ヤフオクのUV搭載型LEDランプのUVの横漏れを確認するために、某TankさんからクリスタルエリートのUVリゾートと言うタイプをお借りしました。前回僕が改造した同型のランプ（要は同じクリスタルエリートだけど）へはLedEnginの365nmと400nmを１ヶずつ搭載した結果、ランプからのUVの横漏れは最大1.2μW/cm2でした。果してクリスタルエリートの元々のUV搭載型はどれくらいUV漏れがあるのだろうか。。。

が、届いてみたら、ちょいハプニング！？
２ヶ搭載されているUV素子が２ヶとも・・・例の・・・こんがりの・・・汗
ダメですね、汎用パッケージのプラスチックレンズのUV素子は。特に高出力で駆動している訳でもなく、しかもまだ一年も経たずしてレンズが琥珀色です。。。
あり？ 他の購入者はどうしてるんだろう・・・？ 泣き寝入り？

さて、とりあえずヒートシンクの隙間からジャジャ漏れしている光へUVメータを当ててみると・・・あ・・・最大4.1μW/cm2（10cm）漏れてますやんっ（大汗）
こ・これは・・・あっ・・・多分、レンズ前面が焦げて光が封鎖されてしまっている分、余計に素子の横面からひときわ大量のUVが大解放されちゃってるってこと？
ただでさえビーム角が120～140°の広角の素子で、更におこげによって素子の横からの発光に拍車が掛かってるとしたら、なるほど、LedEnginの高出力UV素子（85°）よりも数倍も漏れて当然と言うことか。。。これはヤバイものを見てしまった。。。
ん？こんな時間に誰だろう・・・？（苦笑）

UVが漏れたから、どーだって言うんだ！？

と言う方は、前回の記事をご覧くださいませ。

で、某Tank氏との協議の結果、急遽予定を変更して、危険な状態のUV素子の撤去を含む、LED素子の総入れ替えを実施することになった。例によってノーブラ・クリー・ボインボイン術式大作戦だ♪
そして、UV素子の撤去に伴い、その代役を務めるのは今流行りのシアン素子♪ （但し、青寄りは入手困難に付き緑寄りを使用）
勿論、それ以上に重要な各部の対策も併行する。基板・ヒートシンクの熱伝達の改善と、基板のネジ固定だ！（こういうのは早く販売元で対策して欲しい部分だけど）

じゃ、今日もサクッと進めちゃうよっ♪

ま、これまでにも何度となく繰り返してきた作業なだけに、もはやお手のものである。
・・・と言いたいところだが、なんかこの個体は中にG17みたいなゴム系接着剤が充満していて、まずLED基板がなかなか外れなかったり、ヒートシンクから接着剤を剥がすのに１時間も掛かったり（曝）と、なかなか手ごわい相手だった。。。なんと言う往生際の悪さ。。。

ま、イヤなことは忘れて、早速改修後のスペックチェックだ！

うーん。。。前回同様、ノーブランドをCreeに換装しただけで、きっかりと1.5倍のスペックアップとなった。これももはやお約束となった感があるなぁ。。。
まあ、素子代がそれなりに掛かるけど、ご希望の方は一度ご相談ください。

最後におまけ。
実は今回はもうひとつの対策に挑戦してみました。
前回はUVの横漏れ対策として、ヒートシンクの周りをアルミホイルでグルグル巻く方法を紹介したが、今回はヒートシンクの中からアルミホイルをグルグル貼り付ける方法を試みた。

ま、半分冗談のような本気のような。。。苦笑

但し、これを真似しようと思う方は、次の点にくれぐれもご注意ください。

1. アルミ箔が剥がれて基板の導通部分に接触しないように。ショートしちゃうから。
2. 放熱性が悪くなるので、ファンを併用する等の工夫をお願いします。

ま、外から巻く方が早いし安全です（汗）

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書く書くと言いつつ、これまた問題が大きいため躊躇してたら、草稿から早1ヶ月が経過。。。うーん・・・やっぱり見て見ぬ振りは寝覚めが悪いな。思い切って公開するか。
それではどうぞ。。。得意の問題提起を。

