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zoom RSS SSC換装:C2Z実験のまとめ

<<   作成日時 : 2007/06/08 18:30   >>

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これまでUltraFire C2を実験台に色々試して遊んできたわけですが、ここらで一度整理してまとめてみたいと思います。


<ランタイム=効率>
まずは各仕様毎のランタイムから見ていきましょう。
なお充電池の仕様は2400mAですが、電圧が下がり照度低下が起きる時点での残量を約300mAと仮定し、ダイレクトドライブに切り替わる前の安定供給される使用量を2100mAと想定しています。

UltraFire C2オリジナル。
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これは長時間持った〜と喜ぶべきではないのですね。
正しく700mAが流れていたのであれば3時間過ぎ辺りですぅと照度が落ちなくてはいけません。
この場合は各部への熱伝導が不完全であった事が原因と考えられます。

次に失敗作となったSSC換装版C2Z-typeR。
画像

一見安定していて時間も出力に対してほど良さそうに見えます。
が、実はこれは点灯と同時に70%ほど照度が下がってスタートしています。
基本的にSSCに1A近い大電流を流した場合には短時間で照度が落ちますが、これは定格の700mAですので落ちて90%程が理想の値です。
そして仮にこの70%を電流に換算すると約560mA。
計算より若干照度低下が早いのは熱として無駄に消費されたためと考えられます。

そして現行のC2Z-typeF+800mA。
画像

800mAでの理想駆動時間は約2.6時間ですので少し短いですね。
照度についてはこれはC2ZRとは配光が変わっており同一には比較し辛いのですが、点灯時の初期低下は10%以内、その後の低下も非常にゆるやかでした。
熱はこの仕様でもほぼ均一にボディ全体にまわっていましたので、これ以上のハイパワー化は時間と効率の兼ね合いを考える必要がありそうです。
でなければボディ側の熱容量および放熱能力を上げる必要がありそうです。

<エネルギー変換VS熱伝導>
それでは失敗となったC2Z-Rの問題点を再確認してみましょう。
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黒体と言うのはちょっと聞きなれない方もいらっしゃるかも知れません。
これはまあ元々概念的なものですので深く考えず、ここでは本来の意味とは異なり遠赤外線=電磁波を吸収すると同時に放射しやすいモノと言う扱いで使っています。
ですのでこれは間違った使い方であり架空の用語なので他所では使わないように。
もちろん実際この世に存在する全ての物質はそれぞれに独自の割合でエネルギーを吸収・反射・放射しています。
それと透過もありますが、これは吸収と放射の一形態、あるいはその逆と同義とも。
その割合が黒体寄りは高く、反射体寄りは低い・・とだけ考えてください。
この中では「まず貼る一番ハイブリッド」のセラミック部とSSCのボディが黒体に一番近く、アルミが最も反射体に近い属性を持ちます。
まあ、黒白にした一番の理由は図解にしやすいって事なのですが。
そして透過率はやはりレンズがダントツですね。さすがは透明。
もちろん他の物質も透過しないわけではありません。
まあ透過と言うのも所詮はエネルギーの伝わり方の一形態に過ぎません。
私も貴方も電磁波くらい通します。
でも物質は通さない方が良いでしょう・・・痛いから。

とかアホな説明してるとキリがないので次に行きます。
まともな本来の意味での説明は下のページが簡潔でわかりやすかも。
光加熱の物理学
えーと・・やっぱり面倒くさいですか?
ええ、私も読むの面倒くさいので誰か代わりに読んでおいて頂ければ(いやいや・・)
ただしここは物理のブログではないので、必要な要素だけ荒切りしてひん曲げて使っていきましょう。
要はtypeRではSSC自体が黒体寄りであったため自身で放射した遠赤外線だけでなく「まず貼る」から放射される分も吸収してしまいえらいこっちゃな状態だったわけです。
おまけにヘッド側も「まず貼る」からまわされる熱をさばき切れず、放射できない熱エネルギーを再び遠赤外線として放射していたと思われます。
SSCが出す遠赤外線だけならなんとかなったかも知れません。
SSCはSSCで自分がスラグから出せないエネルギーをボディで遠赤外線にして出してるのにキャニに貼られた「まず貼る」がスラグの熱をわざわざ遠赤外線にして送り返して来るものだからたまったものではありません。
かくしてヘッド内では熱と遠赤外線のドッジボール大会が開催されてしまいました。
それがこれ。
画像
失敗なり〜。

ここでリフ側にも「まず貼」るを貼ったらベゼル側からの熱放射でなんとかなるんじゃないか?てのは私も試作前にはチラと考えていました。
底のあるベゼルと言うかオリジナルC2もあるしSSCをキャニに直付けするれば、かろうじてLEDを押しつぶさないで済むかも知れません。
が、仮に遠赤外線を送ったとしてそのエネルギーはどうなるか?
「まず貼る」の接着面は銅箔になっており熱エネルギーを放射する役目を担います。
本来であればこれを対流のある外部に面した放熱能力のある壁面に貼らなくてはいけません。
ヘッドの側面はその条件は満たしていますが、リフ裏は残念ながら外部との接点をほとんど持ちません。またボディとの接触面も少ない部品です。
結果アルミリフに送られた熱はリフ面から熱として放射されます。
そしてレンズのガラスは遠赤外線は透過できますが熱は通しにくい属性なのですね。
でシミュレートしてみたのがこれ。
画像
(やらなかった一番の理由はリフ底に合わせてカットするの面倒だったからなのは秘密です)

ですので私は一部の遠赤外線はそのままレンズから出られるようボトムレスとし、残りの遠赤外線はアルミの反射属性に期待してヘッド側面から熱に変換して放射しよう、と考えたのですが・・・甘かったですね。
先にも書きましたがSSCそのものが遠赤外線放射&吸収大好きっ子だったんですもの。

えーと・・実はこれ一部の方へのCreeの対比形説明も兼ねているのですけど、こんなもので良いのかな?

