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LED テールライトを製作するの巻全面改定

このページの内容は BNR34 で有効です。

 掲示板でお世話になっている たっぴさん が GT 風 LED テールランプの製作を発表され、ちょうどヤフオに中古純正テールが出品されてたこともあり、思い切り触発されてぼくも作ってみました。

 、、、が計算間違いと LED 選択ミスでブレーキ灯の明るさが足りず、曇天と夜間以外は真後ろからしか点灯が識別できないという失敗作でした。
 んでようやく前回判明したいくつかの問題を改善した第二弾が完成したのでこれを公開します。
 なおウインカーは LED 化しません、フロントウインカーも LED にしたくなるから(笑)。

参考サイト
LFE
Club-GTS
・BNR34 Casting pearls before swine (上記たっぴさん。残念ながら閉鎖されました)
R32ジジイ-Rビボーチューン
KOJI's HP (ニスモのだと思われる GT テールの分解写真がたくさん)
オーディオQ LED 工作部材を扱う店。LED のキホンがわかる読み物がイイ


落札した純正テール
 さてまずはその問題点。

1. 暗い
んもーこれは全部ぼくがあんぽんたんなのが原因で、中学生理科レベルの間違いをしていたため LED への電流がそーとー低く発光状態が非常に悪くなってたことに、情けないことに第二弾を作り始めてから気づきました。昼間や夕方など日がまぶしい時はかなりキケンです。

2. 横・上から識別できない
使用した LED の発光角度(?)が 20° とせまかったためその範囲を外れると点灯がほとんどわかりませんでした。トラックなどから見下ろされる場合はかなりキケンです。

3. 無灯・点灯の違いがわかりづらい
4. 配線が透けて見える
透明アクリル板に LED をつけたためこのようになってしまいました。

5. 再分解できない
かなりべっちょりシリコンシーラントを充填したため、改良のため分解しようとしたら全くレンズが外れず、結局ばきばきに割れてしまいました(涙)。

 予期せず改善しちゃった項目もありますがこれらを考えつついろいろ実験しながら製作します。

写真なし
 んではまず純正テールレンズの取り外しから。
 レンズとハウジングはなんだかわからないネバネバした物体で接着されておりはがすのはかなり難儀なんですが、先に紹介した KOJI's HP の KOJI さんに教えていただいた温め方式でいきます。
 家庭用ドライヤーで 5 分ぐらい熱しネバネバを柔らかくしてから外すといいということでしたが、ぼくは奮発して工業用ドライヤー(ヒートガン)を買ってこれでやってみました。
 PSE マークがないということで写真一部モザイク入り(笑)、5,500 えんぐらい。
 最大吐出温度 550℃ なのでヤケドや火事には充分注意して使う必要があります。


ヒートガン
 まず表側のレンズが引っかかってるハウジングの止め部分あたりを温め、柔らかくなった止め全部をマイナスドライバーなどで曲げ広げておきます。
 このときに温度と柔らかくなった素材の感覚を覚えておくとレンズを曲げちゃうなどのトラブル防止に繋がる、、、かも。
 ハウジング裏側の写真赤丸あたりを重点的に、あと表側レンズのフチを温めて、レンズを割らないように・曲げないようにしながら何本かマイナスドライバーなどをつっこみながら全体的に少しずつゆっくりとレンズをはがしていきます。
 ハウジングはどうせ見えなくなる部分ですから少しぐらいへこんでも溶けても問題なしです。
 内側(小玉)レンズはウインカーハウジングと接着されてますからこの根本のネバネバの温めも忘れずに(次項写真参照)。
 すきまのネバネバはレンズを戻すときに再利用するのでこのままにしておいてかまいませんが、以降の作業に支障がある場合はこの段階でとれるだけとって、そののち薬剤で溶かし取るのがいいようです。
 アセトン、ラッカー薄め液はレンズを白くするので使用しない方が吉。ベンジンやジッポオイル、灯油につけておくのがいいかもしれませんが、ハウジングはリフレクター部の塗装落ちに注意が必要。

