低いので、逆の半波の時に耐圧オーバーで壊れる恐れがあります。 http://www.my-craft.jp/html/aboutled/led_gyakudenatsu.html まあ、壊れる恐れがあることは承知の上で、何も対策せずに簡単に作って、壊れたらまた新しいLED買ってきて付け直すのもアリなのかもしれませんが。 私が作るなら、面倒でもちゃんと逆耐圧に対する対策をします。 対策方法は、回路図書かないと分かりにくいので、締め切られてなければ明日にでも書きます。
お礼
ありがとうございます。 勉強することも多く、お礼が遅くなりましたことをお詫びします。 >ダイナモの出力は交流 ちょうど順方向電圧という言葉を学んだところでしたが、逆方向の波VRについて意識を向けてくださいました。感謝いたします。 >LEDは逆耐圧が低いので、逆の半波の時に耐圧オーバーで壊れる恐れがあります これはいまの私のケースで必ず対策しなくてはいけないことですね。使い捨ての欠陥回路では意味がありませんので。 他の回答者様からいただいたご指摘とも照らし合わせながら読ませていただくと、より重層的な理解が得られたように思われます。 他の回答者様が、ダイオードも必要だよ、とご指摘くださったのは、このことではないかと思いいたりました。 >半波整流回路とは、電流をある正・負どちらかの方向にのみ流れるようにする回路(整流回路)のうち、交流電流において正・負の両方の方向に流れている電流のどちらか一方だけを流すことによって整流を行う回路のことである。 半波整流回路は、主にダイオードなどを利用して実現される。 すでに回路図はいただいているようですが、これから順次じっくり勉強させていただくつもりでおります。 まずはお礼の第一陣まで。
- lumiheart
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>しかし、20Vにもなるのですかハブダイナモ、、なかなか波がありますね。 定電流方式ハイパワーLEDドライバモジュール(3W1個点灯 https://akizukidenshi.com/catalog/g/gM-04790/ LEDドライバ IC https://www.monotaro.com/g/04452306/ 定電流ダイオード(CRD) https://www.marutsu.co.jp/GoodsListNavi.jsp?path=1900190010 定電流ダイオード(CRD)の原理と使い方 https://shop.cqpub.co.jp/hanbai/books/41/41241/41241_5syo.pdf http://nteku.com/diode/teidenryu_diode.aspx
お礼
>定電流ダイオード(以下,CRD:Current Regulative Diode)は,加える電圧や負荷抵抗が変化しても,常に一定の電流を流すことのできる素子です なるほど! 漕ぐ速さ次第で電圧が変化するような自転車のライトなんかには、ぴったりの部品に思えます。 ご紹介いただいたページをまだざっと見た程度ですが、詳しい使い方など勉強してみたいと思います。 ご紹介ありがとうございます。
- hahaha8635
- ベストアンサー率22% (800/3609)
https://www.eiwa-chem.co.jp/knowledge 2:10から ダイオード コンデンサー 抵抗が必要 動画は最終目的が違うので スーパーキャパシタ使ってるが
お礼
ご回答ありがとうございます。 抵抗が必要、とのことは他の回答者様にもご指摘いただきました。 ダイオードは電気の流れを一方通行にするもの、コンデンサーとは電気を一時的に蓄えて放出するもの、、という程度の未熟な理解でお恥ずかしい限りですが、電子回路のよい勉強の機会とさせていただきます。 ちなみにスーパーキャパシタとははじめて耳にしましたが、コンデンサーのすごいやつ、ってところでしょうか。
補足
せっかく動画をご紹介いただいたようなのですが、いただいたURLからそれらしいものが見当たりません。 ぜひ視聴してみたいのですが、再度動画の場所をご指定いただくことはできないでしょうか。
- Higurashi777
- ベストアンサー率63% (5858/9181)
>写真にうつったわずかな基盤から、なぜLEDが4.5vだと特定されたのでしょうか? さすがに基板からは判断できません。 下敷きになっているLEDハンディライトの包装兼取扱説明書の「単四電池3本」との記載がありますよね。 そこから判断しました。 (それに加え、当方もほぼ同型式のLEDハンディライトを複数保有していますが、百均の製品はだいたい単四電池3本(4.5V)仕様が多いですね) 以上、ご参考まで。
お礼
たびたびありがとうございます。 よく同様なLEDライトで、単3電池が3本だったり4本だったり、、4本のほうがキリよく3本は運用がめんどうなのにな(1本あまる)、、という疑問に設計上の理由から1つ納得がゆくご回答でした。 大変勉強になります。
- tetsumyi
- ベストアンサー率26% (1857/7086)
自転車のライト、LED化の方法は重大な問題がありお薦めできません。 ハブダイナモはスピードを出すと電圧が20VにもなってLEDが飛びます。 ゆっくりしか走らないのであれば良いのですが、電流を制限する回路を内蔵しないと使い物になりません。 簡単な方法はLEDに入る部分に39Ω1W程度の抵抗を直列に入れてください。 少々暗くなりますがこれで何とか使えるかな。
