「フレームアームズ・ガールバーゼラルド」（コトブキヤ）を電飾を活かして仕上げる＜その2＞

公開日：2016年9月22日 12:00更新日：2016年10月17日 17:01

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製作・文●つん／編集●電撃ホビー編集部

コトブキヤの大人気美少女プラモデルシリーズ『フレームアームズ・ガール』に新しく加わる「バーゼラルド」。今月発売となるこのアイテムを、『FAガール』の改造コンテスト『フレームアームズ・ガール・ユニバース2015 -FAGU2015-』で電飾を活かした作品で見事シルバー賞を射止めた「つん氏」が、製作記事をお届けしていきます！

▲フレームアームズ・ガールバーゼラルド
価格：6,300円（税抜）
2016年9月発売予定
発売元：コトブキヤ

第1回：「フレームアームズ・ガールバーゼラルド」（コトブキヤ）を電飾を活かして仕上げる＜その1＞

第3回：「フレームアームズ・ガールバーゼラルド」（コトブキヤ）を電飾を活かして仕上げる＜その3＞

第4回：「フレームアームズ・ガールバーゼラルド」（コトブキヤ）を電飾を活かして仕上げる＜その4＞

第5回：「フレームアームズ・ガールバーゼラルド」（コトブキヤ）を電飾を活かして仕上げる＜その5＞

1から始める電飾ハゥトゥ（前編）

前回の予告通り、第2回となる今回は『FAガール』バーゼラルド本体の加工から少し離れまして、電飾について解説したいと思います。

上に挙げた3枚の写真は私が過去に製作した作品の一部ですが、電飾を施すことでよりキャラクターたちの魅力を引き立てることができますので、興味を持っていただけた方はぜひこの機会に挑戦してみていただきたいです。

ではまず電飾を始めるにあたって
・持っておきたい工具
・LEDの特性
・部品
など、私が主に使用するものを中心に解説していきます。

電飾に使う工具

①ハンダごて
模型の内部に電飾を施すため、電子工作用や精密基板用でコテ先の鋭い20～30Wのもの。

電源を入れると先端は非常に高熱になるため、スタンドも別途用意してください。

②糸ハンダ
太さや用途によって種類がありますが、線径0.8mm程度の精密基板用がおすすめ。

③リフレッサー
ハンダごては使っているうちにその熱で表面が酸化し、錆びることで接触面の熱が低下しハンダの乗りも悪くなってしまいます。
そんな時に、まずは電源を切って冷えたコテ先の表面の汚れや錆を落とした後、電源を入れ充分熱をもったところでコテ先をリフレッサーに当て、表面をコートすることで再びコテ先が新品同様にハンダの乗りが良くなります。

④フラックス(ハンダ付け促進剤)
糸ハンダには、電子部品端子の金属にハンダが乗りやすくなるよう微量のヤニが含まれていますが、ハンダ付けの際の高熱により数秒で揮発してしまいます。
揮発しきってしまう前にハンダを乗せられれば問題ありませんが、あまりモタモタしていると「端子にも充分熱が伝わってるはずなのにハンダがうまく乗らない」なんてことがが起きてしまいます。
そんな時はこのフラックスを接合部に塗布するとハンダが乗りやすくなります。

⑤ハンダ吸収線
ハンダ付けを失敗し、接合したハンダを取り除きたい時に使用します。
ハンダ付けの要領で、吸収線をハンダごてで加熱した接合部に当てることで、完全にとはいきませんが接合されたハンダを大方吸収してくれます。

⑥両面テープ
ハンダ付けの際、配線やLEDをテーブルから動かないように固定する目的で使います。

⑦金属ブロック
一般的なカッティングマットは高熱で溶けてしまうため、不意にコテ先がマットに触れるとデコボコになってしまいます。
そういった事故を防ぐため、両面テープと合わせてハンダ付けの際の台座として使います。代用としては厚手の木板など。

⑧精密ピンセット
配線の結束など、指では作業しきれない場面が出てくるため、先端の鋭いピンセットが必要になります。

⑨ペンチ
LED端子の折り曲げや太めの線材を切断する際に使用します。

⑩ニッパー
銅線やLED端子の切断する際に使用します。
模型用薄刃ニッパーを使うと刃欠けなどを引き起こし、本来の用途で使い物にならなくなるため、模型製作用とは別のものを用意しておきます。

