高性能DCDCコンバータで電池のエネルギーを極限まで使い切るECOなLEDライトキットが完成しました。
注文していた基板が届く
PCBWayに注文していた基板が、10日程度で届きました。基板を注文した前回の記事はこちらをご覧ください。
曲線を多用した外形の基板でしたが、綺麗にカットされています。
シルクも綺麗で、金メッキの文字美しいですね。
SMDの実装
下準備
表面実装部品を実装するためにはんだペーストを印刷します。そのための準備として、まずはダンボールの上に基板を置きます。
基板の上に、基板と一緒に作ってもらったメタルマスクを乗せて、周囲に画鋲を刺します。これで基板とメタルマスクの位置合わせと固定を行います。
この画鋲を使ったデータの作り方は、こちら👇👇を参考にしてください。
はんだペーストを印刷するときに使うスキージの代わりに、今回はこれを使ってみます。これまで中華製の拓森パテナイフと、日本製のフレキシブルパテを使ってきました。
新らしいスキージを見つけたので、買って試してみます。
「ステンレス製 サビに強くコシがある」と書いてあります。
これまで買ったフレキシブルパテの刃先の違いです。右から中華製拓森パテナイフ、日本製フレキシブルパテ、一番左が今回購入した下地用パテベラです。日本製のレキシブルパテのように、刃先の板が垂直に切断されて、エッジがしっかりと残っています。
はんだペーストの印刷
それでは購入した下地用パテベラで、はんだペーストを印刷してみます。ステンレス部分がいい感じのしなっています。
とてもいいです。
はんだペーストがメタルマスクに全く残っていません。刃先全体が完璧に平坦になっていて、メタルマスクとぴったりと接触しているため、はんだペーストを綺麗にワイプできています。
はんだペーストが綺麗に印刷できました。
部品の実装
表面実装部品の実装には、ピンセットではなく、吸着ピンセット電動バキュームピック HAKKO394を使っています。スイッチ一つで、掃除機のように部品を吸着し、目的の場所で離すことができます。
テープの中に入っている部品は、写真のように必ず同じ向きを向いています。このテープの場合、左上が1番ピンになっています。このテープに入っている部品の向きと、実装する基板の向きを合わせておきます。
そうすることで、吸着した部品の向きを変えることなく、基板に置くことができます。テープから直接吸着することで、面付けされた基板や、同じ部品をたくさん実装する場合、とても速く実装できます。
今回はICを3つの基板に実装します。ピンセットよりも断然速く実装できますよ。
電動バキュームピックの先端には、この👇👇ノズルを付けて使っています。
電動バキュームピック HAKKO394のおかげで、あっという間に部品の実装が完了しました。
リフロー
熱風で庫内を均一に加熱できる、コンベクションオーブンでリフローします。
テスコムのこのコンベクションオーブンは、加熱の途中でも温度設定を変更できます。そのため、はんだペーストの温度プロファイルに合わせて、庫内の温度を自在に変化させることができます。
はんだペーストには低融点鉛フリーはんだペーストを使っています。100度でプリヒートして、140度に上げ、最後に165度まで加熱しリフローが完了します。
温度をモニターするために、コンベクションオーブンの中にはK型熱電対温度計を入れてあります。
この温度計を見ながら、目標の温度になるように設定温度を変更しながらリフローします。
リフローが終わり、扇風機で冷却します。
綺麗にリフローできました。
テスコムのコンベクションオーブンは、10cm x 10cmの基板を４枚同時にリフローができます。全ての基板のリフローが完了しました。
組み立ててみる
それでは、実際に組み立てて見ます。
部品は10個。背が低い部品のから順に、はんだづけしていきます。
部品面の部品のはんだ付けが終わりました。
電池ボックスを取り付けるためのスペーサーを、基板にねじ止めします。
電池ボックスをスペーサーにねじ止めします。
電池ボックのリードをはんだ付けします。
組み立てが完了しました！
動作テスト
光るかな？
スモールLEDライトには2本電池を使います。100円ショップで単三アルカリ乾電池を買ってきました。
電池をセットしてスイッチを入れると...ミニチュアLED電球が光りました！！！
スイッチを＝にすると強モード(4V出力)で明るく光り、ーにすると省電力モード(3V出力)で暗く光ります。
フッリッカーはないかな？