お礼
ありがとうございます。 ハブダイナモは6V、、、と固定しているわけではないのですね。考えてみれば、早く走れば豆電球はより明るく点灯しますものね。ご指摘感謝します。 そこで抵抗、とのことですが、これはきっとオームの法則の出番ですね? 39Ω1Wの抵抗、という値がどのように導きだされたのか、自分で頭をひねりながら電子回路の勉強といたしたく思います。 しかし、20Vにもなるのですかハブダイナモ、、なかなか波がありますね。
補足
以下のページを参考にさせてもらいながら、ご回答の意味を考えてみました。 https://eman-physics.net/circuit/led.html LEDの灯し方ー乾電池を直接繋いだだけでは危ない。 ちゃんと理解したとは到底いいがたい状態ではありますが、順方向電圧Vfという言葉を知ることができました。 そこで、電源電圧から順方向電圧を差し引いて、流したい電流の量を抵抗の大小で調整するのが全体の流れになると思います。 考えの間違いなどご指摘くださると幸いです。 39Ωと指定されたのは、仮に20Vちかい過大な電圧がかけられても耐えられる、ただし明るさは多少犠牲になる、そんな設計かと推測します。 LEDは10-20mAも電流を流せば発光するとのことなので、×9でおよそ0.1mAとしてみます。 ここでオームの法則をつかって、39Ωに0.1mAをかけて、3.9Vというそれらしい数字が出てくるのですが、数字をいじくってるだけで自分の理解がおよびません。 電源電圧から差し引くべき順方向電圧とは、最初に指定された4.5vなのか、LED1個分なのか9個分なのか、書きながらよくわからなくなってきました。 手取り足取り厚かましい限りではございますが、どのようにして抵抗の値をご提示なされたか、その過程をご説明いただけますと幸いです。
- asciiz
- ベストアンサー率70% (6637/9404)
基盤のバネの付いている根元がマイナス端子、そして基盤の四隅の端子(パターンが繋がってるからどこでも良い)がプラス端子だと思います。 4.5V電池、みたいなのがあるとして、参考図のように繋ぐと、光るでしょう。 でも電池ケースと接触を確実にするためのバネですから、一般的な電池ケースと違ってプラスマイナスは逆かもしれません。(直接電池が入るところなら、一般的にマイナス側がバネになっているものなんですけど。電池ケース自体は、そうなっているでしょう。) そのLED基盤と、付属電池ボックスのプラスマイナスをコードで直接接続してみて、光るかどうか確認してみてください。 LEDには極性がありますので、プラスマイナスが違うと光りません。 豆球ソケットと接続する場合にも気をつけてください。 でもまあ、2つに1つ、確率50%です。光らなかったら逆にすれば良い話です。
お礼
ありがとうございます。 おかげさまで、基盤のつくりについてより構造的な理解ができるようになりました。おっしゃるとおり、電池ボックスのバネのついてる側がマイナスですね。 考えれば当然なのですが、接続するソケットの側にもプラスとマイナスがあることが、すっかり抜け落ちていました。ご指摘感謝いたします。 電池ボックスから直接配線してみて、極の確認をしたいとおもいます。 もとの写真を加工して図示してくださったイラストが大変わかりやすかったです。お手数かけてくださり重ねてお礼申し上げます。
- Higurashi777
- ベストアンサー率63% (5858/9181)
写真のLEDライトであれば、乾電池3本タイプ(4.5V)ですよね。 自転車に搭載されている発電機(ダイナモ)は一般的に6Vなので、残念ながら電圧超過で正しく配線できたとしても「点灯直後に過電圧でLEDが一発で破損して使い物にならなくなる」という結果になるかと思われます。 どうしても工作で実現したい、というのであれば、まず6V(1.5V電池4個対応)のLEDライトを購入されるところからスタートされることをお勧めします。 で、仮に6V対応のLEDライトが調達できた場合ですが、まずLEDライトの電池ケースに電池を入れ、電池ケースのそれぞれの極にリード線をはんだ付けで取り付けます。 そのリード線を、片方はばね部分に結びつけ、もう一方を基板上の端子のいずれかと接触させて、点灯する部分を探し出します。 その「点灯する部分」が特定できたなら、自転車のダイナモのプラスマイナスと合わせる形でソケットをはんだ付けすればOKです。 以上、ご参考まで。
お礼
ありがとうございます。 ご指摘いただいた問題点から、LEDが対応できる電圧について調べてみました。 3Vから1.5V刻みなどで色々な対応電圧のあることがわかりました。これは、バッテリーの発電可能な電圧に合わせているのかな。白色LED自体は3V程度が適切な電圧のようですね。 参考にしたページの、LEDが焼けてしまった、という事態になった理由がおかげさまで理解できました。 1.5×4=6Vに対応できるようなLEDを改めて探してみます。 電池ボックスから配線を直接伸ばして極にくっつけてみて、点灯したところが正しい接続先、まさにそうですね。ハンダ付の前に確認できるのが助かります。
補足
参考に1つ教えてください。 写真にうつったわずかな基盤から、なぜLEDが4.5vだと特定されたのでしょうか?別の回答者様も4.5と即断しておられます。 わかる方には、見れば当然、なのでしょうが、、。
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