Панель приборов Dodge Caliber и электролюминсцентная подсветка
Особенностью панелей приборов данного типа, является применение электролюминесцентной подсветки. В конкретном случае, применяется светящийся лист, который располагается под маской разметки панели приборов.
На приведённом выше изображении, панель приборов Dodge Caliber с демонтированными «очками» и стрелками. Электролюминсцентной подложки уже нет, панель попала мне в руки без неё. Вместо этого в корпус панели запихали, именно запихали светодиодную ленту, предварительно вырезав пластик под шкалами. Резали яростно, пришлось править, хотя идеально уже не вышло.
К слову сказать, данный «тюнинг» превратил панель в прожектор, который светит в лицо водителю ! Конструкция приборной панели, совершенно не предполагает применение светодиодов.
После предварительного удаления предидущего тюнинга(где то были вырезаны участки, где то просверлены отверстия), от пластикового корпуса мало что осталось.
Возникает вопрос, что делать ? Установка дискретных светодиодов, не даст желаемого результата… Ниже постараюсь объяснить почему. Но сначала рассмотрим особенности электролюминесцентных источников света.
Электролюминесцентные источники света
Электролюминесценция — это излучение света полупроводником, под воздействием электрического поля или протекания тока.
Электролюминесцентный излучатель, представляет собой конденсатор, между обкладками которого находится тонкий слой полупроводника(люминофора).
Нижняя обкладка конденсатора выполнена из металлического проводника, верхняя из прозрачного стекла, покрытого очень тонким проводящим слоем оксида индия и олова. Первые образцы, в качестве люминофора, использовали суспензию сульфида цинка в касторовом масле. С появлением твёрдых люминофоров, появились источники света, пригодные для практического применения, выполненые по так называемой тонкоплёночной технологии.
Для обеспечения свечения ячейки, необходимо подключить её обкладки к источнику высокого(90-300 в) переменного напряжения. Параметры свечения зависят от химического состава люминофора.
К плюсам электролюминесцентных источников света, можно отнести:
- Низкая потребляемая мощность 20-30 Вт/М2
- Высокая устойчивость к вибрации и ускорениям
- Отсутствие нагрева при работе
- Работа при больших отрицательных температурах
К минусам электролюминесцентных источников света относятся:
- Низкое быстродействие
- Малая стабильность параметров
- Невысокая яркость свечения
- Небольшой ресурс
Невысокая яркость и небольшой ресурс являются основной проблемой, при применении данных устройств в качестве подсветки, они просто перестают выполнять свою функцию. Так же по моим наблюдениям, гибкие источнкики света(в виде плёнки), которые и применяются в подсветке панели приборов, подвержены электрическому пробою и полному выходу из строя.
Ознакомиться более подробно, с работой электролюминесцентных источников света, можно в статье Электролюминесцентные индикаторы из прошлого
Питание электролюминесцентных источников света
Данные по парметрам источников питания для ЭЛ(электролюминесцентных) приборов сильно разнятся. Напряжение 80-300 в, частота от 400 до 2500 Гц.
Заинтересовашись данным вопросом, на просторах сети, была найдена фирма, которая занимается продажей гибких ЭЛ шнуров и источников питания для них.
Был приобретён один метр ЭЛ шнура и источник питания, поддерживающий работу 10 метрового участка с рабочим напряжением 12 в.
Для определения параметров источника питаня применим осцилограф, и высоковольтный щуп с делителем 100:1, а так же источник питания с рабочим напряжением 12 в.
Параметры инвертора для ЭЛ шнура можно увидеть на осцилограмме.
В приведённом выше случае, я поднял напряжение питания до 14.5 в при этом на выходе получился синус с размахом в 400 В и частотой 2.18 кГц. Эффективное значение напряжения на выходе инвертора составляет около 280 В.
При номинальном напряжении в 12 В, получаем на выходе:
- Uамп(амплитутдное напряжение) — 330 В
- Uд(действующее значение) — 232 В
- F(частота) — 2.3 кГц
Судя потому, что выходное напряжение сильно зависит от входного, сомневаюсь, что в устройстве инвертора находится полноценная схема со стабилизацией. Скорее это хорошо известный блокинг-генератор, что так же объясняет небольшую стоимость источника питания.
