Testing av LED-lyskilder til biler

Innholdsfortegnelse

Testutstyr og metode

Fotometri og flimmertest

Jeg utførte den fotometriske testen med Opple Light Master 4 (Amazon).

Dette apparatet kan måle flere viktige lysegenskaper: Lux, Ra, R9, fargetemperatur, CIE-koordinatene x og y, duv-verdien og flimmer. Jeg målte alle disse egenskapene for hvert testeksemplar.

Fotometriske parametere:

Lumen - den totale mengden lys som en lyskilde sender ut.
Lux - belysningsstyrke, eller mengden lys som treffer en overflate. 1 lux tilsvarer 1 lumen per kvadratmeter.
CRI Ra - fargegjengivelsesindeks. Dette er et kvantitativt mål på hvor godt en lyskilde gjengir fargene på ulike gjenstander sammenlignet med en ideell eller naturlig lyskilde. Skalaen går fra 0 til 100. Der korrekt gjengivelse av fargenyanser er viktig (belysning av utstillingsvinduer, kunst- og designverksteder, fotostudioer, kjøkken), bør Ra-verdien være over 90, helst >95.
CRI R9 - lyskildens evne til å gjengi den røde delen av spekteret (>600 nm). Dette er en svært viktig parameter, særlig innen fotografering, på kjøkken og i helseinstitusjoner, fordi den har stor betydning for korrekt gjengivelse av hudtoner. Hva er CRI R9, og hvorfor er den viktig?
CIE-koordinatene X og Y og verdien duv - koordinatene beskriver fargen i fargerommet CIE 1931, mens duv viser avviket fra fargen som et svart legeme sender ut ved en bestemt fargetemperatur. Du kan lese mer om dette her.

Flimmerparametere:

Flimmerindeks - tar hensyn til arealet under signalets kurve over og under gjennomsnittlig lysstrøm.
Modulasjonsdybde (prosent flimmer) - beskriver forskjellen mellom maksimal og minimal lysintensitet i løpet av én syklus.
Frekvens - de fleste merker ikke flimmer ved en frekvens >90Hz, men lys med en frekvens <400Hz kan påvirke kroppen ubevisst gjennom synssystemet.
Risiko (IEEE PAR1789) - samlet risikovurdering basert på parameterne ovenfor.
Du kan lese mer om flimmer og hvordan det påvirker mennesker i denne artikkelen.

Det kan også være nyttig å se på opplysningene i den europeiske standarden EN 12464-1 om anbefalt belysningsstyrke og Ra-verdier for ulike arbeidslokaler.

Hvor nøyaktig er lysstyrketesten?

For å samle opp lyset som sendes ut og redusere virkningen av utstrålingsvinkelen, laget jeg en testrigg med en speilkule og en åpning for fotometeret.

For å få mest mulig nøyaktige resultater ved måling av lysstyrke måtte testriggen kalibreres.

Til kalibreringen brukte jeg en Nichia 519A 4000K LED med kjente, stabile egenskaper. Ifølge målinger fra flere kilder er den omtrentlige lysstrømmen 635 lumen ved 2A.

Deretter målte jeg 21000 lux med Opple LM4. For testriggen min gir dette en omregningsfaktor på 33.07 Lux/Lumen, som jeg bruker til å anslå lysstrømmen fra andre LED i lumen.

Måling av LED-temperatur

Til å måle LED-temperaturen bruker jeg et infrarødt varmekamera Xinfrared InfiRay P2 Pro (Amazon).

Temperaturmåling er viktig fordi kraftige LED må ha en kjøleribbe som leder bort overskuddsvarme, som er skadelig for LED.

For de fleste serieproduserte LED er det ønskelig å holde temperaturen under 60°C hvis mulig, og ikke overstige 85°C, siden høyere temperatur kan forkorte levetiden til LED. Enkelte LED tåler opptil 150°C, men man kan ikke uten videre regne med slik varmebestandighet hos vanlige masseproduserte LED.