これらの工具類は一般的なホームセンターに行けば大抵揃えられると思います。
どうしても初期投資に少々お金がかかってしまいますが、どれも長く使えるものですので、電飾含めた作品を幾つか制作すれば気にならなくなると思います。

LED(発光ダイオード)について

一口にLEDと言っても様々な種類、形状がありますが、私が主に使用するLEDはこちらです。

左から
・3mm砲弾型
・5mm砲弾型
・3528チップLED
・2012チップLED
・1608チップLED

です。

基本的には
・砲弾型であれば、足の長いほうがプラス、短いほうがマイナス
・3528チップLEDであれば、表側の角が欠けていない側がプラス、少し欠けている側がマイナス
・2012、1608チップLEDであれば裏面のＴ字の頭側がプラス、足側がマイナス(メーカーによってはＴ字ではなく▼マーク)
となっています。
稀に通常とプラスマイナスが逆になったものもありますので発光確認は忘れず行います。
LEDは極性があり、プラスとマイナスを間違えずに繋げなければなりませんので、これは覚えておきましょう。

また、LEDは光の三原色が揃っていますので、黄色、赤、青、緑、白といった基本色のほかにも、電球色や水色、オレンジ、ピンク、黄緑などカラーバリエーションも豊富になっています。
豆知識として、チップLEDの前に付いている4桁の数字はその規格を表していますが、
・前2桁は横幅
・後2桁は縦幅(共に0.1mm単位)
の大きさも表されていますので、2012チップLEDであれば横幅2.0mm、縦幅1.2mmということになります。

LEDはこのように同種同色の複数個をひとまとめにしたパッケージ単位で購入することになります。
※お店によっては1個単位で売ってくれる場合もあります。

チップLEDは基本的にこのように黒いフィルムテープに封入された状態になっているため、実店舗でお探しの際はご注意下さい。

LEDの購入には電子部品店を使いますが、砲弾型LEDはホームセンターでも入手できたりします。
電子部品店のネットショップであればLEDを探すのは検索で簡単ですが、電子部品店実店舗であれば高い確率で実際に光らせている見本と共に並んでいますので、
初めて電子部品店に入る方でも比較的容易に見つけられるかと思います。

色味や明るさはメーカーや種類によって様々ですが、同じキットに同色多数LEDを仕込む場合など、各部でバラつきが顕著になることがあります。
ですので、制作に取り掛かる前に手持ちのLEDの数と使用するLEDの予想数を確認し、なるべく同じメーカーの同じLEDで揃えることをおすすめします。

LEDの商品名には体感明るさの差で高輝度、超高輝度といった言葉がついています。
発光させたい場所によっては暗いほうが都合がいい場合がありますが、抵抗などを使い元々高輝度のLEDを暗くすることはできても、逆に低輝度のLEDを明るくするのは難があるため、高輝度、超高輝度タイプのLEDを選んだほうが融通が効きます。

色やメーカー、販売店にもよって価格は様々ですが、電子部品店であれば10個パック200円など、単価数十円程度で入手できるかと思います。

実際私自身もそうでしたが、初めて実際にLEDのパッケージを手に取ってorネットショップで詳細を見て、発光色はまだしも、
「なにこの数値…英語わからない…ほんとにこれでいいの？」
となる人は多くいると思います。

そこで、この写真にあるパッケージを例に数値を簡単に解説します。

・Vf
定格電圧。
LEDを駆動させるのに必要な電圧。
主に青、緑、白の定格電圧は3.1V(ボルト)。赤、黄色の定格電圧は2.1V。

なおチップLEDでは僅かに数値が下がります、がほぼ同じと考えて大丈夫です。

・If
定格電流。
LEDを駆動させるのに必要な電流。
大抵の砲弾型LEDは20mA(ミリアンペア)が定格電流になっています。

また、チップLEDでは5mAや10mAであったり、規格や色、メーカーによって差がありますが、概ね砲弾型と同じ20mAでも駆動します。

・～～°
光の照射角。
LEDの光は光源となる素子から全方位に向かって光るわけではなく指向性を持っているため、その光の広がる角度を表す。
砲弾型であれば、ドーム状の透明樹脂部分によるレンズ効果で30°ほどの狭角、チップLEDであれば樹脂部分が平坦なため120°ほどの広角。

