Ljusutbyte & ledningsdimensionering

Här finner du svar på vanligen ställda frågor. OBS! Författaren till respektive information tar inget som helst ansvar för eventuella skador etc. som kan uppstå i samband med användande av informationen!

Moderator: Moderatorer


Ljusutbyte & ledningsdimensionering

Inläggav Camel sön 30 sep 2012, 19:08

Här är ett försök att förklara varför ledningsdimensionering är viktigt för ljusutbytet på en glödlampa för t.ex. extraljus.


Ljusutbyte

En glödlampas ljusflöde är starkt beroende på spänningen. Endast ett spänningsfall på 15% orsakar en försämring av ljusflödet med drygt 40%. Motsatt gäller att en ökning av spänningen med 10% över nominell spänning ökar ljusflödet med nästan 40%. Strömändringen genom lampan är inte linjär med spänningsändringen pga att resistansen ändras med glödtrådens temperatur.

Detta diagram visar relationen mellan ström, spänning, ljusflöde och livslängd för en glödlampa:
(Klicka för större bild)
Bild

För att erhålla så bra ljus som möjligt gäller det alltså att så mycket spänning som möjligt når lampan. Eftersom bilens elsystem håller en viss spänning så gäller det att eliminera spänningsfall så långt det är möjligt. I korta drag går det ut på att så grova och korta ledningar som möjligt används (inom rimliga gränser) med så få kopplingspunkter som möjligt.

För en billampa typ H1 12V/55W gäller enligt ECE-reglementet att den ska avge ett ljusflöde på 1550 lumen vid testspänning 13,2V. Om lampan erhåller 12V istället för 13,2V är ljusflödet enligt ECE-reglementet 1150 lumen. Detta stöds även av diagrammet där lampan ska avge ca 1,35 ggr mer ljusflöde vid testspänningen 13,2V som är 10 % mer än nominella 12V.

ECE-reglementet för fordonslampor:
(Klicka för större bild)
Bild
http://www.unece.org/fileadmin/DAM/tran ... 037r7e.pdf

Osrams specifikation för H1 12/55W:
Osram skrev:Osram Lamp Order reference: 64150NBP
Certifikat och Standarder: ECE kategori H1
H1 Sockel P14.5s
Max. effekt: 68 W
Nominell märkspänning: 12 V
Nominell watttal: 55 W
Testspänning i volt: 13.2 V
Livslängd B3: 150 h
Livslängd Tc i timmar: 300 h
Färgtemperatur: 3500 K
Ljusflöde: 1550 lm
Osrams lampa (Night Breaker Plus) ger 55W @ 12V vilket blir 4,6A. Strömmen vid 13,2V ökar enligt diagrammet med ca 5% vilket blir 4,83A @ 13,2V där lampan avger sitt ljusflöde på 1550 lumen. Effekten blir ca 64W och ligger under ECE-reglementets gräns på max. 68W.


Ledningsdimensionering

En installation av t.ex. extraljus kräver att man tänker på att eliminera spänningsfall. Samtidigt ska man inte överdimensionera på ett orimligt vis. Sist men inte minst ska man tänka på att avsäkra sin installation med lämpligt vald säkring. Det kan bli våldsamma effektutvecklingar (värme) i ledning som utsätts för hög ström under kortslutning med brandrisk som följd. Även om man inte tror att det ska bli kortslutning kan man t.ex. råka köra på ett rådjur där ett extraljus gör sönder och kortslutning uppstår. Ljusrelät kan då svetsa fast pga den höga strömmen och ljuset går då inte att stänga av. Det blir i värsta fall till att snabbt lossa en batterikabel och under tiden pågår en rätt häftig värmeutveckling i kablaget.

Hur dimensionerar man ledningarna och vilken säkring ska man välja?

