全指向性スピーカー用デフェーザーの制作
注：このページは別ページ「フリードライバー支持方式平面振動板全指向性スピーカー制作」の続編になります。
フリードライバー支持方式平面振動板全指向性スピーカー制作の最後に、
＞2月19日に新宿の石材加工業者のショールームにこのデフェーザーの写真と寸法図とを持って見積もりをしてもらったとこと、一品製作になるので１個１０万円かかることが分かりました。
＞大理石デフェーザー計画はいきなり頓挫してしまいました。
と書きましたが、諦め切れませんでした。
トッププレートと円錐に大理石の質感を求めて人工大理石で制作を続行します。
人工大理石を積層して重ねれば出来そうとの見通しは立ちますが、あの硬度の素材を高精度で研磨する機材も技術も私にはありません。
円錐の製作を外部の専門家に依頼することにいたしました。
LED を活用した照明や宝飾と人工大理石の加工技術を活かしたアンプ筐体のエーワイ電子さんがエルブライト部門で人工大理石利用の照明器具のカスタマイズにも対応とのことで、ダメ元で設計図を見てもらってお願いしたところ、もはやカスタマイズという次元ではなかったのにもかかわらずご協力いただけました。
なぜ照明かと言いますと、天然大理石がだめなら人工大理石を、人工大理石を使うなら内部から青色LED で光らせたいと思ったからです。
人工大理石を透過したLED 照明との発想は、現用のエルサウンドEPM-1V アンプ、旧EPWS-5 アンプの電源部照明の美しさをスピーカーでも再現したかったからです。
純オーディオ的観点から言いますと、夜間の室内でのステレオ再生の場では照明が必要ですが、アンプ等の静かさが上がるにつれ天井の蛍光灯からのジーという雑音の影響がバカに出来ないことが気になってきました。
蛍光灯を消した途端に再生音の細部がより丁寧に聞こえることが分かって以来、本気で音楽を聴きこむ時には白熱電球によるテーブルライトのみで聴くようになりました。
その流れで、室内照明もノイズの少ないものに関心が向かいます。
高輝度LED のムキ出しの尖った光は室内照明としては御免蒙りますが、人工大理石を透過したLED 照明は柔らかくて良いものではないかと思います。
２つのスピーカーのデフェーザーでの光だけでもステレオ機器の操作くらいは出来る程の明度が得られればと考えます。
むろん、ノイズ特性優先の目的ですから、スピーカー・ケーブルに隣接したLED は直流点灯が望ましくPWM 駆動など論外です。
エーワイ電子さんに無茶な注文をお願いしてから暫くして、希望通りの円錐形が仕上がってきました。
円錐頂部を光らせたいとの希望に沿って、内部はこの画像のように空洞になっています。
円錐頂部を光らせる際の当初の思惑が狂いました。
一番最初は見慣れた砲弾型高輝度LED を使おうとの案を持っていたのですが、実際に5mm 直径の日亜NSPB-500S(標準規格3.6V,20mA)を内側から先端部の穴に差し込んで光らせると、この半透明の厚手の人工大理石を透過した光は光量が足りず、外側から見たら思っていたよりも物足りないのです。
ところが、エーワイ電子さんは事前に検討用として大型のパワーLED を送ってくれていました。
パワーLED というものを見たのは生れて初めてです。3V で眩しいほどに輝きました。
ただし、初体験のデヴァイスなので勉強が必要です。
「高輝度／パワーLED の活用テクニック」（ＣＱ出版社刊）を参考図書として入手し、調べてみたところ、電流管理と放熱がシビアであることが分かりました。
密封された円錐空間の中で安定して発光させるには、それなりのドライブ回路が必要とのことです。
