DIYLED

各種照明器具のＬＥＤ化

最近のLED技術の進歩は目覚しいものがあり、液晶テレビのバックライト、電灯、蛍光灯、クリスマスの電飾、パイロットランプ、等々にどんどん利用されています。価格は少々高いですが、1/2から1/3の電気代、10年以上の長寿命、熱を発生しない・・・等の長所を考えて我が家でも少しずつ導入することにしました。あと10年も待てばもっと価格は下がるでしょうが、そう長くは無い自分の寿命を考えて少し遊んで見ました。

１．門柱灯

LED門灯1号機表面

我が家の所属する町内会では防犯上夜間に門柱灯を点けることが決められています。20Wの蛍光灯が設備されていましたが、少しでも電気代を抑えるため高輝度LEDによるLED電球を自作しました。写真は1号機の残骸ですが全体の明るさが今一歩なのと、1年くらい経過すると段々明るさが減少したため現在はLED蛍光灯に取替えています。高輝度LEDを他の目的に使ったので歯抜けになっています。

マウスを画像に重ねると画像が拡大されます。（以下同様）

LED門灯1号機裏面構造はDC12Vに抵抗器を直列に入れた複数の高輝度LEDを並列に接続したものです。総LED数は20個で消費電力は約3Wです。抵抗にも電力が消費され効率が悪く20個のLEDでは明るさが足りませんでした。後述するようにLED蛍光灯では180個も使っているのですから。

LED門灯2号機高輝度LEDによる自作LED門柱灯が失敗に終わったのでネットオークションで蛍光灯型LED電球を捜しました。その結果、20W相当の明るさで消費電力10WというLED蛍光灯が1,500円で買えることが分かりました。普通に買うと3～8千円するのですが、「安物買いの銭失い」になるのを覚悟で1本買って見ました。案の定、180本あるLEDのうち2本が光っていませんでした。そのままでも全く明るさは気になりませんが、気休めに分解して1本50円の高輝度LEDに取り替えました。自分で修理できる人には1,500円のLED蛍光灯はお勧めです。ついでに24時間タイマーにより自動的にON-OFF するようにしました。夏と冬ではタイマーの設定を変える必要がありますが、点灯忘れや切り忘れは無くなりました。

外光取入れ窓 24時間タイマーの大きな欠点は、家族の誰かが電源スイッチを切ったりするとタイマーの時間合わせが必要になることです。そこで、千円以下の安いCDSセンサーによる自動点滅装置を購入しました。問題は密閉されて外光がほとんど入らない門柱内にCDSセンサーを設置するため、夜間LED蛍光灯が点灯した場合にその光に反応して、点灯、消灯をおよそ3秒間隔で繰り返すことです。これを防ぐため門柱の鉄蓋に数個の穴を開けて外光を取り入れるように改造しました。窓は厚さ3mmの透明アクリル板で覆ってシリコン接着剤で防雨対策をしました。

LED蛍光灯の配線変更 LED蛍光灯はグローランプを外すだけでも使えますが、安定器（チョークコイル）が入るのが気に入らないので配線替えをしました。そのためか、20W蛍光灯の1.5倍くらい明るい感じです。安定器による損失が影響するのかも知れません。

実際の門灯夜間に撮影したLED門柱灯とLED玄関灯です。消費電力は半分以下になりましたが十分な明るさです。

２．廊下、階段、トイレ、脱衣所の電球

以前から廊下、階段、トイレ、脱衣所の白熱電球の蛍光灯への取替えを進めていましたがまだ 100%完了していません。なので、LED電球の値段がかなり安くなったのを機会に全てLEDに取り替えることにしました。販売店にもよりますが、普段2,500円程度の40W～60W相当のLED電球が1,400円～1,800円代で安売りされています。左が40W相当で消費電力4.1W、右が60W相当で消費電力6.9Wです。取り替えたのはE26型口金のみで、口金がE17型の小さい特殊LED電球は値段がまだまだ高いので様子見状態です。

３．玄関灯

自動点滅LED電球玄関灯は門柱灯の次に夜間の防犯上重要です。もともとE26口金の40W白熱電球が入っていましたが、電気代と寿命を考えてLED電球に取り替えることにしました。ついでに夜間に自動的に点灯する方式にしてスイッチ操作を省きます。ホームセンターで明るさを検知して自動的に点灯、消灯する消費電力0.5Wの小さなLED電球を購入しました。明るさは十分ではないですが何と言っても値段が 1,000円以下なのが魅力でした。2穴コンセント付きE26口金のアダプターを買ってLED電球を差し込もうとしましたが、電極が横方向に出ておりそのままでは玄関灯ボックス内に収容できないので、分解して縦位置になるよう改造しました。

点灯中のLED玄関灯です。発色は暖色系でちょっと暗いです。何と言っても消費電力0.5Wですから仕方ありません。

４．1階和室の直管型蛍光灯

明るくなったLED門柱灯に味をしめて1階和室の20W蛍光灯4本をLED蛍光灯に替えることにしました。と言うのは、手製掘り炬燵のある1階和室は1年中最も長時間使う部屋となり、電気代、明るさ、寿命の優れているLED蛍光灯の効果を試すには最適の部屋なのです。前回1本1,500円の安物に手を出し2個の不良LEDに遭遇したので、今回は2,500円のものにグレードアップしました（たいして変わらん？）。届いた時点で4本とも何の問題もなく点灯したので内心ホッとしました。発光中の管そのものを見るとLEDであることがよく分かりますが、照明器具カバー内に入れると蛍光灯と区別出来ません。

