超高輝度白色LEDエンジェルアイランプの製作

'05/08/21初版，'06/09/03更新

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［はじめに］

　前車ARISTOでは、HIDヘッドランプの蒼白の光とポジションランプの黄色っぽい光との色調の違いがあまりにも大きかったため、「高輝度白色LEDポジションランプ」を製作しました。現在では、夜間のドレスアップパーツとして、かなりの種類のLEDポジションが製品化されていますが、まだ白色LEDという光素子自体が発売されて間もない当時（2001年）としては、かなり画期的な試みではなかったかと思います。0xF9C5

　今回のBMWですが、当然ながら、購入を検討する段階から、「エンジェルアイ」（*）を蒼白化する構想を持っておりました。

*: いまや「キドニーグリル」と並んでBMWのアイデンティティーとなっている「エンジェルアイ」ですが、国内では「イカリング」とかいう、何とも情けない名称で呼ばれているようです。ここでは、世界的に共通な「エンジェルアイ」という名称で呼ぶこととします。

　エンジェルアイを白色化するアフターパーツとしては、すでに某社から、「WHITE RING」なる製品が発売されています。また、ネット上では、手作り作品(?)を販売しているサイトもあるようです。
（この作品、人様から対価をいただくには、ちょっと「いかがなものか」と思うような完成度ですが）0xF9CA

　ただし、これらの製品（および作品）には、大きな問題点があります。それは、夜間にエンジェルアイを白く美しく浮かび上がらせるためには、「絶対的な光量が不足している」という点です。

　これは、実際の装着画像を見ていただければ一目瞭然です。これまでの製品（および作品）の装着画像では、確かにエンジェルアイは白く光っていますが、その輪郭は「ぼわ～ん」とぼやけており、コントラストがはっきりしていません。これに対し、その背景は、夜間にも関わらず、やたらと明るく写っています。
（明らかにシャッター速度を遅くして、実際以上に明るく見せ掛けようとしていることがバレバレです）0xF9CA

　ということで、今回の作品の製作にあたっては、つぎの事項を目標とすることにしました。

これまでの製品（および作品）を大きく凌駕する、絶対的な光量を実現すること。
アフターパーツとして販売されている製品に迫る、高い成形精度を実現すること。
上記をクリアしつつ、自動車部品として装着する上での、十分な耐久性（耐熱性、耐候性）を確保すること。

　過去にも引用しましたが、西澤潤一教授（元東北大学総長、東北大学名誉教授）の言葉に、
　　　　『独創は独走なり』
というものがあります。

　前回に引き続き、今回も新たな手法とアイデアを用いて、これまでにない独創的な作品を完成させたいと思います。0xF9C6

［超高輝度白色LEDについて］

　まずはじめに、今回の作品において最も重要な部品となる「光素子」を選定します。

　これまで製作した作品では、広く一般的に流通している砲弾型のLEDを使用してきました（一部作品では、フラットタイプのLEDを使用）。また、すでに発売されている製品（および作品）でも、この砲弾型LEDやチップ型LEDなどが使用されています。

　ランプ全体の光量を稼ぐためには、これらの光素子を多数点灯させれば良い訳で、これまでの作品でもそのようなアプローチを採用してきました。

　しかしながら、すでに発売されている製品（および作品）の点灯画像を見る限り、いくら砲弾型LEDを多数点灯させても、エンジェルアイをくっきり・はっきりと浮かび上がらせるためには、絶対的な光量が不足していることが明白です。また、純正のバルブソケットという狭い空間にLEDを多数実装するには、自ずと限界があります。

　そこで、光素子そのものを見直すことにしました。
（既存のアプローチに囚われていたのでは、いつまで経っても進歩がありません）

　折りしも、（編集中）。

　秋葉原の電子部品ショップでもちらほら販売されていますが、いくつか発見したお店では、輝度のランク指定ができませんでした。また、LumiledsのハイパワーLEDは、同じロットでも微妙に色調の違いがあるようですが、店頭のバラ売りではさらに色調の違いが大きくなる可能性があります。

　そこで、これまでにも何度かお世話になっている「audio-Q」さんから購入することにしました。

［写真1］

世界最高クラスの輝度を誇るLumiledsのハイパワーLED、「Luxeon Star」です。（写真1）
出荷時には、このようにランナーに取り付けられています。
「audio-Q」さんから購入しました。
　
品名光束 指向特性 順電圧 順電流 購入価格
LXHL-LW3C 65lm 140° 3.7V 700mA～1A 2,625円*
*: 4個以上の場合

