Konwersja oświetlenia samochodowego na LED

Nowoczesność i oszczędność energii.

Firma M-TECH Poland od zawsze kojarzona jest jako lider branży automotive w dziedzinie oświetlenia samochodowego, która wyznacza najnowsze trendy. Od dłuższego czasu do oferty firmy M-TECH trafiają produkty z kategorii zestawów LEDowych przeznaczonych do konwersji tradycyjnego oświetlenia halogenowego. Serie LSAL, LSF, LSG czy w końcu LSPRO NEXT GENERATION wyznaczyły i nadal wyznaczają kierunek rozwoju w tym segmencie produktów będąc źródłem inspiracji dla innych. Do sukcesu wszystkich wprowadzonych serii przyczyniły się najbardziej zaawansowane technologicznie rozwiązania oraz najwyższej jakości komponenty takie jak markowe i wydajne diody, kompaktowe rozmiary oraz system chłodzenia np. FrontAir. Mimo problemów z jakimi mierzył się świat w ostatnich latach (2020-2022), przede wszystkim pandemia COVID-19, M-TECH nadal pracuje nad rozbudowywaniem asortymentu w wielu segmentach rynku oświetlenia samochodowego poprzez ciągłe doskonalenie produktów.

Wybór odpowiedniego zestawu LED wcale nie jest taki prosty i oczywisty jakby się mogło na początku wydawać. Aby wybrać produkt spełniający wszystkie nasze potrzeby, najpierw należy zwrócić uwagę na kilka elementów oraz odpowiedzieć sobie na kilka niezwykle ważnych pytań.

Źródło światła…

Źródło światła to niezwykle ważny o ile nie najważniejszy element na jaki powinniśmy zwracać uwagę przy zakupie LEDowego zestawu do konwersji tradycyjnego oświetlenia samochodowego. Dzięki ciągłemu rozwojowi technologicznemu w tej kwestii zmieniło się praktycznie wszystko.

Początkowo jako źródło światła używane były komponenty/chipy LED dostępne najpopularniejsze w owym czasie na rynku. Najczęściej w zestawach do konwersji tradycyjnego oświetlenia halogenowego na LEDowe producenci używali chipów COB lub SMD pierwszych generacji, które zaczęły być coraz bardziej popularne a co za tym idzie również coraz tańsze. Wraz z postępem technologicznym oraz wszechobecnym dążeniem do miniaturyzacji, powstające ledowe źródła światła wykorzystywane w tego typu rozwiązaniach stawały się z jednej strony coraz mniejsze, a z drugiej coraz bardziej wydajne (ilość lumenów z 1W). Obecnie najpopularniejszym rozwiązaniem w retrofitach są diody CSP1860. Oczywiście nie inaczej jest we wszystkich seriach retrofitów LED dostępnych w ofercie firmy M-TECH Poland, czyli LSF, LSG, LSAL i LSPRONG.

Wbrew pozorom temat wyboru odpowiedniej diody LED nie jest wcale łatwy ponieważ większy strumień z mniejszej powierzchni świetlnej chipu zwiększa temperaturę pracy samego chipu.  Niezwykłą efektywność świetlną przy tak małych gabarytach jak dioda CSP1860, uzyskano dzięki bezdrutowej wielopunktowej technologii dystrybucji prądu w pojedynczym chipie, a także zintegrowaniu 3 chipów na jednym podłożu. Zintegrowanie to spowodowało stworzenie jednorodnej prostokątnej powierzchni świetlnej (o kształcie i dystrybucji światła zbliżonym do filamentu halogenowego) a nie jak we wcześniejszej generacji gdzie źródłami światła były oddalone od siebie diody LED. Nowa konstrukcja, powoduje bardziej jednorodne światło, lepsze sprzężenie z reflektorami i soczewkami, brak plam i cieni pojawiających się na ulicy a występujących przy użyciu wielu pojedynczych chipów LED (multi-chip). Poza tym specjalnie dobrane wspólne podłoże dokonuje całkowania energii termicznej z oraz zapewnia lepsze odprowadzenie energii cieplnej. Dodatkowo posiadają one wbudowane przetworniczki  które stanowią element systemu podwójnej kontroli przed przegrzaniem.

System chłodzenia…

Od samego początku zastosowanie odpowiednio wydajnego systemu chłodzenia w produktach kategorii retrofitów LED set stanowiło nie lada wyzwanie. Pierwsze ledowe zestawy przeznaczone do konwersji tradycyjnego oświetlenia powstawały w oparciu o pasywny system chłodzenia. Jego podstawą jest  radiator w postaci żebrowanego elementu lub specjalnych metalowych/aluminiowych pasków,  które odpowiadają za odprowadzanie ciepła z diody chroniąc ją przed przegrzaniem, a co za tym idzie uszkodzeniem. Początkowe skierowanie swojej uwagi na tego typu rozwiązanie spowodowane było przede wszystkim obawami, że zastosowanie chłodzenia aktywnego opartego o element ruchomy jakim jest wiatrak nie sprawdzi się w reflektorze w związku z ewentualnymi drobinami kurzu, które mogą wpływać na pracę wiatraka, a co za tym idzie samego retrofitu. Rzeczywistość zweryfikowała jednak sposób myślenia o systemach chłodzenia. Okazało się, że chłodzenie aktywne jest dużo wydajniejsze, a dodatkowo postępujący rozwój technologiczny oraz miniaturyzacja są jego dodatkowym atutem.