Jag brukar använda denna lathund:
(Klicka för större bild)
Bild

Det finns även flera nomogram som bygger på samma princip med att man utgår från ett visst spänningsfall och ström och då erhålls den maximala ledningslängden, och tvärt om.
Nomogram
(Klicka för större bild)
Bild

Ledningar blir varma av att strömmen och resistansen orsakar effektutveckling. Resistansen ökar med ökande temperatur vilket i sin tur innebär ännu större effektutveckling. Därav den max. tillåtna strömmen i lathunden. De orange kolumnerna visar effektförlust och spänningsfall vid max. ström både vid 20°C och vid 50 °C (varmt motorrum). De gröna kolumnerna i lathunden är de som i praktiken kan följas m.a.p. både kortslutningsskydd och spänningsfall. Då är man på säkra sidan.

Resistansen för en kopparledning vid 20 °C är R = 0,017 * längden [m] / arean [mm2]. Den ökar med ökande temperatur.

Spänningen [V] = Resistans [Ohm] * Ström [A]
Effekt [W] = Spänning [V] * Ström [A]

Förutom ledningarnas resistans måste man ta hänsyn till resistansen hos t.ex. reläkontakt, säkring och anslutningspunkter (kabelskor).

Säkringsdata
(Klicka för större bild)
Bild

Relädata
Kontaktmaterial AgSnO2
Kontaktresistans 30mΩ
http://www.tme.eu/se/details/frc6bc-1-d ... strial-co/

Några resistansvärden:
Vanlig kabelsko/anslutningspunkt = ca 0,002 Ohm
Reläkontakt = 0,03 Ohm
Säkring (beror på storleken) på 10A = 0,0109 Ohm (i uppvärmt tillstånd) och 15A = 0,0068 Ohm (i uppvärmt tillstånd)


Installation

Nedan följer två exempel på denna installation:
Två extraljus med 12V/55W lampor ska installeras. För att erhålla fullt ljusflöde ska spänningen vid lamporna vara 13,2V. Då drar lamporna 4,83A vardera och tillsammans 9,66A. De ledningar, relä, säkring samt anslutningspunkter som finns i kretsen orsakar ett spänningsfall som beror på resistansen och strömmen.


Installationsexempel 1:
En mycket vanlig installation der ut så här:
En 2,5 mm2 ledning på 1 m dras från batteriet till ett relä. På denna ledning finns en säkring på endats 10A. Från relät går en 1,5 mm2 ledning på 2 m till vardera extraljusen. En 1,5 mm2 jordledning på 2 m från varje extraljus går till chassie.


Kretsresistansen blir:
1 st reläkontakt = 0,03 Ohm
1 st säkring 10A = 0,109 Ohm
1 m ledning 2,5 mm2 = 0,0068 Ohm
4 m ledning 1,5 mm2 = 0,045 Ohm
4 st anslutningspunkter t.o.m. relä (batteri - säkring in - säkring ut - relä in) = 0,002x4 = 0,008 Ohm
4 st anslutningspunkter per lampa (relä ut - lampa in - lampa ut - jord) = 0,002x4 = 0,008 Ohm

Total resistans blir t.o.m. relä = 0,154 Ohm och strömmen är 9,66A vilket blir 1,49V spänningsfall.
Total resistans för ledningarna per lampa = 0,053 Ohm och strömmen är 4,83A vilket blir 0,26V spänningsfall.

Totalt spänningsfall blir då 1,75V. Lamporna ska ha 13,2V vilket innebär att generatorn måste ladda ca 15V för att erhålla fullt ljusflöde i extraljusen. Detta är på de flesta bilar inte möjligt eller på gränsen utan några marginaler. I många fall när bilen blir äldre, ökar resistansen i ledningar och relä, och då blir ljusutbytet sämre än det nominella. För att erhålla marginal kan man använda ett separat relä och säkring för varje lampa även om det inte tycks behövas när märkströmmen betraktas. Många relä är stämplade 30A men kontaktresistansen kan vara i storleksordningen flera tio-tals millohm för det. Likaså har säkringar en viss resistans och man kan med fördel använda en säkring för varje relä.