スモールLEDライトを振ってみて、フリッカーがないかチェックしてみます。点々模様が見えないですね。
フリッカーがないことがわかりました。
何日間光り続けるかな？
高性能な昇圧型のDCDCコンバータを搭載しているので、電池が弱ってもLEDを光らせられます。
何日光続けるか実験してみます。まずは暗い省電力弱モードです。
光らせ始めて5日後、LEDがチカチカしだしました。電池切れです。
電池の電圧を測定してみると、2本で0.9Vしかありません。電気を吸い尽くしていますね。省電力モードでは5日間光り続けました。
同様に明るい強モードでは、約1日間明るく光り続け、その後は暗くなって2日程度光っていました。
電力量を計算してみると、消費したエネルギーは1700mAh程度でした。アルカリ乾電池の標準的なエネルギー容量とほぼ同じです。電池のエネルギーを使い切るまでLEDを光らせられることがわかりました。
実験中、夜中に光っているとまぶしかったので、Meta Quest 2のゴーグルの中に入れていました。
キットを作ってみてもらう
キットがうまく組み立てられるか、はんだ付け初挑戦の中学2年生に組み立ててもらいます。
はんだごてを使って部品をはんだ付けし、ドライバーを使ってネジで電池ボックスを固定します。
無事にLEDが光りました！！！
スモールLEDライトキットが完成しました
簡単に組み立てられて、電池のエネルギーを極限まで使って光るECOなスモールLEDライトキットが完成しました。ミニチュアLED電球の色は、白色と電球色の2種類があります。
スモールLEDライトは手に持って光を当てたり...
立てて置けるので、暗い中でも本が読めます。
電球色もいい雰囲気です。
完成したキットはこちら👇👇👇よりご購入いただけます。
🎁20名様にプレゼント!!
日頃から多くの人に電子工作を好きになってもらえたらいいなと思い、ブログと電子工作のお店を続けています。
そろそろ夏休みが始まります。子供たちに電子工作の楽しさを体験してもらい、電子工作を好きになってもらえる大チャンス。そこで今回完成したスモールLEDライトキットを、小学校中学校を含む学生の方を対象にプレゼント致します。
今回は基板を作ってくれたPCBWay様が、プレゼント企画の趣旨に賛同し協力してくれることになりました。そのためkohacraftのblogからの10名様分に追加して、PCBWay様から10名様分、合わせて20名様にプレゼント致します。
キットの作り方はこちらです。
発送は週末に行います。そのためお届けはご応募いただいた翌週となります。
工作にははんだごてやニッパーを使い危険を伴う作業のため、小さなお子様には大人の方が作業をサポートして頂ければと思います。
応募は、お子様の名前でも大人の方の名前でも構いません。お知り合いのお子様に作ってもらいというのも大歓迎です。たくさんのお子様や若い方に、はんだ付けを体験し楽しんで頂きたいと思っております。電子工作が初めてでなくてもOKですよ。
2022.9.15現在、あと4セットあります。
ご応募は下のフォームよりお申し込み下さい。フォームか表示されない方は、こちらをクリック。上限に達すると自動で締め切られます。
送信をクリックするとthankyou[@]kohacraft.comよりメールが届きます。届かない場合には、迷惑メールフォルダに入っていないか確認していただき、無ければLab[@]kohacraft.comまでご連絡ください。
頂いた個人情報は発送とサポートのみに利用し、協力していただいたPCBWay様を含め第三者への提供は一切いたしません。また頂いた個人情報は1ヶ月後をめどに全て削除致しますのでご安心下さい。
これまでご応募頂いた方の個人情報を削除致しました。サポートは継続してさせて頂きますので、何かございましたらご連絡ください。
是非とも、この夏に電子工作で楽しい体験をして頂きたいと思います。
1個以上欲しいという方はこちら👇👇👇よりご購入頂けます。
2022.8.8 あと8セットとなりました。
2022.8.3 お子様が楽しい体験をされたという嬉しいメールを頂いています。まだ10名様分ありますので、お気軽にご応募下さい。
2022.7.11 追加 先週ご応募した頂いた方へ発送しました。
2022.7.6 追加
7/5までにご応募された3名の方にキットを発送致しました。
追加終わり
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