模型鉄道愛好家はレイアウトのリアリズムを追求することが多く、客車や caboose の照明は重要な要素です。しかし、照明のちらつきは、特に列車が非通電区間やギャップを通過する際に、全体的な効果を損なう可能性があります。この記事では、模型鉄道の車両照明でちらつきのない照明を実現するための、シンプルながら効果的なソリューションを掘り下げます。費用対効果が高く、入手しやすい部品を使用した、実装が容易なアプローチに焦点を当てます。
フリッカーフリー模型車両照明の基本回路図
模型鉄道車両照明のちらつきを理解する
LED または白熱電球を使用しているかどうかにかかわらず、模型鉄道の車両照明のイライラするちらつきは、瞬間的な電力中断によって発生します。これらの停電は、ポイントの非通電カエル、線路の汚れ、またはレールのギャップが原因で発生する可能性があります。LED は、その迅速なオン/オフ応答で知られており、白熱電球と比較して、このちらつきがより顕著になります。DCC デコーダーが機関車の電力を維持するためのソリューションは存在しますが、この議論は車両照明のみに焦点を当て、車両自体のちらつきをなくすことに焦点を当てています。これらの迷惑な光の途絶を防ぐために、LED またはランプは、線路の電力が一時的に失われた場合でも、継続的な電源を必要とします。ここで、蓄電ソリューションが登場します。
従来のフリッカーフリー車両照明へのアプローチ
模型鉄道愛好家は、ちらつきのある車両照明に対処するために、さまざまな方法を採用してきました。バッテリーとコンデンサは、この目的のために利用される一般的なエネルギー貯蔵デバイスです。バッテリー電源以外にも、いくつかの以前の手法が登場しました。
- 抵抗と大容量コンデンサ回路: この基本的なアプローチでは、抵抗と大容量コンデンサを使用し、場合によっては電圧レギュレータを組み込んで、エネルギーを蓄積し、停電時に電力を供給します。
- スーパーキャパシタ回路: 前の方法と同様ですが、スーパーキャパシタを使用し、電圧レギュレータの有無にかかわらず、エネルギー貯蔵容量を強化します。
これらの回路は通常、AC 線路電圧をコンデンサの充電と車両照明への電力供給用の DC 電圧に変換するために、線路電力に接続された小型のダイオードブリッジを利用します。これらの方法は改善を提供しますが、特に客車や caboose の複数の LED に電力を供給する場合、サイズ、コスト、および有効性の点で制限があることがよくあります。
革新的な技術の導入: スイッチングレギュレータ
一貫した車両照明を実現する上で大きな進歩は、スイッチングレギュレータ、別名 DC-DC コンバータの採用です。従来の線形電圧レギュレータとは異なり、スイッチングレギュレータは DC-DC コンバータとして機能し、驚くべき効率、多くの場合約 96% に達します。この高い効率は、車両照明用の蓄積エネルギーの使用を最大化する上で重要です。
スイッチングレギュレータはかつて複雑で高価でしたが、集積回路の開発により、そのアクセス性とサイズが革新的に変化しました。これらのコンパクトな IC は、必要な機能のほぼすべてを統合しているため、スイッチングレギュレータは模型鉄道の車両照明にとって実用的で費用対効果の高いソリューションとなっています。その応用例は、Model Railroad Hobbyist (MRH) の 2014 年 11 月号の「Battery Powered Models in HO Scale」などの記事で見つけることができます。
模型車両照明用の小型で手頃な価格の DC-DC コンバータ/電圧レギュレータ
フリッカーフリー照明のためのシンプルで費用対効果の高い部品
簡単で予算に優しいフリッカーフリー車両照明ソリューションには、3 つの主要なコンポーネントのみが必要です。
- ミニ DIP ブリッジ整流器: allelectromics.com CAT # FWB-16 (.40) などの 1/2A 400V ミニ DIP ブリッジ整流器は、AC 線路電力を DC に変換します。