初回版は...
 レンズのすきまをラッカー薄め液漬けにしてはがしていった らレンズは白濁しネバネバはドロドロになって後始末がちょー大変、しかも剥離がいまいちなので力をかけつづけたらレンズはヒビだらけで、割れたひっかかり部分が目玉直撃(ちょー痛い)。デカい衣装ケースを買ってきて 1 日灯油漬けにしたハウジング を触ってたら リフレクター塗装がデロデロ に。



裏側を重点的に温める
 はずれるとこんな風。
 前回は何日もかかったレンズはずしがヒートガンのおかげで 10 分で終わりです。
 知恵と経験の勝利(どっちも KOJI さんのですけど)。

 R34 の丸テールは R33,R32 とはちょっと違った形をしていて、ハウジングの外側(大玉)を見ればわかりますが円柱をナナメにカットしたようなリフレクター形状をしています。
 小玉は電球を 2 こ使う関係で底面がわかりづらいですが同じ円柱ナナメカットです。
 テールを真後ろから見ると円だけどレンズを垂直に見るとタマゴ型ってな感じ。
 ニスモの GT テールランプ (標準価格 10 まんえん) は底の円形部分をベースに LED を並べてるんですが、そうするとどうなるかというと、リリースの写真がすばらしいのでわかりづらいんですが、ベース・レンズ間の距離が位置によって異なるため近い LED ツブはクッキリ、遠いツブはボンヤリってな見え方になっちゃうわけです。


レンズが外れた右側
 だからといって写真のように(初体験の)二次元 CAD で均等角の発光イメージを(かなり苦労して)つくってみても、よく考えたら真後ろから見たときツブが円にはなりません。
 点灯 させれば気分高揚でそんなのどうでもよくなりますが、実際にはこれだと LED のツブがレンズに当たって取り付けられません。

 あそうそう、LED はニスモのような GT 風のひまわり配置じゃなくまんべんなく敷く方針でいきます。
 大玉は 40 個、小玉は 20 個 & ブレーキ時に間接照明。
 ちなみにニスモはそれぞれ 30 個、15 個で、間接照明無し。


二次元的イメージ(失敗)
 ということでレンズ位置から LED の高さプラスアルファの 15mm 程度下げた断面を知りたいためだけに今度は三次元 CAD まで持ち出し設計。
 フリーウェアもある二次元系とは異なり三次元ともなると数十万円するようなソフトウェアしかないので、知人の事務所に夜な夜な通いひとり頑張ってよくわからないなりにつくったがこのモデルです。
 テール類一式持ち込んで、いったい何度作り直したことやら。

大玉の断面図は [こちら] ← フリーウェアなど一般的な二次元 CAD ソフトウェアで見られます
大玉の立体モデルは [こちら] ← CATIA 5 のデータです

 ほんとはまだ欠陥もあり、わかってるだけでも「ベースに使うアクリル板の厚み」「LED 発光点の位置」「すり鉢状になったレンズ形状」が考慮されていません。
 このデータを利用する際は一度厚紙などでつくって様子を見てください。
 つかれたのでぼくはもう修正しません。

 写真はこれまでの流れで右テールのモデルですが実データは左テールです(キャプチャーしたものを反転)。
 真ん中の横バーは内側への水平軸を表しています。
 真ん中の二重の円はレンズの「目隠し」の内外位置を表しています。
 真ん中の LED は間接照明にするんですが数・位置で無理がありましたので再設計をおすすめします。


3Dモデル 大玉
 小玉の方は取り付けでいくらでも調整できそうだったのでテキトーです。
 大玉とカットの角度が違うようにみえますがたぶん気のせいです、ほんとに違うかもしれませんケド。。。

小玉の断面図は [こちら] ← フリーウェアなど一般的な二次元 CAD ソフトウェアで見られます
小玉の立体モデルは [こちら] ← CATIA 5 のデータです

 欠陥は [7] のとおり。
 LED 位置はもうちょっと大きめの円上にした方がよかったかも。


3Dモデル 小玉
 ホームセンターで買ってきた 2mm 厚のアクリル板に、印刷した断面図を両面テープで貼り付けます。

※ 写真は初回に撮影したものです、第二弾は後述のようにスモークのアクリル板を使用しました。


印刷データを貼り付け
 アクリル板をカットするのに準備したのがこれ、ホットカッター「ニューホーレル」(55W) 3,000 円ぐらい(高いっ!)。
 ふつうの半田ごてにつける 交換刃 も購入(400 円ぐらい)したですがこれがつけられるこてでは熱量が足りず全然カットできません。
 ってかホットカッターでも慣れるまではなかなかカットできません、刃は曲がってくるしもうっ。
 最初はかなり刃が滑るのでヤケドに備え軍手などで完全防備して作業してください。

