Spannungsstabilisierung des Abblendlichts

In den letzten Jahren sind die Autofahrer dazu übergegangen, ihre Fahrzeuge mit Tagfahrlicht auszustatten. Obwohl die Vorschriften die Verwendung von Standardleuchten (Nebelscheinwerfer, Scheinwerfer usw.) zulassen, ziehen es viele Leute vor, die LEDs als separate Einheiten auszuführen. Und manche Autofahrer sehen sich mit der Tatsache konfrontiert, dass die LEDs, auf deren Basis die Leuchten hergestellt werden, vor einem Jahr kaputt gehen. Den Grund für eine so kurze Lebensdauer hat niemand im Detail herausgefunden. Vielleicht liegt es an der Qualität der LEDs von unbekannten Herstellern, oder daran, dass die Hersteller die Lebensdauer der Halbleiterprodukte stark überschätzen, oder vielleicht liegt es an der fehlenden Kühlung.

Es besteht jedoch die starke Überzeugung, dass die LEDs aufgrund einer instabilen Bordspannung oder wegen kurzzeitiger Spannungsspitzen im Versorgungsstromkreis, deren Amplitude mehrere zehn Volt erreicht, ausfallen. Dieses Problem kann durch den Einbau eines Spannungsreglers für die Bordspannung der LEDs im Auto behoben werden.

Wie viel Volt ein Spannungsregler haben sollte

Wenn der Stabilisator für LEDS mit Industrieleuchten verwendet wird, muss seine Ausgangsspannung mit der auf dem Gehäuse des Geräts angegebenen Versorgungsspannung übereinstimmen. In den meisten Fällen sind dies 12 Volt. Bei einem selbstgebauten System ist der Schaltplan zu beachten.

Ein Laternenkreis, der aus einer Kette von Stabilisatoren besteht.

Sie besteht in der Regel aus in Serie aus 2 bis 4 in Reihe geschalteten LEDs und einem Löschwiderstand. Die LED muss mit ihrer Nennspannung betrieben werden, damit sie ordnungsgemäß funktioniert. Bei einer ARPL-Star-3W-BCB-LED beträgt der Spannungsabfall beispielsweise 3,6 V. Für eine Kette von drei Elementen sollten 3,6*3=10,8 Volt bereitgestellt werden. Ein weiterer kleiner Spannungsabfall sollte am Vorschaltgerät auftreten (sein Wert wird in der Berechnung ermittelt, 1...2 Volt). Insgesamt ergeben sich so ca. 12 Volt.

Welche Arten von Spannungsreglern gibt es für die LEDs?

Die einfachsten und billigsten Stabilisatoren sind vom linearen Typ. Sie verteilen die Netzspannung zwischen dem Regler (Transistor) und der Last um.

Das Funktionsprinzip eines linearen Spannungsreglers.

Wenn die Eingangsspannung sinkt oder der Laststrom steigt, öffnet sich der Transistor und die Spannung an der Last steigt. Steigt die Eingangsspannung oder sinkt der Laststrom, schließt der Regler das Leistungsteil leicht und die Lastspannung sinkt. Auf diese Weise wird Stabilität erreicht. Die Vorteile eines solchen Regulators sind:

• Einfachheit;
• geringe Kosten;
• es ist möglich, eine integrierte Version für eine feste Spannung zu kaufen.

Nachteilig sind die hohe Verlustleistung durch das Regelelement (daher ist ein effektiver Kühlkörper erforderlich) und die Notwendigkeit, dass die Eingangsspannung deutlich über der Ausgangsspannung liegen muss.

Gepulste Stabilisatoren sind frei von diesen Nachteilen, sie verteilen die Energie über die Zeit, aber ihr Problem ist die Komplexität ihrer Herstellung. Sie benötigen einige Kenntnisse und Fähigkeiten, um sie selbst zu montieren.

Wie man die richtige Wahl trifft

Um ein industriell gefertigtes Gerät auszuwählen, müssen folgende Parameter angegeben werden

• Ausgangsspannung;
• Betriebsstrom;
• Die minimale Eingangsspannung (die maximale Spannung beträgt in der Regel einige zehn Volt, diese Spannung ist im Kfz-Netz nicht verfügbar).

Die Auswahl der Ausgangsspannung ist oben beschrieben. Der Betriebsstrom muss den Verbrauchsstrom der Laternen (oder der Laterne, wenn der Stabilisator an jedem Gerät separat angebracht ist) mit einer Reserve übersteigen. Dem letztgenannten Parameter wird nur wenig Aufmerksamkeit geschenkt, obwohl er einen entscheidenden Einfluss auf den Betrieb des gesamten Systems haben kann.

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Erkundung gängiger Spannungsreglerschaltungen

Als erstes muss die Schaltung des Geräts ausgewählt werden. Im weltweiten Netz gibt es viele Empfehlungen, solche Blöcke auf den integrierten 7812-Leitungsreglern (KR142EN8B) aufzubauen.

Eine schematische Darstellung eines 7812-Reglers aus dem Internet (ein offensichtlicher Fehler - die Eingangsspannung sollte mindestens 14,5 Volt betragen).