最初は固定抵抗器で電流制限を、次には定電流ダイオードを使えば良いと思いましたが、それは早とちりで単純な高輝度LED と違いパワーLED には300mA も流せます。せいぜい15mA が限度の定電流ダイオードでは単純計算で20個も並列にしなくてはなりません。
トランジスタを使った定電流回路を組んだ方が良いとのことでした。しかるべく参考回路も見つけましたので、後は定数を現物に合わせて計算し直せばよさそうです。
電気回路の見通しは付きましたが、ランプを左右２つ灯す為だけで新しいことを勉強するのは結構楽しいことです。
当初の予定に準じて円錐先端部の窪みにパワーLED を台のガラスエポキシ基板ごと押し込み光らせてみました。
螢のようなほんのりと先端部が淡く灯る状況を予想しましたら、豪快に輝きます。物騒なＳＦ兵器の先端部のようにも見えます。
ただ内部に仕込んだ基板から下の部分は真っ暗で、落差が大き過ぎます。ちょっと当初の予想とは違いました。電圧を下げれば明度のコントロールは出来そうです。
円錐の底部にパワーLED を設置して光らせてみることも試してみました。
高輝度の青色光が人工大理石の組織内で拡散して蛍光分が励起させたのか、ぼうっとやや紫がかった色合いを円錐全体が帯びるさまを期待しました。
これは良い感じです。全体的に仄かな感じに灯りました。
ただ、肝心の先端部が薄黒くなってしまいます。
発光部から最も距離があり、かつ頂点部に小さな人工大理石の小円錐のムクの厚みがあるので当然としては当然ですが、螢の尻尾の先端部の明るさとはイメージが異なります。
頂上部まで発光部からの光を届ければよさそうです。
ありあわせの6mm 径のアクリル棒をカットしてその役割を果たさせようと思いました。
先端部を球状に丸めるかどうかは実験してから決めます。
ただ光のロスがないように切断面はペーパーで研磨してコンパウンドでピカピカに滑らかにしておきます。
円錐先端部の凹みにアクリル棒を差し込みます。
光らせてみると、今度こそイメージ通りの光の灯り方です。
これならパワーLED の装着も、放熱も思ったより容易になりそうです。
実際に使用するパワーLED はこれです。
Edixeon Power LED のEDEB-1LA5(BLUE) で順電圧3.1〜4.0V 、順電流350mA MAX です。
秋葉原の専門店の在庫処分ワゴンセールで入手し、この画像の３点セットで900円でした。
右下が発光素子です。左下の八方手裏剣のようなものはアルミ板の表面に絶縁コートをかけ、その上に電極をエッチングしてあります。
発光素子をこの上に底部金属部を密着して取り付けて、電極の引き出しと放熱とを意図しているものと考えられます。
それだけ、この発光素子は熱に対してシビアに考えなければならないもののようです。
天板は秋葉原のオーディオMOTEGIで手に入れた13mm 厚デュポンコーリアンです。
ごらんのようにギリギリの板取で必要とされるサイズが切り出せます。
デュポンコーリアンの色柄は円錐部に近いものを選びました。
デュポンコーリアン天板の裏に貼り付ける1.5mm 厚アルミ板を円形に切り出します。
直径は円錐部最下段の窪みにピッタリと嵌り込むサイズです。
円錐部を天板に取り付ける際のゲージにも使いますし、中心にLED ユニットを貼り付けて放熱板、更には光の反射板としての役割を兼ねさせます。
天板と円形アルミ板との接着は硬化したら熱に強く溶剤にも強いエポキシ樹脂を使い、天板と円錐部との接着にはボンドＧクリアを使い分けます。
エーワイ電子さんからのアドヴァイスで円錐部の積層に使ったのがボンドＧクリアであって、透明度が高くて積層部が目立ちにくく硬化してからも溶剤に溶けるとのことで、万一のメンテナンスの時にも円錐部を取り外すことが出来ることを考えての使い分けです。