前回のヤフオクLED改について、深刻かも知れない注意点を記しておきます。

実は、今回のレシピでUV素子を使った点が、少し気になっています。
一般的にUV素子を使ったランプの構造に関するセオリーとして、筐体構造的に光が密閉できて、前面パネルのレンズ経由でのみ光が照射される構造を採用することは、UVを扱う業界であればアクアに関係なく必然的に考慮している安全面のひとつではありますが、ヤフオクLEDの場合、元々UV素子を載せることを考慮していない筐体であるためか、あるいは冷却効率を稼ぐことしか考慮されていないためか、はたまた目眩ましによって光量評価を錯覚させるため（曝）か、常にヒートシンクの隙間から横に光がジャジャ漏れの状態であり、ここへUV素子を乗せれば、当然UV漏れが懸念されます。

実際、ランプ点灯時にヒートシンクの真横にUV計を向けると弱いながらもUVが漏れているのが判ります。具体的には、今回の改造品の場合で、ランプ正面のUVピーク値が35.7μW/cm2 （90°レンズ/10cm）に対し、側面のUV漏れは0.7μW/cm2、しかも斜め後ろでは1.0μW/cm2を超えるポイントもありました。もし別のレンズを組み合わせたり、素子の位置や数が変わることで、この値は更に変化するかも知れません。これは本来、光の漏れないランプの正面レンズ経由のUVだけなら、仮に視点がレンズに向いても、ビーム角の外からでは目に入るUV量も限られると思われますが、ヤフオクLEDのように真横から光が漏れる場合は、LED素子からの直接光やレンズ裏で乱反射した光を直視してしまう形になるので、万一不用意に見つめてしまうと目への影響が心配されます。また、目に関しては、なるべくランプから視線を外すことである程度は回避できますが、UV-A（315-400nm）は体に長時間浴び続けることで健康に悪影響を及ぼす場合があるため、水槽の横で長時間作業する場合なども、多少でもUV被爆の蓄積が懸念されます。

私は医者ではないのでこの値が目や体に与える影響の度合いを量ることはできませんが、少なくとも元々搭載されていなかったUV素子を勝手に換装した責任は自分にあるので、皆さんもUV素子をヤフオクランプに載せる場合には、十分に理解した上で、くれぐれも自己責任でお願いします。もし少しでも不安があれば、この改造は控えてください。

太陽やメタハラなどはLEDよりも何倍も強いUVを発していますが、そもそも光源自体が眩しいのでUVを含め光源を長時間凝視することはありえません。しかし、LEDには単色のUV素子があり、それ自体は眩しくありません。よって、知らず知らずか、あるいはうっかりと見つめてしまうケースも危惧されます。特にお子さんがいる家庭では十分な配慮が必要です。

最後に、子供騙しではありますが、このUV漏れを簡易的に軽減する方法を紹介します。放熱性の確保とは相反しますので、何パターンか色々と模索したり、別途ファンを併用する等の工夫をお願いします。
その名も、アルミホイルグルグル大作戦♪（笑）
ちょうどUV漏れの幅に合わせて薄く切ったアルミホイルをグルグル巻いてみました！

うふふ。これで一安心♪
数cm程度の幅なら問題ないと思いますが、ファンを併用するなど自己責任でね。

追記：
ヤフオクには、この筐体に初めからUV素子を搭載したモデルも各社から販売されているようですが、素子の製造元、発光スペクトル、放射束強度、素子数等が不明であるため、どのモデルからどれだけのUVが漏れているのか、実際に測ってみないと判りません。
今回僕が使用したUV素子はLedEngin社の5W対応素子で、1～2W駆動でもかなりの放射束を出力する高効率の素子です（参考：LedEnginとノーブランドのUV素子比較）。しかも今回、365nmと400nmを1ヶずつ計2ヶ使用しているため、結果的にヤフオクLEDのノーブランドのUV素子より、遥かに大きなUV漏れが起こっている可能性も考えられます。逆に言えば、ヤフオクLEDのUV漏れは畏るるに足らない、かも知れません。
と言う考察もできつつ、実は逆のパターンも考えられます。それは、LedEnginのビーム角は85°、ノーブランドの多くは120°～140°です。そう、横に漏れやすいのはどっちだ？と言う話です。。。
どなたかUV入りのランプをお持ちの方、UV漏れを測ってみていただけません？

追記2：
先日、別の記事のコメントにも示したある機関の実験結果について、ここでも紹介しておきます。以下、Tetsuo氏に向けた僕のコメントからの抜粋です。

（中略） ランプの真横からUVがジャジャ漏れの構造ですからね（汗）
勿論、前面レンズ越しのビーム角のような指向性は無いから、素子からの直接光や内部で乱反射したUV光が直接的に目に入ってくるので、長期的に見た場合の 眼球へのUV被爆量（厳密には400nm以下は水晶体により護られるため、400nm～410nmが危険域）が心配です（ランプ前面ならビーム角があるの で、その外から見る分には光強度は微小）。勿論、メタハラや太陽光の方が何倍もUV量は多いんですが、それらは眩しいので無意識に瞳孔が閉じますが、 LEDのUV素子はUVを単波長で出力するので眩しくありません。（中略）