Diejenigen, die solche Pläne veröffentlichen, achten auf ihre Einfachheit und den Mangel an Anpassungen und vergessen dabei ein Problem völlig außer Acht. Damit ein solcher Regler ordnungsgemäß funktioniert, müssen mindestens 2,5 Volt an ihm abfallen - dies ist in jedem Datenblatt angegeben. Um eine wirksame Ausgangsstabilisierung zu erreichen, muss die Eingangsspannung mindestens 14,5 Volt betragen. In einem Auto mit einer guten Lichtmaschine sollte eine solche Spannung nicht vorhanden sein, und bei einem niedrigeren Wert hat eine solche Schaltung keinen Sinn. Als Kompromiss können Sie einen Neun-Volt-Stabilisator (LM7809) verwenden, dessen Leistung bei 11,5 Volt am Eingang beginnt, aber die Helligkeit der Lichter wird abnehmen. Laut GOST sollte die Mindestlichtstärke 400 cd betragen, und dieser Wert sollte nicht unterschritten werden..

Die Empfehlung, eine Diode an den Eingang anzuschließen, erscheint noch unvernünftiger.

Der Schaltplan des Netzwerks ist ein 7812-Chip mit einer Diode am Eingang.

Seine Funktion ist eher fragwürdig - es besteht keine Notwendigkeit, den Stromkreis bei stabiler Montage vor Verpolung zu schützen. Aber der Silizium-p-n-Übergang fällt um weitere 0,6 Volt ab, und für den normalen Betrieb sind mindestens 15 Volt erforderlich.

Schaltungen mit einem 12-Volt-IC (mit oder ohne Diode) sind nur nützlich, um Hochspannungsspitzen auf dem +12-Volt-Bus abzuschalten (falls sie tatsächlich vorhanden sind). Sie können also als eine Art "Zener-Barriere" dienen, aber eine solche Barriere kann viel einfacher gemacht werden. Es ist notwendig, parallel zur LED-Kette ein Stabilitron Ust anzuschließen, das etwas höher ist als die Betriebsspannung. Im Normalbetrieb ist der Widerstand hoch, er beeinträchtigt den Betrieb der Leuchte nicht. Wird die Stabilisierungsspannung überschritten (z. B. 15 Volt), öffnet er sich und "schneidet" den Überschuss ab.

Parallelschaltung eines Stabilisators mit dem Brenner.

Etwas bessere Regler mit LDO-Chips (Low Drop Out) funktionieren. Diese sehen aus wie typische lineare Regler, benötigen aber nur 1,2 Volt Drop-Out, um eine gute Regelung zu erreichen, und die effektive Regelung beginnt bereits bei 13,2 Volt. Das ist zwar besser, aber immer noch nicht ausreichend für den Normalbetrieb. Der LM1084 und der LM1085 sind für diese Schaltung geeignet, aber der Schaltplan ist etwas komplizierter.

Der Schaltplan des LDO LM1084.

Der Widerstand von R1 muss 240 Ohm und R2 muss 2,2 kOhm betragen, um eine Ausgangsspannung von 12 Volt zu erzeugen. Es gibt ein grundsätzliches Hindernis für weitere Ausfälle - der Regler ist auf einem bipolaren Transistor aufgebaut, an dessen Emitter- und Kollektoranschlüssen mindestens 1,2 Volt abfallen müssen. Dies kann leicht umgangen werden, indem ein Feldeffekttransistor als Steuerelement verwendet wird. Integrierte Schaltungen, die auf diesem Prinzip beruhen, sind schwer zu finden, noch schwieriger anzupassen und noch teurer. Andererseits sollte auch ein Amateurfunker mit durchschnittlichen Kenntnissen in der Lage sein, ein Gerät mit diskreten Elementen zu bauen.

Schematische Darstellung eines linearen Reglers mit einem Hochleistungs-Feldeffekttransistor.

Die Werte der Elemente:

• R1 - 68 kOhm;
• R2 - 10 kOhm;
• R3 - 1 kOhm;
• R4,R5 - 4,7 kOhm;
• R6 - 25 kOhm;
• VD1 - BZX84C6V2L;
• VT1 - AO3401;
• VT2,VT3 - 2N5550.

Die Ausgangsspannung ergibt sich aus dem Verhältnis R5/R6. Bei den angegebenen Werten beträgt die Ausgangsspannung 12 Volt, die Eingangsspannung beträgt höchstens 12,5 Volt. Dies ist eine erhebliche Verbesserung. Ein grundlegender Sprung kann jedoch nur durch den Einsatz eines Schaltnetzteils erreicht werden. Ein solcher Aufwärtswandler kann um den XL6009-Chip herum gebaut werden.

XL6009-basierte Aufwärtsschaltung.

