Artur BOGUTA, Sławomir OSTROWSKI, Henryk OZIMEK
Politechnika Lubelska, Katedra Inżynierii Komputerowej i Elektrycznej
Energooszczędne półprzewodnikowe z
ródła światła stosowane
w technice motoryzacyjnej
Streszczenie. Diody LED to nowe z
ródła światła, które zrewolucjonizowały przemysł elektroniczny. Dzięki swoim właściwościom, takim jak: niewielki
rozmiar, energooszczędność, długa żywotność, są wykorzystywane w przemyśle i w domu. W pracy przedstawiono zastosowanie diod LED do
oświetlenia w technice samochodowej.
Abstract. LEDs are novel light sources that have revolutionized the electronic industry. Owing to their properties such as small size, power savings
and robustness they can find both industry and household applications. The article discusses LED application to automotive lighting. (Energy
saving semiconductor light source applied within automotive technology).
Słowa kluczowe: dioda LED, światło samochodowe, światło do jazdy dziennej, samochód.
Keywords: LED, automotive lighting, Daylight Running lamps, car.
Wstęp Przednią lampę zmodyfikowano wycinając część
Dioda LED to element półprzewodnikowy, który emituje odbłyśnika w miejscu, którego wstawiono element
silne promieniowanie świetlne przy przepływie przez jego aluminiowy z naklejonymi diodami. Element aluminiowy
strukturę niewielkiego prądu elektrycznego. spełnia dodatkowo funkcje radiatora odprowadzającego
Zastosowanie diod LED w instalacjach oświetleniowych ciepło wydzielające się podczas pracy lampy diodowej.
samochodów staje się we współczesnym przemyśle
Badania
motoryzacyjnym coraz częstsze. Producenci samochodów
Badania tradycyjnej lampy oraz lamp z diodami LED
powoli wprowadzają diody do lamp samochodowych, oraz
wykonano w układzie przedstawionym na rysunku 1.
do oświetlenia wnętrza pojazdów. Zastosowanie diod LED
w technice motoryzacyjnej wynika z ich dobrych
parametrów elektrycznych i świetlnych.
Zastosowanie diod LED jako z
ródeł światła
w samochodzie
Światłość lamp samochodowych jest bardzo
zróżnicowana i zmienia się od 4 cd dla świateł tylnych
pozycyjnych do 225.000 cd dla zespołu lamp drogowych.
Przyjmując dla pojedynczej diody czerwonej LED światłość
ok. 2 cd, wykonanie lamp powyżej 200 cd ze względów
technicznych jest niemożliwe. Dlatego światła do jazdy
dziennej wykonano wykorzystując specjalne diody mocy
typu CREE XR-C P3.
Tabela 1. Teoretyczna ilość diod led dla poszczególnych lamp
samochodowych
Teoretyczna
Rodzaj światła Światłość [cd]
ilość diod LED
Drogowe Max: 225000 100000
Mijania Min 1000 500
Światło do jazdy dziennej
400 8
(diody mocy)
Przednie 350�600 175�300
Rys. 1. Schemat układu pomiarowego dla zbadania strumienia
Przeciwmgłowe
Tylne 300�840 150�420
świetlnego poszczególnych świateł samochodowych
Cofania 300�600 150�300
Przednie 4�100 2�50
Za pomocą luksomierza zmierzono strumień świetlny
Pozycyjne
Tylne 4�12 2�6
dla tradycyjnych lamp z żarówkami oraz dla lamp
Hamowania 60�521 30�260
wykonanych na diodach LED.
Przednie 175�700 87�350
W tabeli 2 i 3 przedstawiono wyniki uzyskane w czasie
Kierunku jazdy Boczne 0,6�200 1�100
tych pomiarów.
Tylne 50�350 25�175
Tabela 2. Natężenie światła dla lamp z żarówkami
Budowa lampy diodowej
Do budowy lampy diodowej wykorzystano tradycyjne
Natężenie światła
Rodzaj światła
lampy samochodowe, które poddano modyfikacjom.
E [lx]
Minimalna ilość diod została ustalona na podstawie  stop 18
obowiązujących norm (ECE), oraz przeprowadzonych postojowe 1
kierunku jazdy 22
pomiarów.
cofania 43
Diody w tylnej lampie umieszczono na płytkach
drukowanych, łącząc je w odpowiednie sekcje szeregowe
i równoległe wynikające z ich liczby.
