Test af LED-lyskilder til biler

Indholdsfortegnelse

Testudstyr og metode

Fotometri og test af flimmer

Den fotometriske test blev udført med Opple Light Master 4 (Amazon).

Dette apparat kan måle en række vigtige lysegenskaber: Lux, Ra, R9, farvetemperatur, CIE-koordinaterne x og y, duv-værdien og flimmer. Alle disse egenskaber blev målt for hvert testeksemplar.

Fotometriske parametre:

Lumen - den samlede mængde lys, som en lyskilde udsender.
Lux - belysningsstyrken, altså den mængde lys, der rammer en overflade. 1 lux svarer til 1 lumen pr. kvadratmeter.
CRI Ra - farvegengivelsesindekset. Det er et kvantitativt mål for en lyskildes evne til at gengive forskellige genstandes farver korrekt sammenlignet med en ideel eller naturlig lyskilde. Skalaen går fra 0 til 100. Til anvendelser, hvor korrekt gengivelse af farvenuancer er vigtig (belysning af udstillingsvinduer, kunst- og designværksteder, fotostudier, køkkener), bør Ra-værdien være over 90, ideelt set >95.
CRI R9 - lyskildens evne til at gengive den røde del af spektret (>600 nm). Det er en meget vigtig parameter, især inden for fotografi, i køkkener og på sundhedsinstitutioner, da den har stor betydning for korrekt gengivelse af hudfarve. Hvad er CRI R9, og hvorfor er det vigtigt?
CIE-koordinaterne X og Y og værdien duv - koordinaterne beskriver farven i farverummet CIE 1931, mens duv angiver dens afvigelse fra den farve, et sort legeme udsender ved en bestemt farvetemperatur. Du kan læse mere om dette her.

Flimmerparametre:

Flimmerindeks - tager højde for arealet under signalets kurve over og under lysstrømmens gennemsnitsniveau.
Modulationsdybde (procent flimmer) - beskriver forskellen mellem den maksimale og minimale lysintensitet i løbet af én cyklus.
Frekvens - de fleste mennesker bemærker ikke flimmer ved en frekvens >90Hz, men lys med en frekvens <400Hz kan påvirke kroppen ubevidst gennem synssystemet.
Risiko (IEEE PAR1789) - en samlet risikovurdering baseret på ovenstående parametre.
Du kan læse mere om flimmer og dets påvirkning af mennesker i denne artikel.

Det kan også være nyttigt at se oplysningerne i den europæiske standard EN 12464-1 om anbefalede belysningsstyrker og Ra-værdier for forskellige arbejdsrum.

Hvor præcis er testen af lysstyrke?

For at opsamle det udsendte lys og mindske strålevinklens indflydelse byggede jeg en testopstilling med en spejlkugle og en åbning til fotometeret.

For at få så præcise målinger af lysstyrken som muligt var det nødvendigt at kalibrere testopstillingen.

Til kalibreringen brugte jeg en Nichia 519A 4000K LED med kendte, stabile egenskaber. Ifølge målinger fra flere kilder er dens omtrentlige lysstrøm 635 lumen ved 2A.

Derefter målte jeg 21000 lux med Opple LM4. For min testopstilling giver det en omregningsfaktor på 33.07 Lux/Lumen, som jeg bruger til at anslå andre LED'ers lysstrøm i lumen.

Måling af LED-temperatur

Til måling af LED-temperaturen bruges et infrarødt termisk kamera Xinfrared InfiRay P2 Pro (Amazon).

Temperaturmåling er vigtig, fordi kraftige LED'er skal have en køleprofil til at bortlede overskudsvarmen, som er skadelig for LED'erne.

For de fleste masseproducerede LED'er er det ønskeligt at holde temperaturen under 60°C, hvis det er muligt, og ikke overskride 85°C, da en højere temperatur kan forkorte LED'ens levetid. Nogle LED'er kan tåle op til 150°C, men man kan ikke automatisk regne med en sådan varmebestandighed for almindelige masseproducerede LED'er.

Hvor stor strøm skal en LED have?

