イベント展示用LEDライトを自作した

 どうもNimbusです。

 柚Pさんのブログ記事を読み、私もイベント展示用にモバイルバッテリーで使えるLEDライトを自作してみました。

 当初はワンダーフェスティバル2022[夏]向けの展示用にLEDライトを自作しようと材料を買い集めていましたが、LEDライトを自作する時間が取れず、自作LEDライトの製作や完成はワンフェス後となりました。

LEDテープ

 LEDライトは長さが5cm毎に調整できる高演色のLEDライトテープを使って作るのはかなり早い段階で決めていました。

 美少女フィギュアの展示や撮影に使う照明では、演色性と色温度が重要です。
 フィギュアの撮影で色が思った様にならないのは、照明の演色性が低かったり、色温度が適切でないのが原因だと思います。

 演色性とは照明がどれだけ太陽光に近いかの目安です。
 演色性が低い照明を使うと、キャラクターフィギュアの肌色が緑っぽくなったり、青白くなったりします。
 演色性の違いは、肉眼ではあまり感じられなくても、カメラでの写真撮影では顕著に表れます。
 明るさや色温度はカメラの設定や画像補正で調整できるのですが、演色性はカメラの設定やが画像補正で補うのは困難なので、キャラクターフィギュアを展示したり、写真撮影撮影する場合の照明は、演色性が最も重要だと思います。

 演色性はRaと言う数値で表され、数値が高い方が太陽光に近いとされています。
 一般的な家庭用の室内照明の蛍光灯は80~85程度、LED照明もそれに準じています。
 家庭用の照明器具でも、最近では、より演色性の高いRa90を超えるLEDを利用した機器が普及しつつあります。

 白熱球や、カメラのフラッシュ、色評価用の蛍光灯はRa100です。
 演色性の高い照明は、明るさに対する効率を重視した照明に比べると、消費電力や発熱が大きいのが難点です。

 色温度は5000K(ケルビン)を規準に、値が低いと全体が赤っぽく、値が高いと全体的に青っぽくなります。
 一般的な照明では4500Kや5500K、6500Kが多いとは思います。
  色温度の方は好みもありますし、写真撮影の場合カメラ側で調整も出来るとは言え、 展示や撮影用の照明として用意するなら5000Kが良いでしょう。

 LEDライトテープは高演色、5000K、高出力と言う条件でエルパラで購入しました。
 アマゾンでも購入できます。

 LED ライトテープの性能は下記の通りです。
 サイズ 5050 10mm幅
 色温度 5000K
 演色性 Ra90+
 電源 DC12V
 定格消費電力 14.4W(1m) 72W(5m)
 点灯時実質消費電力 5mで35W程度

 LEDテープはモバイルバッテリーで簡単に電源が取れるDC5Vで動作する物が欲しかったのですが、演色性Ra90+、色温度5000KのLEDテープは、調べた範囲では、DC12V用しか見付かりませんでした。
 沢山のLEDを使うLEDテープだと、DC5Vでは電流量が大きくなり、電圧が小さくても電流量が大きいと扱いが難しいので、LEDテープはDC12Vが主流なのだと思います。

 LEDライトテープは1m単位でも販売もされていますが、私にはどの程度の長さを使うのか全く想像が付かなかったのと、余っても他に幾らでも用途は有るだろうと、割安な5mリールで購入しました。

 販売店では届いてからすぐに点灯テストを行う様に指示されていました。
 LEDテープ5mの実質消費電力は35Wとの事なので、以前アマゾンで購入したDC12V 3A 36WのACアダプターで点灯テストを行った所、問題無く点灯しました。

 5mのLEDテープは、以前購入した、DC12Vを出力出来る自動車に使うジャンプスターター用のモバイルバッテリーと、モバイルバッテリーのDC12Vコネクターに対応するシガーソケットシガーソケット用DCジャック変換ケーブルを組み合わせでも問題無く点灯しました。

 上記の構成で連続点灯時間を確認しようとしたら、10分もしない内に、発熱が相当大きくなり、リールが歪みはじめたのでリールに収まった状態のLEDテープの連続点灯試験は中止しました。

