Testning av LED-ljuskällor för bilar

Innehållsförteckning

Testutrustning och metod

Fotometri och flimmertest

Det fotometriska testet utfördes med hjälp av Opple Light Master 4 (Amazon).

Den här enheten kan mäta flera viktiga ljusegenskaper: Lux, Ra, R9, färgtemperatur, CIE-koordinaterna x och y, duv-värdet och flimmer. Jag mätte alla dessa egenskaper för varje testexemplar.

Fotometriska parametrar:

Lumen - den totala mängden ljus som en ljuskälla avger.
Lux - belysningsstyrka, eller mängden ljus som träffar en yta. 1 lux motsvarar 1 lumen per kvadratmeter.
CRI Ra - färgåtergivningsindex. Det är ett kvantitativt mått på en ljuskällas förmåga att återge olika föremåls färger korrekt jämfört med en idealisk eller naturlig ljuskälla. Skalan går från 0 till 100. För användningsområden där korrekt återgivning av färgnyanser är viktig (belysning av skyltfönster, konst- och designateljéer, fotostudior, kök) bör Ra-värdet vara över 90, helst >95.
CRI R9 - ljuskällans förmåga att återge den röda delen av spektrumet (>600 nm). Detta är en mycket viktig parameter, särskilt inom fotografi, i kök och i vårdlokaler, eftersom den har stor betydelse för korrekt återgivning av hudtoner. Vad är CRI R9 och varför är det viktigt?
CIE-koordinaterna X och Y och värdet duv - koordinaterna beskriver färgen i färgrymden CIE 1931, medan duv visar dess avvikelse från färgen som en svartkropp avger vid en viss färgtemperatur. Här kan du läsa mer om detta.

Flimmerparametrar:

Flimmerindex - tar hänsyn till arean under signalens kurva över och under ljusflödets medelnivå.
Modulationsdjup (procent flimmer) - beskriver skillnaden mellan den högsta och lägsta ljusintensiteten under en cykel.
Frekvens - de flesta människor uppfattar inte flimmer vid en frekvens >90Hz, men ljus med en frekvens <400Hz kan påverka kroppen omedvetet via synsystemet.
Risk (IEEE PAR1789) - en sammanvägd riskbedömning utifrån parametrarna ovan.
Du kan läsa mer om flimmer och dess påverkan på människor i den här artikeln.

Det kan också vara användbart att läsa uppgifterna i den europeiska standarden EN 12464-1 om rekommenderade belysningsstyrkor och Ra-värden för olika arbetslokaler.

Hur exakt är ljusstyrketestet?

För att samla upp det avgivna ljuset och minska strålningsvinkelns inverkan byggde jag en testrigg med en spegelklädd sfär och en öppning för fotometern.

För att få så exakta resultat som möjligt vid mätning av ljusstyrkan behövde testriggen kalibreras.

För kalibreringen använde jag en LED av typen Nichia 519A 4000K med kända, stabila egenskaper. Enligt mätdata från flera källor är dess ungefärliga ljusflöde 635 lumen vid 2A.

Därefter mätte jag 21000 lux med Opple LM4. För min testrigg ger detta en omräkningsfaktor Lux/Lumen på 33.07, som jag använder för att uppskatta ljusflödet från andra LED i lumen.

Mätning av LED-temperatur

För att mäta LED-temperaturen använder jag en värmekamera Xinfrared InfiRay P2 Pro (Amazon).

Temperaturmätning är viktig eftersom kraftfulla LED måste ha en kylfläns som leder bort överskottsvärme, som är skadlig för LED.

För de flesta massproducerade LED är det önskvärt att hålla temperaturen under 60°C om möjligt och inte överskrida 85°C, eftersom högre temperatur kan förkorta LED-livslängden. Vissa LED klarar upp till 150°C, men man kan inte automatiskt räkna med sådan värmetålighet hos LED för massmarknaden.