- DC-DC コンバータ: 3A DC-DC コンバータ調整可能なステップダウン電源モジュール (.96) は、車両照明 LED の電圧を効率的に調整します。これらは eBay などのプラットフォームで見つけることができます (例: アイテム #291353891841)。
- コンデンサ: 電解コンデンサ (アルミニウム)、1000uF 25V 20% RADIAL (Digikey 493-1305-ND .51) または 2200uF 25V 20% RADIAL (Digikey P5157-ND .90) は、停電時に車両照明を維持するためのエネルギーを蓄積します。G ゲージ DCC でより高い電圧の場合は、35V コンデンサが推奨されます。
これらの容易に入手可能で安価なコンポーネントは、非常に効果的なフリッカーフリー車両照明システムの核となります。
フリッカーフリー車両照明回路の組み立て
回路の構築は非常に簡単です。コンデンサを DC-DC コンバータの入力端子全体に、正しい極性 (+ から +、- から -) を確認してはんだ付けします。同様に、ブリッジ整流器の正と負の出力を DC-DC コンバータの対応する入力端子に接続し、ここでも適切な極性を守ってください。
重要なことは、モジュールを模型の車両照明に接続する前に、DC-DC コンバータの出力電圧を調整する必要があることです。トリムポテンショメータ (モジュール上の小さな円形のコンポーネント) を使用して、LED に十分な電力を供給しながら、電圧をできるだけ低く設定します。異なる色の LED には、異なる電圧要件があります。白色 LED の場合、約 2.8 ボルトの出力が通常適切であり、多くの場合、電流を微調整するために直列抵抗 (例: 4 ～ 6 個の白色 LED の場合は 47 オーム) と共に使用されます。LED の潜在的な損傷を避けるために、モデルに接続する前に電圧を調整してください。ポテンショメータにはストップがないため、調整中は注意してください。
1000uF および 2200uF コンデンサを使用したフリッカーフリー車両照明用のコンポーネントと組み立て済みユニット
フリッカーフリー車両照明用のコンパクトな 1000uF キープアライブユニット
スイッチングレギュレータがフリッカーフリー照明を保証する方法
線路電圧は、車両照明の主要なエネルギー源として機能します。回路内のコンデンサは、DC に整流された後の線路電圧から充電されたエネルギーを蓄積します。次に、スイッチングレギュレータは、この電圧を LED に最適なレベルまで、非常に効率的にステップダウンします。
スイッチングレギュレータの主な利点は、コンデンサが放電しても安定した出力電圧を維持できることです。電圧の低下を効率的に追跡し、車両照明に適切な電圧を引き続き供給し、一貫性のあるフリッカーフリー照明を保証します。
DCC 電圧で 2200uF コンデンサを使用すると、35mA 車両照明負荷で約 3 秒のキープアライブ時間を実現できます。1000uF コンデンサは約 1 秒のキープアライブを提供します。これらの期間は概算であり、線路電圧や LED 電流ドローなどの要因によって異なります。
DC 電源レイアウトの場合、より低い線路電圧 (6 ～ 9 ボルト) が一般的です。DC-DC コンバータが効果的に機能するためには、設定された出力電圧よりも約 3 ボルト高い電圧入力が必要です。より高い線路電圧とより大きなコンデンサは、DC または可変電圧 AC システムでも、キープアライブ時間を延長します。
スペースが限られた模型車両用の小型 DC-DC コンバータオプション
模型車両照明のちらつき抑制用コンポーネントのサイズ比較
結論: レイアウトで一貫した車両照明をお楽しみください
スイッチングレギュレータ、ダイオードブリッジ、およびコンデンサを備えたシンプルな回路を利用することで、模型鉄道の車両照明のちらつきを効果的に排除できます。この費用対効果が高く、組み立てが簡単なソリューションは、模型鉄道のリアリズムと楽しさを高めます。コンデンサのサイズを試して、特定のレイアウトと車両照明のニーズに合わせて、目的のキープアライブ時間を実現してください。自信を持って客車と caboose を照らし、迷惑なちらつきに別れを告げましょう!
