Светодиоды 10 Вт - отличный свет заднего хода

Улучшение света методом установки светодиодных ламп со стандартным цоколем не подходит для ВАЗ-2108 и подобных моделей, т.к. лампы в фонарях стоят под углом 90 градусов, не имеют рассеивателей, и из-за направленного света светодиодов их свет будет неэффективно распространяться и теряться внутри фонаря.

Остается вариант полного удаления ламп заднего хода и замены их на светодиоды или светодиодные матрицы. В сети встречаются разные способы применения светодиодов, а наиболее подходящим и эффективным на данный момент времени является установка 10-ваттных светодиодов - по 2 в каждый фонарь. Таким образом, потребляемая мощность становится чуть меньше исходной, а яркость свечения увеличивается многократно. Решение простое в реализации и эффективное.
Посмотрим, как это сделать с минимальными затратами, при этом оптимально и надежно с точки зрения запаса надежности системы.

Что потребуется

Как известно, подключить светодиод к бортовой сети напрямую нельзя: светодиод требует стабилизации тока и подключается через так называемый драйвер. Кроме того, такие мощные светодиоды греются, поэтому их нужно устанавливать на радиатор. Эти два условия обязательны, что бы вы ни читали из разряда: "Я поставил и всё работает!" - мы собираемся делать правильно и надежно, а не временно, "на глаз".

Итак, для изготовления потребуются: светодиоды мощностью 10 Вт, стабилизаторы тока LM317, резисторы и радиаторы. Всё это, кроме резисторов, выгоднее купить в Китае. Будьте внимательны, выбирайте светодиоды на напряжение 9-12 Вольт и ток 900 мА - некоторые продавцы пытаются сбыть 3-4-ваттные светодиоды: кто-то указывает ток 300 мА, а кто-то и вовсе не пишет подробные параметры. Микросхемы LM317 нужны в корпусах TO-220 для достаточного рассеивания тепла. Радиатор должен быть достаточным для размещения элементов и при этом умещаться в нише фонаря (свободное место там примерно 85*40*40 мм), в моем случае был заказан радиатор 150*20*6 мм и распилен пополам.

Схема и расчет драйвера светодиодов

Отмечу, что для каждого светодиода нужен свой драйвер. Забудьте о параллельных соединениях светодиодов! Есть хорошая статья об этом, почитайте. Т.е. собираем 4 цепи светодиод+стабилизатор+резистор. Как было сказано, в качестве драйвера будем использовать стабилизатор тока LM317. Схема его подключения очень простая.

А несколькими фото выше можно увидеть эту схему наглядно "в железе" - кому-то так будет легче воспринять информацию.
Как видно, дополнительно потребуется только токозадающий резистор. В сети достаточно онлайн-калькуляторов для расчета резистора, например, вот один из лучших. Задаете ток, указанный в параметрах светодиода (правильнее будет взять не максимальный ток, а поменьше), и калькулятор выдает сопротивление и мощность соответствующего резистора.
Я поставил резисторы по 1.8 Ом, получив ток 0.69 А (на каждом светодиоде, естественно). Можно было взять резисторы по 1.5 Ом, тогда ток был бы близок к заявленному току светодиода - 0.82 А.

Драйвер будет поддерживать стабильно постоянную величину тока, меняя напряжение на светодиоде. В моем случае при 0.69 А напряжение на светодиоде составляет 9.34 В, что находится у нижнего предела заявленного напряжения. Мощность получается 6.4 Вт, что ниже 10 Вт, но вполне достаточно, зато является дополнительной защитой от перегрузки: никто не гарантирует, что китайские светодиоды действительно способны жить на заявленной максимальной мощности, лучше подстраховаться.

Также в расчет следует принимать то, что при стабилизации имеет место некоторое падение напряжения (voltage drop). Т.е. если вы подадите на вход 10 В, не ожидайте, что на светодиоде окажется 9.34 В (для моего случая), на самом деле будет меньше, т.к. часть будет потеряна на стабилизаторе.
Так например, при выключенном двигателе и напряжении аккумулятора около 12 В, ток получается всего 0.4 А при недостаточном напряжении на светодиоде. Но при заведенном двигателе и U=13.8 В стабилизация происходит в нормальном режиме, что нам и требуется.

Сборка устройства

Далее все фото будут касаться устройства для левого фонаря. Для правого фонаря изготовление аналогично, отличается только сторона, в которую выводятся провода питания.

В первую очередь освобождаем место для устройства. Для этого удаляем крепление лампы и отрезаем пленку с токопроводящими дорожками этой лампы.
Сборку начать следует с изготовления радиатора. Размечаем расположение элементов. Светодиоды и стабилизаторы должны быть на радиаторе, а резисторы в любом удобном месте рядом. В моем случае площади радиатора 75*20 мм хватило только-только - желательно использовать радиатор покрупнее.

Также планируем крепление нашего будущего источника света. Удобно сделать скобу, прикрепить ее заклепкой к радиатору, и всю сборку в дальнейшем винтами прикрутить к основанию фонаря. В моем случае скоба держит радиатор на расстоянии около 1 см от пластика основания. Сборка получается крепкой и надежной.

К радиатору стабилизаторы и светодиоды удобно крепить на саморезы, а лучше на винты. Резьбу можно нарезать непосредственно ввинчивая винт, разумеется просверлив отверстие перед этим. Светодиоды устанавливаются через термопасту, например, КПТ-8. Их основания токопроводящие, но не связаны электрически с выводами. А вот один из выводов стабилизатора связан с его собственным радиатором, поэтому стабилизаторы следует устанавливать через изолирующие прокладки, и кроме того, под винт ставить изоляционную втулку, обратите на это внимание!

Когда светодиоды и стабилизаторы установлены, припаиваем навесным монтажом резисторы и провода питания.

Питание удобно подвести с дорожек, расположенных с обратной стороны основания под лампой света заднего хода - там, где мы обрезали дорожки. Зачищаем их, припаиваем и покрываем цапон-лаком для сохранности от окисления.

Устройство получается компактным, по высоте в 2 раза меньше лампы. Установке в фонарь совершенно не мешает. При необходимости может быть легко отпаяно, демонтировано и отремонтировано вне автомобиля.

Тестирование и результаты

Сначала были проведены замеры освещенности без фонаря, на "голой" плате. Освещенность замерялась на расстоянии 3.5 м при напряжении 11.5 В, что давало пониженный ток около 0.4 А - в реальности светоотдача от светодиодного устройства должна быть больше. Стандартная лампа 21 Вт дала освещенность 3 Лк. Такая же лампа с рассеивателем (лампа противотуманного фонаря) дала 11 Лк. Светодиодное устройство дало 19 Лк.
Потребляемая мощность при U = 13.8 В составляет около 19 Вт на одно устройство, т.е. чуть меньше стандартной лампы.

Таковы цифры, а что касается визуального ощущения, света значительно прибавилось. Это видно и по сравнительным фото ниже, сделанным с одинаковыми параметрами съемки. На этих фото в одном фонаре стоит стандартная лампа, а в другом - светодиодное устройство. Покрышка находится на расстоянии около 4 м от автомобиля. Как видно, новый свет дает не только значительно большую яркость, но и освещает пространство вдаль.

Что касается нагрева, устройство довольно сильно греется при работе в течении 3 минут, хоть и не выходит за рамки допустимого. Имеет смысл использовать радиатор немного большей площади. С другой стороны, фонари заднего хода редко включаются на длительное время, чаще это всего несколько секунд, максимум - десятки секунд, так что значительного нагрева не будет.