Vilken ström ska en LED få?

En LED är en strömstyrd halvledarkomponent. Dess ström-spänningskarakteristik I-V är olinjär och ungefär exponentiell: när den börjar leda i framriktningen kan en liten spänningsökning orsaka en betydande strömökning. Därför måste LED användas med strömbegränsning.

Om du arbetar med en LED-list eller en färdig LED-lampa innehåller den redan antingen strömbegränsande motstånd eller en krets för strömreglering, så det räcker att ansluta den angivna spänningen.

Om du däremot arbetar med en enskild LED måste du veta vilket värde strömmen ska begränsas till. Tillverkaren anger vanligtvis detta i ett datasheet eller på produktsidan, men informationen finns inte alltid tillgänglig. Ibland får man arbeta med en okänd LED utan sådana uppgifter.

Vad ska man göra?

Om LED-egenskaperna är okända ska du inte ansluta den direkt till en spänningskälla utan strömbegränsning för att försöka bestämma driftströmmen. Använd ett laboratorieaggregat med strömbegränsning eller ett tillräckligt stort seriemotstånd, börja med låg ström och öka den gradvis samtidigt som du övervakar framspänning, ljusstyrka och temperatur.

Utan tillverkarens uppgifter kan man på detta sätt endast bestämma en försiktigt vald arbetspunkt, inte en garanterad maximal ström.

Framspänningen beror på det avgivna ljusets våglängd, alltså på LED-färgen. Ungefärliga värden för LED utan fosforbeläggning:

Infraröd (IR) - 1.5V
Röd/orange/gul - 1.8V
Grön - 2V
Vit/blå/ultraviolett (UV) - 3.2V

Ibland ser man ett LED-chip med gul beläggning. Det är en fosforbeläggning ovanpå en blå LED. Blå LED har hög energieffektivitet, och fosforn återutsänder en del av ljuset vid andra våglängder och skapar ett rikare spektrum. Så ser de flesta LED som används som ljuskällor ut.

En LED kan tåla högre spänning och ström, men det bör undvikas: vid hög belastning sjunker energieffektiviteten, mer värme utvecklas och LED försämras snabbare. För att öka förhållandet Lumen/Watt och förlänga LED-livslängden kan det ibland vara bättre att sänka strömmen.

Efter att ha valt en optimal ström för LED med hänsyn till ljusstyrka och effektivitet måste man antingen ställa in motsvarande strömbegränsning på nätaggregatet eller bygga en krets med ett strömbegränsande seriemotstånd. För att beräkna motståndsvärdet kan man använda den här onlinekalkylatorn.

En LED kan drivas med vilken lämplig högre spänning som helst om motståndet väljs korrekt. Men ju större skillnaden är mellan LED-framspänningen och matningsspänningen, desto lägre blir kretsens totala effektivitet, eftersom mer elektrisk effekt förbrukas som värme i motståndet.

Jag testar LED vid olika spänningar och motsvarande strömmar så att deras effektivitet och ljusstyrka kan jämföras under olika förhållanden.

Vad är COB LED?

COB LED (chip-on-board LED) är en sammanhängande modul med många LED-chip monterade på ett substrat med god värmeavledning och täckta av ett jämnt lager fosfor. Erfarenheten visar att sådana moduler är mindre energieffektiva än enskilda LED, men ger jämnare belysning och minskar punktljuskälleeffekten, vilket deras konstruktion utnyttjar.

Opple Light Master 4

Testrigg med spegelklädd sfär

Testrigg under den spegelklädda sfären

Nichia 519A 4000K

Xinfrared InfiRay P2 Pro

5/3mm signal LED typical forward voltage

⇧ till innehållsförteckningen ⇧

Problem vid användning av LED-lampor i bilar

Vissa bilägare kan stöta på problem när de byter vanliga glödlampor (halogenlampor) mot LED-lampor: LED-lampan tänds inte eller blinkar. I vissa bilar visas samtidigt ett felmeddelande om en trasig lampa på instrumentpanelen.