Installationsexempel 2:
Om man istället gör så här blir det markant bättre:

En 2,5 mm2 ledning på 1 m dras från batteriet till ett varsitt relä. På denna ledning finns en säkring på 15A vardera.
Från varje relät går en 2,5 mm2 ledning på 2 m till extraljuset. En 2,5 mm2 jordledning på 2 m från varje extraljus går till chassie.

Kretsresistansen blir:
1 st reläkontakt = 0,03 Ohm
1 st säkring 15A = 0,068 Ohm
1 m ledning 2,5 mm2 = 0,0068 Ohm
4 m ledning 2,5 mm2 = 0,0272 Ohm
4 st anslutningspunkter t.o.m. relä (batteri - säkring in - säkring ut - relä in) = 0,002x4 = 0,008 Ohm
4 st anslutningspunkter per lampa (relä ut - lampa in - lampa ut - jord) = 0,002x4 = 0,008 Ohm

Total resistans blir t.o.m. relä = 0,113 Ohm och strömmen är 4,83A vilket blir 0,55V spänningsfall.
Total resistans för ledningarna per lampa = 0,0352 Ohm och strömmen är 4,83A vilket blir 0,17V spänningsfall.

Totalt spänningsfall blir då 0,71V. Lamporna ska ha 13,2V vilket innebär att generatorn måste ladda drygt 13,9V för att erhålla fullt ljusflöde i extraljusen. Detta är inget problem på de flesta bilar. Oftast laddar generatorn mer och då erhålls ett ljusflöde på mer än det nominella (på bekostnad av lampornas livslängd)

Ovanstående var bara ett exempel för att belysa hur viktigt det är att installera och dimensionera rätt.

Ändringshistorik
Spoiler »
Senast redigerad av Camel sön 30 sep 2012, 23:50, redigerad totalt 1 gång.
V70II 2,5FT R-Design MY11 + Ford Focus HGV 1,8 FFV -10 + Suzuki V-Strom 1000 -16
Tidigare Volvos: V70N 2,5T MY07 740 GLT 16V -88 240 GL -88b 360 GL -86
"What one learns one might forget. What one has understood one never forgets."
Användarvisningsbild
Camel
Volvotok
 
Inlägg: 2958
Blev medlem: tis 08 feb 2011, 01:06
Kör: 낙타 V70II 2,5FT MY11



Re: Ljusutbyte & ledningsdimensionering

Inläggav Fartdåre sön 30 sep 2012, 20:24

Camel skrev:Ovanstående var bara ett exempel för att belysa hur viktigt det är att installera och dimensionera rätt.


"Belysa" Rätt ord..!


Med ditt inlägg i åtanke så undrar jag varför det används klen kabel till bilens org. halv/helljus.
Det är en japansk bil med så kallad ljusförstärkare som höjer volttalet från ca. 14v till 15.8 v efter
att motorn startats och generatorn börjar ladda.
Det är en 1.5 enkelledare som försörjer relä och ljusförstärkare. Båda helljuslamporna försörjs i sin tur
av varsin 0.5m2. Halvljuslamporna har motsvarande, men separata kretsar, med 0.5m2 kabel.
Har använt just Osram Night breaker H7 lampor på både hel o halvljus. Förbrukningen är
uppmätt till maximalt 4.76 amp per lampa.

Funderade över kabelarean när jag bytte halvljusreläet som hade smält.... Känns som att kabelarean
är i klenaste laget.