参考：
http://www.nichigan.or.jp/member/journal/nggz/10510.jsp
日本眼科学会雑誌 Vol.105 No.10 青色発光ダイオード光による網膜障害

要約：
青色LED（460nm/1.2mW）をレンズで集光しアカゲザルの網膜へ3mm径の面積で照射。
一日12分、23分、34分、40分、45分、90分の照射で30日間実験。
23分以内異常無し、34分以上で過螢光発生、90分で網膜細胞壊死・メラニン消失。
結論、青色LEDでは28.8J/cm2 以上の照射で網膜障害発生。

青色LEDでさえこの結果ですから、更に高エネルギーの400nm前後だとどうなるのか？

ノーブランドUV素子とは言え放射強度は100mWはある（集光して無いとは言え上記実験の80倍以上ある）し、ヤフオク24Wは1.5W駆動ですから、もう少し高くなります。しかも搭載してる素子は1ヶじゃないし。。。
（中略）

販売元や製造元がこのUVの横漏れに関して安全試験や検証をおこなっているのなら、その結果を示せば良いと思います。いくら製品説明で「UVは直視しないように」と謳っても、横漏れしてたら勝手に目に入っちゃいます（苦笑）。ユッケみたいな事故が起こってからでは遅いですからね。

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やや長編です。
適当に休憩しながらどうぞ♪

脱ノーブランドの場合に限りませんが、手持ちのLEDスポットを改造して、より良いスペクトルを目指そうと言う試みは、僕は凄く良いことだと思います（もちろんメーカー保証はなくなりますが）。そのためのご相談などには喜んでお応えしています。

特に、前回さりげなく公開しちゃったヤフオク24W改・太陽光ブレンド365UVモデルにより、世のアクアリストは脱ノーブラ意欲をガンガン掻き立てられたようです。
そうでしょう。そうでしょうともっ♪

その中で特に多かった声として、

「私のLEDランプでも改造できるでしょうか？」
「どんなLED素子でも換装できるのでしょうか？」

など、LEDの種類と扱い方に関する疑問・悩みが目立ちました。
そこで今回は、既製のLEDランプの素子換装を主体としたLED講座をお送りします。
最低限、ハンダゴテを使い慣れた電気工作マニアが対象です。
尚、実施は自己責任で、怪我・火傷にはくれぐれもご注意を。

既製のLEDランプはどんな構造になっているのか？

まず、既製のLEDランプの構造に簡単に触れておきます。
LEDランプを分解すると、およそ以下のような構造になっています。

上記はカミハタのロータスやボルクスのLeDio 7などの7W機の例ですが、他の12W、21W、24Wなども大まかな構造は全く同じです。
ソケットとドライバ（電源）間の接続はAC（交流）なので極性はありません。仮にコードが色分けされていたとしても極性は無視してOKです。
ドライバとLED基板は赤と黒のコードで接続されていますが、こちらはDC（直流）なので極性があります。赤がプラス、黒がマイナスです。多くの場合は基板に極性が印字されているので迷うことはありませんが、もし印字が無い時、あるいは消えてしまった時は、直近のLED素子を見て、アノード側がプラス（赤）、カソード側がマイナス（黒）のコードの接続方向となります。出来ればコードを外す際にマジックで印を付けておくと確実です。

LEDの回路はどうなっているのか？

分解したLED基板を見ると、表面が塗装されているので判り難いですが、よく見ればパターン（導通部）がやや盛り上がっているので、これを目で追うことが出来ます。大抵の場合、プラス（赤）からマイナス（黒）まで1本で繋がっているのが判ります。これがLEDの直列回路です（稀に並列回路の製品もあります）。上記の7Wの例ですと、素子が7つなので1ヶあたり1Wで駆動されているはずですから、この直列回路にはおよそ350mA（実際には280～320mA等）が流れているはずです。もしテスターをお持ちなら、この回路にテスターを割り込み、電流値を測ってみると良いでしょう。
そして、このようなLEDランプの場合、多くは電流制限方式で駆動されており、上記1W×7=7Wであれば350mA、3W×7=21Wであれば700mA（実際には650～680mA等）、と言うように電流が固定的に供給される仕組みになっています。そのため、素子数によって回路電圧は変化しますが、電流値は素子数に関わらず一定となるのです。