・～～mcd
光の光度を表す単位。数字が大きいほど光度が強い。読みは「ミリカンデラ」。
※1000mcd＝1cd(カンデラ)
ざっくり言うと、単位面積あたりの数字のため、同じ『高輝度』LEDでも照射角が狭ければ数値は高め、広ければ低めになります。

・～～nm
波長を表す単位。読みは「ナノメートル」。
可視光線の中で言えば、数字が大きくなるにつれ、紫→青→黄→橙→赤、光の色が変化します。
発光色を数字にしたらどれくらいか、と考えるといいかもしれません。
ほとんどの場合、パッケージにはきちんと発光色が書かれているため、あまり気にしなくていい部分です。

若干小難しい話になりましたが、主に定格電圧と定格電流、発光色を確認できれば問題ありません。

LED以外に使用する部品

電気抵抗
回路に流れる電流量を調整する際に使用します。
安価で大量に入手できます。

CRD(定電流ダイオード)
LEDを光らせる際は、電源電圧に合わせて必要な抵抗値を計算しなければなりません。
しかし、このCRDを使えば電源電圧値が変わっても一定の電流値に調整してくれるため、抵抗の計算をする必要がなくなり、非常に便利な部品です。
CRDも流す電流値の違いで幾つか種類がありますが、『E-183』という型番がおすすめです。
E-183が流す電流量は18mAと、LEDの定格電流である20mAに近く、LEDを駆動させるのに充分な性能を発揮してくれます。

なお定格電流5ｍAのチップLEDなどにE-183で定格以上の電流を流すとLEDが発熱します。プラを溶かすほどではありませんがご注意下さい。

単価は40円程で、抵抗に比較して高価になります。

実際に使用する際は、CRD本体に入っている青帯側から伸びる端子をLEDから伸びるプラス端子に、反対対側から伸びる端子を電源のプラス端子に、それぞれ接続して使用します。
逆に接続すると電流が調整されず素通りし、LEDの破損を招く事態になり兼ねませんで充分ご注意下さい。

ちなみに、CRDはより小型のチップタイプもあります。

①丸ピンIC連結ソケット(両オス)
②丸ピンICソケット
③ピンヘッダオスL型
これらは配線をする上で取り外しをしたい場所などに使用します。
繋がっていますが、自由な位置でカットできます。
L型は片方の端子が途中で90°曲がっています。

④1.27mmピッチピンソケット
⑤1.27mmピッチピンヘッダ
①②③のものより小型ですがこちらも同様の用途で使用します。

⑥DIPスイッチ
複数の独立したスイッチが一体となったスイッチ

⑦⑧⑨ 3点スライドスイッチ
中心とその両端のどちらかに配線をつなげることでON／OFFスイッチ、両端を使用することで回路の切り替えスイッチとして使用できる。

⑩コイン電池
CR1220やCR2032などのコイン電池は1個で3Vの電圧を発揮しますのでLEDの発光確認などでよく使います。
小型のため、模型内部に電源として設置する場合にも都合がいいです。

⑪コイン電池ホルダー

使用するコイン電池ごとにそれぞれ対応規格品を用意します。

これらは電子部品店でそれぞれ安価に入手できます。
スイッチに関してはトグル型や押しボタン式など他にも種類が豊富にありますが、
小型で目立たないよう模型に内蔵させることも容易なスライドスイッチを自分はよく使っています。

▲銅線各種（左下：ポリウレタン銅線、右下：熱収縮チューブ）

銅線

ビニールの絶縁皮膜で覆われた一般的な銅線(リード線)　で、表面のビニールを剥いて使用します。
皮膜内部が一本の太い銅線の単芯タイプと、細い銅線が撚（よ）られているヨリ線タイプがありますが、より柔軟に曲がるヨリ線タイプがおすすめです。
ビニール皮膜を含めた線径は0.65mm程度のものをよく使います。
カラーバリエーションも豊富なため、プラスとマイナスの判別や、配線が露出する場所で周りの配色に合わせることも可能です。