Hvor mye strøm bør en LED få?

En LED er en strømstyrt halvlederkomponent. Strøm-spenningskarakteristikken I-V er ikke-lineær og tilnærmet eksponentiell: Når dioden begynner å lede i lederetningen, kan en liten økning i spenningen føre til en betydelig økning i strømmen. Derfor må LED brukes med strømbegrensning.

Hvis du bruker en LED-stripe eller en ferdig LED-pære, har den allerede enten strømbegrensende motstander eller en krets som stabiliserer strømmen, så det er nok å tilføre den angitte spenningen.

Hvis du derimot bruker en enkelt LED, må du vite hvilken verdi strømmen skal begrenses til. Produsenten oppgir vanligvis dette i et datasheet eller på produktsiden, men opplysningene er ikke alltid tilgjengelige. Noen ganger har man en tilfeldig LED uten slike data.

Hva gjør du da?

Hvis egenskapene til LED-en er ukjente, må du ikke koble den direkte til en spenningskilde uten strømbegrensning for å prøve å finne driftsstrømmen. Bruk en laboratoriestrømforsyning med strømbegrensning eller en tilstrekkelig stor seriemotstand. Begynn med lav strøm og øk den gradvis mens du følger med på fremspenning, lysstyrke og temperatur.

Uten produsentens data kan du bare finne et forsiktig valgt driftspunkt på denne måten, ikke en garantert maksimal strøm.

Fremspenningen avhenger av bølgelengden til lyset som sendes ut, altså fargen på LED-en. Omtrentlige verdier for LED uten fosforbelegg:

Infrarød (IR) - 1.5V
Rød/oransje/gul - 1.8V
Grønn - 2V
Hvit/blå/ultrafiolett (UV) - 3.2V

Noen ganger kan man se en LED-brikke med et gult belegg. Dette er et fosforbelegg over en blå LED. Blå LED har høy energieffektivitet, og fosforet sender ut en del av lyset på nytt ved andre bølgelengder, slik at spekteret blir rikere. Slik ser de fleste LED som brukes som lyskilder ut.

En LED kan tåle høyere spenning og strøm, men dette bør unngås: Ved høy belastning synker energieffektiviteten, det utvikles mer varme, og LED-en degraderes raskere. For å øke forholdet Lumen/Watt og forlenge levetiden til LED-en kan det noen ganger være fornuftig å redusere strømmen i stedet.

Etter å ha valgt optimal strøm for LED-en ut fra lysstyrke og effektivitet, må du enten stille inn passende strømbegrensning på strømforsyningen eller bygge en krets med en strømbegrensende seriemotstand. For å beregne motstandsverdien kan du bruke denne nettkalkulatoren.

En LED kan drives med enhver passende høyere spenning når motstanden er riktig valgt. Jo større forskjellen mellom LED-ens fremspenning og strømforsyningens spenning er, desto lavere blir imidlertid kretsens samlede effektivitet, fordi mer elektrisk effekt går tapt som varme i motstanden.

Jeg tester LED ved ulike spenninger og tilhørende strømmer, slik at effektivitet og lysstyrke kan sammenlignes under ulike forhold.

Hva er COB LED?

COB LED (chip-on-board LED) er en samlet modul med mange LED-brikker montert på et underlag med god varmeavledning og dekket med et jevnt lag fosfor. Erfaring viser at slike moduler er mindre energieffektive enn enkeltstående LED, men de gir jevnere belysning og reduserer punktkildeeffekten. Det er nettopp dette konstruksjonen utnytter.

Opple Light Master 4

Testrigg med speilkule

Testrigg under speilkulen

Nichia 519A 4000K

Xinfrared InfiRay P2 Pro

5/3mm signal LED typical forward voltage

⇧ til innholdsfortegnelsen ⇧

Problemer ved bruk av LED-pærer i biler

Noen bileiere kan oppleve problemer når de bytter vanlige glødepærer (halogenpærer) med LED-pærer: LED-pæren lyser ikke eller blinker. I enkelte biler vises det også en feilmelding om defekt pære på instrumentpanelet.