Detta problem förekommer i vissa moderna bilar med övervakning av trasiga lampor.

Färddatorn i sådana bilar övervakar den elektriska belastningen i lampans krets. Om resistansen är betydligt högre än hos en glödlampa, eller om ingen ström alls flyter, registrerar systemet ett fel, visar ett felmeddelande och kan stänga av strömförsörjningen till lampan. En glödlampa drar ungefär 2-7 gånger mer ström än en LED-lampa, och strömmen är omvänt relaterad till resistansen: ju högre resistans, desto lägre ström.
I bilar utan denna funktion fungerar LED-lampor vanligtvis som ersättning för vanliga glödlampor utan några problem, vilket även min egen erfarenhet bekräftar.

Om detta problem uppstår i din bil finns det flera sätt att lösa det:

Stäng av övervakningen av trasiga lampor i färddatorn. Detta är den mest tillförlitliga metoden, men kräver vanligtvis hjälp av en bilelektriker.
Montera ett belastningsmotstånd parallellt med LED-lampan genom att ansluta det mellan matningsledningen och jord. Det ökar belastningsströmmen och hjälper till att efterlikna en glödlampas elektriska belastning för systemet som övervakar trasiga lampor. Motståndet måste tåla tillräcklig effekt, vanligtvis 50W, och ha en resistans på ungefär 6-10Ohm. Det saknar polaritet och ansluts parallellt med lampans krets. Eftersom motståndet kan bli mycket varmt ska det fästas ordentligt på en metallyta, långt från plast och andra värmekänsliga delar. Det finns även adaptersatser som monteras mellan sockeln och lampan utan att man behöver klippa av ledningar. Varken ett motstånd eller en adapter garanterar dock kompatibilitet med alla bilar: vissa system övervakar belastningen mycket noggrant, och LED-lampornas resistans varierar. Trots detta hjälper metoden i de flesta fall.
Vissa LED-lampor har inbyggda kretsar som motverkar CAN Bus-fel. Detta garanterar inte kompatibilitet med varje bil, eftersom både bilarnas övervakningssystem och kretsarna i LED-lamporna skiljer sig åt.

I vissa bilar kan problemet uppstå med signalljus och DRL (varselljus), där lampor med en kontakt på 21W används i stället för lampor med två kontakter på 21/5W, och ljusstyrkan regleras med PWM. PWM (Pulse Width Modulation) bryter strömförsörjningen till lampan med en viss frekvens och pulskvot för att reglera den upplevda ljusstyrkan och energiförbrukningen. Vissa LED-lampor fungerar inte korrekt i detta läge och börjar flimra märkbart.

Lösning: det finns adaptrar med kondensatorer med hög kapacitans som jämnar ut PWM och eliminerar LED-lampornas flimmer. Då går det dock inte att reglera ljusstyrkan på det sätt som bilen försöker göra. Sådana adaptrar har ofta ett inbyggt motstånd. En bättre lösning kan vara att välja en lampa som är konstruerad för att fungera korrekt med PWM-reglering.

Slutsats: om du inte tidigare har använt LED-lampor (kupébelysning, registreringsskyltbelysning, signalljus, varselljus, halvljus/helljus) är det klokt att köpa den första lampan i en butik med returmöjlighet, ifall den inte fungerar i din bil eller om kompatibilitetsproblemet inte går att lösa. Detsamma gäller adaptrar och motstånd.
Jag vill återigen påpeka att de beskrivna problemen endast gäller vissa bilmodeller. I min Peugeot 308 från 2008 fungerar LED-lamporna i kupén, varselljusen och signalljusen korrekt utan extra motstånd.