224 PRZEGL
D ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN 0033-2097, R. 86 NR 7/2010
 Lampy z diodami LED badano w celu wyznaczenia
�� włączanie i wyłączanie światła do jazdy dziennej bez
niezbędnej ilości diod LED dla uzyskania odpowiedniego
ingerencji kierowcy wraz z włączeniem zapłonu,
strumienia świetlnego. Uzyskane wyniki przedstawiono
�� automatyczne wyłączenie światła do jazdy dziennej po
w tabeli 3.
włączeniu zapłonu, lub światła mijania, lub światła
drogowego,
Tabela 3. Natężenie światła uzyskane dla diod led zamieszczonych
�� wbudowanie światła do jazdy dziennej w przedni
w lampie samochodowej
reflektor samochodowy spełnia kryteria odnoszące się
do umiejscowienia lampy,
Diody
Diody białe Diody czerwone
�� przystosowanie reflektora do współpracy z napięciem
pomarańczowe
Natężenie roboczym instalacji 12 V,
Natężenie Natężenie
Ilość światła Ilość Ilość
�� światłość lampy większa od 400 cd i nieprzekraczająca
światła [lx] światła [lx]
[lx]
1200 cd:
6 21 4 11 4 6
�� kąt rozsyłu światła według normy [3]:
12 40 8 22 8 14
18 50 12 32 12 19
V
24 60 16 39 16 23
30 67 20 47 20 27
20 20 20
10
36 73 24 55 24 30
42 75 28 34
10 20 70 20 10
48 77 5
25 70 90 100 90 70 25
HH
Obliczenia minimalnej ilości diod LED dla wybranych
świateł
10 20 70 20 10
5
Obliczenie niezbędnej liczby diod do uzyskania
wymaganego natężenia światła wykonano na podstawie
normy (ECE). Podaje ona zakres światłości dla
20 10 5 V 5 10 20
poszczególnych lamp samochodowych. W tabeli 4 podano
zakres światłości dla wybranych lamp.
Rys. 3. Rozsył procentowy światłości lampy do jazdy dziennej
według normy [3]
Tabela 4. Światłość wybranych lam wg normy (ECE)
Rodzaj światła Światłośc [cd]
Pomiary kątów rozsyłu zbudowanego światła odbyły się
dzienne 400-1200
zgodnie z normą ECE Regulation No. 87 EKG ONZ48
 stop 60-185
mówiącą o minimalnym rozkładzie światłości kątowych
postojowe tylne 4-12
lampy (rys. 3).
cofania 300-600
Na rysunku 4 przedstawiono uzyskane wyniki.
kierunku jazdy 50-350
Maksymalna światłość zmierzona wynosi 409,75 cd, dzięki
zastosowaniu ośmiu sztuk diod LED mocy.
Natężenie światła dla poszczególnych lamp obliczono
Lampa świateł do jazdy dziennej spełnia wszystkie
z zależności:
wymagania dotyczące montażu, eksploatacji oraz budowy.
Natomiast bryła fotometryczna zastosowanych diod LED
I
nie spełniała wymagań tylko w jednym punkcie rozsyłu
(1) E =�
2
procentowego światłości  jest to punkt 5� wychylenia w
d
prawo. Zgodnie z normą, światłość w tym punkcie powinna
wynosić minimum 90% światłości maksymalnej 
gdzie: I - światłość, E - natężenie światła, d - odległość
w zbudowanym modelu światłość ta wynosi 84%. Ponadto
z
ródła światła od ekranu pomiarowego.
światło wykazuje lekką asymetrię  lecz mieszczącą się
w granicach normy.
W tabeli 5 podano światłości uzyskane dla zbudowanych
V
lamp.
78 97 72
10
Tabela 5. Światłość wykonanych lamp diodowych
Rodzaj światła Ilość diod LED Światłość [cd]
74 81 70 80 77
5
Do jazdy 8 (dioda mocy) 409
dziennej
85 89 92 100 84 73 65
HH
Stop 24 86
Postojowe tylne 12 4 (element
74 79 83 61 54
5
rozpraszający)
Cofania 30 nie spełnia
wymagań dla 20 10 5 V 5 10 20
zwykłych diod
Kierunkowskaz 28 53
Rys. 4. Procentowy rozkład światłości lampy do jazdy dziennej
wykonanej przy użyciu diod LED
Reflektor ze światełem do jazdy dziennej został
dostosowany do obowiązujących dyrektyw ECE Regulation
Korzyści wynikające z zastosowania diod LED
No. 87 EKG ONZ48 po przez zrealizowanie takich funkcji
w lampach samochodowych
jak:
Diody LED charakteryzują się długą żywotnością i małym
�� barwa biała,
poborem energii.