［写真2］
	Luxeon Star単体です。（写真2）大きさは、対辺19.9mmです。レンズの中心に見える黄色い部分が発光部分です。

［写真3］

「コリメータレンズ」、いわゆる集光レンズです。（写真3）
指向角を10度にまで集束することができます。
こちらも「audio-Q」さんから購入しました。
　
品名 指向特性 購入価格
LXHL-NX05 10° 588円

［写真4］
	Luxeon Starにコリメータレンズを取り付けたところです。（写真4）

［写真5］

Luxeon Starを点灯させるための「定電流回路」です。（写真5）
回路設計してプリント基板から作っても良かったのですが、「audio-Q」さんから小型の完成品が販売されていたので、無精してしまいました。
大きさは、30mm×25mmです。
　
品名 電源電圧 出力電圧 出力電流 購入価格
RSD-700A DC12～24V 電源電圧-4V 700mA（±10％） 2,730円

［写真6］
	試しに点灯させてみたところです。（写真6）あまりの明るさに、画像がサチってしまいました。直視すると、しばらく眼がチカチカします。0xF9CF

［バルブソケットの加工］

［写真7］
	ETK（電子部品カタログ）で、エンジェルアイ用の「バルブソケット」の部品番号を検索します。（写真7）

［写真8］

今回ドイツから個人輸入した、「バルブソケット」です。（写真8）

部品番号	部品名称	備考	ドイツ価格	購入価格*1	国内価格*2	価格差
63 12 6 929 309	BULB SOCKET WITH BULB F PARKING LIGHT		16.28ユーロ	2,182円	3,618円	1.7倍
				1: 1ユーロ＝134円換算 2: 正規代理店での販売価格

［写真9］
	バルブ本体をソケットから分離したところです。（写真9）バルブ本体の一部がソケットに融着されています。カッターを使って、融着されている部分を削り落とし、分離します。

［写真10］
	ソケットの下半分を切削しているところです。（写真10）手作業では精度に限界があるため、フライス盤を使います。

［バルブ本体の加工］

［写真11］

アルミパイプおよびアルミ丸棒を加工したところです。（写真11）
直経XXmm（厚さXmm）のアルミパイプを、パイプカッターを使って、長さXXmmに切断します。（写真右）
直径XXmmのアルミ丸棒を、長さXXmmに切断します。
アルミ丸棒の側面には、ハイパワーLEDの配線を逃がすための溝（幅Xmm、深さXmm）を掘っておきます。（写真左）

［写真12］

ヒートシンクとなるアルミ材を加工します。（写真12）
バルブ本体側面用のヒートシンクとして、「コの字」型のアルミアングル（XXmm×XXmm）を、長さXXmmに切断します。（写真下）
また、定電流回路用のヒートシンクとして、CPU用のアルミヒートシンク（XXmm×XXmm）を、長さXXmmに切断します。（写真上）

［写真13］

Sunhayatoさんの「固まる放熱用シリコーン」です。（写真13）
CPUやパワーICにヒートシンクを取り付ける際には、熱伝導率を上げるために放熱用シリコンを塗布します。
今回は、ランプ全体をヒートシンクとして機能させるため、各部品の接合部には、放熱用シリコンを充填します。
このシリコンは、その名のとおり、固化することでヒートシンクを固定することができます。

［バルブ本体の組立］

　部品が揃ったところで、いよいよバルブ本体を組み立てることにします。

［写真14］
	主軸となるアルミ棒に、ハイパワーLEDを取り付けます。（写真14）ハイパワーLEDとアルミ棒との間に放熱用シリコンを適量塗布し、固定します。

［写真15］
	アルミパイプに、先ほど加工したハイパワーLEDを固定します。（写真15）アルミパイプとアルミ棒との間にも、放熱用シリコンを適量塗布します。

［写真16］
	裏側です。（写真16）アルミパイプとアルミ棒との間には、寸分の隙間もありません。バルブ本体が「中実」構造となっていることが、お分かりいただけるかと思います。

［写真17］

バルブ本体の側面を加工します。（写真17）
ヒートシンクを取り付けるための穴（直径X.Xmm、深さXmm）を、ボール盤を使って空けます。
ヒートシンクの取り付け角度は、アルミパイプとアルミアングルとの大きさの関係から、正十三角形（27.7°）となります。
通常、偶数倍の角度には簡単に穴を空けられますが、奇数倍の角度にはそれなりの技術を要します。
（どのように正確に同心円状に穴を空けるかは、企業秘密ということで）

［写真18］
	バルブ本体にヒートシンクを取り付けます。（写真18）取り付けには、ステンレス製のXmm×Xmmのボルトを使います。（一般的なニッケル製のボルトを使うと、取り付け穴にねじ込む際にネジヤマがナマってしまいます）バルブ本体とヒートシンクとの間にも、放熱用シリコンを適量塗布します。