Belastningsmotståndssats för LED-lampor i bilar

⇧ till innehållsförteckningen ⇧

Test av 12V signal- och markeringslampor för bilar (64 lampor)

Detta test är användbart om du planerar att ersätta bilens ursprungliga halogenlampor med LED-lampor med samma sockeltyp. Ett sådant byte är meningsfullt om du vill minska bilens energiförbrukning (vid samma ljusstyrka minskar den med en faktor på 4 eller mer) och/eller öka belysningens ljusstyrka.

Alla detaljer om testerna som jag utfört i denna LED-kategori finns i det här Google-dokumentet (fliken "Car Signal/DRL Light").

Testningen fortsätter, så listan över lampor och rekommendationerna kommer med tiden att uppdateras och kompletteras med nya exemplar.

Alla lampor för den fortsatta testningen har jag själv köpt för egna pengar.

Typer av lampor som testas

Denna kategori omfattar lampor som används som signal- eller markeringsljus:

- Blinkers

- Bromsljus/bakljus

- Varselljus (DRL)

- Backljus

De vanligaste sockeltyperna (anslutningarna) för dessa lampor:

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

Vissa tillverkare av LED-lampor använder samma ljusdel men olika sockeltyper, eller ändrar färgen på de monterade LED (vit, gul, röd), men det finns inga skillnader i lampans egenskaper mellan olika sockeltyper. Ljusets färg kan däremot påverka ljusstyrkan något.

I mina tester i denna kategori av billampor har jag främst fokuserat på lampor av typen P21/5W.

Bestämning av grundfärg

De flesta testade lampor är vita, men några är gula eller röda. När lampans färg beskrivs är grundfärgen den viktigaste parametern. Om den exakta nyansen är viktig bör man utgå från den uppmätta färgtemperaturen. Blinkerslampor ska i första hand avge gult ljus, och för vissa bromsljus och bakljus krävs klarrött ljus om själva lamphuset inte är rött och inte använder en vit eller klar lampa. Även denna grundfärg har bestämts och anges i Google-dokumentet.

Typer av mätningar för varje lampa

Mätningar av ljusstyrka och energiförbrukning utfördes vid 4 olika spänningar:
- 14V (bilens motor är igång),
- 13V (för teständamål),
- 12V (referensvärde),
- 11V (för teständamål),
- Dessutom mäter jag startspänningen (den lägsta spänningen vid vilken LED tänds).

Fotometriskt test och mätning av flimmer utfördes vid 14V (bilens motor är igång), eftersom detta är den huvudsakliga driftspänningen för dessa lampor.
Test av LED-temperatur. Jag utför 3 mätningar:
- 10 sekunder - för teständamål.
- 30 sekunder - för att kontrollera om LED är lämplig som signallampa med en temperaturgräns på 85°C.
- 60 sekunder - för att kontrollera om LED håller sig inom 85°C och kan användas som DRL (varselljus).
- Om temperaturen håller sig inom tillåtna gränser gör jag även en mätning efter 90 sekunder.
- Om lampan har en glaskåpa eller plastkåpa går det inte att mäta LED-chipets temperatur korrekt. Då mäter jag lampans varmaste del, vanligtvis dess hölje. Höljets temperatur är normalt 25-30°C lägre än LED-chipets temperatur. Med ett plasthölje kan LED-chipets temperatur vara ännu högre, eftersom plast leder bort värme dåligt.
De flesta av mina tester gäller lampor med två kontakter av typen P21/5W med lägen för hög/låg effekt. Skillnaden i energiförbrukning mellan dessa lägen anges i avsnittet med ytterligare parametrar i Google-dokumentet - på fliken "Car Signal/DRL Light". Ljusstyrketestet och de fotometriska mätningarna utförs i läget för hög effekt.

