ブレーキランプ&ウィンカーLED化

先日K11マーチを実験台にブレーキランプをLED化してみました。

そこそこの結果が出せたようですので本題のP11プリメーラ カミノの方もLED化してみます。

せっかくなので、ウィンカーの方も纏めてLED化してみます。

注)改造は自己責任でお願いします。不具合が発生しても当方は感知しません。


前回、マーチのテールランプ&ブレーキランプをLED化しました。

その際、プリメーラ カミノの方も同じ電球(T20赤ダブル球)を使用していますので、一緒に調達しておきました。

ついでにマーチの時と同じ改造(電流2倍化)もしておきました。

 

調達したLED電球(テール&ブレーキランプ用T20ウェッジ)

手前が購入状態、奥2つが改造後 マーチの時と同じ画像です(^^; 実はトップ基板の追加抵抗器が間違っているのを発見・・・

前回購入した物は3チップLED*24個品のダブル球です。

プリメーラ カミノの方も同じ電球を使用していますが、こちらは4個使いです。

改造作業も2倍になるので面倒も2倍に・・・

 

今回はウィンカーもLED化するにあたり、友人を巻き込んで一緒に追加のLED球を仕入れました。

念の為に、ブレーキ用LED球も予備として2つ追加で前回と同じ怪しい中国人ショップ出品者から調達です<友人が落札したのでバレてない筈

友人もブレーキ用LED球の予備をとの事で、2人合わせて赤LED球を3個ほど追加。

点灯試験をしたところ、サイドのLED基板1列(3個)全てが点かない物が<赤LED球とアンバーLED球の各1つづつ

相変わらず酷いですねぇ・・・

今回は安く上げる&どうせ交換要求を出すと揉めると予想されたので、メール便を選択したのですがこの有様です。

友人の話によると、袋の中に各LED球が裸のまま纏めて詰め込まれていたとの事。

やっぱり中国人はガサツですねぇ。

 

ついでにブレーキ用LED球の回路的な事も解析してみました。

前回、ロットが違うと内部の仕様が変わる可能性が大と書きましたが、今回予備で調達したブツを見てみると・・・

内部の抵抗器が215Ωの抵抗(430Ωが並列)な前回と同じ物と、330Ωの抵抗(1本だけ)の2種類が混在していましたorz

当然、明るさも違います。

流石予想を裏切らずやってくれます中華(- -;

 

LED球と電球の明るさ比較(ポジション点灯)

右2灯:電球  左2灯:LED球

写真はポジション点灯状態での比較です<一人ではブレーキを踏みながら撮影できないので

LED球はマーチの時と同じ改造(ドライブ電流2倍化)になっています。

プリメーラ カミノのテールランプですが、どれも電球のソケットが微妙に変な方向を向いています・・・

一番酷いのが内側のブレーキランプで、外側へ約45度の方向を向いています(^^;

下手に指向性の強いLED球を入れると、まともに後方へ光が飛びません。

今回調達したLED球では程よく光が拡散していますので、写真のように違和感なく点灯しています。

 

LED球と電球の明るさ比較(ブレーキ点灯)

右2灯:電球  左2灯:LED球

プリメーラ カミノのテールランプはマーチより面積が広い上、4灯式ですのでそこそこ視認性は良い状態です。

ナナメ45度挿しになっている内側も違和感なく点灯していますね<むしろ明るいぐらい

全体的にピーク輝度は電球の方が高いですが、LED球単体で使用すれば気が付かないレベルでしょう。
↑写真は電球寄りでの撮影になってしまったので、電球の方が良く拡散しているように見えます。

 

最終的にはブレーキ時、電球21W球*4灯=84Wが、LED球5W*4灯=20Wに消費電力が下がりました。

HID1.5灯分程度の省エネになりました。


ブレーキランプをLED化したら、次はウィンカーのLED化ですね。

点滅動作の際のレスポンスの差は電球との大きな違いですので、LED化は期待出来るかな?

