Testování automobilových LED žárovek

Obsah

Testovací vybavení a metodika

Fotometrie a test blikání

Fotometrický test byl proveden pomocí Opple Light Master 4 (Amazon).

Toto zařízení dokáže měřit řadu důležitých charakteristik světla: Lux, Ra, R9, teplotu chromatičnosti, souřadnice CIE x a y, hodnotu duv a blikání. Všechny tyto charakteristiky byly změřeny u každého testovaného vzorku.

Fotometrické parametry:

Lumen - celkové množství světla vyzařovaného zdrojem.
Lux - osvětlenost neboli množství světla dopadajícího na povrch. 1 lux odpovídá 1 lumenu na metr čtvereční.
CRI Ra - index podání barev. Jde o kvantitativní ukazatel schopnosti světelného zdroje věrně reprodukovat barvy různých objektů ve srovnání s ideálním nebo přirozeným zdrojem světla. Stupnice je od 0 do 100. Pro použití, kde je důležité správné zobrazení barevných odstínů (například osvětlení výloh, umělecké a designové dílny, fotografická studia nebo kuchyně), by hodnota Ra měla být vyšší než 90, ideálně >95.
CRI R9 - schopnost světelného zdroje podávat červenou složku světla (>600 nm). Jde o velmi důležitý parametr zejména ve fotografii, kuchyních a zdravotnických zařízeních, protože výrazně ovlivňuje správné podání odstínu pokožky. Co je CRI R9 a proč je důležité?
Souřadnice CIE X a Y a hodnota duv - souřadnice popisují barvu v barevném prostoru CIE 1931, zatímco duv udává její vzdálenost od barvy vyzařované černým tělesem při určité teplotě chromatičnosti. Více informací najdete zde.

Parametry blikání:

Index blikání - zohledňuje plochu průběhu signálu nad a pod průměrnou úrovní světelného výkonu.
Hloubka modulace (procento blikání) - vyjadřuje poměr mezi maximální a minimální intenzitou světla během jednoho cyklu.
Frekvence - většina lidí blikání s frekvencí >90Hz nevnímá, ale světlo s frekvencí <400Hz může prostřednictvím zrakových nervů nevědomě působit na lidský organismus.
Riziko (IEEE PAR1789) - integrované hodnocení rizika založené na výše uvedených parametrech.
Další informace o blikání a jeho vlivu na člověka najdete v tomto článku.

Užitečné jsou také informace z evropské normy EN 12464-1 týkající se doporučené intenzity osvětlení a hodnot Ra pro různá pracovní prostředí.

Je test jasu přesný?

Abych zachytil vyzařované světlo a omezil vliv vyzařovacího úhlu, vytvořil jsem testovací sestavu se zrcadlovou koulí a otvorem pro fotometr.

Pro dosažení co nejpřesnějších výsledků měření jasu bylo nutné testovací sestavu zkalibrovat.

Ke kalibraci jsem použil LED Nichia 519A 4000K se známými a stabilními parametry. Podle měření uváděných několika zdroji je její přibližný světelný tok 635 lumenů při 2A.

Pomocí Opple LM4 jsem následně naměřil 21000 lux. Pro mou testovací sestavu tak vychází převodní koeficient Lux/Lumen 33.07, který používám pro odhad světelného toku ostatních LED v lumenech.

Měření teploty LED

Pro měření teploty LED používám infračervenou kameru Xinfrared InfiRay P2 Pro (Amazon)

Měření teploty je důležité, protože výkonné LED musí mít chladič, který odvádí nadměrné teplo, protože vysoká teplota LED poškozuje.

U většiny běžně prodávaných LED je vhodné udržovat teplotu pokud možno pod 60°C a nepřekračovat 85°C, protože vyšší teplota může zkrátit jejich životnost. Některé LED mohou snést až 150°C, ale u běžných spotřebitelských LED nelze s takovou tepelnou odolností automaticky počítat.

Jaký proud má LED dostávat?