W modelach LSF, LSG oraz LSPRO next gen system chłodzenia jest jedyną z najważniejszych zalet. Zastosowanie innowacyjnej technologii FrontAir (chłodzone powietrze wypychane jest przez komorę trzonka), dzięki zastosowaniu specjalnej konstrukcji korpusu „żarówki” pozwala na skierowaniu bezpośrednio na diodę ok 15-20% chłodzonego powietrza. Wpływa to pozytywnie na ustabilizowanie termiczne chipu i również wymusza cyrkulację powietrza w samej komorze reflektora. Wpływa to bezpośrednio na żywotność a co za tym idzie bezpieczeństwo na drodze.

Zastosowanie czujnika NTC

Z biegiem czasu rynek zaczął wymuszać na producentach stosowanie coraz to nowych rozwiązań mających bezpośrednie przełożenie na wydajniejszą i efektywniejszą pracę samego zestawu LED, co wpływa zarówno na bezpieczeństwo w czasie jazdy jak i na żywotność samego produktu. Doskonałym tego przykładem jest czujnik NTC, który w ostatnim czasie zaczął pojawiać się jako integralny element samego retrofitu.

Czym zatem jest ten czujnik i za co odpowiada?

Przy tak małych źródłach światła LED jakimi są np. żarówki H7, ważne jest dodanie elementu odpowiadającego za sprzężenia termicznego. W momencie rozgrzania się żarówki powyżej 90°C sensor NTC informuje układ sterujący prądem o wysokiej temperaturze pracy, który to z kolei zaczyna zmniejszać prąd tak aby utrzymać temperaturę na tym samym poziomie. Powoduje to stabilizację strumienia świetlnego co wpływa to pozytywnie na uzyskanie niskiego drop-u czyli niskiego spadku światła w jednostce czasu.

Rozmiar…

Przy wyborze produktów kategorii LED set należy zwrócić uwagę na ich rozmiary. Ma to bezpośredni wpływ na komfort przy montażu, gdyż w wielu samochodach niestety miejsce w reflektorze jest dość mocno ograniczone. Zakup retrofitów o zbyt dużych gabarytach może zatem wiązać się z problemami podczas montażu, a w wielu przypadkach będzie to wręcz niemożliwe.

Retrofity LED set firmy M-TECH uchodzą za najprawdopodobniej najmniejsze zestawy LEDowe do konwersji tradycyjnego oświetlenia na rynku. Kompaktowe rozmiary sprawiają, że można je zamontować nawet tam gdzie nie ma za wiele miejsca. Dzięki zastosowaniu ww. zalet jak system FrontAir czy źródło światła w postaci chipu LED CSP1860, udało się zmniejszyć średnice radiatora. Zmniejszenie gabarytów zwiększa ergonomię podczas montażu a także zwiększa przestrzeń powietrzną między układem chłodzenia a ściankami komory montażowej. Wbrew pozorom polepsza to wymianę ciepła a także daje nowe możliwości montażowe.

Utrzymanie konstrukcji zewnętrznego Control Boxa…

Mimo tego, iż możliwe jest zintegrowanie układu zasilającego w samej żarówce jak w seriach LSAL, LSF i LSG, w serii LSPRONG postanowiliśmy jednak utrzymać konstrukcję zewnętrznego Control-Boxa. Z punktu widzenia bezawaryjnego użytkowania a także zabezpieczenia się przed możliwymi zakłóceniami mogącymi się pojawić w obwodzie zasilania samochodu niezbędne stało się użycie odpowiedniej wielkości filtrów a także układów absorbujących wysokiej energii przepięcia.

Kolejnym czynnikiem było utrzymanie tego rozdzielenia ze względu na warunki termiczne a dokładnie tego aby układ zasilania nie podgrzewał dodatkowo źródła LED co pogorszyłoby wydajność świetlną całego zestawu.

Podsumowując…

Wszystkie serie retrofitów LED firmy M-TECH to najprawdopodobniej najbardziej  zaawansowane technologicznie tego typu produkty do konwersji tradycyjnego oświetlenia na LED-owe dostępne na rynku. Zastosowanie najnowocześniejszego rozwiązania odpowiadającego za strumień świetlny w postaci dedykowanego chipu LED CSP 1860, systemu chłodzenia FrontAir, czujnika NTC czy utrzymanie konstrukcji zewnętrznego Contro Boxa sprawia, iż trudno szukać na rynku podobnie zaawansowanych rozwiązań w tym segmencie. Dodatkowo zmniejszenie rozmiarów/średnicy radiatora sprawia oraz zdejmowany kołnierz sprawiają, że nawet w trudno dostępnych i małych przestrzeniach z jakimi mamy do czynienia w wielu reflektorach nie jest przeszkodą przy montażu/to wartość dodana. Wszystko to razem sprawia, iż rozwiązanie to zapewnia więcej światła przy ciągłej pracy oraz niski spadek strumienia świetlnego w jednostce czasu (niski drop). Nie dałoby się tego uzyskać bez spełnienia wcześniejszych założeń i bez pracy naszego zespołu R&D optymalizującego poszczególne elementy konstrukcji.

Bartłomiej Szternal
Product Manager