円形への切り出しは三菱マテリアルのTesky U という強力金切バサミを使いました。パネルを反り上げずに切断でき、アルミだろうがステンレスだろうがバスバスと切れます。1.5mm 厚のこの２枚を切断するのに１０分は掛かりませんでした。高額なハサミでしたが思い切って手に入れておいて正解でした。
切り終わった円形の切断部に反りは全くありませんでした。
デュポンコーリアン板からルーターで天板を円形に切り出します。
円盤上下のエッジをベアリング付きビットを使ってルーターでＲを付けます。
円形に切り出す時に多少ガタついて円周上に若干の凸凹が出来ましたが、作業時に出た切粉を袋に取ってよく揉み微粉末にしておき、凹部に瞬間接着剤を塗ってはこの粉末を押し付けて、その盛り上がりの上に瞬間接着剤をしみ込ませてはさらに粉末を押し付けて硬化させることを繰り返し、出っ張った部分をヤスリとペーパーで研いで滑らかに仕上げました。
デュポンコーリアンは石粉入りメタクリル樹脂ですし、瞬間接着剤はシアノアクリレート樹脂ですので盛付けの相性は良く、また瞬時に硬化しますので大変に作業性が良く、また修復部にも違和感がありません。
板金加工の時によくやるポリエステルパテによる修復など比べ物になりません。
天板が仕上がったらその裏面に中心を合わせて上の作業で作った1.5mm 厚アルミ円板を接着両面にエポキシ接着剤を入念に塗って貼り付けます。
中心がずれないようセロテープで固定してから重しを乗せて、隙間なくピタリと貼り合せます。ここでは重しに煉瓦を使いました。
接着剤が硬化したらアルミ円板中心にLED ユニットをエポキシ接着剤で貼り付けます。
エポキシ接着剤はプラスティックの中では熱伝導性は良い方ですので、LED ユニットに発生した熱をアルミ円板へと逃がすことに期待します。
貼り付ける前にLED ユニットから伸びている端子を真っすぐ横に伸ばしてアルミ円板から浮くようにしておきます。
ダイレクトにLED ユニットの端子にリード線をハンダ付けすると、何かの拍子にリード線が引っ張られた時に端子にダメージを与えます。
余っていたガラスエポキシ基板を15mm 角に２つ切って、両端子をその縁に乗せるようにアルミ円板にエポキシ接着剤で貼り付け、ついで端子と基板銅箔を平らに接触状態にしてからハンダ付けします。
ガラスエポキシ基板の端子とは対角線の位置にリード線をハンダ付けします。
こうすることで、リード線に加わるショックからLED ユニットは守られます。
また発光チップから伸びた端子に銅箔の面積が加わることで、放熱にもいくらか役立つと考えます。
なお、ハンダ付けしたリード線はアルミ円板の縁のあたりで、裏糊付きケーブルステッカーで留めておきます。
円錐部先端へ光を送る6mm 径アクリル棒を中心に保持するスペーサーを用意します。円錐部先端の穴がアクリル棒よりやや広くて垂直にアクリル棒が立たないので保持する為です。
アクリル棒の長さの微調整の為に何度も付けたり外したりするので、そこそこの強度が必要です。
タミヤの透明プラバンを車輪状に切り抜き、中心を直径2cm に穴を開けます。その穴の裏表から幅広の透明ビニールテープを貼り付け、中心に6mm 弱の穴を開けます。
車輪状に切り抜いたのは内部の放熱用の空間を少しでも稼ぐためです。
円錐内部の階段部分に、車輪状スペーサーを透明両面接着テープを使って貼り付けます。
アクリル棒を挿してみると良い感じに中央に保持されます。
LED 発光部の上部は半球状になっていてアクリル棒断面との接触が良くないので、ダイヤモンド・ヤスリで平面に削り、ペーパーで滑らかにしてから、タミヤコンパウンドの粗磨き用と仕上げ用とで布磨きして鏡面の平面を出しておきます。
削り過ぎると台無しになりますので、そこそこの注意が必要でした。
この状態でアクリル棒の寸法を試行錯誤で合わせ込みました。