Dette problemet forekommer i enkelte moderne biler med et system som overvåker om pærer er defekte.

Kjørecomputeren i slike biler overvåker den elektriske belastningen i pærens krets. Hvis motstanden er betydelig høyere enn i en glødepære, eller det ikke går strøm i det hele tatt, registrerer systemet en feil, viser en feilmelding og kan slå av strømtilførselen til pæren. En glødepære trekker omtrent 2-7 ganger så mye strøm som en LED-pære, og strømmen er omvendt relatert til motstanden: Jo høyere motstand, desto lavere strøm.
I biler uten denne funksjonen fungerer LED-pærer vanligvis som erstatning for vanlige glødepærer uten problemer. Dette stemmer også med mine erfaringer.

Hvis dette problemet oppstår i bilen din, finnes det flere måter å løse det på:

Deaktiver pæreovervåkingen i kjørecomputeren. Dette er den mest pålitelige løsningen, men krever vanligvis hjelp fra en bilelektriker.
Monter en belastningsmotstand parallelt med LED-pæren ved å koble den mellom strømledningen og jord. Dette øker belastningsstrømmen og bidrar til å etterligne den elektriske belastningen til en glødepære for pæreovervåkingen. Motstanden må tåle tilstrekkelig effekt, vanligvis 50W, og ha en motstandsverdi på omtrent 6-10Ohm. Den har ingen polaritet og kobles parallelt med pærens krets. Siden motstanden kan bli svært varm, må den festes godt til en metalloverflate, med god avstand til plast og andre varmefølsomme deler. Det finnes også adaptersett som monteres mellom sokkelen og pæren uten at ledninger må klippes. Verken motstanden eller adapteren garanterer imidlertid kompatibilitet med alle biler: Enkelte systemer overvåker belastningen svært nøyaktig, og motstanden i LED-pærer varierer. Likevel hjelper denne løsningen i de fleste tilfeller.
Enkelte LED-pærer har innebygde kretser som undertrykker CAN Bus-feilmeldinger. Dette garanterer ikke kompatibilitet med alle biler, siden både bilenes overvåkingssystemer og kretsene som brukes i LED-pærene varierer.

I enkelte biler kan problemet oppstå med signallys og DRL (kjørelys), der det brukes 21W-pærer med én kontakt i stedet for 21/5W-pærer med to kontakter, og lysstyrken reguleres med PWM. PWM (Pulse Width Modulation) avbryter strømtilførselen til pæren med en bestemt frekvens og pulsbredde for å regulere den synlige lysstyrken og strømforbruket. Enkelte LED-pærer fungerer ikke riktig i denne modusen og begynner å flimre merkbart.

Løsning: Det finnes adaptere med kondensatorer med høy kapasitans som glatter ut PWM og fjerner flimmer i LED-pærene. Samtidig hindrer de imidlertid regulering av lysstyrken slik bilen forsøker å gjøre. Slike adaptere har ofte en innebygd motstand. En bedre løsning kan være å velge en pære som er konstruert for å fungere riktig med PWM-regulering.

Konklusjon: Hvis du ikke har brukt LED-pærer før (kupélys, skiltlys, signallys, kjørelys, nærlys/fjernlys), er det fornuftig å kjøpe den første pæren i en butikk med returmulighet i tilfelle den ikke fungerer i bilen din, eller kompatibilitetsproblemet ikke lar seg løse. Det samme gjelder adaptere og motstander.
Jeg vil igjen understreke at problemene som er beskrevet, bare gjelder enkelte bilmodeller. I min Peugeot 308 fra 2008 fungerer LED-pærene i kupélys, kjørelys og signallys riktig uten ekstra motstander.