ポリウレタン銅線は極細の単芯銅線になっていて、表面は透明なポリウレタンの絶縁皮膜で覆われていますので、ハンダごてで皮膜を溶かしてからハンダ付けを行います。

私が主に使うポリウレタン銅線は、写真のように線径0.14mm銅線2本のヨリ線で、片方は赤に着色された皮膜で覆われているのでプラスマイナスの判別が簡単になります。

熱収縮チューブは、電線の保護や絶縁をする際に使用します。
模型の電飾をする中で収縮させる際、ドライヤーなどの熱風を使うと周囲のプラを変形させてしまう恐れがあるので、ハンダごてで表面を撫でるようにして収縮させます。

▲ACアダプタ（左上）、9V電池から繋げられるDCプラグ（右上）、USB変換DCプラグ（右下）、DCジャック（左下）

模型本体の外部から電源をとる場合、ACアダプタを使用すれば家庭用コンセントから給電できるため、電池容量を気にする必要がなくなります。
ACアダプタの他、9V電池から繋げられるDCプラグ、USB変換DCプラグなどもあります。
USB変換DCプラグがあれば、携帯機器充電用のUSB-ACアダプタやモバイルバッテリーから給電することが可能です。

基本的にDCプラグ端子は、内側のピンがプラス端子、外側金属部分がマイナス端子となっています。
しかし、稀にプラスマイナスが逆になっているものがありますのでACアダプタの仕様をよく確認しましょう。

ACアダプタにはこのようにスペックが表記されたシールが貼り付けてありますが、青線を引いたOUTPUT(O／P)：アウトプット(出力電圧、出力電流)欄とプラスマイナス表記は忘れず確認しておきます。
写真のACアダプタは、12V1A(1000mA)の電気を出力し、ACプラグの内側がプラス端子であるということが分かります。

DCジャック(2.1mm標準タイプ)は台座などに設置し、上述のDCジャックを差し込むことで給電できます。
DCジャック底部から伸びる端子がDCプラグの外側端子(マイナス)、奥側の端子が内側ピン端子(プラス)と繋がります。
横から伸びる端子は基盤固定用端子のため、直接電飾には使用されません。

写真のものは自分が趣味で製作した模型台座の裏側ですが、写真のようにDCジャックの端子から配線を別に伸ばしICソケットでプラグ化、同様にICソケットを接続した乾電池ボックスを接続することで乾電池給電に変更することもできます。
なお、一般的な乾電池の電圧は1.5Vのため、必要電圧に合わせて複数個直列にできる乾電池ボックスが必要です。

LEDの発光について

いよいよLEDの発光についてです。
LEDは3Vあれば発光しますので、プラスマイナスさえ気をつければCR1220やCR2032などのコイン電池1個で光らせることが可能です。
あまり大きな電流を流すとLEDが壊れてしまいますが、コイン電池程度であれば直接繋いでも大丈夫です。

3V電源でLEDを増やすには、並列に繋ぐだけで光ります。
なお、並列にLEDを多数繋いでいくと必要な電流量が増えていくため、1個あたりの明るさが暗くなっていき、電池の消耗も大きくなっていきます。

しかし、色によっては並列に繋いでも片方しか光らない場合があります。(写真では青と赤LEDを並列接続)

この現象は、
・青、緑、白の定格電圧は3.1V
・赤、黄色の定格電圧は2.1V
というLEDの発光色による定格電圧の差によって発生します。

「赤の定格電圧が青の定格電圧より低い」ということは、赤のほうが電気が流れやすく、青のほうに欲しい電流が赤に取られてしまい、青が光らないということになっています。

考え方としては「赤LEDの方に電流が流れにくくなれば良い」ということになりますので、赤に電気抵抗を挟むことで青と同時に光らせることができるようになります。
なお、抵抗を挟むと電流量が下がるため若干暗くなります。

CRDを青LEDと赤LEDそれぞれに接続すれば、流れる電流を調整してくれるため、並列で同時に光らせることが可能です。ただし、一応光ってはいますがCRD自体にも駆動電圧があり、この状態では3V電池で力不足なので少し暗くなってしまいます。

CRDは電源電圧が変わっても自動で電流値を調整してくれるため、電源を3Vコイン電池から9V電池に変更しても問題なく駆動してくれます。

電飾模型を外部電源で光らせる場合、上述のDCジャックを使用していれば、異なる電圧のACアダプタに変わっても問題ありませんし、コンセントが使えない時は9V電池やモバイルバッテリーで光らせたりと、状況に柔軟に対処することができます。