アクリル棒をただ円錐の中に入れただけでは、振動でカタカタ動いてLED との接触面に衝撃を与えそうなので、ダンパーを入れることにしました。
3mm 厚の透明スーパーゲルシートです。
これをLED 発光部とアクリル棒断面との間、更にアクリル棒上部の断面と三角錐頂部の内部との接触面との間に挟めば、アクリル棒はリジッドな支持ではなくソフトな支持になり、振動にも強くなりそうです。
またLED 発光部から出た光が一旦空気中に出てからアクリル棒下部に入り、アクリル棒上部先端から出た光が一旦空気中に出てから三角錐頂部に入る状態よりは、軟質とは言え同系素材の透明樹脂の中を通った方が光のロスが少ないのではと考えました。
熱に対してはこのゲルシートは75度まで耐性があるそうですが、LED はそこまでは熱くならないと思います。
直径6mm にカットしたゲルシートを円錐頂部の穴の底に敷き、LED 発光部の上は1cm 角にカットしたゲルシートを乗せます。
アクリル棒の長さをゲルシート２枚分の厚さ6mm から1mm 短い5mm 切り詰めます。こうしてアクリル棒がややゲルシートにめり込むようにしました。
アクリル棒の両切断面はタミヤコンパウンドで鏡面に磨き上げましたが、透明ゲルシートが粘着しますのでそこまでやる必要はなかったかもしれません。
三角錐内にアクリル棒をセットしてボンドＧクリアでを天板に接着します。
天板にはリード線が通る溝をあらかじめルーターで掘ってあります。
ボンドＧクリアは圧着する必要があるので三角錐の上に太巻き芯入りガムテープを乗せ、その上に重しをドカ積みします。
外部に引き出した照明用のリード線の出口には美観を考えて、4mm 直径の半透明シリコーンOリングを嵌めています。
4mm 径真鍮棒を10cm 長に８本切断し表面をタミヤ・コンパウンドでピカピカに磨き上げます。
このツヤを維持する為に表面にメタルプライマーをスプレーします。
真鍮棒両端5mm はマスキングシートをかけてメタルプライマーが付着しないようにしておきます。一方はデフェーザーと接着する為です。
真鍮棒の片面分のメタルプライマーが乾燥したところで、引っ繰り返してもう片面にスプレーします。なんか目刺しを七輪で焼いているような感じです。
メタルプライマーが完全に乾燥したところで、デフェーザー天板表面下側の4mm 径、深さ5mm の取付け穴の内側にエポキシ接着剤を塗ってから真鍮棒を押し込み、硬化させます。
接着剤で穴と真鍮棒が濡れると内部に閉じこめられた空気がピストンとシリンダーの関係になって反撥しますので、上から雑巾を介して渾身の力で押し込み、左右にグラつかせて空気をよく押し出しておきます。
薄銅板を切り出して真鍮棒に沿って丸みを付けておき、端を曲げて照明用リード線をハンダ付けしてから4mm 径の半透明シリコーンOリングで真鍮棒に固定します。
真鍮棒の裏側の銅板と接する面のメタルプライマーはスポンジペーパーで削り磨いて導通を良くしておきます。
バッフル面の所定の穴に４本の真鍮棒を挿し込んでデフェーザーを固定しました。
後は照明用の電気の通る真鍮棒の下端と直下の1m 鉄ボルトを接続し、スピーカー下端のナットに電源を接続すればよいと考えます。
この電線丸見えの側は後ろ向きにしておき、通常は正面からは見えないようにすれば問題はありません。
真鍮棒の下端と鉄ボルト上端とを繋ぐ電導子を作ります。
1mm 角真鍮棒を20mm 径塩ビパイプに当てがって曲げ、一方の端を内径6mm 外径12mm のメガネ型圧着端子にハンダ付けします。
大型端子なので300W ハンダ鏝を使いましたが、熱帯夜でのこのハンダ鏝加工は輻射熱で汗まみれになります。