 カッターの「下敷き」には平らなガラスが推奨されてるんですが探してみると意外と手に入らないもので、価格的にちょっとどうかとも思いましたがぼくはガラス面の額縁を買って使いました。
 木枠がカットするアクリル板の固定もかねて意外と便利でした。
 なお今どき(?)の額縁は透明面がプラスチック系のものばかりなので、それだと何の意味もないので選ぶとき注意。


ニューホーレル
 今回の第二弾用スモーク色 LED ベース、大玉・小玉ともカット完了。

 スモークにしたのは、なんとなくかっちょよさげだから。
 結果的に [2]-3,4 の問題がこれで解決しました。

 濃い色のツルツル板は写真の蛍光灯のように太陽光も反射しブレーキ灯が見づらくなることが想像されるので紙ヤスリのようなもので面を荒くしておきました。
 また断面の紙をはがす前に必要情報を書き込み、3mm 程度の LED 足穴も開けときます。
 この LED 穴は指定(?)位置より少し先っちょにあけるのがコツ(先述の設計ミスのため)。

 大玉はリフレクターにべっちょり貼り付ける予定なので、この写真にはありませんがレンズで隠れる真ん中あたりに空気穴を開けておきましょう(重要)。


ベース板の準備完了
 断面図通りにカットすると少し大きくてハウジングに入らないので削ってあわせを繰り返し、うまくいくとこんな感じになります。

※ 第二弾の写真取り忘れたので初回版が再登場。

 うーん、すりーでぃい〜。


ハウジングに仮あわせ
 ここでようやく最重要の LED をどうしよっかなぁのコーナー。
 ってか作業前に全量購入済みなんですけどね、ここではその確認。
 今回準備した LED と前回使用した LED をほぼ平行に立てナナメから撮影してます。

 左が今回準備したもので [サイズ 5mm / 半減角 60° / 輝度 18,000mcd / 2.2V / 75mA(最大定格 100mA)] というタイプ、秋月電子 で 10 コ 200 えんなり(@ 20 えん)。

 右は前回ヤフオで大量出品中の方から落札した [5mm / 20° / 6,000mcd / 2.0V / 30mA] で、200 コで落札価格 2,500 えん(@ 15 えん)。

 
 ちなみにこのときの電流 30mA で、真正面から見たときは右の方が明るいけど、角度が付くと写真の通り。
 いろんな位置から見えなければいけないテールライトでは広角なのが重要です。


2種類のLEDをナナメから
 一通り配線した後、外部電源をお持ちの方は、いや持ってなくても電池をいっぱいつなげる等でなんとか準備して、点灯確認を行います。
 LED を直接電源につなぐのではなく必ず抵抗器を介してください、んじゃないとちょっとしたミスによる過電圧で壊れちゃう可能性がありますから。

 ちなみに写真の抵抗器は 5.1Ω で電圧が 0.514V なので電流は約 100mA、4 こ直列の LED が 10 セット並列に繋がってるので 1 この電流は 10mA というカンジです。
 このときの抵抗器の消費電力は 0.05W(0.514V x 0.1A) なのでセメント抵抗なんか使う必要ありません、パっと見つかったのがこれだっただけ。
 なお詳しい LED の解説は他ウェブサイトを検索いただくか、そのうち解説ページを(たぶん)つくりますのでそれまでお待ちください。

 んでこのまま数十分エージングし万一輝度が落ちるような不良 LED があれば交換します。
 以下で固定したあとの LED 交換はかなり大変なので、はやる気持ちを抑えて充分しとくのがベター。


エージング
 お次はブレーキ時にのみ点灯する間接照明の作成。
 先に紹介した LFE さん製作の LED テールで採用されていた技で、ブレーキ灯全体がきれいに光るみたいです。
 ということでアイデアを拝借。