 

調達したLED電球(リアウィンカー用T20ウェッジ)

無改造状態です

プリメーラ カミノのリアウィンカーですが、純正でクリアテールになっています。

但し、無着色電球を使用する仕様ですので、ウィンカーAss'y内にオレンジ色のフィルターが付いています。

このせいで、余り長いLED球は入らなくなっています。

前述の怪しい中国人ショップでは、アンバー色なLEDシングル球なら3チップ*27個品が格安で出ていますが物理的に入らないなら仕方ない・・・

という事で、側面が2個(2段)品で沢山実装されている物を探してみます。

ちょっと高いですが、3チップ*20個品というのが見つかりましたのでGet!<もちろん別出品者です

実際に点灯させてみたところ、21Wの電球よりは暗いですが、そこそこ良い線な明るさで光っているようです。

とりあえずこのまま無改造で使うことにします<改造が面倒とも言う

 

調達したLED電球(リアウィンカー用T20ウェッジ)

手前:上記の3チップ*20個品  奥:中華ショップの3チップ*13個品

前回、マーチ用のLED球を調達した時に、サンプルとしてウィンカー用に短いアンバーLED球も調達しておきました。

パッと見、20個品とはLEDの数が違うだけに見えますが、実際に点灯させてみると13個品の方(の側面LED)が明らかに暗いです。

やっぱり中華か〜状態ですねぇ。

ちなみにトップ基板のLEDは同じ程度の明るさです・・・何だかなぁ

長さ確認用に買った予備なので、このまま放置プレイ決定です<そのうち改造してマーチに着けるかも

 

リアウィンカーのLED球(改造前)と電球の明るさ比較

左:LED球  右:電球

ハザードを点灯させて明るさを確認してみました。

やっぱり電球の方が明るいですね。

LED単体を見てるだけでしたらそれほど違和感無く点灯しているように見えるのですが・・・

翌日の昼間、ウチの家族と妹サン夫婦との車2台で出かけたのですが、後ろを走っていた妹サンのダンナ曰く、「ちょっと暗いですね」との事。

とは言っても、昼間の直射日光が当たる環境でも視認出来ているようですので、とりあえず及第点ではないでしょうか。

どうしても気になるようなら、直接光となるトップ基板のLEDだけでも電流アップさせれば良いかと・・・

 

改造中

元のチップ抵抗器の上へ追加のチップ抵抗器を重ねて実装しています トップ基板への追加抵抗は間違ってますが・・・

改造する気は余り無かったのですが、妹サンのダンナに言われた一言が悲しいので、結局改造する事に(^^;

ざっと内部の回路を解析してみたところ、サイドの基板はLED3チップを直列したものを2セット並列し、抵抗器270Ωを通して12Vに繋がっています。

計算すると、1チップ当たり11mA程度です・・・もうちょっと行けそうですね。

という事で、抵抗値を3分の2にして約1.5倍の15mAほど電流を流してみます。

LED個々の電流値としては20mA程度がMAXかと思いますので、現状の2倍程度までは行けそうですが安全を見て若干低めにしておくことにします。

トップ基板のLEDですが、こちらは3チップ並列したものが3直列になっていて、270Ωを通して12Vに接続されていました。

サイド基板のLEDより低電流なのね・・・

と言うことで、こちらは270Ωへ並列に270Ωを追加し、電流を2倍化しました<計算上1チップ当たり約15mA=サイド基板のLEDと同じです

最終的には、改造前0.2A程度→改造後0.3A程度の消費電流になりました<約3.6Wの消費電力

 

リアウィンカーのLED球(改造後)と電球の明るさ比較

左:LED球  右:電球

ピーク輝度では電球に敵いませんが、だいぶ電球の明るさに近づいたようです。

昼間の明るさの中でもしっかり点滅しているのが確認できますので、実使用上でも問題ないでしょう。

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調達したLED電球(フロントウィンカー用T20ウェッジ&サイドウィンカー用T10ウェッジ)

手前:中華ショップの3チップ*5個品  奥:中華ショップの3チップ*27個品

写真下の3チップ*5個品ですが、サイドウィンカーに入れます。

サイドウィンカーはかなり以前に交換したクリアなヤツ(NISMO純正)で5WのT10ウェッジ(オレンジバルブ)を使用しています。

これの球だけ上記のLEDウェッジ(アンバー色)に交換します。

構造上、あまり長い形状ではレンズに当たって入りませんので、電球と同じ程度の長さで、更に横方向へも光が飛ぶような物を選定します。

実際に点灯させてみると、5Wオレンジのウェッジ球と同じか、より明るい程度の明るさで点灯しています。

これなら電球の代替としても文句はないかと。

ちなみに、消費電流ですが、約0.08A程度(電力で約1W)でした。

 

上でちょっと書きました中華ショップのアンバー色なLEDシングル球3チップ*27個品ですが、前回の事(不良品多し)を考慮し改造前提で(予備も含めて)調達しました。

実際に点灯させてみると、パッと見3チップ*20個品と同等な明るさで点灯しています。

消費電流を測ってみると、約0.2Aでした。

上記の3チップ*20個品と同じ消費電流ですね・・・この27個品の存在意義が感じられません、さすが中華・・・

ブレーキ用LED球は0.42Aまで増やしましたので、こちらも2倍程度まで増やしてみますか。

もっと明るくなるでしょうし。

 