圧着端子上側には厚さ56mm 外径16mm の裏糊付きスポンジパッキンを貼り付けます。東急ハンズの戸当りクッションのコーナーで見つけました。
圧着端子の穴や周辺から覗くパッキン裏の粘着面にはトラブルを防ぐためにセロテープを貼ってカットしておきます。
圧着端子のハンダ付け部分は美観の為にスリーブを被せ、整形した1mm 角真鍮棒はタミヤ・コンパウンドでピカピカに磨き上げます。
鉄ボルト上部を覆う袋ナットとバッフル板の間の5mm の隙間に電導子を押し込んで固定し、1mm 角真鍮棒とデフェーザーから伸びる4mm 真鍮棒とはシリコーンOリングで圧着固定します。
4mm 真鍮棒下端の1mm 角真鍮棒と接する部分のメタルプライマーは細くカットしたペーパーで削り磨いて導通を良くしておきます。
袋ナット上部の球面部がメガネ型圧着端子の穴に嵌まり、上からスポンジパッキンで押されて導通が形成されます。
この時点でスピーカーシステム下部のボルト下端に３Ｖの電源を当てがうと、デフェーザーはめでたく青の発光をしました。
この電導子は容易に取り外せますので、日を改めて磨き直し、メタルプライマーをスプレーして見栄えを維持することにします。
後は、スピーカーシステム下部のボルト下端に照明用の電気を流す為の定電流回路を組めば完成です。
この時点での反省点：
三角錐下から4mm 真鍮棒までの配線は正面からは裏側に配されるので、それ程に見栄えに影響は少ないと、現状ではビニール被覆線にて露出配線しています。
1mm 真鍮角棒による電導子がそこそこ見栄えがよかったので、三角錐下から真鍮棒までの配線もより見栄えよくなる手法を考え付きました。
図のように（デフェーザーを裏返した状態で）三角錐の乗る天板に幅と深さ1mm の角溝をルーターで中心近くから真鍮棒の収まる穴まで一直線に彫り、そこに1mm 真鍮角棒を接着剤を付けて埋め込みます。
4mm 真鍮棒を埋め込んだ状態で、1mm 真鍮角棒先端部を直接にハンダ付けします。
一方、天板中心部近くでは1mm 真鍮角棒をLED のプラス、マイナスの各端子を固定したプリント基板銅箔へと直接にハンダ付けします。
デュポンコーリアン天板とツライチになった1mm 真鍮角棒上面をコンパウンドで磨き上げ、メタルプライマーを線状に（マスキング・シートでガードして）スプレーしておきます。
その後、三角錐を天板に接着します。
こうすれば、接触抵抗や接触不良リスクは大幅に減り、見栄えもずいぶんと良くなるはずです。
現在は既に三角錐が接着されていますので、トラブル等があってLED ユニットを交換する必要が出来た際には、一緒にここも改善する予定です。
なお、現時点でこの照明用導線の経路は、LED 端子からスピーカー下部ボルトまでが銅箔、ビニール被服銅線、4mm 真鍮棒、1mm 真鍮角棒、圧着端子、ステンレス袋ナット、1m 長鉄ボルト、ユニクロボルトと多種類の導体が連なっていて、ここまでの抵抗値がデジタル・テスターの実測で0.8Ωでした。
プラス・マイナスで同じ経路を通り、かつ左右ステレオの分のLED ユニット２つを直列に接続しますので、経路分の合計抵抗値（定電流ユニットから両スピーカーへの導線の抵抗値分はまだ計算に入れていません）は４倍の3.2Ωとなります。
スピーカー底部フランジの10mm ボルトにY 型端子に接続した3m コードをナットで締めて固定し、コード端に単三電池２本3V を接続してライトアップしてみました。
期待通りのカッコ良さです。（自画自賛）
発光ダイオードを駆動する為に適切な電流値に設定させるのですが、途中の導線の抵抗値に現時点では不安定要因（鉄線やら真鍮線やらの混在状態）があるので制御用の可変抵抗器３０Ωの軸を定電流回路ケースから突き出して、調整出来るようにしました。