 ただ LED テールの基本構造(?)が違いそのままマネするわけにいかないので、ヤフオで落札した FluxLED を 12 こ丸く、角度をつけてつなげ、これを LED ベースに貼り付けることにしました。
 50 コで落札価格 1,650 えん(@ 33 えん)。

 [3,000mcd / 3.4V / 30mA] ってことだったので直列 3 コを 4 セット並列にしたんですが、実際に点灯確認したら 3.4V なんて全くウソで 2V でした。
 出品コメントからは出品者自身あんまりわかってなさげな雰囲気だったんですが、信用して計測せず使ってたら、まあすぐに壊れることはなかったでしょうがあんまりいいあんばいじゃありませんでした。
 こんなこともあるみたいですから初めての LED を使う場合は充分注意してください。


FluxLEDで間接照明
 うまく角度を調整すればこんな感じでリフレクター全体を光らせることができます。

初回版は...
 ふつうの LED 15 こをあちこちに向け試行錯誤。発光角度が狭いので距離を稼ぐため内側を向けたらほとんどケーブルに照射してるような感じでひじょーに効率悪いことに。数も足りませんでした。



リフレクター全体照射
 各 LED はこのままではグラグラなので、絶縁もかねて裏からホットボンド(グルーガン)で固めていきます。
 ベース固定まで含め意外と大量に使いますからボンド(グルー)は多めに準備しておくのが吉。

 ホットボンドは名前の通り熱で溶けるものなので真夏が心配ですが、多くの方が問題ないことを確認なさってますから、それを信用してぼくも使ってみました。
 屋根無し駐車、黒色ボディーという最悪条件なんですがホントに大丈夫かどうかはぼくが人柱になりますよ。

■ 追記
 関東の夏を2シーズン越しましたが、中をレンズ越しに見る限りでは何ら問題ないようです。ほっ。


ホットボンド
 ホットボンドはたくさんつけると白濁してかっちょわるいし、LED の足は放熱器も兼ねているようなので、あんまりつけすぎないようにした方がいいです。
 ですが配線などはクルマの振動で切れちゃう可能性があるので無理がかからないよう確実に固定しましょう。

 LED をベースに平行にくっつけると外側上方向を向いちゃうのは [5] や [12] の写真通りですが今回は広角タイプだから後ろからの視認性も問題なかろうと思ってたのはまあ正しかったんですが、[7][8] のモデルは LED がまっすぐ後方を向くつもりで設計されてるのでベースに平行だと発光点や発光方向が変わりみょうに偏ったツブツブになっちゃいます(涙)。
 ということで LED 差し込みの穴開けにあらかじめこれを考慮しておくか、そうでなければやっぱり真後ろ方向を(なんとなくでいいので)向くよう LED を傾けた状態でホットボンドで固定しましょう。
 文章じゃわかりづらいんですがレンズを仮当てすれば意味がわかります。

初回版は...
 使用した LED の発光角が狭かったため 少し浮かせた状態でハンダ付けし全部がきっちり車両後方を向くよう曲げてホットボンドで固定しました。すんごくめんどくさかったです。



LEDをホットボンドで固定
 半ば設計ミスでレンズ裏のツツ(電球の目隠し)が LED ベースにあたっちゃうので、作業時にレンズに傷が付かないよう 表側をばっちりマスキング してここを短くカットします。
 あと間接照明の反射光を多くするため、効果薄いとは思いますが中にアルミテープを貼っておきました。
 ちなみにもともとは こんな感じ


レンズの目隠しをカット
 スモークのアクリル板ベースがどんな感じがっちゅー比較。
 写真右がソレで、左が純正状態です。
 無灯時にも LED のツブツブが強調されるのがちょっとイヤンですが黒っぽく見えるレンズはハヤリのちょいワルなカンジ?