Tankar?
Fartdåre
Mekaniker Wannabe
 
Inlägg: 817
Blev medlem: sön 20 mar 2011, 04:24
Ort: Kungsbacka
Kör: S60 2.5T Sport -04

Re: Ljusutbyte & ledningsdimensionering

Inläggav Camel sön 30 sep 2012, 21:11

Biltillverkare använder ofta klena ledningar för att spara pengar och vikt. Med de nya MOSFET-utgångarna på de elektroniska modulerna på dagens bilar erhålls en exaktare strömövervakning och skydd av kabeln än vanliga säkringar. Dessa skydd har mycket låg resistans till skillnad mot vanliga säkringar och reläer. Denna skillnad, samt det faktum att en del moderna bilar har något högre laddningsspänning, gör att biltillverkarna tycker det är ok att lägga beslag på marginalen i minskat spänningsfall genom att använda klenare ledningar (som orsakar högre spänningsfall). Ibland används även PWM (pulsbreddsmodulering) på MOSFET-utgångarna för att konstanthålla spänningen till lamporna. Om man har hög övergångsresistans i t.ex. reläkontakter blir effektutvecklingen hög med värmeutveckling som följd. Ju varmare det blir desto högre blir resistansen och mer värmeutveckling som följd. Det kan bli så varmt så att kontaktdon, reläsocklar, etc. smälter.

MIna tankar? Modern teknologi har sina fördelar men de nya systemens moduler är komplexa och i princip omöjliga att reparera för hemmapularen eller för den delen verkstaden. Jag tycker inte om de klena kablagen i dagens bilar. Personligen tycker jag inte att 0,5 mm2 duger i matningskretsar till strålkastare. Bättre med grövre ledningar så att lamporna för lite högre spänning, det ger mer ljus. (Men man får byta dem oftare).
V70II 2,5FT R-Design MY11 + Ford Focus HGV 1,8 FFV -10 + Suzuki V-Strom 1000 -16
Tidigare Volvos: V70N 2,5T MY07 740 GLT 16V -88 240 GL -88b 360 GL -86
"What one learns one might forget. What one has understood one never forgets."
Användarvisningsbild
Camel
Volvotok
 
Inlägg: 2958
Blev medlem: tis 08 feb 2011, 01:06
Kör: 낙타 V70II 2,5FT MY11

Re: Ljusutbyte & ledningsdimensionering

Inläggav Fartdåre mån 01 okt 2012, 01:18

Som sagt så smälte relät... Det nya blir väldigt varmt. Även den sk. ljusförstärkaren
känns varm. Kablar o kontakter känns dock inte varma alls. Ganska vanligt med
trasiga relän på den bilmodellen tydligen. Verkstaden säger att man inte ska använda
lampor som Night breaker eftersom de belastar mer....

Vi har försökt koppla in ett xenonkit för att få mer ljus utan att sätta på stora
xtra ljus. Bilen ska användas till att köra 24 timmars racing och vi vill hålla ner
luftmotståndet så mycket det går eftersom förbrukad bränslemängd räknas in i
poängställningen...
Det gick inte alls att koppla på xenon. Antingen blinkade ljuset nåt hejdlöst eller
så tände det inte alls. Köpte ett org. kabelkit för extraljus och tänkte använda det
till xenonkitet i helljuset istället, men det gick inte heller...Samma resultat.
Biltillverkaren har ingen annan lösning än att köpa xenonstrålkastare, kabelhärva
styrenhet och en mjukvaruuppdatering. Kostar 26 000:- så det är utslutet.
Kan inte heller bygga om hur som helst då bilen ska återställas och lämnas tillbaka...

Behöver bättre ljus och vill inte riskera ytterligare ett smält relä mitt i natten. I ösregn
och 180km/h vill man ha ljus.......
Fartdåre
Mekaniker Wannabe
 
Inlägg: 817
Blev medlem: sön 20 mar 2011, 04:24
Ort: Kungsbacka
Kör: S60 2.5T Sport -04



Klicka här för att se fler Volvo kategorier

Sök på jagrullar.se - Sveriges Volvoforum



Återgå till Vanliga Frågor (FAQ)

Vilka är online

Användare som besöker denna kategori: Inga registrerade användare och 5 gäster