アンプの音量ボリュームではないので、ある程度設定したらその位置で固定して、運用中にうっかり触れて電流値が変わることがないよう保護キャップを付けることにしました。
その保護キャップをアクリル丸棒から自作しました。
マランツ８Ｂの出力管6CA7 のバイアス調整用ボリュームの保護キャップからアイデアを得ました。
アクリル丸棒に深い穴を途中まで開け、さらにその穴に３０Ω可変抵抗器の固定用ボルトのサイズにタップを立てました。
上の画像から丸々３ケ月の間、本業の多忙で中断していた工作の再開です。（2008年11月16日）
見栄えの良いタカチの2mm 厚アルミ製ケースに穴を空け、前面パネルに部品を取り付けます。
駆動回路は、YS DESIGN STUDIO さんの発表された定電流回路をそのまま使っていますが、図の中のメタルキャン型の2SC1585 は廃番ということで秋葉原には無かったのでキャラメル型の互換トランジスタ2SC5200 を使いました。
まだ仮付け段階です。
ようやくの完成です。（2008年11月23日）
電流制限用抵抗は２Ωの固定抵抗に30Ω可変抵抗器を直列に繋いで、20mA から500mA まで調整出来るようにしました。
左側のブレッドボードに刺さっているのはこの試験稼働中に使った別のパワーLED です。
それにしても、この配線のセンスはまるで真空管アンプです。
2SC815 のエミッタとベースなんて中央の4P ラグの左の２つの端子の間に両足を渡してハンダ付けして、中央のコレクタは中空で真上に向かって足を伸ばしている始末です。
なお発熱する2SC5200 をアルミケースに取り付ける際に間に挟んだ熱伝導材はパソコンをクロックアップする時にCPU を「殻割り」して大型放熱器に付けた時に余ったゲルシートです。何年も前のもの（Pentium III 600MHz の頃）ですが、ようやく出番が来ました。
表面の大げさな放熱フィンをアルミケースに取り付ける際に塗ったのはパワートランジスタ用のシリコングリスですが、これは十年以上前の余りものでした。
本稼働中の様子です。
9V のDC アダプターを入力につないでいます。
出力の２つのジャックに左右のスピーカーから伸びてきたプラグを差し込むと、この定電流ボックスの中で左右のLED が直列に接続されます。
今回使用したEDEB-1LA5(BLUE) の順電圧3.1〜4.0V 、順電流350mA MAX ですから直列使用ではＶメーターの値が6.2〜8.0V に納まればよい訳です。
30Ω可変抵抗器を回して範囲内に納め、アクリルのキャップをかぶせて調整完了です。
天井の照明を落としてこのスピーカーの灯と悪ノリして真空管アンプ（マランツ８Ｂ）の灯だけにしてみました。
悪くありません。
この明度だけで、一応室内の様子もぼんやりとは分かりますし、ＣＤ交換や操作には何ら不便を感じません。
（涼しい季節になるまでは、とても真空管アンプに火を入れる気にはなれませんでした）
後は長期使用でボロが出ないことを祈るばかりです。
追記：
１週間ほど毎晩使用していますが放熱フィンが熱を帯びることもなく、これはどうやら過剰投資だったようです。（放熱フィンはジャンク箱から見つけた何年もずっと使っていなかったものでしたが）
電圧、電流値が変化することもなく、安定動作をしているようです。
この定電流ユニットを新規に作るなら、メーターを省き、バイアス調整用ボリュームを内蔵式の半固定ボリュームにして全体をタバコの箱より小さいサイズのアルミケースに収納することができると考えます。
おまけ：
2010年寅年の正月にサイトの掲示板で年賀祝いに掲示した画像です。
完成直後のこの１つ上の画像をアップしたのが2008年11月23日になっていましたが、これまでトラブル無しで点灯してきました。
同人サークル「瀬」
檸檬児
'2010-2-4