折角の機会なので分解してLED蛍光灯の内部を覗いて見ました。品名、メーカー名、生産国名、消費電力等の記載は一切ありません。なので、内部構造を暴露しても問題はないでしょう。180個のLEDが整然と基板に並べられています。特に放熱対策は取られていないようですが寿命は大丈夫かな。ネットオークションでは20W相当の明るさ、長寿命、消費電力10Wと説明がありました。

電源部裏側の別基板に整流器、平滑回路、定電圧・定電流回路（トランジスタ、IC等で構成されており多分そうだと思います）が収容されています。

LED蛍光灯の回路はこのようになっています。並列に接続された6個のLEDを3段にシリーズ接続したものが10組ありLEDの総数は180個です。全体の価格が2,500円ですからLED１個10円程度となります。一体誰がどの様に製造しているのでしょうか。

５．風呂の照明・換気扇スイッチの交換

この項はLED照明そのものではないですが、築20年になる我が家の電灯スイッチに少しずつガタが出始めました。風呂の照明スイッチが時々押しても動かなくなり電灯を点けることが出来ません。元々、換気扇のタイマーがなくON-OFFしか出来なかったので10年くらい前に外付けタイマーを付ける改造をしました。今回小型のタイマー付きスイッチに取替え済みなので残骸の写真しかありません。便利にはなりましたがスイッチ廻りがダサかったのは言うまでもありません。

小型タイマー付き蛍スイッチが売られていることが分かりネット購入しました。パナソニックの WTC53916Wという製品で適合するプレートWTC7101Wの2点セットで送料込み4,200円でした。交換作業は古いスイッチから銅線を引き抜き新しいスイッチに差し込むだけの簡単なものですが、ブレーカーを落としてから作業を行ったのは勿論です。これでスイッチ廻りがすっきりしました。

古い蛍スイッチを分解して見ました。スイッチ不調の原因はプラスティックのシーソー支点が磨耗したためのガタでした。スイッチの接点間に330kオームの抵抗とネオンランプがシリーズに接続されています。スイッチがONになるとネオンランプが短絡されて消え、スイッチがOFFになると負荷（電球）、抵抗、ネオンランプに100Vが印可されてネオンランプが光るという原理です。電球が切れるとネオンランプも点かなくなることが判ります。

６．LED非常灯の製作

東北関東大震災に伴う東京電力の計画停電が長期間続きそうな気配なのでLED非常灯を自作することにしました。蝋燭や乾電池駆動の蛍光灯では長期間の停電にはちょっと不便です。乾電池は現在入手が難しいので手持ちの単3充電池3個を使い、LEDは門柱の蛍光灯型ランプが明る過ぎたので180個のうち60個のLEDを取り外しておいたのでそれを利用しました。 9個のLEDをフィルムケースの側面に120度間隔で取り付けました。台はマスターズ水泳大会の参加賞としてもらった「おにぎりケース」を利用しスイッチで電源をON-OFFします。

LED非常灯内部1 フィルムケースの内部です。取り外したLEDランプの足が2～3mmと短かく狭いフィルムケース内での半田付けは心臓外科手術をしているような感じでした。油断するとフィルムケースを溶かしてしまいます。

LED非常灯内部2 LEDの電流を測定すると1個あたり10mA程度だったので定電流素子や抵抗素子は使わず充電池から直接給電しました。熱暴走もなく電流は安定しているので「Simple is best」で由とします。電池ケースは4本用ですが1本は電線でショートしています。

LED非常灯の明かりです。総電流は電池充電直後は95mAで電池電圧の低下に伴って次第に少なくなり、 3時間後は62mAになりましたが明るさはあまり変わりありません。充電池の内部抵抗は結構大きく 3本直列で10オームくらいあり、これが熱暴走の防止に役立っていると思われます。停電前に充電しておけば安心して使え、何と言っても軽いので居間や台所間の移動も楽チンです。

７．蛍光灯スタンドのLED化

20年前に買った蛍光灯スタンドが古くなったのでLED化しました。暗くなった27Wの蛍光管はどこにも売ってなく、捨てるには惜しいのでLEDランプに改造しました。蛍光灯スタンドはAC100Vを整流してDC化後に高周波の電流を発生させて蛍光管を光らせるちらつき防止タイプのものです。

門柱灯のLEDを180個から120個に減らして余ったLEDを発光素子として流用しました。厚さ1mmの白いプラスティック板に44個のLEDを適当な間隔で取り付けました。板の裏側で4個のLEDを直列に接続して DC12Vを印可すると10mAの電流が流れました。これを11組並列接続しました。プラスティック板は厚さ 1cmの発砲スチロール板を挟んでナイロン製釣り糸で5箇所縛って本体に固定しました。