LED je polovodičová součástka řízená proudem. Její voltampérová charakteristika I-V je nelineární a přibližně exponenciální: po dosažení propustného režimu může malé zvýšení napětí způsobit výrazné zvýšení proudu. LED proto musí být provozována s omezením proudu.

Pokud pracujete s LED páskem nebo kompletní LED žárovkou, zařízení již obsahuje buď rezistory omezující proud, nebo obvod regulace proudu. Stačí tedy přivést předepsané napětí.

Pokud ale pracujete se samostatnou LED, musíte vědět, na jakou hodnotu omezit proud. Tuto informaci obvykle uvádí výrobce v datasheetu nebo na stránce produktu, ale není dostupná vždy. Někdy proto můžete mít LED, o které tyto údaje neznáte.

Co lze v takovém případě udělat?

Pokud parametry LED nejsou známé, nepřipojujte ji při hledání pracovního proudu přímo ke zdroji napětí bez proudového omezení. Použijte laboratorní zdroj s omezením proudu nebo dostatečně velký sériový rezistor, začněte s nízkým proudem a postupně jej zvyšujte. Přitom sledujte propustné napětí, jas a teplotu.

Bez údajů výrobce lze tímto způsobem určit pouze konzervativní pracovní bod, nikoli zaručený maximální proud.

Hodnota propustného napětí závisí na vlnové délce vyzařovaného světla, tedy na barvě LED. Orientační hodnoty pro LED bez fosforové vrstvy jsou:

Infračervená (IR) - 1.5V
Červená/oranžová/žlutá - 1.8V
Zelená - 2V
Bílá/modrá/ultrafialová (UV) - 3.2V

Někdy můžete vidět LED čip pokrytý žlutou vrstvou. Jde o fosforovou (luminoforovou) vrstvu nanesenou na modré LED. Modré LED patří mezi energeticky nejúčinnější a fosfor část jejich světla znovu vyzařuje na jiných vlnových délkách, čímž vzniká bohatší světelné spektrum. Takto vypadá většina LED používaných jako běžný zdroj světla.

LED může snést vyšší napětí a proud, ale je vhodné se tomu vyhnout. Při vysokém zatížení klesá energetická účinnost, vzniká více tepla a LED rychleji degraduje. Pro dosažení vyššího poměru Lumen/Watt a prodloužení životnosti LED může být naopak výhodné proud snížit.

Jakmile určíte optimální proud LED s ohledem na její jas a účinnost, je nutné buď nastavit odpovídající proudové omezení na napájecím zdroji, nebo vytvořit obvod se sériově zapojeným rezistorem omezujícím proud. Pro výpočet hodnoty rezistoru můžete použít tuto online kalkulačku.

LED lze při správně zvoleném rezistoru napájet prakticky libovolným vyšším napětím. Čím větší je však rozdíl mezi propustným napětím LED a napětím napájecího zdroje, tím nižší bude celková účinnost obvodu, protože větší část elektrického výkonu se rozptýlí na rezistoru.

LED testuji při různých napětích a odpovídajících proudech, abyste mohli porovnat jejich účinnost a jas za různých podmínek.

Co je COB LED?

COB LED (chip-on-board LED) je jeden celek obsahující mnoho LED čipů namontovaných na substrátu s dobrým odvodem tepla a překrytých rovnoměrnou fosforovou vrstvou. Jak ukazuje praxe, takové sestavy mají ve srovnání se samostatnými LED nižší energetickou účinnost, ale poskytují rovnoměrnější světlo a omezují efekt bodového zdroje, což se využívá při jejich konstrukci.

Opple Light Master 4

Testovací sestava se zrcadlovou koulí

Testovací sestava pod zrcadlovou koulí

Nichia 519A 4000K

Xinfrared InfiRay P2 Pro

5/3mm signal LED typical forward voltage

⇧ k obsahu ⇧

Problémy při použití automobilových LED žárovek

Někteří majitelé automobilů mohou při výměně běžných žárovek (halogenových) za LED narazit na problém: LED žárovka se nerozsvítí nebo bliká. U některých vozidel se zároveň na přístrojové desce zobrazí chyba nefunkční žárovky.