純正状態との比較
 さてここへきて、広角タイプとはいえ LED をこのままプレーンな状態で使用していいものか、ちょっと悩んでしまいました。
 NISMO の LED テールは同じように LED ツブのみの発光方式ですが、メーカーが新車で採用する LED テールはこんな単純なものじゃなく必ず一つずつにリフレクターがついており広視野角・広拡散になってます。

 ということで準備したのがシリコンキャップとレンズセット。
 シリコンキャップは LED を購入した 秋月電子 にて 50 コ 200 えん(@ 4 えん)、レンズセットは アイテク にて 10 コ 400 えん(@ 40 えん)のお試しパック。


LEDのオプション
 途中まで完成した LED ベースにのせて確認です。
 まあ見たままですが、左内側はレンズセットのリフレクターだけ使ったトライ。
 レンズをのせた無灯時は こんな感じ


オプションをこんなふうに配置
 点灯を真正面から見ると、レンズセットをつけたツブがちょっとだけデカくみえます。
 シリコンキャップは暗め。
 レンズを外すと こんな感じ


点灯確認 真正面
 点灯をナナメからみると、、、レンズセットのものが真ん中のツツに隠れて見えなくなりました(笑)。
 まあここに至るまでにすでに不採用決定なのでどうでもいいです。
 だってほとんど役に立ってないし、デカすぎて今からは全部の LED につけられないしね。
 そんなことよりすごいのはシリコンキャップです、あきらかに他より明るい。
 レンズを外すと こんな感じ

 うんうん悩み、結局キラキラ感がステキなプレーンでいくことにしました。
 実際の使用時に問題があるようなら再度分解してシリコンキャップをつけます。


点灯確認 ナナメ
 実作業に戻って、スマート配線にトライ。
 大玉裏の電球ソケットは分解するとこんな風になってますから金具をちょん切って LED ベースの配線に接続します。
 なかなか金具が外れませんがまあ頑張って。
 中であまりたるまないようピンと引っ張っても問題ないようにハンダ付けするのがポイント。


大玉ソケット分解
 小玉ソケットはこんな感じ。
 ちょっとややこしい大玉と違って少しはラクだったような(忘れた)。


小玉ソケット分解
 うーん純正風。
 防滴もばっちりです。
 なお小玉はソケットが 2 コありますが一方は電球を抜いてそのままはめておくだけ。

 ついでに車内側の配線もいいあんばいにしときます。
 純正コネクターから入力されるブレーキ・スモールの電源は増設コネクターへ、アースは共有、ウインカーはそのまま、みたいな感じ。


ソケット装着
 配線異常がないか確認した後は、とうとう大玉の LED ベースを固定しちゃいます。
 シリコンシーラントとどっちにしようか悩みましたがすぐに固まるホットボンドのみにしました。
 てんこ盛りにするとレンズをつけたとき違和感があるので注意。

初回版は...
 ホットボンドだけだと不安だったので 一部をエポキシ接着剤で固定 したんですが、時間が経つと黄色くなってレンズ越しに見えちゃうんです。また硬化時間が長いものを使ったので垂れて大変でした。



LEDベースを大玉に固定
 次は小玉。
 こっちの方はウインカーハウジングにくっつけるとレンズとの水平が出しやすいのでそうします。
 ただ [8] でてきとーに設計したバツなのかかなり修正がいりました。
 LED ツブの位置がなんかおかしい、ベースがでかすぎて入らない、など。
 ちょっとだめな感じ。


LEDベースを小玉に固定
 純正のネバネバ接着剤を温めて溶かし組み立て。
 その後念のためシリコンシーラントを薄くすきまに充填しときました。
 はみ出たコーキング材は固まってからも爪でこするとボロボロとれますからそう慎重になる必要はないみたい。
 っちゅーわけでようやくハウジング完成!

初回版は...
 クリア板で作成した初回 のものはレンズ奥にいろいろ透けるものがあって、まあそれはそれで手作り感が出てて悪くはないんですが、ちょっとスマートさに欠けます。
 なおハウジングがシルバーでロボっぽいのは先述の通りリフレクター塗装が灯油で溶けちゃったのでぼくが缶スプレーで再塗装したから(これまでの記事中にも何度か登場してますが)。
 気合いを入れて純正のネバネバをすべてきれいにとったのでレンズの固定はハウジングの溝にシリコンシーラントをべっちょり塗ってはめたんですが、再分解の時これがもーぜんぜんはがれない! いろいろ薬剤 を使っても全然だめ。ヒートガンで温めながらようやくはずせましたがハウジングは歪むしレンズは割れるしでもう再利用不可。ちょー安定素材のコーキングは今回のようにカッターで切れる部分のみの塗布がベターです。