 LEDは従来の電気照明に比べて、消費電力が小さく、発熱も小いとされてはいますが、発熱には十分注意した方が良いですね。

 調光器無しでは明るすぎる様に感じましたが、明るすぎる分には調光器で調整できるので、暗いよりは良いでしょう。

 電源とLEDテープの間に接続する、単色LEDテープ用の、ワイヤレスリモコン式の調光器も購入していました。

 LED用の調光器はDC12V出力のモバイルバッテリーでは問題無く動作します。

LEDライトの製作

 LEDテープは5cmごとに3つのLEDと端子部分があり、それが1ユニットとして利用できます。
 LEDテープの1つのユニットは回路的には並列で配線されているので、端子部分で切断して5cm単位の好きな長さで使えます。

 LEDテープは防水仕様ではなく、端子が露出しているので、点灯中に水が掛かったり、湿ったり、手で触れたりすると、ショートしたり感電したりする危険があるので、取り扱いには注意しないとなりません。

 自作のLEDライトでは、LEDテープを25cmにカットして、端子に配線をはんだ付けして、収縮チューブ(8mmタイプの収縮チープが適当でした)で絶縁処理を行なった後、アルミ角パイプに貼り付けています。

 配線はエーモン 0.5sq 黒のダブルタイプを使いました。+-の区別が付く様に、片方に白い線が描かれています。

 LEDライトの接続にはラジコンに使われるT型ネクターを使用しました。

 配線をはんだ付けするT型コネクターの端子は、はんだの乗りがあまり良くなかったので、フラックスを塗布して、配線と端子両方に予備はんだを行ってからはんだ付けしています。

 配線にはんだ付けした端子は4mmタイプの収縮テープで絶縁しています。

 LEDテープを貼り付け固定に使ったのは、コーナンで購入した10mm角、長さ300mmのアルミ角パイプです。

 アルミパイプには充分な厚みがあったので、3.2mm鉄鋼用ドリルとM4用のタップを使って、M4のネジ穴を開けL型の金具にM4のネジで固定しています。
 木製チップと金具はM4のタッピング皿ビスで固定しました。

 台座には、アマゾンで購入した直径5cm、厚み1cmの木製チップを使用しました。

LEDライトの配線はデイジーチェーン(数珠繋ぎ)出来る様にしました。

 外形5.5mm、内径2.1mmのDCプラグ用ソケットの部品が手元にあったので、それに2系統の配線とT型コネクターをはんだ付けで取り付け、配線とT型コネクターを取り付けたLEDテープを電源を接続出来る様にしました。

 木製チップ製の台座は黒い方が良いだろうと、Mr.ファインサーフェイサー1500ブラックで黒く塗装しました。

一通りの組立が終った後の点灯試験の様子。

 点灯試験をしてみたら不安定だったので、重心を低くして安定性を高める為に、チップの底面には0.5mm厚鉛シートを2枚重ねで貼り付け、更に直径50mmの防振ゴムシートを貼り付け重ねました。

 アルミ角パイプに貼り付けたLEDテープが配線分部から浮いて来るので、オーム電機のブラックタイを巻き付けました。

電源の選定

 LEDライトは全部で4つ作りました。

 4つのLEDライトを100%出力で点灯した際の電流量は、マルチメーターでの計測では811mAでした。
 
 ワイヤレスリモコン式のミニ調光器で100%出力で連続点灯試験を行なった所、ジャンプスターター用のモバイルバッテリーででの連続点灯時間は2時間以上、3時間未満で消灯しました。
 モバイルバッテリーは8000mAhとの事でしたが、モバイルバッテリーでは内蔵する3.7Vセルでの容量表記らしく、DC12V時だとおおよそ3分の1の2466mAhとなる様です。
 モバイルバッテリー内での損失もある筈なので、2時間以上、3時間未満は、性能的には妥当な結果だと思います。

 適当な明るさに出力を絞れば、8000mAhのモバイルバッテリーでもイベント展示には充分な連続点灯時間が確保出来そうですが、LEDライトを増やした時の事を考えると心許ない様に思えました。

 USB PDでDC12Vと20Wまで出力に対応した、エレコムのモバイルバッテリーDE-C34-20000BKと、eMakerチップを搭載した12V用のUSB TYP-C-DCプラグ変換ケーブル(トリガーケーブル)を追加購入しました。
 モバイルバッテリーは色々販売されていますが、 エレコム DE-C34-20000BKは、20000mAh、USB PD 12V 20W出力に対応した、国内メーカーの製品としては割安だったのが購入の決め手となりました。
 エレコムのモバイルバッテリーは上位機種に、ノートパソコンの駆動も可能なDC20Vまでの電圧と、TYPE-Cでは45Wまで、TYPE-CとTYPE-Aの同時だと合計は50Wまでの出力に対応したDE-C19L-20000BKも販売されています。