Tento problém se vyskytuje u některých moderních vozidel vybavených systémem detekce vadné žárovky.

Palubní počítač takových vozidel sleduje elektrickou zátěž v obvodu žárovky. Pokud je odpor výrazně vyšší než u klasické žárovky nebo obvodem neteče žádný proud, systém vyhodnotí závadu, zobrazí chybu a může přerušit napájení žárovky. Klasická žárovka odebírá přibližně 2-7krát více proudu než LED žárovka a odběr proudu nepřímo souvisí s odporem: čím vyšší odpor, tím menší proud.
Vozidla bez této funkce naopak obvykle používají LED žárovky místo klasických žárovek bez problémů, což potvrzuje i moje zkušenost.

Pokud se tento problém objeví i u vašeho vozu, existuje několik možností řešení:

Vypnout detekci vadných žárovek v palubním počítači. Jde o nejspolehlivější řešení, ale obvykle vyžaduje zásah autoelektrikáře.
Nainstalujte zátěžový rezistor paralelně k LED žárovce, mezi napájecí vodič a kostru. Tím se zvýší proudová zátěž a systém detekce vadné žárovky bude více odpovídat elektrické zátěži klasické žárovky. Rezistor musí mít dostatečný výkon, typicky 50W, a odpor přibližně 6-10Ohm. Nemá polaritu a zapojuje se paralelně k obvodu žárovky. Protože se může velmi zahřívat, upevněte jej bezpečně na kovový povrch mimo plasty a jiné součásti citlivé na teplo. Existují také adaptérové sady, které se vkládají mezi patici a žárovku a nevyžadují přestřižení vodičů. Ani použití rezistoru nebo adaptéru však nezaručuje správnou funkci v každém voze, protože některé systémy měří elektrickou zátěž velmi přesně a odpor LED žárovek se liší. Ve většině případů však toto řešení pomůže.
Některé LED žárovky obsahují vestavěné obvody pro potlačení chyb CAN Bus. Ani to však nezaručuje kompatibilitu se všemi vozidly, protože se liší jak monitorovací systémy automobilů, tak obvody použité v LED žárovkách.

U některých vozidel může nastat problém u signálních světel a DRL (denního svícení), kde se používají jednovláknové 21W žárovky místo dvouvláknových 21/5W a jas je řízen pomocí PWM. PWM (Pulse Width Modulation) přerušuje napájení žárovky s určitou frekvencí a střídou, čímž reguluje vnímaný jas a spotřebu. Některé LED žárovky v tomto režimu nefungují správně a mohou viditelně blikat.

Řešení: existují adaptéry s kondenzátory o vysoké kapacitě, které vyhlazují PWM a odstraňují blikání LED žárovek. Tím se však zároveň potlačí způsob stmívání, který se vozidlo snaží použít. Tyto adaptéry často obsahují i rezistor. Lepším řešením může být žárovka navržená pro správnou práci s PWM regulací.

Závěr: pokud jste LED žárovky dosud nepoužívali (interiér, osvětlení registrační značky, signální světla, denní svícení, potkávací/dálková světla), je rozumné koupit první žárovku u prodejce, který umožňuje vrácení zboží, pokud nebude ve vašem voze fungovat nebo se nepodaří vyřešit problém s kompatibilitou. Totéž platí pro adaptéry a rezistory.
Ještě jednou zdůrazňuji, že popsané problémy se týkají jen některých modelů automobilů. V mém Peugeotu 308 z roku 2008 fungují LED žárovky v interiéru, denním svícení i signálních světlech správně bez dodatečných rezistorů.

Sada zátěžových rezistorů pro automobilové LED žárovky

⇧ k obsahu ⇧

Test 12V automobilových signálních a obrysových žárovek (64 žárovek)

Tento test se vám bude hodit, pokud plánujete nahradit standardní halogenové žárovky v automobilu LED žárovkami se stejným typem patice. Taková výměna dává smysl, pokud chcete snížit spotřebu energie automobilu (při stejné úrovni jasu se spotřeba sníží 4krát nebo více) a/nebo zvýšit jas osvětlení.