ハウジング完成
 さてようやく LED 工作の要、点灯制御部の製作に入ります。
 ブレーキ時は LED 100% 点灯、尾灯時は適度に減光という制御ができる パルス式 LED 減光用部品セット が先述のオーディオ Q で売っているのでこれを 2 セット購入、大玉・小玉用です。
 無駄に 3A のキットを選び 1 セット 1,260 えん。
 これらを組み立てて 100 円ショップのタッパー(風)に入れステーをつけたのが写真のブッタイ。

 減光時の光量を試行錯誤するのがめんどくさかったのでこれにしたんですが、結局ブレーキ灯の明るさは抵抗器をとっかえひっかえの調整になったので(だから右側の抵抗器部分だけ別基板なんです)、これ買う必要全くナッシングだったかも。


減光回路
 この 100 えんタッパー(風)はトランク後側の内装内にぴっちり収まります。
 っちゅーかそのために何種類も容器を買ったんですけどね。


内装内にイン
 ブレーキ灯などの明るさ調整はあまりにアナログすぎて書くのも情けないので一応結果だけ。

 大玉は左右それぞれに 18Ω の抵抗器をつけ、車両電圧 14V 時 LED 1 コに 25mA 程度流れるように。
 小玉は左右それぞれに 30Ω の抵抗器をつけ、14V 時 30mA 程度になるように。
 小玉の方を明るくしたのは単に手持ちの抵抗器の問題と、フォグ風(!)にもする予定だから。
 あと間接照明は左右それぞれに 58Ω の抵抗器をつけ、14V 時 30mA 程度になるように。

 いちいち左右それぞれとしたのは、コネクターの接続忘れなどで一方が過電流にならないよう保険です。

 車幅灯は減光回路の半固定抵抗でてきとーに、また大玉小玉が同じ明るさになるよう調整。
 もともとの電流が違うので同じダイヤル位置にはならんのです。


明るさ調整(試行錯誤)
 忘れてましたが間接照明の効果はいかほどかと。
 写真はそれだけ点灯した状態で、これだけ見るともんのすごく効果ありそうなんですけど、実際はツブツブ LED が明るすぎて大きな変化はありません。
 ツブツブの光が無い最内周・最外周の色むらが減る程度でした。
 スモークのアクリル板はやっぱ暗いですね。
 でもまあ味付けとしては充分でしょう、ツブツブ LED がまとめて壊れた時などの非常用としても役に立つはず。


間接照明のみ点灯
 一式装着。
 曇天の屋外で撮影してきました。

 右の GIF アニメは [無灯] → [ブレーキ] → [ライト オン] → [ブレーキ + ライト オン] の順ね。


点灯GIFアニメ(700KB)
 別の日、晴天で太陽は真上。
 そーとー見下ろす角度でも、まあなんとかぎりぎり識別可能です。

 いやぁーもー満腹、思い残すことはなにもありません。
 あとは壊れない・溶けないことを祈るばかりです。


きつい角度でもわかる
■ 追加

 小玉をリヤフォグ風(!)にしてみました。
 ほんとにリヤフォグランプにするとフォグはブレーキランプから 10cm 以上離れていなくてはならないという道路運送車両法に違反するので、コレはあくまで「小玉も光るぜ」ってだけのファッションライトね。
 なおこれをフォグだと脳内妄想するとバックランプ反対の赤い純正フォグがへんちくりんなことになるので GT-R 以外の R34 用右側バックランプに交換しました。
 純正の紅白で(オツムが)オメデタイ感じがなくなりぼく的にはこっちが好み([35] と比較してみそ)。
 Garage Tune for GT-R さんみたいに純正フォグを加工してもいいんですがヘタレなぼくは新品購入です、写真じゃあんまわかりませんがおかげで黄ばんだ左側と色が違う(かなり磨いたんですけどねえ)。
 んでトランクルーム内の配線をつなぎ変え ほんとにバックランプにしてみました
 ついでにハイワッテージの更に明るいバルブにしといたので真っ暗な場所での後退がすんごくらくちんです、純正暗すぎ。


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