LEDは直列につなぐと必要な電圧が増えますが、必要電圧を満たせば異なる色でも同時に光らせることができます。
この場合は赤と青の定格電圧を足した5.2Vが必要電圧となりますので、3Vコイン電池を重ねた6V電源にすることで発光可能になっています。

ちなみに砲弾型LEDとチップLEDでは定格電圧がほぼ同一のため、同時に繋いでも問題なく発光します。ただし、上述したとおり同一電流値でも定格電流の差でチップLEDが若干発熱する場合がありますのでご注意ください。

砲弾型LEDは透明樹脂内部の光源となる発光素子を傷付けなければ、樹脂部分をある程度削ることが可能です。
プラスチックに比較すると硬い材質のため、加工の際は少し粗めの金属ヤスリを使うことをおすすめします。
3mm砲弾型LEDを厚さ1.0mm強まで削ることが可能ですが、加工の際はLED破損の可能性もありますので自己責任でお願い致します。

砲弾型LEDは無加工状態で照射角30°と鋭い光を発しますが、先端部分を平坦に削ることで光を広角化させたり、表面を400番前後でヤスリがけして曇りガラス状にすることで光を拡散させるが可能です。
※写真左から、先端を削ったもの、表面をヤスリがけしたもの、光拡散キャップを被せたもの、無加工状態のもの。

チップLEDのハンダ付けについて

ハンダ付けといえば中学校の技術教科などで経験したことがある人は多いかと思います。
その際は片手にハンダごて、もう片手に糸ハンダを持ち作業していた筈です。

砲弾型LEDへのハンダ付けは銅線を軽く巻きつけることで仮止め出来るため比較的容易なのですが、巻きつけられる端子が無く銅線を仮止め出来ないチップLEDのハンダ付けにはちょっとしたコツが要ります。

まずはチップLEDを両面テープで固定します。

そして、銅線とチップLEDに予め少量のハンダを乗せ、糸ハンダではなく銅線片手に、それらを溶かし合わせる形になります。

ポリウレタン銅線の絶縁皮膜は溶ける際に少量の煙が出ますので、それを目安にして下さい。

※実際の作業は、こちらの動画でご確認いただけると分かりやすいかと思います。

1608チップLEDへのポリウレタン銅線ハンダ付け

最初の工程は銅線の絶縁皮膜剥がし兼予備ハンダ

LED裏面の緑T字頭側がアノード(＋端子)

電飾を始めようと思ってる方の参考になれば pic.twitter.com/zlPlURUBbD

— つん (@Tuntun_k) July 20, 2016

なお、乗せるハンダは多すぎると接触不良を招く原因となります。
ですので、接合時に余計なハンダが乗ってしまわないよう、コテ先は細かく掃除しながら作業を行います。
※ビデオ中、カメラからハンダごてがフレームアウトしてる時は、コテ台に付属する塗れスポンジでコテ先の清掃をしています
また、LEDは長時間高熱にさらされると破損し光らなくなるため、LEDにハンダごてが接触する時間が短くなるよう迅速に作業します。

このチップLEDへのハンダ付けはどうしても慣れが必要になるため、LEDを幾つかは破損させてしまう覚悟をもって挑みましょう。
動画中では使っていませんが、初めの頃は上述したフラックスを使用することで安定性を図ると良いかもしれません。

慣れてしまえば見た目ほど難しい作業ではありませんので、繰り返し実践練習あるのみです。
なお、その小ささと手に乗っているかどうかすら分からなくなる重量のおかげで、迂闊にくしゃみをしようものなら吹き飛でいき、作業机から落として行方不明……なんてことも起こりえます。(自分もよくやる)

チップLEDだけでなくハンダ作業全体を通して言えることですが、作業の際は細心の注意を払い、紛失や破損、火傷などしないよう気をつけてください。

小難しい話を挟み長々とした解説となりましたが、LEDを光らせること自体はとても簡単です。

まずは
・LED
・コイン電池＆電池ホルダー
・銅線
・スイッチ
これら揃え、単純な回路を作ってみてはいかがでしょうか。

少しでも電飾を始めようと思って頂ければ幸いです。

……と、ここで一区切り。