ウチのプリメーラ カミノのフロントウィンカーですが、こちらもかなり以前に調達したクリアウィンカー(純正改)仕様です。

通常でしたらリアと同様、内部にオレンジのフィルターが付いていますが、それを取っ払ったモノです<殻割りするので自分でやるのは面倒です

組み合わせで使用していたのはRAYBRIGの表面にシルバーコーティングを施したオレンジバルブです。

シルバーコーティングをすると、光の透過性が下がって暗くなりますね。

これを上記のLED球に変えて電球と比較すると良い勝負かと思いきや、シルバーコーティングを施したオレンジバルブに負けています。
↑ちなみに友人の使用しているコーティングバルブ(他社製)はかなり暗かったです<無改造LED球の方が明るかった(^^;

やっぱりここはLED球を改造するべきでしょう(^^;

内部の回路を解析してみたところ、LED3チップを並列したものを3セット直列し、抵抗器300Ωを通して12Vに繋がっています。

計算すると、1チップ当たり6.6mA程度です・・・もっと行けそうですね。

という事で、抵抗値を半分にして2倍の電流を流してみます。

LED個々の電流値としては20mA程度がMAXかと思いますので、現状の3倍程度までは行けそうですが安全を見て若干低めにしておくことにします。

3チップ並列のうち、1チップが飛んだとしても、残った2チップへは最悪でも各20mAで済みますね(理論値にて)

最終的には、改造前0.2A程度→改造後0.4A程度の消費電流になりました<約5Wの消費電力

 

改造中

電力の関係で普通の抵抗器を接続しています

前回のブレーキ用LED球と同じように表面から抵抗器を後付けしようとしましたが、LEDの並びが前回の物より微妙に狭くなっていて半田付けが困難に・・・

他にも不点灯で修理しないといけないセットもありますので、この際という事で分解して内部へ追加の抵抗器を組み込む事にしました。

で、バラすのは結構面倒です・・・

各基板の裏側に電流制限抵抗器が実装されています。

そこへ並列に追加の抵抗器を半田付けしていきます。

全ての抵抗器を付け終ったら、今度は組み立てます。

これがまた面倒で・・・

T20プラグとは接着されていますので、最後に瞬間接着剤(ゼリー状)で固定しました。

もうやりたくない・・・orz

内部へ抵抗器を追加した物になりますので、外見上は改造前と改造後の見分けがつきません<消費電流を測れば判別可能

 

フロントウィンカーのLED球(改造後)と電球の明るさ比較

左:電球  右:LED球

こちらもピーク輝度では電球に敵いませんが、だいぶ電球の明るさに近づいたようです。

昼間の明るさの中でもしっかり点滅しているのが確認できますので、実使用上でも問題ないでしょう。

電球よりも全長が長い分、ナナメ方向からの視認性は電球と同等かそれ以上です。

消灯時の写り込みも、シルバーコーティングの電球よりも抑えられますし。

 

トータルの消費電力ですが、ハザード時、電球21W球*4灯+サイド5W*2灯=94Wが、フロントLED球5W*2灯+リアLED球3.6W*2灯+サイドLED球1W*2灯=19.2Wに下がりました。

HID2灯分程度の省エネになりました。

まぁ、実際にはウィンカーが点灯している時間なんて大したことではないので、省エネ効果なんて微々たる物ですが。


ウィンカーをLED化すると消費電流が下がります。

このため純正のウィンカーリレー(日産ではフラッシャーユニットと言います)では球切れと判断されてハイフラ(ハイスピードフラッシュ)になります。

ハイフラ状態では車検基準の点滅速度(60〜120回/分)を外れる為、何とか対策をしない事にはLED化の実用は出来ません。

この対策が面倒だったので、今までウィンカーのLED化には手を出さなかったのですが・・・

 

ハイフラ防止用ウィンカーリレー

購入した孫市屋ハイフラ防止用ウィンカーリレー日産用トヨタ用

対策としては、

1、電球に戻す<意味ナシ

2、LED球へ並列に電球を繋ぐ<電球は見えない所へ隠しておく=隠し玉w=結局無駄な電気を消費する

3、LED球へ並列に電球相当の負荷(抵抗器)を繋ぐ<抵抗器は無駄に発熱する=球切れ検出機構をごまかす

4、純正リレーを改造する<ハイフラ時の点滅タイミングを決めている回路をいじる=球切れ検出機構を無視する

5、純正リレーを改造する<負荷電流検出回路部分をいじる=順当な対策方法

6、ハイフラ対策用リレーに交換する<お手軽対策、球切れ検出機構はナシ

7、純正電球と同様の消費電流となるよう、LEDを鬼のように並べる<数百個ぐらい点灯させればOK?(^^;

