Светодиодные лампы H7 (еще один интересный радиатор)

В этом обзоре я расскажу про светодиодные лампы H7 с гибкой медной шиной. Глядя на габариты используемого светодиода можно предположить, что хорошей светотеневой границы от этих ламп можно не ждать, но я их взял на обзор совершенно по другой причине. Мне очень интересен способ охлаждения. В данных лампах используется прессованная медная шина, которая, на выходе из корпуса, разделяется на кучу тонких шин. Обычно, когда в подобных лампах используются медные шины, то всегда эти шины соединяются либо с корпусом, либо с медными тепловыми трубками либо с чем-то ещё, что создает дополнительное тепловое сопротивление. Здесь тепло передается напрямую от печатных плат со светодиодами на шину, без каких-либо дополнительных соединений и именно это меня так заинтересовало. Второй отличительной особенностью данных ламп является цветовая температура 4300К.




Лампа выполнена в алюминиевом корпусе, из которого выходят две пачки гибких медных шин длиной 80мм, ширина шин 15мм. Каждая пачка шин состоит из 20 листов. Общая толщина каждой пачки 0,8мм. Эти шины, для более эффективного теплоотвода стоит распушить как можно сильнее.



Лампы выпускаются в пяти цоколях H7, 9005, 9006, H11 и H4. На данный момент лампы продаются только парой. В комплекте две лампы, два драйвера и два переходника. Габаритные размеры ламп можно видеть на следующей картинке:





Переходник под цоколь H7 пластиковый и фиксируется на лампе при помощи силиконового уплотнительного кольца и пазов в переходнике. Фиксация не самая плотная, но более чем достаточная.



Источником света служит два светодиода XHP50, расположенные с двух сторон лампы. Отличительной особенностью этих ламп является их цветовая температура, 4300К. Обычно китайские светодиодные лампы имеют цветовую температуру 6000-6500К.



Ранее, одним из весьма неплохих способов отвода тепла я считал применение гибкой медной шины, но ее недостаток заключался в способе крепления медной шины к остальной конструкции, в этих лампах этот недостаток был исправлен. Теперь основная часть тепла, отводимая от светодиодов, передается на шину не за счет алюминиевого корпуса или каких-либо тепловых трубок. Светодиоды установлены на печатные платы с медным основанием, которые установлены на медную шину, состоящую из спрессованных между собой медных пластин. Пластины и печатные платы плотно соединены между собой при помощи клепок. Такая конструкция позволяет избавиться от лишних тепловых сопротивлений, которые образуются при соединении между собой элементов конструкции, участвующих в передачи тепла.



На платы, в четырех местах, нанесена термопаста, передающая часть тепла на корпус. Стягивается вся конструкция при помощи двух винтов, одного в основании у вентилятора и одного в верхней части лампы.



Дополнительно, для улучшения теплоотвода, в тыльной части лампы, под металлической перфорированной крышкой находится вентилятор. Я думаю, что при таком расположении, он не сильно помогает лампе. Поговорка «чем смог, тем помог» в данном случае наиболее точно описывает роль вентилятора в лампе.



Больше в лампе ничего нет, вся электроника вынесена в драйвер, который внутри залит компаундом для повышения влагозащищённости. Под компаундом можно разглядеть дроссель и конденсатор, но это, к сожалению это не дает никакой информации об устройстве драйвера.



Провод, соединяющей лампу и драйвер спрятан в термостойкую трубку, такая же трубка выходит из драйвера на разъем подключения питания. Корпус драйвера металлический, крышка держится при помощи четырех защелок.



При подключении разъема H7 очень легко перепутать полярность, потому что часто используются либо симметричные разъемы, либо два раздельных провода. По этой причине светодиодные лампы H7 обязательно должны иметь защиту от обратной полярности. В данных лампах такая защита есть, но выполнена она по схеме, требующей минимум компонентов, вероятно тут, как и в большинстве светодиодных ламп используется один или два включенных в параллель диода, поэтому лампа от обратной полярности не сгорит, но и светить не будет. Такой проблемы удается избежать, если в защитной цепи используется диодный мост, такая схема защиты позволяет работать светодиодной лампе при любой полярности питающего напряжения.

Габариты и вес

На следующих фотографиях покажу габариты лампы и драйвера.





Вес лампы без драйвера составляет 78,9 грамм, а с драйвером вместе лампа весит 118,4 г.

Заявленные характеристики:

• Бренд:TC-X
• Потребляемая мощность: 25-30Вт
• Цветовая температура: 4300 К
• Напряжение питания: 12-24 В
• Срок службы: 50000 часов
• Источник света: Светодиод XHP50
• Световой поток: 3300-3500 Лм
• Материал: Алюминий и медь

Замер потребления

Начнем эксперименты. Сначала, как обычно, замерим потребление лампы в диапазоне напряжений немного более широком, чем заявлено, а именно 5-30В. При напряжении до 7В лампа не работает, при напряжении от 7 до 8В постепенно увеличивается яркость. Рабочий диапазон напряжений для лампы начинается от 8В. Потребляемая лампой мощность, при напряжении 14,2В, составляет 23,5Вт. Остальные замеры можно видеть в таблице ниже и на графике.