まあ・・・本当は電磁波系でもまだ試したい事はあったのですが、分隊長殿とかも見てると思うのでまともな方法でも試してみたのがtypeFです。
画像

ごく普通に順(F)に熱を送っていくだけなので面白味はありませんが確実です。
そもそもC2はM1とキャニスター構造まで共有していますので熱伝導が悪いわけないんですよね。
ですので私がやった事はそれの補助とボトムレスの可能性の追求くらいです。
しかしSSCのスラグ、せっかくピラミッド型なのだから熱抵抗の異なる隔壁とか入れているかと思ったのですが銅だけだったんですね。
ここではとりあえずスラグの体積、接触面積からこんなもんじゃろ的にベースを配してみました。ええ、テキトーな割合です。
画像

本当は5mmの銅版が欲しかったのですが、無かったのでまたナメクジヨケだかムシヨラズだかの薄い銅箔です。
まあmonologでは誰もが入手できない道具、素材は使わない事にしていますので丁度良いでしょう。これからもメインツールはカッターと割り箸でいきます。
そう銀ピカシールもエンゼルパイの包装です。
装着するとこんな感じ。
画像


と言う感じで、安いライトでもずいぶんと色々遊べるものですね。
もっとも肝心の焦点調整機構はまだ完成していないのでした。
またLEDの高さを間違えてしまったようです。
現時点ではこれくらいしか効きません。
画像
画像

誰か似た事している人いたら・・ベストポジション教えてください。(いやいや・・)

6/13:こっそり追記
本当はCreeのリフレクタはアルミではなく銅にメッキを施したモノですが、まだそのネタには触れないのでスルーよろ。

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コメント(4件)

内 容 ニックネーム/日時
こんにちは。
こちらでは、はじめまして。イルミナムです。

まず貼る一番を使っているのですね。私も使ってみたいと思っていたところです。

ところで、換装版C2Z-typeR での初期の照度低下は、もしかしたらシリコン熱伝導両面テープとか使っていませんか。

まだ本実験をしていないので公表していませんが、予備実験の結果ではシリコンはかなり悲惨な結果になっています。シリコンは熱不伝導シート化している感じです。

一番良いのはシルバーエポキシ、それにかなり近いのがアルミナ(セラミック)エポキシです。なお、固まるシリコーンは実験していませんが、シリコンは期待薄です。

どうやらLEDが低電流駆動の時ならシリコンでも良いようですが、300mA 以上でシリコンテープ(千石で買ったもの)はセラミックやシルバーと比べ明らかに照度低下を起こし易いです。700mA で厚手のシリコンテープを使っていると数分で70%の低下はありえるかもしれません。

私は知らずに「熱伝導シート」という名前につられてしばらく使っていたのですが、どうもこのシートは曲者のようです。
イルミナム
2007/06/08 23:16
わあ、イルミナムさんご本人ですか?こ、こんなむさ苦しい所に。すみません、ざざ・座布団を。ドター≡■

失礼しました。
そうですね、エポキシ系は碍子の組み立てに使われるなど優れモノは色々あるのですが、ここでは手軽さ、入手性の良さ、確実な絶縁性から熱伝導両面テープを使用させて頂きました。
とは言えやはりCPUと違い外力での圧着は出来ませんので、その点には留意すべきなのでしょうね。
SSCだとボディが弱いのでそこに一番気を使いました。
まあ割り箸やらムシヨラズやらを使うウチでは一応これでもハイテク用品だったりします。
もちろんC2Z typeFも熱伝導両面テープを使用しています。
しかし今のところはなんとかボディ側の熱容量いっぱいで持っていますが、この後はC2Z-EXとかGTそんな感じで限界値越えも考えていますので、その時にはいよいよエポキシ系の出番になるかも知れません。
もし何か良さげな市販品がありましたらぜひ貴HPにてご紹介ください。
monozof
2007/06/09 01:27
中学な頭の僕には訳分からないけど、色々試すmonozofさん スゴイです。僕なんか最短距離でボディーに熱逃がすために、エミッター底を厚くするくらいしか考えられません。

C2持ってないので分からないのですがコンバータ入っている方の空間減らして厚くできないのでしょうか?

中学の頭ではそれくらい(x_x)。
雷豚
2007/06/09 22:59
大丈夫!私の知能は小学生に、記憶力は鳥にたぶん負けます。でも猿よりは考える能力が・・いや、考えを伝える能力だけはある・・・と良いなあ。
まあ実際にやってる事は図工の工作レベルなので本格的な追求は他の方にお任せします。
そうそう、更に直接的にスラグ自体のヒートシンク化なんてのも面白そうなんですが、やはり真似し辛い方法はプロの方に任せて手軽に出来る方法を探して行こうと思います。
monozof
2007/06/09 23:20

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