Belastningsmotstandsett for LED-pærer til biler

⇧ til innholdsfortegnelsen ⇧

Test av 12V signal- og markeringspærer til biler (64 pærer)

Denne testen er nyttig hvis du planlegger å bytte bilens originale halogenpærer med LED-pærer til biler med samme sokkeltype. Et slikt bytte er fornuftig hvis du vil redusere bilens strømforbruk (ved samme lysstyrke reduseres det med en faktor på 4 eller mer) og/eller øke lysstyrken.

Alle detaljer om testene jeg har utført i denne LED-kategorien, finner du i dette Google-dokumentet (arket "Car Signal/DRL Light").

Testingen fortsetter, så listen over pærer og anbefalingene vil bli oppdatert og supplert med nye testeksemplarer etter hvert.

Alle pærene til den videre testingen har jeg kjøpt selv for egne penger.

Pæretyper i testen

Denne kategorien omfatter pærer som brukes til signal- eller markeringslys:

- Blinklys

- Bremselys/baklys

- Kjørelys (DRL)

- Ryggelys

De vanligste sokkeltypene (kontaktene) for disse pærene:

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

Enkelte produsenter av LED-pærer bruker den samme lysdelen med ulike sokkeltyper eller endrer fargen på LED-ene som er montert (hvit, gul, rød), men det er ingen forskjeller i pærens egenskaper mellom de ulike sokkeltypene. Lysfargen kan likevel påvirke lysstyrken noe.

I testene mine i denne kategorien av bilpærer har jeg hovedsakelig konsentrert meg om pærer av typen P21/5W.

Bestemmelse av hovedfargen

De fleste pærene jeg har testet er hvite, men noen er gule eller røde. Når pærens farge beskrives, er hovedfargen den viktigste parameteren. Hvis den nøyaktige nyansen er viktig, bør du se på den målte fargetemperaturen. Blinklyspærer skal først og fremst sende ut gult lys, mens enkelte bremselys og baklys krever klart rødt lys hvis selve lyktehuset ikke er rødt og ikke bruker en hvit eller klar pære. Denne hovedfargen er også bestemt og oppgitt i Google-dokumentet.

Målingstyper for hver pære

Målingene av lysstyrke og strømforbruk ble utført ved 4 ulike spenninger:
- 14V (bilmotoren er i gang),
- 13V (for testformål),
- 12V (grunnverdi),
- 11V (for testformål),
- I tillegg måler jeg startspenningen (den laveste spenningen der LED-en begynner å lyse).

Fotometrisk test og måling av flimmer ble utført ved 14V (bilmotoren er i gang), siden dette er den normale driftsspenningen for disse pærene.
Test av LED-temperatur. Jeg utfører 3 målinger:
- 10 sekunder - for testformål.
- 30 sekunder - for å kontrollere om LED-en egner seg som signalpære med en temperaturgrense på 85°C.
- 60 sekunder - for å kontrollere om LED-en holder seg innenfor 85°C og kan brukes som DRL (kjørelys).
- Hvis temperaturen holder seg innenfor de tillatte grensene, måler jeg også etter 90 sekunder.
- Hvis pæren har en glass- eller plastkappe, er det ikke mulig å måle LED-brikkens temperatur riktig. Da måler jeg den varmeste delen av pæren, vanligvis huset. Temperaturen der er som regel 25-30°C lavere enn temperaturen på LED-brikken. Med et plasthus kan temperaturen på LED-brikken være enda høyere, siden plast leder bort varme dårlig.
De fleste testene mine utføres med P21/5W-pærer med to kontakter og moduser for høy/lav effekt. Forskjellen i strømforbruk mellom disse modusene er oppgitt i delen med tilleggsparametere i Google-dokumentet - på arket "Car Signal/DRL Light". Lysstyrketesten og de fotometriske målingene utføres i modusen med høy effekt.