En LED er en strømstyret halvlederkomponent. Dens strøm-spændingskarakteristik I-V er ikke-lineær og tilnærmelsesvis eksponentiel: Når den begynder at lede i fremadretningen, kan en lille spændingsstigning medføre en betydelig strømstigning. Derfor skal LED'er bruges med strømbegrænsning.

Hvis du arbejder med en LED-strimmel eller en færdig LED-pære, indeholder den allerede enten strømbegrænsende modstande eller et kredsløb til strømregulering, så du blot skal tilslutte den angivne spænding.

Hvis du derimod arbejder med en enkelt LED, skal du vide, hvilken værdi strømmen skal begrænses til. Producenten angiver normalt denne information i et datasheet eller på produktsiden, men den er ikke altid tilgængelig. Nogle gange står man med en tilfældig LED uden disse oplysninger.

Hvad gør man så?

Hvis LED'ens egenskaber er ukendte, må du ikke tilslutte den direkte til en spændingskilde uden strømbegrænsning for at forsøge at finde driftsstrømmen. Brug en laboratorieforsyning med strømbegrænsning eller en tilstrækkelig stor seriemodstand, begynd med en lav strøm, og øg den gradvist, mens du holder øje med fremspændingen, lysstyrken og temperaturen.

Uden producentens oplysninger kan du på denne måde kun finde et forsigtigt valgt driftspunkt, men ikke en garanteret maksimal strøm.

Fremspændingen afhænger af det udsendte lys' bølgelængde, altså LED'ens farve. Vejledende værdier for LED'er uden fosforbelægning:

Infrarød (IR) - 1.5V
Rød/orange/gul - 1.8V
Grøn - 2V
Hvid/blå/ultraviolet (UV) - 3.2V

Nogle gange ser man en LED-chip med en gul belægning. Det er en fosforbelægning oven på en blå LED. Blå LED'er har høj energieffektivitet, og fosforen genudsender en del af lyset ved andre bølgelængder og skaber dermed et rigere spektrum. Sådan ser de fleste LED'er, der bruges som lyskilder, ud.

En LED kan tåle højere spænding og strøm, men det bør undgås: Ved høj belastning falder energieffektiviteten, der udvikles mere varme, og LED'en nedbrydes hurtigere. For at øge forholdet Lumen/Watt og forlænge LED'ens levetid kan det nogle gange være fornuftigt i stedet at sænke strømmen.

Når du har valgt den optimale strøm til LED'en ud fra lysstyrke og effektivitet, skal du enten indstille den tilsvarende strømbegrænsning på strømforsyningen eller bygge et kredsløb med en strømbegrænsende seriemodstand. Til beregning af modstandsværdien kan du bruge denne onlineberegner.

En LED kan forsynes med enhver passende højere spænding, når modstanden er valgt korrekt. Men jo større forskellen er mellem LED'ens fremspænding og strømforsyningens spænding, desto lavere bliver kredsløbets samlede effektivitet, fordi mere elektrisk effekt afsættes i modstanden.

Jeg tester LED'er ved forskellige spændinger og tilhørende strømme, så deres effektivitet og lysstyrke kan sammenlignes under forskellige forhold.

Hvad er COB LED?

COB LED (chip-on-board LED) er et samlet modul med mange LED-chips monteret på et substrat med god varmeafledning og dækket af et ensartet lag fosfor. Erfaringen viser, at sådanne moduler er mindre energieffektive end enkeltstående LED'er, men de giver mere ensartet belysning og mindsker punktkildeeffekten, hvilket udnyttes i deres konstruktion.

Opple Light Master 4

Testopstilling med spejlkugle

Testopstilling under spejlkuglen

Nichia 519A 4000K

Xinfrared InfiRay P2 Pro

5/3mm signal LED typical forward voltage

⇧ til indholdsfortegnelsen ⇧

Problemer ved brug af LED-pærer til biler

Nogle bilejere kan opleve problemer, når de udskifter almindelige glødepærer (halogenpærer) med LED-pærer: LED-pæren tænder ikke eller blinker. I nogle biler vises der samtidig en fejlmelding om en defekt pære på instrumentpanelet.