 当初、追加購入するのは、容量のより大きなジャンプスターター用のモバイルバッテリーを検討していたのですが、モバイルバッテリーを調べていたら、USB PD対応のモバイルバッテリーにはDC12Vを出力出来る製品が存在するのを知り、DC12V出力に必要なUSB TYPE-C DCプラグ変換ケーブルを加えても、ジャンプスターター用のモバイルバッテリーより割安でした。
 USB PD対応のモバイルバッテリーの中には、DC12Vの出力には対応していない製品も存在する様なので、購入の際は十分に確認しましょう。

 モバイルバッテリーにも使われる、リチウムイオン電池を利用した製品は、火災事故が少なくない様なので、容量の大きなリチウムイオン電池が使われている大容量のモバイルバッテリーは、割高であっても、国内メーカー製や、海外メーカーなら国内に法人がありそれなりに数が流通している有名メーカー製から選んだ方が良いでしょう。
 海外メーカの並行輸入輸入品は、利用は購入者の自己責任となる分、数百円から数千円程度割安ですが、火災事故で自宅が全焼するリスクを事を考えると、割に合わない価格差だと思います。

 エレコムの20000mAhのモバイルバッテリーでは100%出力時は、4時間以上、5時間未満で消灯しました。
 100%出力時の点灯時間は、容量の割には少ない様ですが、モバイルバッテリー内部や変換ケーブルでの損失が大きいのかも知れません。
 エレコムのモバイルバッテリーがもう一つあれば100%出力でも万全の様です。

 100%出力のLEDライトは明るすぎるので、ワイヤレスリモコンで50%に調整して、エレコムのモバイルバッテリーで連続点灯試験を行なった所、10時間経過しても点灯し続けました。

 50%出力だと、LEDライトを4つ100%出力した時に比べて、電力消費が半分よりも小さくなる様です。

 10時間経過の時点でも、エレコムのモバイルバッテリーの電池残量を示すインジケーターは半分も減っていませんでした。
 イベント展示にはエレコムのモバイルバッテリーが1つだけでも、現状であれば十分な性能だと判断したので、これ以上の連続点灯テストは行いませんでした。

 LEDライトの数が増えると状況は変わるとは思いますが、今の所は、LEDライトは4つで、電源はエレコムの20000mAhのモバイルバッテリーで充分だろうと考えています。
 直近の会場開催のイベントはワンダーフェスティバル2023[冬]なので、その間により高性能で安価なモバイルバッテリーが登場したら、買い足しても良いですね。

写真撮影

 LEDライトを展示台をクランプで固定して、点灯試験を行いました。
 上の写真はLEDを点灯せずに撮影しました。

 LEDライト50%出力。
 カメラの設定はLEDライトを点灯する前と同じです。
 LEDライトの効果は十分にありますね。

 LEDライト100%出力。
 カメラの設定は先と同じです。

 LEDライト100%出力に、カメラを露出調整して撮影。
 LEDライトの光が強いと、LEDライトの光が当たらない部分は暗く写るので、LEDライトの明るさは天井の照明を補助する様な感じにすると良いみたいですね。

 LEDライトの固定に、写真左側に使ったプラスチック製のFクランプは見栄えしないので、右の、SUN UP 工作台用クランプ CS-10をイベントの展示では使おうと考えています。

LEDテープの応用

 イベント向けのライトには、LEDテープ1mしか使いませんでした。
 余ったLEDテープの一部を、作業机の下を照らすのに活用しました。

 電源は外付けUSB HDD用のDC12Vに対応するACアダプターを使いました。

 スイッチ代わりに調光器を使っていますが、最大出力状態で丁度良い明るさだったので、単純な中間スイッチに交換しても良いですね。

 細長いアルミ板に配線したLEDテープと金属板を取り付け、机の金属フレームにネオジム磁石で引っ付けただけの手軽工作ですが、実用性は高く満足しています。

 まとめ

 LEDテープは、はんだ付けや収縮チューブを使った絶縁処理の面倒は有りますが、演色性の高い照明器具がいままでよりはずっと手軽に自作出来る様になったのは画期的だと思います。

 電源となるDC12Vは、以前は自動車用の鉛電池くらいしか選択肢が無く、利用するハードルが高かったのですが、最近は自動車用ジャンプスターター用モバイルバッテリーや、USB PD対応のモバイルバッテリーで、安価で手軽に賄える様になっています。

 LEDテープは色々な用途に使えるので、オススメです。

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