［写真19］
	バルブ本体に加工した純正ソケットの外枠を固定します。（写真19）固定には、2液式の耐熱性接着剤を使用します。

［マイクロファンの取付］

　ここまででバルブ本体の基本構成はほぼ完成しているのですが、さらに一工夫して、放熱効果を高めることにします。CPU用の「マイクロファン」を適用し、バルブ側面のヒートシンクを強制空冷することにします。

［写真20］
	今回適用する、CPU用の「マイクロファン」です。（写真20）秋葉原の電子部品ショップで1個1,000円でした。大きさは、XXmm×XXmm×XXmmで、バルブ本体にぴったりです。ヘッドランプユニットへの取り付け時に一部干渉する部分があるため、四隅の一辺を切削加工をしておきます。（写真右）

［写真21］
	マイクロファンを取り付けるため、バルブ本体を加工します。（写真21）バルブ側面に穴（直径X.Xmm）を空け、配線を逃がします。これでバルブ底面がフラットになりました。

［写真22］
	バルブ本体にマイクロファンを固定します。（写真22）固定には、2液式の耐熱性接着剤を使用します。

　バルブ側面のヒートシンクに加え、下面のマイクロファンで強制的に空冷することにより、ハイパワーLEDの発熱を効果的に冷却し、耐久性を大幅に高めることができた、と思われます。
（定量的評価をまだ行っていないため、効果のほどは分かりません）

　ただし、このマイクロファンですが、MTBF（平均故障間隔）が分からないため、密閉されたヘッドランプユニット内の環境でどの程度の時間耐えうるか、一抹の不安は残ります。ハイパワーLEDの放熱をマイクロファンに頼り過ぎているとすると、このマイクロファンがコケた途端に温度が上昇して、バルブ本体もコケてしまうことになります。

　まぁ日本製ですし、CPU用の冷却パーツですから、それほどいい加減な部品ではないだろうということで、大丈夫だと思います。
（おそらくマイクロファンが故障する前に、ハイパワーLEDの寿命が来ると思われます）

［完成作品］

［写真23］
	「ホワイトエンジェルアイ」の上面です。（写真23）

［写真24］
	「ホワイトエンジェルアイ」の下面です。（写真24）

［写真25］

完成した「ホワイトエンジェルアイ」です。（写真25）
コードは、保護のため、ガラスチューブ（ガラス繊維が編み込んであるチューブ）で覆ってあります。
「定電流回路」には、放熱のため、ヒートシンクを取り付けてあります。
また、純正ウェッジバルブのコネクタをそのまま用いることにより、ヘッドランプユニットには何の加工も必要なく、そのままカプラーオンで接続することができます。

［ユニットへの取付］

　いよいよ最終段階です。ホワイトエンジェルアイをヘッドランプユニットに取り付けます。

［写真26］
	作業を容易にするため、エンジンルーム前方の保護プレートを取り外します。（写真26）点線内の10ヶ所のボルトを、T30のトルクスドライバを使って外します。

［写真27］
	ホワイトエンジェルアイを、ヘッドランプユニットに取り付けます。（写真27）純正ソケットの一部を流用することにより、ヘッドランプユニット側には何の加工も必要なく、確実に固定することができます。

［装着比較］

　それではさっそく、純正との比較をしてみることにします。

［写真28］

「純正ウェッジバルブ」と「ホワイトエンジェルアイ」との比較です。（写真28）
色調が明らかに違うことがお分かりいただけるかと思います。
それ以上に注目していただいたいのは、その光量です。
エンジェルアイの輪郭のぼけ具合やリフレクターへの写り込み具合が、純正のそれとほぼ同じとなっています。
すでに市販されている製品（および作品）では、絶対的な光量が不足しているため、「ぼわ～」とした感じになっていますが、工房の作品では、エンジェルアイがくっきり・はっきりと浮かび上がっています。

　なお、純正との違いを明確化するために、画像の絞りはF2.8×8.0とし、左右同一条件で撮影しました。一部でよくあるように、シャッター速度を遅くして、実際以上に明るく見せ掛けようとするような姑息なことはしておりません。
（背景の明るさ具合を見ていただければ、一目瞭然かと思いますが）

［写真29］
	拡大したところです。（写真29）

［写真30］
	ロービームを点灯したところです。（写真30） HIDの光量にも負けず、ハイビーム側のリングが、くっきり・はっきりと視認できると思います。

［インプレッション］

［写真31］
	（写真31）

　いかがでしょうか。思惑どおり、これまでに市販されている製品（および作品）に比べて、絶対的な光量を確保することができました。さらには、これまでの製品（および作品）では、「球切れアラーム」出てしまうですが、工房の作品は、ライトコントロールコンピュータが球切れと判断するしきい値以上の電流が流れるため、やぼなアラームなど出ることもありません。0xF9C5