Dette problem forekommer i nogle moderne biler med pæreovervågning.

Bilens computer overvåger den elektriske belastning i pærens kredsløb. Hvis modstanden er væsentligt højere end i en glødepære, eller der slet ikke løber strøm, registrerer systemet en fejl, viser en fejlmelding og kan afbryde strømmen til pæren. En glødepære bruger omtrent 2-7 gange så meget strøm som en LED-pære, og strømmen er omvendt afhængig af modstanden: Jo højere modstanden er, desto lavere er strømmen.
I biler uden denne funktion fungerer LED-pærer normalt som erstatning for almindelige glødepærer uden problemer, hvilket også stemmer med min erfaring.

Hvis dette problem opstår i din bil, er der flere måder at løse det på:

Deaktiver pæreovervågningen i bilens computer. Det er den mest pålidelige metode, men kræver normalt hjælp fra en autoelektriker.
Monter en belastningsmodstand parallelt med LED-pæren ved at tilslutte den mellem forsyningsledningen og stel. Det øger belastningsstrømmen og hjælper med at efterligne en glødepæres elektriske belastning over for pæreovervågningen. Modstanden skal kunne tåle tilstrækkelig effekt, normalt 50W, og have en modstand på cirka 6-10Ohm. Den har ingen polaritet og tilsluttes parallelt med pærens kredsløb. Da modstanden kan blive meget varm, skal den fastgøres sikkert på en metaloverflade væk fra plast og andre varmefølsomme dele. Der findes også adaptersæt, som monteres mellem fatningen og pæren og ikke kræver, at ledningerne klippes over. Hverken en modstand eller en adapter garanterer dog kompatibilitet med alle biler: Nogle systemer overvåger belastningen meget præcist, og LED-pærernes modstand varierer. Alligevel hjælper denne metode i de fleste tilfælde.
Nogle LED-pærer har indbyggede kredsløb til at undertrykke CAN Bus-fejl. Det garanterer ikke kompatibilitet med alle biler, da både bilernes overvågningssystemer og LED-pærernes kredsløb varierer.

I nogle biler kan problemet opstå med signallygter og DRL (kørelys), hvor der bruges 21W pærer med én kontakt i stedet for 21/5W pærer med to kontakter, og lysstyrken reguleres med PWM. PWM (Pulse Width Modulation) afbryder strømmen til pæren med en bestemt frekvens og et bestemt pulsbreddeforhold og regulerer dermed den synlige lysstyrke og energiforbruget. Nogle LED-pærer fungerer ikke korrekt under disse forhold og begynder at flimre synligt.

Løsning: Der findes adaptere med kondensatorer med stor kapacitans, som udglatter PWM og fjerner LED-pærernes flimmer. Til gengæld tillader de ikke regulering af lysstyrken på den måde, bilen forsøger at gøre det. Sådanne adaptere har ofte en indbygget modstand. En bedre løsning kan være at vælge en pære, der er konstrueret til at fungere korrekt med PWM-regulering.

Konklusion: Hvis du ikke tidligere har brugt LED-pærer (kabinebelysning, nummerpladelys, signallygter, kørelys, nærlys/fjernlys), er det fornuftigt at købe den første pære i en butik med returret, hvis den ikke fungerer i din bil, eller hvis kompatibilitetsproblemet ikke kan løses. Det samme gælder adaptere og modstande.
Jeg vil igen understrege, at de beskrevne problemer kun forekommer i bestemte bilmodeller. I min Peugeot 308 fra 2008 fungerer LED-pærerne i kabinen, kørelyset og signallygterne korrekt uden ekstra modstande.

Belastningsmodstandsæt til LED-pærer til biler

⇧ til indholdsfortegnelsen ⇧

Test af 12V signal-/markeringspærer til biler (64 pærer)

Denne test er nyttig, hvis du planlægger at udskifte bilens originale halogenpærer med LED-pærer til biler med samme sokkeltype. Udskiftningen giver mening, hvis du vil reducere bilens energiforbrug (ved samme lysstyrke bliver det 4 gange lavere eller mere) og/eller øge belysningens lysstyrke.