Sie können einen solchen Stabilisator in fertig verpackter Form auf gängigen Online-Marktplätzen bestellen. Es gibt jedoch ein Problem: Die Hersteller bauen aus Kostengründen oft Elemente ein, die für einen Strom von höchstens 1 A ausgelegt sind (obwohl der Chip bis zu 3 A liefern kann). Oder es sind z. B. keine Eingangs- oder Ausgangsoxidkondensatoren eingebaut. Sogar die im Datenblatt erwähnte Schottky-Diode N5824 wird warm, wenn die Stromstärke 1,5 A übersteigt. Sie sollten stattdessen eine stärkere Diode verwenden, z. B. SR560. All diese Ersetzungen und Vereinfachungen führen zur Überhitzung der Platine und zu deren Ausfall.

Das Video zeigt ein Beispiel für den Zusammenbau eines 12-Volt-Reglers.

Überlegungen zur Herstellung

Sie benötigen die elektronischen Bauteile für die von Ihnen gewählte Schaltung. Sie können sie in Fachgeschäften oder im Internet kaufen. Für einen integrierten Leitungsregler brauchen Sie kein Gehäuse, aber Sie sollten sich um einen Kühlkörper kümmern. Sie benötigen auch einen Kühlkörper, wenn Sie ein Lineal mit diskreten Elementen herstellen. Komplexere Geräte müssen auf Leiterplatten montiert werden. Wer über Heimtechnik verfügt, kann die Leiterplatte selbst entwerfen und ätzen. Für andere ist es besser, ein Breadboard zu verwenden - schneiden Sie das benötigte Stück ab und bauen Sie die Komponenten darauf zusammen.

Montage auf einem Breadboard.

Sie müssen auch das Gehäuse auswählen oder montieren und dabei darauf achten, dass die Wärme abgeleitet wird. Das Umwickeln der Platine mit einem Schrumpfschlauch ist in dieser Hinsicht nicht die beste Option. Sie benötigen außerdem einen Lötkolben mit einem Satz Verbrauchsmaterial.

Es ist schwierig, allgemeine Anleitungen für die Herstellung zu geben - alles hängt von der gewählten Schaltung und der bevorzugten Technologie ab. Für diejenigen, die wenig Erfahrung mit der Herstellung elektronischer Geräte haben, können jedoch einige Tipps gegeben werden:

• Alle Verbindungen sollten sorgfältig gelötet werden (wobei darauf zu achten ist, dass die Elemente und Leiter in der Isolierung nicht überhitzt werden) - die Betriebsbedingungen werden Stöße und Temperaturschwankungen mit sich bringen, und eine schlechte Qualität der Lötung macht sich sofort bemerkbar;
• Das Gehäuse muss so beschaffen sein, dass Wasser und Schmutz nicht ins Innere gelangen können - wenn Sie das Gerät unter der Motorhaube einbauen, reichen diese Stoffe aus;
• Wenn das Gehäuse nicht verwendet wird, sollten die Lötstellen aus demselben Grund sorgfältig isoliert werden;
• Nach der Montage und Funktionsprüfung ist es nicht überflüssig, die Platine auf der Lötseite zu lackieren und zu trocknen.

Nur eine sorgfältige Herstellung kann zumindest eine gewisse Haltbarkeit des selbstgebauten Geräts unter rauen Bedingungen garantieren.

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Einbau an den Seitenfenstern

Der Stabilisator wird, unabhängig davon, in welchem Stromkreis er montiert ist, in der Lücke des Kabels vom Schalter oder Controller zu den Tagfahrleuchten. Dies kann an jedem beliebigen Ort geschehen. Wenn die Leistung des Reglers für zwei Leuchten ausreicht, kann er in die Stromversorgungsleitung der beiden Leuchten bis zur Trennstelle eingesteckt werden. Ist dies nicht der Fall, werden für jede LED-Lampe zwei Geräte benötigt.

Anschließen einer Stabilisierungsvorrichtung.

Denken Sie daran, das Minuskabel mit dem gemeinsamen Leiter des Fahrzeugs zu verbinden. Ein weiteres Problem, das sich häufig stellt, ist der Einbau eines Kühlkörpers für den Netzregler. Es gibt die Idee, die Karosserie als Kühlelement zu verwenden. Die Fläche ist groß und leitet die Wärme sehr gut ab. Vorausgesetzt, es besteht ein guter Wärmekontakt zwischen der Oberfläche des Chips und der Oberfläche des Gehäuses. Dazu muss zumindest die Lackierung an der Befestigungsstelle entfernt und ein Loch für die Befestigungsschraube gebohrt werden. In diesem Bereich bildet sich schnell eine Korrosionsstelle. Daher ist dies keine gute Idee. Besser ist es, einen kleinen separaten Kühlkörper aus einem Stück Aluminiumblech herzustellen.

Video: Anschluss und Prüfung der Stabilisatoren L7812CV und LM317T für LED-Tagfahrleuchten am VAZ-2106.

Die Frage der Verwendung eines Stabilisators für das Tagfahrlicht ist nicht so einfach, wie es auf den ersten Blick scheint. Für die Entscheidung über die Verwendung und die Wahl der Installationsmethode ist ein gewisses technisches Verständnis erforderlich. Die Prüfungsunterlagen werden Ihnen bei dieser Entscheidung helfen.