Andra egenskaper hos LED-lampor och grunderna för rekommendationerna:

Vissa lampor har ett aluminiumhölje, vilket är en betydande fördel: höljet fungerar som kylfläns, leder bort värme och förlänger LED-livslängden.
Vissa lampor har högre effekt än andra. Om en kraftfull, ljusstark lampa saknar en bra kylfläns överhettas den snabbt, ljusstyrkan sjunker och LED försämras snabbt. Kraftfulla lampor som blir varma kan användas som bromsljus eller blinkers eftersom de bara är tända korta stunder och kan svalna däremellan, men de bör helst inte användas som DRL (varselljus).
Du bör inte utgå från den nominella effekten i watt som anges på produktsidan på AliExpress - i de flesta fall, med få undantag, stämmer den inte med verkligheten. Med hjälp av mina mätningar kan du kontrollera lampans verkliga effekt, temperatur, energieffektivitet och många andra parametrar.
Min slutliga rekommendation tar hänsyn till flera parametrar:
- Konstruktion/kvalitet, helhetsintryck
- Resultat från mätningar av värmeavledning
- Energieffektivitet
- Ljusstyrkans nivå och stabilitet. Ljusstyrkan ska vara minst 75% av ljusstyrkan hos en vanlig halogenlampa.

LED-lampor som jag rekommenderar i denna kategori av 64 testade exemplar:

CSL_18 - Mycket bra lampa, bra ljusstyrka (89% av en halogenlampas ljusstyrka), temperatur inom tillåtna gränser, imponerande energieffektivitet, effekt 4.7W. Kan användas som DRL. Pris - 3USD per lampa.
CSL_25 - Mycket bra lampa! Stabilt bra ljusstyrka (76% av en halogenlampas ljusstyrka), konstant mycket låg temperatur, bra kylfläns i aluminium, fokuserad ljusstråle tack vare linsen, bra förpackning, effekt 5.9W. Bästa alternativet för DRL. Pris - 3.4USD per lampa.
CSL_29 (Alternativ länk) - Mycket bra och stabil ljusstyrka (103% av en halogenlampas ljusstyrka), bra värmeavledning (kylfläns i aluminium), bra energieffektivitet, effekt 6W Lämplig för DRL. Pris - 3.8USD per lampa.
CSL_32 (Alternativ länk) - Bra förpackning, robust konstruktion, kylfläns i aluminium, mycket hög ljusstyrka (156% av en halogenlampas ljusstyrka), effekt 9.8W, kan användas som DRL. Pris - 3.6USD per lampa.
CSL_34 (Alternative link) - Robust konstruktion, kylfläns i aluminium, stabil och mycket hög ljusstyrka (171% av en halogenlampas ljusstyrka), mycket bra energieffektivitet, effekt 9.6W. Kan användas som DRL. Pris - 5.2USD per lampa.
CSL_46 - Utmärkt aluminiumkonstruktion, stabilt hög ljusstyrka (126% av en halogenlampas ljusstyrka) vid olika spänningar, temperatur inom tillåtna gränser (upp till 80°C efter 90 sekunder), lämplig för DRL. Hög energieffektivitet. Effekt:7.1W Pris: 3.7USD per lampa.
CSL_48 (Alternativ länk) - Robust konstruktion, aluminiumhölje, bra ljusstyrka (79% av en halogenlampas ljusstyrka), utmärkt värmeavledning (högst 62°C efter 90 sekunder), lämplig för DRL. Bra energieffektivitet. Effekt:5.5W Pris: 6.3USD per lampa.
CSL_53 (Alternativ länk) - Kompakt storlek, utmärkt ljusstyrka (105% av en halogenlampas ljusstyrka), godtagbar temperatur (högst 68°C efter 90 sekunder, mätt på kylflänsen), lämplig för DRL. Imponerande energieffektivitet. Effekt:6.1W Pris: 6.3USD per lampa.
CSL_62 (Alternativ länk) - Utmärkt ljusstyrka (139% av en halogenlampas ljusstyrka), bra värmeavledning (högst 76°C efter 90 sekunder, mätt på LED-chipen), lämplig för DRL. Bra energieffektivitet. Effekt:8.6W Pris: 3.5USD per lampa.