捨てられない！　ソーラーライト

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　このＷｅｂページは「捨てられない！」物品を捨てずに再利用した経緯を記録として残した個人的なメモです。　当方にしか役立たない情報です。　その点、ご了承願います。　

　いつ購入したのか記憶にありませんが初めて購入したソーラーライトを現在でも利用しています。　当初はガーデンライトとして利用していましたが、現在では駐車場所の壁衝突防止のための夜間照明として利用しています。　今回のWebページ作成時に気付いたのですが、このソーラーライトは現在ではブランド品と言ってもよいアイリスオーヤマ株式会社の製品（型式ＤＳＬ－１１１Ｗ　ＭＡＤＥ　ＩＮ　ＣＨＩＮＡ）でした。

【　アイリスオーヤマ株式会社製ソーラーライト（型式ＤＳＬ－１１１Ｗ）　】

　実はソーラーライト本体だけではなくパッケージ箱も利用しつづけています。　このパッケージ箱は「電気電子工作の部屋」のコンテンツ用写真撮影時に撮影対象とデジタルカメラの間隔調整用スペーサとして常用しています。　そのため、表面はすり擦り傷だらけです。

このパッケージのサイズが撮影に丁度よく、これからも利用し続ける予定です。

　しかし、アイリスオーヤマ株式会社の製品といえども無修理というわけにはいきません。　購入初期から継続的に故障に見舞われており、その都度、オーバーホールや修理をして使い続けていました。　今までは追加コストをかけずに手持ち部品利用などで修理を済ませていましたが、先日の故障ではプリント基板の故障原因調査が面倒になり、大改修をすることにしました。　今回はこの経過を記録に残します。　

　記憶によれば、このソーラーライトの最初の故障の原因はＮｉＣｄ電池の保持不良でした。　いつの間にか点灯しなくなったので確認するとＮｉＣｄ電池が電池ボックスから外れていました。　このような現象が何度も続き、最後はビニルテープを貼り付けて固定しました。　

　そのうち、ＮｉＣｄ電池が外れていないにも関わらず一晩続けて点灯できなくなる現象が発生するようになりました。　この現象の要因として以下の２点が原因として考えました。

　当時はＮｉＣｄ電池の電池容量を確認する手間暇（時間）を確保できなかったため、手持ちのＮｉＣｄ電池交換することにしました。

　太陽電池の表面汚れは水拭きで除去していましたが、そのうち水拭きでは除去できない状態になりました。　そのため、アルコール系溶剤で太陽電池表面を拭いて汚れを除去しました。　それでも表面汚れが継続的に生じて、そのうち太陽電池周辺の汚れを除去し辛くなりました。　このため、太陽電池を取り外して太陽電池表面全体をアルコール系溶剤で拭きました。　これがその後の故障を加速させたと推測できます。　元々防水や防湿について配慮された構造とは思えませんが、この太陽電池取り外しが湿気による劣化を加速したようです。　当時は湿気対策については全く思い至っていませんでした。

　その後も点灯しなくなる故障は発生し続けました。　故障原因としては、明るさを検知するＣｄＳセンサに水分が浸透して特性劣化することがありました。　それ以外にソーラーライト内部のプリント基板の劣化が目立つようになりました。　部品のリード線腐食やプリントバターン腐食が発生していました。

　廃棄せずに残っていた劣化部品です。　劣化したＣｄＳセンサは行方不明です。

ＮｉＣｄ電池を廃棄できる場所がなく、今でも廃棄電池ＢＯＸに保管していました。

　リード線が腐食・ハンダ付け不具合が発生していたため取り外しました。　部品の電気的な特性は未確認です。

　約１年半前の修理時の状況を写真で残していました。　修理内容を忘れてしまいましたが、何枚かの写真を掲載します。

　白いビニルテープは太陽電池の固定、黄色いビニルテープはＮｉＣｄ電池の固定に用いています。　その場しのぎなので貼付けがともて雑になっています。

この時点ではスライドスイッチの腐食は目立ちませんでした。

　この時点ではＬ１は交換済みでしたが、Ｑ２・ＬＥＤはまだ交換する必要はありませんでした。　その後の故障でＱ２とＬＥＤを交換しています。

　太陽電池の表面汚れをアルコール溶剤で拭き取りましたが、それでも汚れが残っています。

　この修理時にプリント基板のパターンを調べて回路図を推定しました。　トランジスタやダイオードは海外由来のＱ１：Ｓ９０１４、Ｑ２：Ｓ８０５０、Ｑ３：Ｓ９０１５でした。