Andre egenskaper ved LED-pærene og grunnlaget for anbefalingene:

Enkelte pærer har et aluminiumshus, og dette er en betydelig fordel: Huset fungerer som en kjøleribbe, leder bort varme og forlenger levetiden til LED-ene.
Enkelte pærer har høyere effekt enn andre. Hvis en kraftig pære med høy lysstyrke ikke har en god kjøleribbe, blir den raskt overopphetet, lysstyrken synker, og LED-en degraderes raskt. Kraftige pærer som blir varme, kan brukes som bremselys eller blinklys, siden de bare er på i korte perioder og kan kjøles ned mellom hver gang. Det er imidlertid best å unngå å bruke dem som DRL (kjørelys).
Du bør ikke legge til grunn den nominelle effekten i watt som er oppgitt på produktsiden på AliExpress - i de fleste tilfeller stemmer den ikke med virkeligheten, med noen få unntak. Med målingene mine kan du kontrollere pærens faktiske effekt, temperatur, energieffektivitet og mange andre parametere.
Den endelige anbefalingen min tar hensyn til flere parametere:
- Konstruksjon/kvalitet, helhetsinntrykk
- Måleresultater for varmeavledning
- Energieffektivitet
- Lysstyrke og hvor stabil den er. Lysstyrken bør være minst 75% av lysstyrken til en vanlig halogenpære.

LED-pærene jeg anbefaler i denne kategorien blant de 64 testede eksemplarene:

CSL_18 - Svært god pære, god lysstyrke (89% av lysstyrken til en halogenpære), temperatur innenfor tillatte grenser, imponerende energieffektivitet, effekt 4.7W. Kan brukes som DRL. Pris - 3USD per pære.
CSL_25 - Svært god pære! Stabilt god lysstyrke (76% av lysstyrken til en halogenpære), stabilt svært lav temperatur, god kjøleribbe i aluminium, fokusert lysstråle takket være linsen, god emballasje, effekt 5.9W. Beste alternativ for DRL. Pris - 3.4USD per pære.
CSL_29 (Alternativ lenke) - Svært god og stabil lysstyrke (103% av lysstyrken til en halogenpære), god varmeavledning (kjøleribbe i aluminium), god energieffektivitet, effekt 6W Egnet for DRL. Pris - 3.8USD per pære.
CSL_32 (Alternativ lenke) - God emballasje, solid konstruksjon, kjøleribbe i aluminium, svært høy lysstyrke (156% av lysstyrken til en halogenpære), effekt 9.8W, kan brukes som DRL. Pris - 3.6USD per pære.
CSL_34 (Alternative link) - Solid konstruksjon, kjøleribbe i aluminium, stabil og svært høy lysstyrke (171% av lysstyrken til en halogenpære), svært god energieffektivitet, effekt 9.6W. Kan brukes som DRL. Pris - 5.2USD per pære.
CSL_46 - Utmerket aluminiumskonstruksjon, stabilt høy lysstyrke (126% av lysstyrken til en halogenpære) ved ulike spenninger, temperatur innenfor tillatte grenser (opptil 80°C etter 90 sekunder), egnet for DRL. Høy energieffektivitet. Effekt:7.1W Pris: 3.7USD per pære.
CSL_48 (Alternativ lenke) - Solid konstruksjon, aluminiumshus, god lysstyrke (79% av lysstyrken til en halogenpære), utmerket varmeavledning (maksimalt 62°C etter 90 sekunder), egnet for DRL. God energieffektivitet. Effekt:5.5W Pris: 6.3USD per pære.
CSL_53 (Alternativ lenke) - Kompakt størrelse, utmerket lysstyrke (105% av lysstyrken til en halogenpære), tillatt temperatur (maksimalt 68°C etter 90 sekunder, målt på kjøleribben), egnet for DRL. Imponerende energieffektivitet. Effekt:6.1W Pris: 6.3USD per pære.
CSL_62 (Alternativ lenke) - Utmerket lysstyrke (139% av lysstyrken til en halogenpære), god varmeavledning (maksimalt 76°C etter 90 sekunder, målt på LED-brikkene), egnet for DRL. God energieffektivitet. Effekt:8.6W Pris: 3.5USD per pære.