一方、素子数によって電圧が変化すると言う事は、当然LED素子が増えれば増えた分だけ回路の消費電力も増えます。そのため、素子数の多いランプほど、大きな電力に対応した大容量のドライバが搭載されています。このことからも判るように、例えばLED素子が7つ接続されたドライバにLED素子を8つ以上繋げたらどうなるか？ 答えは、電圧が追いつかず点かないか、定格オーバーで壊れます（厳密にはドライバの仕様によります）

LEDのワット数の計算方法が判らない

LEDで一番判り難い・ややこしいのがワット数ではないでしょうか。LED部の駆動電力なのか、はたまたランプ全体の消費電力（電源部のロス含む）なのか。各社のランプのワット表記と実測値の違い等は過去にも触れましたので、今回はLEDのワット表記の考え方に視点を置いて、ワット毎の電流値を表にまとめてみました。

この表から判るとおり、1Wとは350mAで駆動されていることを表します。3Wなら700mA駆動です。但し、実際には少し余裕を持たせてある場合があり、必ずしもこの値とは限りません。およそ表の慣例値のような幅があるようです。熱対策、省エネ対策、寿命対策など、メーカーの配慮によるものでしょう。

ところで、LEDには対応ワット数が決められています。例えば、3W素子であれば1W駆動も可能ですが、1W素子を3W駆動することはできません。必ずその対応ワット数の範囲内で駆動することになります。仮に1W素子に3W掛けたら壊れちゃいます。なので、1W×7=7Wランプには1Wや3Wの素子が使用可能ですが、3W×7=21W等の3W駆動ランプには3W素子や5W素子は使用可能ですが、1W素子は使用できません。
尚、厳密には定格電流の上に最大電流が設けられていますが、最大値はあくまでも限界点なので、いくら放熱をしっかりしても定格以下での駆動を心がけましょう。まあ、自己責任の範囲で。

ひとつ注意点として、LEDは電流が大きくなればなるほど、その両端に掛かる電圧は大きくなる性質があります。例えば1W駆動時（350mA）では3Vでも、これが3W駆動時（700mA）には4Vになったりします （素子メーカー・型番、発光色により異なります）
そのため、一見350mAの2倍だから2Wじゃないの？と思いがちな700mAも、この昇圧分が加味され3W駆動扱いとなるのです。例えば、電力 P = 電流 I×電圧 E ですから、350mA×3V = 1.05W ≒ 1W、700mA×4V = 2.8W ≒ 3W、のように考えます。

どのランプにどのLED素子が合うの？

これもアクアリストを悩ませる種でしょうか。見慣れると大したことは無いのですが、まずは一通り覚えるまでが大変ですかね。
良く目にするLED素子、良く使うLED素子を以下の表に分類してみました。

ヒントとしては、少し以前のLED素子の多くは汎用パッケージが多く、仮にメーカーの独自パッケージだとしても実装パターンに対しては互換性がありました。また、その後Cree XR型が登場した頃には、比較的素子サイズが近いこともあり、このXR型と一般サイズ型との共用パターン基板が流行しました。ひとつの基板で一般素子もCree XRも使えるスグレモノです。この互換基板は、例えばLeDio 9やLeDio 21、ヤフオクLEDなどに使用されています。前者はCree XR-E、後者はノーブランドLEDを積んでいます。
しかし、ここ数年の新しいLED素子は、小型化が進むにつれ、各社とも独自パターンが目立ち始め、最近のものはほとんど非互換のようです。まあ、企業間競争も判りますが、消費者としてはできるだけ規格を揃えて欲しいところです。

と言う訳で、今回は比較的作業のしやすい一般素子とCree XR型にも対応した基板（下写真上）を使っているLEDランプをベースに、素子の換装方法をご紹介していきます。但し、Cree XR型はハンダゴテではなく、基板自体を加熱して溶着させるリフロー作業が伴いますので、必要であればヒートガンやクリームハンダ等もご用意ください。

ちなみに僕の知る限り、この共用基板を使っているのは、LeDio 9、LeDio 21、ヤフオクLED全般等ですが、LeDio 9は分解しにくいし、そもそもLeDio 9もLeDio 21も初めからCree XR-Eを採用しているため、これをわざわざ替える理由が見当たりません（笑）
よって、あくまでも手持ちのヤフオクをどうにかしたい人向けコーナー！という訳です。