Alle detaljer om testene i denne LED-kategori kan findes i dette Google-dokument (arket "Car Signal/DRL Light").

Testene fortsætter, så listen over pærer og anbefalingerne bliver løbende opdateret og udvidet med nye eksemplarer.

Alle pærer til de videre tests har jeg selv købt for mine egne penge.

Typer af testede pærer

Denne kategori omfatter pærer, der bruges som signal- eller markeringslys:

- Blinklys

- Bremselys/positionslys

- Kørelys (DRL)

- Baklys

De mest almindelige sokkeltyper (stik) til disse pærer:

P21/5W (sokkel: 1157, BAY15D, BA15D) - 2 kontakter (høj/lav effekt)
P21W (hvid), PY21W (gul) (sokkel: 1156, BA15S, BAU15S) - 1 kontakt
W21/5W (sokkel: T20, 7443, 7443 SRCK, W3x16q) - 2 kontakter (høj/lav effekt)
W21W, WY21W (sokkel: T20, 7440, W3x16d) - 1 kontakt
P27/5W (sokkel: 3157, T25, W25x16q) - 2 kontakter (høj/lav effekt)
P27W (sokkel: 3156, T25, W25x16d) - 1 kontakt

Nogle producenter af LED-pærer bruger den samme lysdel med forskellige sokkeltyper eller ændrer farven på de monterede LED'er (hvid, gul, rød), men der er ingen forskel på pærens egenskaber ved forskellige sokkeltyper. Lysets farve kan dog påvirke lysstyrken lidt.

I mine tests i denne kategori af bilpærer har jeg hovedsageligt fokuseret på pærer af typen P21/5W.

Bestemmelse af grundfarven

De fleste testede pærer er hvide, selv om nogle er gule eller røde. Ved beskrivelse af pærens farve er grundfarven den vigtigste parameter; hvis den præcise nuance er vigtig, bør man gå efter den målte farvetemperatur. Blinklyspærer skal først og fremmest udsende gult lys, mens visse bremselys og bagpositionslys kræver klart rødt lys, hvis selve lygtehuset ikke er rødt og ikke bruger en hvid eller klar pære. Denne grundfarve er også bestemt og angivet i Google-dokumentet.

Målingstyper for hver pære

Målinger af lysstyrke og energiforbrug blev udført ved 4 forskellige spændinger:
- 14V (bilens motor kører),
- 13V (til testformål),
- 12V (basisværdi),
- 11V (til testformål),
- Derudover måler jeg startspændingen (den laveste spænding, hvor LED'en lyser).

Den fotometriske test og målingen af flimmer blev udført ved 14V (bilens motor kører), da dette er den normale driftsspænding for disse pærer.
Test af LED-temperatur. Der udføres 3 målinger:
- 10 sekunder - til testformål.
- 30 sekunder - for at kontrollere, om LED'en er egnet som signalpære med en temperaturgrænse på 85°C.
- 60 sekunder - for at kontrollere, om LED'en holder sig inden for 85°C og kan bruges som DRL (kørelys).
- Hvis temperaturen holder sig inden for de tilladte grænser, foretager jeg også en måling efter 90 sekunder.
- Hvis pæren har en glas- eller plastkappe, kan LED-chippens temperatur ikke måles korrekt. I så fald måler jeg pærens varmeste del, normalt dens hus; temperaturen her er typisk 25-30°C lavere end LED-chippens temperatur. Med et plasthus kan LED-chippens temperatur være endnu højere, fordi plast leder varmen dårligt væk.
De fleste af mine tests udføres på P21/5W pærer med to kontakter og tilstande med høj/lav effekt. Forskellen i energiforbrug mellem disse tilstande er angivet i afsnittet med yderligere parametre i Google-dokumentet - på arket "Car Signal/DRL Light". Testen af lysstyrke og de fotometriske målinger udføres ved høj effekt.