　最近（本Ｗｅｂページ公開時）も再び故障したので修理を試みました。　ただ、今回は故障原因が複数個所あったため、結局は全てのパーツに分解することとなりました。

　以前の修理でＬＥＤを「ガラスパッケージＬＥＤ　５ｍｍ白色ＬＥＤ　ＧＰＬ／Ｗ／Ａ００００１／ＦＡ／ＳＴ」（秋月電子通商で購入）に交換していました。

　以前の修理でＱ２を２ＳＡ１０１５Ｙに交換していました。

　すずメッキ線は以前の修理時にプリント基板のパターン腐食対策で追加したものです。

スライドスイッチのレバーが動かなくなるほど腐食がすすんでいました。

　明らかに故障の原因と思われるＣｄＳセンサ・スライドスイッチを交換しても点灯しませんでした。　ＣｄＳセンサに光を当ててＱ１コレクタの電圧変化までは正常動作することを確認しましたが、それでもＬＥＤは点灯しませんでした。　止むを得ずＬＥＤを外して目視確認するとリード線封止部の変色とＬＥＤチップ部接続が外れているのが見つかりました。　ＬＥＤの腐食・破損は予想外でした。

【　　以前に交換した白色ＬＥＤ（当方にて交換したＬＥＤ）　】

　故障原因特定のため机上にあった赤色ＬＥＤに交換して動作させるとＬＥＤ点灯しましたのでＬＥＤ単体が原因と判断しました。　その後、ＬＥＤを白色ＬＥＤに交換したところ、何故か白色ＬＥＤでは点灯しませんでした。　プリント基板目視確認、部品単体テスター測定、基板ターン導通確認をしましたが異常箇所を特定できませんでした。　仕方ないのでＱ３コレクタ波形（昇圧状況確認）とＬＥＤアノード電圧（ＬＥＤ印加電圧確認）を測定しました。

　ＬＥＤ未取付け時はＱ３コレクタ波形のスイッチング波形を確認できましたが、白色ＬＥＤを取付けると発振停止する現象を確認できました。　

黄色　：　２V／ｄｉｖ　Ｑ３コレクタ波形

水色　：　５Ｖ／ｄｉｃ　ＬＥＤアノード電圧

時間軸　：　２μｓ／ｄｉｖ

黄色　：　２V／ｄｉｖ　Ｑ３コレクタ波形

水色　：　５Ｖ／ｄｉｃ　ＬＥＤアノード電圧

時間軸　：　２μｓ／ｄｉｖ

　プリント基板自体の劣化が進んでいることもあり不具合原因／修理しても長期間の動作を期待できそうにないので、このプリント基板の再利用は諦めることにしました。　センサーライトは１００円均一や数１００円出せば入手でるので、経済的・時間的に新たに購入するのが絶対にお得です。　でも、ボディー（センサーライト筐体）は何ら問題ありません。　電池・太陽電池は問題なさそうです。　センサーライトのプリント基板を作り直せばまだまだ使えます。　やはり捨てられません。。。。。　困った性分です。　

　新規製作の回路はとても簡単です。　「ＡＥ－ＸＣＬ１０２Ｄ３３３ＣＲ－Ｇ」にCdSセンサとＬＥＤを取付けるだけです。　ＣｄＳセンサにＬＥＤ点灯の明るさを決める抵抗Ｒ１１と、ＬＥＤの明るさを調整するＲ１２を決めるだけです。　また、太陽電池への電流逆流素子用ダイオードＤ１１として手持ちの１Ｓ４を利用しました。

　Ｒ１１は使用するＣｄＳセンサの特性（今回は１ＭΩ品）により調整する必要があります。　ＬＥＤ消灯時の電池消費電流にも影響がありますので、できる限り大きな抵抗値で、かつ、適度な明るさでＬＥＤ点灯できる値として２２０ｋΩとしました

　ＬＥＤはそれほど明るくする必要がありませんので順方向電流を小さ目にして点灯時間を延ばすことを優先した値５１Ωにしました。

　今回、「ＡＥ－ＸＣＬ１０２Ｄ３３３ＣＲ－Ｇ」のＥＮ端子を利用しますのでＥＮ端子の動作特性を確認してみました。　下記結果は電圧上昇時／下降時の変化を重ね書きしています。　以下の測定結果より約０．５６Ｖｄｃに出力オンオフのしきい値がありました。　また、ヒステリシスは確認できませんでした。