Všechny podrobnosti testů provedených v této kategorii LED najdete v tomto dokumentu Google (list "Car Signal/DRL Light"").

Testování stále pokračuje, takže seznam žárovek a doporučení budu postupně aktualizovat a doplňovat o nové testované vzorky.

Všechny žárovky určené k testování jsem koupil osobně za vlastní peníze.

Typy testovaných žárovek

Tato kategorie zahrnuje žárovky používané jako signální nebo obrysová světla:

- Směrová světla / blinkry

- Brzdová / koncová světla

- Denní svícení (DRL)

- Zpětná světla

Nejběžnější typy patic pro tato světla jsou:

P21/5W (patice: 1157, BAY15D, BA15D) - 2 kontakty (vyšší/nižší výkon)
P21W (bílá), PY21W (žlutá) (patice: 1156, BA15S, BAU15S) - 1 kontakt
W21/5W (patice: T20, 7443, 7443 SRCK, W3x16q) - 2 kontakty (vyšší/nižší výkon)
W21W, WY21W (patice: T20, 7440, W3x16d) - 1 kontakt
P27/5W (patice: 3157, T25, W25x16q) - 2 kontakty (vyšší/nižší výkon)
P27W (patice: 3156, T25, W25x16d) - 1 kontakt

Někteří výrobci LED žárovek používají stejnou světelnou část s různými typy patic nebo mění barvu osazených LED (bílou, žlutou či červenou), ale samotný typ patice nemá na vlastnosti žárovky vliv. Barva světla však může jas do určité míry ovlivnit.

Ve svých testech jsem se v této kategorii automobilových světel zaměřil především na žárovky typu P21/5W.

Určení základní barvy

Většina testovaných žárovek je bílá, některé jsou však žluté nebo červené. Při popisu barvy žárovky je hlavním parametrem její základní barva. Pokud je důležitý přesný odstín, je třeba se řídit naměřenou teplotou chromatičnosti. Žárovky směrových světel by měly primárně vyzařovat žluté světlo. U některých brzdových a koncových světel je naopak vyžadováno jasně červené světlo, pokud samotné svítidlo není červené a nepoužívá bílou nebo čirou žárovku. Tato základní barva je také definována a uvedena v dokumentu Google.

Typy měření prováděných u každé žárovky

Měření jasu a spotřeby energie provádím při 4 různých napětích:
- 14V (motor automobilu je zapnutý),
- 13V (pro účely testu),
- 12V (základní hodnota),
- 11V (pro účely testu),
- Navíc měřím také startovací napětí (minimální napětí, při kterém se LED rozsvítí).

Fotometrický test a měření blikání provádím při 14V (motor automobilu je zapnutý), protože jde o hlavní provozní napětí automobilových světel.
Test teploty LED. Provádím tři standardní měření:
- 10 sekund - pro účely testu.
- 30 sekund - pro ověření, zda je LED vhodná jako signální světlo při limitu 85°C.
- 60 sekund - pro ověření, zda LED zůstane pod limitem 85°C a lze ji použít jako DRL (denní svícení).
- Pokud je teplota v povolených mezích, provádím navíc volitelný test po 90 sekundách.
- Pokud má žárovka skleněný nebo plastový kryt, není možné správně změřit teplotu samotného LED čipu. V takovém případě měřím nejteplejší část žárovky, obvykle její tělo. Jeho teplota bývá přibližně o 25-30°C nižší než teplota LED čipu. U plastového těla může být teplota LED čipu ještě vyšší, protože plast odvádí teplo špatně.
Většinu testů provádím s dvoukontaktními žárovkami P21/5W s vyšším a nižším výkonem. Rozdíl ve spotřebě mezi režimem vyššího a nižšího výkonu je uveden mezi doplňkovými parametry v dokumentu Google, na listu "Car Signal/DRL Light". Test jasu a fotometrická měření provádím v režimu vyššího výkonu.