12V電源部電源は古いインバータータイプのACアダプターの中身を取り出してスタンド内に収容しました。プラグ付きのアダプターは大きすぎてスタンド内に入らなかったのでプラスティックケースを壊してこじ開けました。電源はDC12V-1Aなので十分な容量です。

LEDスタンドの明かりです。当然ちらつきもなくとても明るいです。これで消費電力は2W以下です。しかも全く熱くなりません。

８．2階洋室の丸型蛍光灯

我が家の2階部屋は全て丸型蛍光灯が設置されています。最近ネットオークションで丸型LEDランプが出品されており試しに1個買って見ました。送料込み4,000円ちょっとで蛍光管と比べると高価です。 LEDの数量は112個で直管LED蛍光灯の180個に比べ少ないため少し暗い感じです。これで直径（外径）30cm、消費電力32Wの蛍光灯が15WのLEDランプに取って替わります。

アフターグロー放電管始動式の場合はグロー球を取り外すだけでOKですが、2階洋室の丸型蛍光灯はインバーター式のため改造が必要です。内部に半導体回路がありますがAC100Vの電圧を回転スイッチ経由で蛍光管ソケットに直接半田付けしました。もちろんソケットは前もってプリント基板のパターンを削って半導体回路と切り離しておきます。節電対策のため消費電力38Wの大きい方の蛍光管は取り外します。

その後のLED化改造

32W/38W蛍光灯丸型LEDランプに交換して6ヶ月が経過しましたが、安定度は問題ないようなので2階の残る2室の蛍光灯もLED化することにしました。今回はインバーター式蛍光灯のLED化改造の詳細について説明します。ただし、くれぐれも改造は自己責任でお願いします。写真は2階寝室の32W/38Wのインバーター式蛍光灯です。小さい方の32W蛍光灯を消費電力13Wの LEDランプに交換します。直径（外径）300mmのものをインターネット通販で送料込み3,300円で購入しました。当然ですが節電のため38Wの大きい蛍光灯は取り外します。

基板改造半導体回路をパスするための改造を行いました。このタイプではプリント基板のパターンをカッターナイフで削って蛍光灯ソケットを半導体回路から切り離します。左側の2本の黒いワイヤは基板上のヒューズ部分のみを利用するためのものです。4段階の回転スイッチの回路構成をテスターで確認しながら注意深くワイヤを半田付けします。スイッチはON1‐ON2‐スモールランプ‐OFFの順で回転しON1とON2は同じ明るさになります。

インバーター式蛍光灯から丸型LEDランプへ改造する配線変更図です。この方法がベストかどうか不明ですが小生はこのようにしています。インバーター式蛍光灯では蛍光管に供給する高周波のパルス幅を変えることにより減光しているようです。パルス幅変更は回転スイッチのON（減光）端子から100Vを供給することで行われます。なお、LEDランプでは調光（減光）は簡単には出来ません。

改造が終わったら点灯テストを行います。LEDランプを壊さないためにも100V電源をショートさせないためにもテスターで誤配線がないか十分チェックする必要があります。因みにスモールランプもLEDに交換しました。 100円ショップで買ったものですがこれで消費電力が5Wから0.5Wに改善されます。

改造完了改造が完了し元の位置に取り付けました。感じでは蛍光灯に比べ若干暗いようですが寝室なのであまり気になりません。しばらく気付かなかったのですが、50MHzのアマチュア無線を運用したところAMとFMで猛烈なノイズを確認しました。このLEDランプを点灯した時だけノイズが出るので改善を行いました。先ず最初にAC100Vを整流した後の電解コンデンサを疑いました。ネジ1本を抜いてLEDランプを分解したところ400V10μFが入っていたので47μFを追加しましたが変化ありませんでした。ならばと、LEDへの直流電流の供給源に200V、0.1μFのフィルムコンデンサを取り付けたら見事にノイズは消えました。たった1個のコンデンサをケチったための高周波ノイズが犯人でした。中国製の安物LEDランプなので仕方ありませんね。

さて次は2階の小さい洋室の30W/40W蛍光灯のLED化です。ナショナル製の安物のため小さいほうの蛍光灯が直径（外径）225mmしかなく、このタイプのLEDランプは暗いとの情報があったため、大きい方の40Wの蛍光灯をLEDに交換することにしました。ネットで探すと40W（外径375mm）はかなり値段が高く、結局送料込み 6,400円のものを購入しました。写真は取り外した30W/40Wのインバーター式蛍光灯です。

配線完了このタイプのインバーター式蛍光灯は蛍光灯ソケットが基板に固定されていないワイヤ式のため、購入時に添付されているソケットワイヤが使えます。この方がプリント基板の改造（パターンカット）が不要のため簡単です。半導体基板に接続されていた配線を切断してLEDのソケットワイヤに繋ぎました。一応安全のため1Aのヒューズを設置しました。このタイプもON1‐ON2‐スモールランプ‐OFFの順で回転しON1とON2は同じ明るさになります。節電のために32Wの蛍光灯は使いません。

改造完了改造が完了し元の位置に取り付けました。さすが消費電力22Wの大きいLEDランプは明るさ満点です。

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