　この回路図をもとにして改修用基板を製作しました。　従来はプリント基板と周辺部品（太陽電池・ＮｉＣｄ電池・ＣｄＳセンサ・スイッチ）が配線でつながっているためオーバーホールをやり辛い実装状況でした。　この対応として、改修用基板ではピンヘッダー・ピンソケットを利用して基板と配線を切り離すことができるようにしました。　また、センサーライト部分の上部分（太陽電池・ＮｉＣｄ電池・ＣｄＳセンサ）と下部分（スイッチ）を分離できるようにピンヘッダー・ピンソケットをＣＮ１１とＣＮ１２の２分割としました。

ＣＮ１１の５番ピンは逆接続防止用のキー対応のために切断しています。

　CｄSセンサの腐食対策として湿気対策が必要です。　対応方法が分からなかったので、とりあえずは透明の接着剤を塗布することにしました。　効果があるとは思えません。　何かしておきたいとの単なる気持ちの問題です。

１００円均一で購入した接着剤を利用しました。

ＣＮ１１の５番ピンには逆接続防止用のキーを設けています。

　太陽電池表面の汚れをアルコール溶剤で拭き取っています。　太陽電池を外していないので周辺部に拭き取り残りが有ります。

【　センサーライト上部分外観（ＣｄＳセンサ部拡大）　】

　同じ大きさのスライドスイッチを所有していなかったため、サイズは少しの小さいスライドスイッチに交換しています。　スイッチ固定はネジ止めとしました。

　センサライト上部に下部を取付けてセンサーライト部が完成です。

　白色ＬＥＤ発光を拡散する円筒状の３段ロングリフレクターを取付けて発光拡散状態を確認しました。　ＬＥＤの軸方向への光拡散はほとんど無く、ＬＥＤ　の周方向（横方向）に光が拡散しています。

　一応センサーライトが完成しましたが、湿気に対してはＣｄＳセンサ以外は何も対応していません。　構造的にセンサーライト部の表面から防水対応はできないので（困難なので）、センサーライト内部の湿気対策は必要です。　湿気対策として今回はコーティングを試すことにしました。　効果のほどはわかりませんが、何もしないよりはよいでしょう。

Ｈａｙａｃｏａｔ　Ｍａｒｋ２を入手しました。　またコストをかけてしまいました。

　コーディング部分は太陽電池の裏表両面、改修用基板の裏表両面、センサーライト下部の内側をコーティングしました。　センサーライト下部に取付けられているスライドスイッチは通電部位が露出しているためコーティングできません。　そのため湿気には弱いままですが、スライドスイッチの腐食時は交換すると割り切ることにしました。

　太陽電池表面をのコーティングを薄く重ね塗りすることに失敗して気泡だらけになりました。　コーティング材が垂れて敷き紙との隙間に溜まりができないように綿棒で太陽電池を浮かして乾燥しました。

　センサーライト上部に太陽電池やＮｉＣｄ電池ボックスを取付ける際に、透明ビニルテープに変えて目立たないようにしました。

　センサーライト再組立後に、太陽電池面を更にコーティングしました。　ちょっと塗布しすぎたようです。

　これで完成です。　実際の使用時の状態を掲載します。　鉢に土を入れて差し込んでいます。　鉢を移動することでセンサーライトを地面の状態に関わり無くどこにでも簡単に移設できるようにしています。

　「２．今回の修理状況」で波形観測をしましたが、故障時の波形観測でした。　製品のプリント基板がどのように動作するのか確認でませんでしたので推定回路図を利用して動作確認を試みることにしました。

　動作確認に際してトランジスタは日本国内で一般的な２ＳＡ１０１５／２ＳＣ１８１５を利用するつもりでいました。　念のために手持ち品を調べたところ「Ｓｍａｌｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ　Ｐａｃｋ　（１７０ｐｃｓ）」にＳ８０５０・Ｓ９０１４・Ｓ９０１５があることがわかり、推定回路図と同等の型番部品を利用することにしました。　ダイオード１Ｎ４１４８は日本国内でも容易に入手できるようになり、既に入手済みでした。

【　使用トランジスタ　Ｓ８０５０・Ｓ９０１４・Ｓ９０１５　】

黄色　：　１V／ｄｉｖ　Ｑ３コレクタ波形

水色　：　１Ｖ／ｄｉｃ　ＬＥＤアノード電圧

時間軸　：　５μｓ／ｄｉｖ