Další vlastnosti LED žárovek a způsob hodnocení:

Některé žárovky mají hliníkové tělo. To je velmi užitečná vlastnost, protože tělo funguje jako chladič, odvádí teplo a prodlužuje životnost LED.
Některé žárovky jsou výkonnější než jiné. Pokud výkonná a jasná žárovka nemá kvalitní chladič, rychle se přehřívá, její jas klesá a LED rychle degraduje. Výkonné a více se zahřívající žárovky lze použít jako brzdová nebo směrová světla, protože svítí pouze krátkodobě a mezi sepnutími mohou vychladnout. Je však vhodné vyhnout se jejich použití jako DRL (denního svícení).
Nespoléhejte na nominální výkon ve wattech uvedený na stránce produktu na AliExpress. Ve většině případů, až na několik výjimek, neodpovídá skutečnosti. Podle mých měření si však můžete ověřit skutečný výkon žárovky, teplotu, energetickou účinnost a řadu dalších parametrů.
Konečné doporučení vychází z několika parametrů:
- Konstrukce a kvalita zpracování, celkový dojem
- Měření odvodu tepla
- Energetická účinnost
- Úroveň jasu a jeho stabilita. Jas musí dosahovat alespoň 75% jasu běžné halogenové žárovky.

LED žárovky, které doporučuji v této kategorii ze 64 testovaných vzorků:

CSL_18 - velmi dobrá žárovka s dobrým jasem (89% jasu halogenové žárovky), teplotou v povolených mezích a působivou energetickou účinností. Výkon 4.7W. Lze použít jako DRL. Cena - 3USD za kus.
CSL_25 - velmi dobrá žárovka. Stabilní dobrý jas (76% jasu halogenové žárovky), stabilní mimořádně nízká teplota, kvalitní hliníkový chladič, soustředěný světelný kužel díky čočce a dobré balení. Výkon 5.9W. Nejlepší pro DRL. Price - 3.4USD za kus.
CSL_29 (Alternativní odkaz) - velmi dobrý a stabilní jas (103% jasu halogenové žárovky), dobrý odvod tepla díky hliníkovému chladiči a dobrá energetická účinnost, výkon 6W. Vhodná pro DRL. Cena - 3.8USD za kus.
CSL_32 (Alternativní odkaz) - dobré balení, pevná konstrukce, hliníkový chladič a velmi vysoký jas (156% jasu halogenové žárovky), výkon 9.8W. Lze použít jako DRL. Price - 3.6USD za kus.
CSL_34 (Alternativní odkaz) - pevná konstrukce, hliníkový chladič, stabilní a velmi vysoký jas (171% jasu halogenové žárovky), velmi dobrá energetická účinnost, výkon 9.6W. Lze použít jako DRL. Cena - 5.2USD za kus.
CSL_46 - výborná hliníková konstrukce, stabilně vysoký jas (126% jasu halogenové žárovky) při různých napětích a teplota v přijatelných mezích (maximálně 80°C po 90 sekundách). Vhodná pro DRL. Vysoká energetická účinnost. Výkon:7.1W Cena - 3.7USD za kus.
CSL_48 (Alternativní odkaz) - pevná konstrukce, hliníkové tělo, dobrý jas (79% jasu halogenové žárovky), výborný odvod tepla (maximálně 62°C po 90 sekundách). Vhodná pro DRL. Dobrá energetická účinnost. Výkon:5.5W Cena - 6.3USD za kus.
CSL_53 (Alternativní odkaz) - kompaktní rozměry, výborný jas (105% jasu halogenové žárovky), přijatelná teplota (maximálně 68°C po 90 sekundách, měřeno na chladiči). Vhodná pro DRL. Působivá energetická účinnost. Výkon:6.1W Cena - 6.3USD za kus.
CSL_62 (Alternativní odkaz) - vynikající jas (139% jasu halogenové žárovky), dobrý odvod tepla (maximálně 76°C po 90 sekundách, měřeno na LED čipech). Vhodná pro DRL. Dobrá energetická účinnost. Výkon:8.6W Cena - 3.5USD za kus.