Нагрев

Переходим к нагреву. Лампу я прогревал в небольшой картонной коробке, в течение одного часа, при напряжении питания 14,2В. Контроль температуры проводился в четырех точках: 1 – температура светодиода (второй столбец в таблице, синяя линия на графике); 2 – температура радиатора в верхней точке (третий столбец в таблице и красная линия на графике); 3 – температура медной шины в месте выхода из корпуса (четвертый столбец в таблице и зеленая линия на графике); 4 – температура драйвера (пятый столбец в таблице и фиолетовая линия на графике). Видим, что светодиод нагрелся до 93°С.



Как можно заметить из теплограмм, то 93,3°С, это температура не кристалла светодиода, а температура поверхности наиболее близко расположенной к кристаллу. Реальную температуру кристалла мешает измерить линза светодиода. На остальных теплограммах можно увидеть расположение точек, в которых проводились измерения температуры. Несмотря на невозможность измерения температуры кристалла, полученных значений достаточно для того, чтобы сказать, что лампы работают без сильного перегрева.



Ради эксперимента, чтобы показать градиент распределения тепла по длине тонкой медной пластины, я нанес 6 точек штрихом. В этих точках показана реальная температура медной пластины. Расстояние между точками примерно 13мм. Первая точка в месте выхода медных пластин из корпуса лампы, шестая, соответственно, на кончике.





Примечание автора: Многие скажут, что 93 °С это очень много, но реальность такова, что для светодиодных ламп, это чуть ли не самое меньшее значение рабочей температуры светодиодов. Когда речь идёт о светильниках общего применения, то мы можем располагать светодиоды на достаточно большом расстоянии друг от друга, чтобы каждый из них мог хорошо охлаждаться и работать при температуре около 60 °С, также в этом случае мы не сильно ограничены в габаритах радиатора. В автомобильных лампах нам нужно получить источник света с минимальными габаритами, равными габаритам спирали галогенной лампы, а это примерно 5мм в длину и 1,2мм в ширину. В такие габариты умещается 3, максимум 4 светодиода. К тому же в автомобильных лампах, светодиоды располагаются с двух сторон, расстояние между ними должно быть минимальным, в идеале этого расстояния не должно быть вообще. А производителю ламп нужно умудриться в это отсутствующее расстояние засунуть какой-то теплопроводящий материал и это я ещё не говорю о габаритах радиатора, который должен поместиться в блок фары. И при всём при этом нужно ещё и обеспечить яркость как у галогенной лампы. В таких жестких условиях о значении температуры в 60 °С и речи быть не может. К тому же автомобильные лампы испытывают постоянные механические нагрузки, которые тоже нужно учитывать при расчете срока службы. В свиязи с вышеизложенным можно сделать вывод: 80-85 – идеально, 85-100°С – хорошо, 100-115 – допустимо, 115-130 – много.

Замер освещенности

Теперь замерим яркость светодиодной лампы и сравним с яркостью галогенной лампы. Замеры проводились с расстояния от 1 метр от источника света до измерительного прибора. Освещенность, создаваемая галогенной лампой составляет 1891 Люкс, а освещенность светодиодной лампы 1393 Люкс.

Дворовые испытания

Используемые светодиоды сильно отличаются по габаритам от спирали галогенной лампы, вдобавок они разнесены от центра из-за находящейся между ними медной шины, поэтому у меня были большие сомнения по поводу светотеневой границы. Сомнения оказались не напрасны. На следующей фотографии слева светодиодная лампа, справа галогенная.



Направим свет фары вдаль. Отсутствие правильной стг тут выражено значительно сильнее, чем на предыдущей фотографии. Вдобавок яркость лампы также оставляет желать лучшего. Также можно обратить неравномерное распределение яркости, ближняя зона перед транспортным средством оказывается освещенной значительно сильнее.
Что касается цветовой температуры 4300К, то мне кажется, что она должна выглядеть несколько иначе, возможно я ошибаюсь, мое мнение таково, что тут около 5500-6000К.

Вывод

Я думал, что яркости тут всё же будет немного больше, т.к. обычно лампы с такими светодиодами оказывались несколько ярче, но также грелись сильнее. Что касается нагрева и конструкции, то лампы мне понравились, мне было интересно их тестировать. Про светотеневую границу говорить не буду, так как сложно говорить про то, чего нет. Выбирая лампы, я ожидал, что так и будет. Как я уже говорил, основной интерес для меня представлял способ охлаждения.