Andre egenskaber ved LED-pærerne og grundlaget for anbefalingerne:

Nogle pærer har et aluminiumshus, hvilket er en væsentlig fordel: Huset fungerer som køleprofil, bortleder varme og forlænger LED'ernes levetid.
Nogle pærer er kraftigere end andre. Hvis en kraftig pære med høj lysstyrke ikke har en god køleprofil, bliver den hurtigt overophedet, lysstyrken falder, og LED'en nedbrydes hurtigt. Kraftige pærer, der bliver varme, kan bruges som bremselys eller blinklys, da de kun er tændt i kort tid og kan køle af mellem aktiveringerne, men de bør helst ikke bruges som DRL (kørelys).
Du bør ikke gå efter den nominelle effekt i watt, der er angivet på produktsiden på AliExpress - i de fleste tilfælde, med få undtagelser, stemmer den ikke med virkeligheden. Mine målinger gør det muligt at kontrollere pærens faktiske effekt, temperatur, energieffektivitet og mange andre parametre.
Min endelige anbefaling tager højde for flere parametre:
- Konstruktion/kvalitet, samlet indtryk
- Resultater af målingerne af varmeafledning
- Energieffektivitet
- Lysstyrken og dens stabilitet. Lysstyrken skal være mindst 75% af lysstyrken fra en almindelig halogenpære.

LED-pærer, jeg anbefaler i denne kategori blandt 64 testede eksemplarer:

CSL_18 - En meget god pære med god lysstyrke (89% af en halogenpæres lysstyrke), temperatur inden for de tilladte grænser, imponerende energieffektivitet, effekt 4.7W. Kan bruges som DRL. Pris - 3USD pr. pære.
CSL_25 - En meget god pære! Stabilt god lysstyrke (76% af en halogenpæres lysstyrke), stabilt meget lav temperatur, god aluminiumskøleprofil, fokuseret lysstråle takket være linsen, god emballage, effekt 5.9W. Det bedste valg til DRL. Pris - 3.4USD pr. pære.
CSL_29 (Alternativt link) - Meget god og stabil lysstyrke (103% af en halogenpæres lysstyrke), god varmeafledning (aluminiumskøleprofil), god energieffektivitet, effekt 6W Egnet til DRL. Pris - 3.8USD pr. pære.
CSL_32 (Alternativt link) - God emballage, robust konstruktion, aluminiumskøleprofil, meget høj lysstyrke (156% af en halogenpæres lysstyrke), effekt 9.8W, kan bruges som DRL. Pris - 3.6USD pr. pære.
CSL_34 (Alternative link) - Robust konstruktion, aluminiumskøleprofil, stabil og meget høj lysstyrke (171% af en halogenpæres lysstyrke), meget god energieffektivitet, effekt 9.6W. Kan bruges som DRL. Pris - 5.2USD pr. pære.
CSL_46 - Fremragende aluminiumskonstruktion, stabilt høj lysstyrke (126% af en halogenpæres lysstyrke) ved forskellige spændinger, temperatur inden for de tilladte grænser (op til 80°C efter 90 sekunder), egnet til DRL. Høj energieffektivitet. Effekt:7.1W Pris: 3.7USD pr. pære.
CSL_48 (Alternativt link) - Robust konstruktion, aluminiumshus, god lysstyrke (79% af en halogenpæres lysstyrke), fremragende varmeafledning (maksimalt 62°C efter 90 sekunder), egnet til DRL. God energieffektivitet. Effekt:5.5W Pris: 6.3USD pr. pære.
CSL_53 (Alternativt link) - Kompakt størrelse, fremragende lysstyrke (105% af en halogenpæres lysstyrke), acceptabel temperatur (maksimalt 68°C efter 90 sekunder, målt på køleprofilen), egnet til DRL. Imponerende energieffektivitet. Effekt:6.1W Pris: 6.3USD pr. pære.
CSL_62 (Alternativt link) - Fremragende lysstyrke (139% af en halogenpæres lysstyrke), god varmeafledning (maksimalt 76°C efter 90 sekunder, målt på LED-chipsene), egnet til DRL. God energieffektivitet. Effekt:8.6W Pris: 3.5USD pr. pære.