自作フットランプなら色も明るさも自由自在に製作できる

2017/02/17DIY,

以前、走行中の真っ暗の車内で、子供が手に持っていたおもちゃを落としてしまい「どっかいったーっ」と喚かれた事がありました。
座面が一段高くなったチャイルドシートに座っている子供からすれば、足の届かないフロア部分は『暗黒世界』だったのでしょう(笑)。

まあそんな事もあったので全席にフットランプを付ける事にしました。
しかし市販の物は青色LEDだったり明る過ぎたりして、自分のイメージと違っていたので自作してみました。

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フットランプの色を決める

私の場合、青色LEDや白色LEDのような強い光があまり好きではないので、電球色と緑色を選択しました。
電球色はヘッドランプ(ポジションランプ)を点けた時に点灯させ、緑色はドアを開けた時に点灯させます。
ですので、ヘッドランプを点けた状態でドアを開けると、両方のLEDが点灯するようになります。

LED

今回使用するLEDはこれです。

img_car_footlamp1_06

左が電球色で、右が緑色です。
と言っても、混ぜられると私には区別がつきません(汗)。
外見は同じでも、半導体の材料によって色が変わるようです。
そしてこの色の違いで、必要な電圧や電流も変わってきます
使用する際は必ず順方向電圧(VF)と、最大許容電流(IF)を確認しましょう。
またLEDには極性があり、足の長い方がプラス側になるように接続しましょう。
接続を間違えると点灯しなかったり、逆方向電圧が最大値を超えると破壊する場合があります。

LEDを点灯させるのに必要な物

LEDを点灯させる為には一定の電圧と一定の電流が必要です。
電圧は車載のバッテリー(12V)で充分ですが、問題は電流です。
LEDは物にもよりますが、10~20mA程度の電流を必要とします。
そこで一定の電流を流す為に必要なのが、

  • 電流制限抵抗
  • CRD(定電流ダイオード)

のどちらかです。

img_car_footlamp1_05

写真左が抵抗で、右がCRDです。

電流制限抵抗

LEDを点灯させるのに一般的に使われているのが電流制限抵抗(抵抗)です。

img_car_footlamp1_04

写真は一般的な抵抗で、4本の線が入っていて、この線の色が抵抗値を表しています。
左は茶緑茶金で150Ω、右は赤黄茶金で230Ωとなります。
慣れている人はパッと見て何Ωか分かるそうですが、私は抵抗が入っている袋の表示を見ないと全く分かりません(汗)。
また抵抗には極性はないので、どちら向きに接続しても問題ありません。

それでは抵抗を使う場合の説明をします。
まずLEDを点灯させるには、LEDに流す電流順方向電流(IF)を決めます。
それから抵抗をオームの法則を使って求めます。

<使用するLED>
・順方向電圧(VF)3.2V
・最大許容電流(IF)30mA

最大許容電流を超えない値にする為、順方向電流を15mAにします。
電源電圧はバッテリーの12Vですが、エンジンがかかっている場合は発電しているのでおよそ14.2V程度になります。
よって電源電圧は14.2Vで計算します。

抵抗R(Ω)=(電源電圧-順方向電圧E(V))/順方向電流I(A)

R=(14.2-3.2)/0.015
R=733.333

よって一番近い抵抗値の750Ωが必要になります。

と、こんな感じで計算します。

CRD(定電流ダイオード)

CRDはその名の通り、電圧に関係なく一定の電流を流し続けてくれる物です。

img_car_footlamp1_03

写真左が10mA、右が15mAを流してくれるCRDで、カッコ内は型番です。
CRDは抵抗と違い、本体に電流値が記載されているので分かりやすくなっていますが、極性があります。
青いラインがマイナス側の目印になっているので必ず確認して接続しましょう。
接続を間違えるとLEDが破壊されます。
また、CRDは4V~5Vの電圧をかけなければ規定の電流が流せないので、これを下回るような設定をすると暗くなってしまいます。
しかしこのような注意点さえ抑えておけば、抵抗値を計算することなく、流したい電流値のCRDを接続するだけでLEDが点灯します。

抵抗とCRDを使った接続方法

実際にブレッドボードを使って接続してみました。

img_car_footlamp1_07

左側の電球色は抵抗を使用しています。
右側の緑色はCRDを使用しています。

まずは電球色(抵抗)側の説明です。

<LED>
・順方向電圧(VF)3.1V
・最大許容電流(IF)30mA
<設定値>
・電源電圧 6.4V
・順方向電流 15mA

R=(6.4-3.1)/0.015
R=220

230Ωの抵抗を直列接続しています。

続いて緑色(CRD)側の説明です。

<LED>
・順方向電圧(VF)3.1V
・最大許容電流(IF)30mA
<設定値>
・電源電圧 6.4V
・順方向電流 15mA

15mAのCRDを直列接続しています。

緑色の方は、CRDにかかる電圧が3.3Vなので少し暗くなるのかなと思っていましたが、電球色と比べてもほとんど分からないレベルでした。

抵抗とCRDの違い

このように、同じような役割をする抵抗とCRDですがそれぞれに長所と短所があります。

抵抗の長所

  • 極性がない
  • 安価である
  • 細かな設定が出来る

抵抗の短所

  • 抵抗値の計算が必要
  • 抵抗値が一目でわからない
  • 電源電圧の変動で電流値も変動する
CRDの長所

  • 抵抗値の計算が不要
  • 電流値が本体に記載してある
  • 電源電圧が変わっても電流値は一定である

CRDの短所

  • 極性がある
  • 高価である
  • 細かな設定には不向き

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まとめ

今回は車の電装部品なので、電源電圧が変わっても一定の電流を流せるCRDを使用します。
そしてLEDは電球色、緑色共に1個ずつ使用し、流す電流は試行錯誤の結果、10mAにしました。
もし装着後に「もう少し明るい方がよかった」なんて場合も、CRDだとLEDを追加するだけで明るさを倍増できるのもいいですね。

それでは、LEDの色と点灯させる方法も決まったので作業を開始します。

自作フットランプの製作と車との接続方法

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Posted by おき