等々色々ありますが、個人的には5番をいきたい所です。

参考

純正リレーを改造すべく某オークションで探してみましたが、壊れ掛けの怪しいモノしか出ていないようです。

その割りに高く、送料を入れると純正の新品が買える程度に・・・

この際、球切れ検出機構はスッパリ諦めて、6番で行くことにします<1灯当たり複数個のLED群だから一気に全部は切れないでしょ、との考えで

今回調達したのは孫市屋ハイフラ防止用ウィンカーリレーです。

価格も結構安いですね。

昔の感覚では後付ウィンカーリレーなんて5000円オーバーかと思っていたのですが。

友人の車の分も一緒に調達して、送料を節約します。

 

某オークションなどで売っている格安ハイフラ防止用ウィンカーリレー(ICウィンカーリレー)ですが、ネットを回って確認すると色々問題が出る事があるようです。

A、アンサーバックが利かない

B、ONスタートじゃない

C、ウィンカーをOFFにしても1回リレーが余計に動作している(点灯はしていない)

D、内部でリレーを使用していない物(=半導体リレー使用)では点滅時のリレー音がしない(寿命的には機械式リレーよりも良いが)

などの現象が・・・

幸いウチの車は、

Aは音声(ブザー)タイプなので関係なし。

BとDはネットで検索しまくって、動作が確実そうな上記の店から購入。

Cは内部の回路をいじってウィンカーOFFと同時にリレーをOFFさせる。

で対応させることに・・・しようとしましたが、内部の回路をざっと見た限りでは面倒な回路を追加しないといけなさそうなので諦めました(^^;

実用上は特に問題はありませんので、どうしても気になるようでしたら、改めて純正リレーの改造で対処したいと思います。

 

実際の交換は純正リレーのコネクターを挿し替えるだけです。

ハザードを点灯させるとリレーの音がしますので、それを頼りに場所の特定を行います。

プリメーラ カミノの場合は、ハンドルの左下手前辺り(シートに座って左膝の上辺り)にありました。

いざ交換してみるとコネクターは合いますが、リレー本体の取り付け方法や大きさが違います。

という事で、元のリレーはそのままで、交換するリレーはあまり真剣に悩まず適当にその辺へ束線バンドで固定しておきました。

純正リレーを残しておけば、調子が悪くなってもすぐに純正に戻せますし。

これでウィンカーをLED化しても、通常通りの速度で点滅します(音は若干変わりましたが)

ひとまず完成!

LEDらしい、カッチリしたメリハリのある点滅で満足です。

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更に翌日、妹サン夫婦がプリメーラ カミノに乗って日帰りドライブに行ってきました。

特に何も言われなかったので、数日後ウィンカー(リレーの音)は気にならなかった?と聞いてみたところ、換えたこと自体知らんかったと。

近所へ車でメシを食べに行く途中でウィンカーの話(1回余計に鳴る)を出して実演したところ、それから気になって仕方が無い様子(^^;

と言うことで、純正リレーの改造方式に変更です。

改造方針ですが、せっかくですので上記の5番形式で行きたいと思います。

 

調達した純正ウィンカーリレー(フラッシャーユニット)

NILES製ですが、日産マーク入りですね

ディーラーまで行くのが面倒&行くと新車を勧められる(^^;ので、結局某オークションで中古の純正リレーを調達しました。

純正想定の負荷(21W球*2個)を接続して正常動作、1個を外してハイフラ動作になる事を確認します。

 

純正ウィンカーリレーの中身

基板上の左手前のコの字型で針金状の物がシャント抵抗器です

早速ケースを開けて中身を確認したところ、ICやリレーに混じって負荷電流(ランプ電流)検出用のシャント抵抗器が目に付きます。

抵抗器と言いつつただの針金に見えますが、実際ただの針金(スズメッキ銅線?)です。

この程度の金属片でも立派な抵抗器(ミリΩ単位ですが)になります<長さや太さで抵抗値の設定が可能

ここに負荷電流が流れる事により、比例して両端に電圧発生→ICでこの電圧を監視→一定の値になったら球切れの判断となります。

実際には負荷の有無まで検出しているようで、負荷が切断(ウィンカーレバーをOFF)した場合にはすぐにリレーをOFFにするなどの制御も行っています。
↑この違いで社外品のウィンカーリレーのOFF時に1回余計にリレーが動作していると言う事のようです