［おまけ］　～「第1回眼球移植ミニオフ」～

　このほど開催されました(?)、「第1回眼球移植ミニオフ」の模様です。（2005年11月5日）

［写真32］
	場所は都内、某超高層マンションの地下車寄せ。（写真32）（こんなところでミニオフするな！って怒られそうですが0xF9C7）前のクルマは、tom_ariさんの「M5」です。（もちろん本物）このほど納車されたばかりの、ピカピカの新車です。0xF9CB

［写真33］

眼球移植後です。（写真33）
ブラックボディーに蒼白のエンジェルアイが、とてもよく映えています。0xF9CF
この時点では、世界にまだ1セットしかなかったため、SOARISTO号から取り外しての装着となりました。
（tom_ariさん、モルモット、もとい「耐久評価試験」、どうぞよろしくお願いします0xF9C7）

　ちなみに、この超高層マンションの駐車場は地下3階まであり、駐車容量は800台以上もあるようです。（1世帯で複数台所有している場合もあるため）

　一度その中を見せていただきましたが、「BMW」「Mercedes-Benz」をはじめ、「Ferrari」「Porsche」などが“普通に”停まっています。

　さらに、「Maserati」「Bugatti」「Bentley」「Rolls-Royce」など、普段は滅多にお目に掛かれないクルマ達が“収蔵”されてました。圧巻は、なんと「Maybach」（しかもロング！）までが奥深くに鎮座していたこと。0xF9CF

　あまりのハイレベルぶりに、停まっていたCELSIORを見て、「なんだ国産車？ふ～ん」って感じになってしまいそうです。

　さながら、都内地下深くにある「世界の名車博物館」のようでした。恐るべし。0xF9C7

（その後の模様は、こちらをご覧ください）

［おまけ2］　～PIAA「リング・マーカー」との比較～

　作品の発表から4ヶ月が経った2005年12月末、早くもPIAAさんから同種のアフターパーツが発売開始となりました。その名も「リング・マーカー」。なにしろ、一流メーカーの“製品”ですから、どの程度の光量が確保されているのか、さっそく比較してみることにしました。

［写真34］
	（写真34）

［写真35］
	（写真35）

（多忙のため、記事が書けていません。詳しくは、こちらをご覧ください）

［おまけ3］　～「2006年モデル」の製作～

　第一作の発表からほぼ半年、耐熱性・耐候性にも特に問題がないことが実証されたことから、さらなる改良を図ってみることにしました。

［写真36］
	です。（写真36）

［写真37］
	です。（写真37）

（多忙のため、記事が書けていません。詳しくは、こちらをご覧ください）

［おまけ4］　～「第2回眼球移植ミニオフ」～

　「第2回眼球移植ミニオフ」を開催しました。（2006年4月1日）

［写真38］
	場所はまたも都内、某超高層マンションの地下駐車場。（写真38）患者さんは、この2月に納車されたばかりのjuinさんの「M5」です。日陰ではありますが、お昼過ぎであったため、周囲の環境光はそれなりにあります。昼間帯であっても、純正バルブとほぼ同等の光量が確保されています。0xF9C6

　ちなみに、このM5は、Individual（特別注文によるカスタムシステム）で、「ブラックII」というソリッド・カラーにしてあります。（ノーマルのM5は、「ブラック・サファイア」というメタリック・カラー）

　インテリア・トリムも、「ピアノ・フィニッシュ・ブラック」という、スタンウェイやベヒシュタインのような、漆のような深～い黒になっています。

　渋い、渋すぎるっ！0xF9CF

（詳しくは、こちらをご覧ください）

［補記1］

　本作品の受託製作は、基本的に行っておりません。その理由は、機会があれば述べたいと思います。

　また、あまりに詳細な情報を公開しすぎると、前回の作品がそうであったように、某オークション上で小遣い稼ぎをしようなどという浅ましいヤカラ達がウジャウジャ湧いてくるため、外形寸法等の公開は一部制限させていただいております。

［補記2］

　某“てきとー作品”販売サイト（現在は受注中止だとか）で、工房の作品に「酷似」した物品が紹介されているのを、とある方から教えていただきました。
　　　ttp://www.shimarisudo.com/

　PC用のマイクロファンを強制空冷として使うアイデアも、アルミパイプや「コの字」型のアルミアングルを集合材として使うアイデアも、まんまパクッておきながら、「把握している限りでは、○○○様が最初だと思います」、だそうです。
（アホらしいので、いちいち関わりませんが）0xF9D1