�� powierzchnia elementu odbłyśnika min 25cm2
Moc pobierana przez lampę  stop wykonana z diod LED
wynosi 0,72W (0,06A przy 12V), a moc pobierana przez
PRZEGL
D ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN 0033-2097, R. 86 NR 7/2010 225
lampę tradycyjną wynosi 21W (1,75A przy 12V). Moc
pobierana przez lampę diodową do jazdy dziennej wynosi Tabela 6. Skrócenie drogi hamowania (czas reakcji kierowcy) po
zamontowaniu w świetle  stop diod LED
16,9W natomiast moc tradycyjnej żarówki stosowanej do
lampy świateł mijania wynosi 55W.
Skrócenie
Na rysunku 5 przedstawiono porównanie poboru mocy
Prędkość Prędkość drogi
lampy LED z lampą łukową oraz lampą żarową.
[km/h] [m/s] hamowania
[m]
50 13,89 1
100 27,78 2,08
150 41,67 3,12
200 55,56 4,17
Podsumowanie i wnioski
Współczesny przemysł motoryzacyjny ciągle się rozwija
i wprowadza nowe technologie w swej produkcji.
Światła samochodowe zbudowane na diodach LED
pojawiły się na rynku stosunkowo niedawno. Są montowane
seryjnie w nowych samochodach. Firmy motoryzacyjne
Rys. 5. Porównanie poboru mocy lamp samochodowych
unowocześniają oświetlenie samochodów tak, aby dawało
ono jak najlepsze efekty przy minimalnym zużyciu energii.
Na rysunku 6 przedstawiono widok fragmentu lampy do
Diody LED znalazły zastosowanie w światłach
jazdy dziennej oraz widok lampy tylnej wykonanej z diod
samochodowych z powodu wielu czynników, którymi
LED. W lampie tylnej zastosowano przezroczysty i
przewyższają zwykłe żarówki:
niebarwiony klosz. Zgodność barwy światła uzyskano
�� energooszczędność  pobierają mniej energii potrzebnej
montując diody emitujące określona długość fali świetlnej.
do tradycyjnej żarówki
�� żywotność  100000 godzin (żarówka 1000godzin)
�� barwa światła  nie wymagają zabarwiania klosza lampy
�� mała bezwładność lampy.
Samochody wyposażone w lampy diodowe do jazdy
dziennej zużywają mniej energii elektrycznej, dzięki czemu
zmniejsza się zużycie paliwa.
LITERATURA
[1] Żagan W., Podstawy techniki świetlnej, Oficyna Wydawnicza
Rys. 6. Lampy diodowe wykorzystywane w badaniach
Politechniki Warszawskiej 2005
[2] PN-91/S-73034.: Światła pozycyjne i obrysowe  wymagania
Dla światła  stop ważna jest szybkość reakcji lampy,
świetlne i metody badań
czyli bezwładność z
ródła światła. Diody LED charakteryzują
[3] Economic Commission for Europe (ECE) Inland Transport
się bardzo krótkim czasem bezwładności. Z pomiarów
Committee: TRANS/WP. 29/GRE/2005/40, 41, 42
wynika, że dioda LED potrzebuje 30m�s, a żarówka 75ms na
Autorzy:
uzyskanie pełnej światłości. Można przyjąć, że dioda LED
dr inż. Artur Boguta, mgr inż. Sławomir Ostrowski, mgr inż. Henryk
osiągnie swoje maksimum światłości ponad 2500 razy
Ozimek, Politechnika Lubelska, Wydział Elektrotechniki
szybciej niż tradycyjna żarówka samochodowa. Ma to
i Informatyki, Katedra Inżynierii Komputeroweji
wpływ na szybkość informowania innych użytkowników
Elektrycznej,ul. Nadbystrzycka 38A 20-618 Lublin,
drogi o manewrze hamowania.
E-mail: [e-mail];
W tabeli 6 przedstawiono skrócenie drogi hamowania
dzięki zmniejszeniu bezwładności lampy z diodami LED.
226 PRZEGL
D ELEKTROTECHNICZNY (Electrical Review), ISSN 0033-2097, R. 86 NR 7/2010