このシャント抵抗器を適切な抵抗値(LED化に伴う低電流負荷に対応)の抵抗器へ交換します。

制御用のICですが、NILESの0059と言うカスタムチップです。

本来なら計算で必要な抵抗値が出せる筈ですが、今回の条件ではICの仕様が分かりませんので実験をしながら決めていくことにします。

現状の想定負荷ですが、フロントLED球:5W、リアLED球:3.6W、サイドLED球1W、メーターパネル内電球1.4Wの11Wが最低消費電力になります。

これを下回った場合にハイフラモードへ移行するようになればOKですね。

とは言いつつ、一番小さい負荷(サイドLED=1W)が切れた場合に上手く合わせても、電源電圧(エンジンのON/OFF時)や温度(気温やLED自身の発熱等)が変化した場合に消費電流が変わり、トータルの消費電力では1W以上変動しそうです。

この場合、検出回路が誤動作することになりますので、厳密な設定は無理&無意味かもしれません。

 

純正ウィンカーリレーの改造検討中・・・

実験はシャント抵抗器部分を、手持ちの抵抗器を色々取替えつつ検討してみました。

 

〜〜〜〜〜余談〜〜〜〜〜

Netを彷徨っていると、このシャント抵抗器を小型の可変抵抗器で代用している方が殆どですね。

この抵抗器には前述の通り負荷全部の電流が流れますので、小さい容量の抵抗器ではすぐに焼損してしまいます。

また、抵抗値としてもMAXで1Ωもあれば十分ですが、普通の可変抵抗器ではそんな小さい抵抗値の物はありません。

せっかくシャント抵抗器をいじるという所まで漕ぎ着けたのですが、いま一つという所です。

どうしても可変式にしたいのでしたら、シャント抵抗器〜IC間へ分圧(分流)回路を組むべきですけどね。

〜〜〜〜〜余談ここまで〜〜〜〜〜

 

実験してみると、温度変化による消費電流の変動もそうですが、電源電圧変動による誤動作がきついですね。

JASOの規格では、9V〜16V程度での正常動作を期待されていたかと思います。
↑エンジン停止&バッテリ寿命末期&ケーブルの抵抗による電圧降下を考慮して9V、エンジン回転で発電機動作中で最大16Vを想定と言うところですね

実際には故障した時以外ではここまで変動しないと思いますけど。

経験上、エンジン停止状態で11V台程度、エンジンON時で13V台までの変動が良いところでしょう・・・

 

検討の結果、現状では10.8V〜14.3V程度での動作が限度です。

リア用LED球(約3.6W)の球切れ想定で、

・電圧が下がる(10.8V)と、全負荷接続でもトータルの消費電流低下によりハイフラモードへ

・電源電圧が上がる(14.3V)と、リア用LED球を外してもトータルの消費電流増加により正常モードに

これではサイドLED球の球切れ検出どころではないですね(^^;

各LED球に内蔵している電流制限抵抗器を定電流ダイオード(CRD)にでもすれば若干は良くなると思いますが、CRD自体も温度変化や印加電圧で特性が変わりますので、完璧ではないですし。

ちなみに、この時点でのシャント抵抗器は0.12Ωと0.47Ω*2個の並列接続(=0.0779Ω)です。

この辺りで妥協しておきますか・・・

実使用でハイフラになるようでしたら、球切れ検出は無視する回路定数へ変更する事にします。

そもそも元は球切れ対策より、音(OFF時の1回余計に鳴る)対策ですので・・・<友人は逆が気になるらしい・・・上記のように無理だと言ってるのに

後は、上で交換したICリレーを再度交換し、動作確認をして完了です。

今回のリレー交換は狭い車庫でしかも下り坂での作業でした。

ドアを開けて運転席の足元へ仰向けに頭を突っ込んで作業です<イナバウアー状態(^^;

おかげで翌日は背中から腰辺りまで痛いし・・・

と言うことで、今度こそ完成です!

もう手は加えないぞ〜


回り道をして余分な買い物までしましたが、トータルで10000円弱にてLED化出来ました。

お手軽作業で改造とまでは言えないレベルですが、そこそこ実用になるものかと。

まぁ、車に乗ってしまえばどう点灯しているかなんて自分では確認出来ないんですけどね・・・(^^;

 

残るはバックランプをLED化ですか。
↑無謀とも言う(^^;


2010.12.5-

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