例えば、ヤフオクの24Wタイプの基板は以下の通り。

上記の僕が見たものは、たまたまグランクリエイトとギガレックスが同じ基板で、クリスタルエリートが少し違う基盤でした。でもロットによってはまた異なるかも知れません。ただ幸いなことに、上記の基板はいずれもCree XR型対応基板でした。よく見ると、素子の両端に平行なハンダ面が少し垣間見えるのが判るでしょうか？

さて、ここから元のLED素子を外していく訳ですが、この時、ワット数の大きなハンダゴテならサクサク外せますが、20Wや30Wのコテだとアルミ基板の熱吸収に負けてなかなかハンダが溶けません。お勧めは、低Wと高Wがボタンで切り替えられるハンダゴテです。普段は30Wとして使え、いざとなったらボタンを握って100Wに♪みたいな奴です。
あと、ハンダ作業をしていると、どうしてもハンダ周りが茶色くベタベタになりがちです。気にしない人は良いけど、気にする人はフラックスクリーナーでシュッシュッしてフキフキしましょう。ウソみたいに綺麗になります。ギガレックスさんにもお勧め♪

その他、注意事項

LED素子を外す際、通常、一般サイズの素子は裏面に放熱シリコンが塗ってあるだけですが、稀にリフロー溶接されている場合があります。電極のハンダを外しても素子が外れない場合は、このリフローを疑ってください。リフローを外すには、素子の基板の裏面からヒートガン等で加熱するしかありません。（カミハタレコルトロータス10.5Wで一般素子のリフロー溶接を確認しています）

特にノーブランドLED素子の場合、外観からは極性が全く判りません（素子自体に刻印してある場合は別）。同じ白い汎用パッケージでありながら、製造元の違いで極性が反転してることがよくあります（もちろん製造元内では極性は一貫してますが）。なので、必ず実装前に極性を確認しておきましょう。ただ、ノーブランドの場合、データシートが無い場合もあるので、素子のチェック用電源として、数10mA程度に電流制限したテスト電源（電池も可）を用意しておくと良いでしょう。

Cree XR型のリフローの際、必ずしもヒートガンやクリームハンダは必要ありません。少しコツが必要ですが、慣れれば普通のハンダと小さなガストーチでも可能です。手順としては、まず事前に素子自体に薄くハンダを溶かしておき、基板にも薄くハンダを溶かしておきます。次に、極性をよく確認の上、素子を基板に載せます。あとは基板の裏から200度程度で50秒～1分ほど加熱しますが、ハンダが溶けて流れ出せば素子は吸い付くように基板に密着しますので、それを目で見て確認できれば加熱終了です。尚、高温で一気にやろうとすると基板が焦げたり素子が壊れるのでくれぐれもご注意を。

Cree XR型素子は湿気ないよう保管に注意が必要です。なるべく作業の直前まで開封しないか、もし開封した場合は除湿剤を入れておきましょう。でも早めに使った方が吉。もし湿気っていると、リフローした際に素子内にクラック（厳密にはガラスレンズ下の樹脂の膨張・収縮による剥離・ずれ）が発生します。それもあって、なるべく低温で素早くリフローを完了することが理想です。

そうして無事換装を終え、見事、太陽光ブレンド365UVモデルに生まれ変わったヤフオクLEDがこちら♪ （使用素子の詳細は前回の記事を参照のこと）

これまでにグランクリエイトとクリスタルエリートで実施歴があります

注意点は、LedEnginの素子は当然ヤフオクの基板には乗らないので、スター基板経由でヤフオク基板に硬化シリコンで接着しておき、翌日硬化を確認したのち結線しています。この時、金属片などがスター基板の裏に混入すると、下のヤフオク基板のパターンと接触してショートしてしまう恐れがあるので、くれぐれもご注意ください。それさえ注意すれば、硬化シリコン自体が皮膜となって、スター基板とヤフオク基板を絶縁するはずです。

作業手順としては、この場合Cree XR-E/XRが含まれているので、真っ先にCree XR-E/XRのリフローを済ませてしまいます。そのあとは、LedEngin以外の素子を済ませてからLedEnginをスター基板ごと接着し、残りの作業は翌日、と言うフローが良いと思います。

最後に、フラックスクリーナーでピカピカに仕上げれば、販売クオリティも合格です♪

さて、ひとつだけ心配事があるのですが、長くなるので次回までにまとめておきます。

その他、不明な点やご質問などありましたらコメント願います。

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