Гибкую ЭЛ бумагу, в силу ограниченного предложения, для эксперементов приобрести не удалось.
Руководствуясь представленными выше параметрами источников питания для ЭЛ световых элементов, можно сделать вывод, что для работы подсветки панели приборов, в случае исправности её как таковой, и выходе из строя драйвера питания, можно использовать внешний преобразователь, применяемый для ЭЛ шнуров. Такие решения и их реализацию можно найти в сети.
Замена электролюминесцентной подсветки панели приборов на светодиодную.
Из предидущего материала, становится понятно, что электролюминисцентная подсветка, имеет минусы в виде небольшой яркости, а так же ограниченного ресурса. Применительно к нашему основному вопросу, а именно панели приборов Dodge Caliber, получаем отсутствие подсветки. Приобретение б/у панели, не даёт никаких гарантий, самая «свежая» деталь, будет старше 10 лет. Так же на них страдает высоковольтный преобразователь, который не имеет защиты от влаги, конденсата и перегрева.
На фото ниже, привёдён участок платы панели приборов Dodge Caliber, на которой размещается высоковольтный драйвер ЭЛ подсветки. Никакой защиты от влаги, тут нет впринципе.
В общем узел проблемный и ненадёжный.
Выбор конструкции светодиодной подсветки панели приборов Dodge Caliber
Конструкция панели приборов Dodge, мало подходит для установки светодиодной подсветки. В сети существут несколько решений, и всё они весьма трудоёмки и требуют определённых навыков.
На фото выше, приведён пример реализации светодиодной подсветки, обнаруженный на просторах сети.
Качество реализации вызывает уважение к автору ! Как радиолюбитель с 30 летним стажем, могу сказать, человек точно не вчера взялся за паяльник 🙂 Сложный профиль печатной платы, затрудняет её изготовление ну и само собой напрашивается применение ЧПУ. Шкала очевидно выполнена на заказ. Если у кого то лапки, то можно проходить мимо.
Технология 3D печати, для реализации светодиодной подсветки
Я же решил опробовать иной подход, применив для реализации светодиодной подсветки технологию 3D печати.
Основной проблемой применения светодиодов, является высокая плотность светого потока, сосредоточенная на малой площади. Другими словами, получается точечная засветка или попросту пятна. Проблему может решить применение полупрозрачного светорассеивателя.
Очевидно, что светорассеиватель будет иметь сложный профиль, изготовить такой традиционными ручными методами будет непросто. Однако на дворе 2023 год, и наверное только ленивый не слышал о технологии 3D печати.
Не буду томить, конструкция подсветки на светодиодных модулях выглядит так. Материал модулей полупрозрачный PETG.
Сейчас более подробно рассмотрим конструкцию самих модулей.
Нижняя часть выполнена из непрозрачного PLA пластика,внутри наклеена светодиодная лента белого свечения с рассеивателем из силикона(такую можно свободно приобрести). Верхняя часть выполнена из полупрозрачного PETG.
3D модели выполнены в программе SolidWorks. После установки светодиодной ленты обе половины склеиваются космофеном.
В результате, при подаче питания на светодиодную ленту, получаем равномерно светящийся сегмент.
После сборки, итоговую яркость, можно установить подбором баластного резистора сопротивлением 50-200 Ом, включенного последовательно в цепь питания модулей.
Если запитать модули, через линию штатной подсветки, которая имеет регулировку яркости, получаем панель, с полностью работоспособной регулировкой.
При размещении модуля под штатной маской, например тахометра, получаем равномерную засветку.
Ну и собственно конечный результат, панель приборов установлена на автомобиль.
На фото выше, установлена максимальная яркость, которую можно свободно уменьшить, используя штатные средства регулировки.
Заключение
В данной статье мы рассмотрели один из возможных принципов реализации подсветки панели приборов, а именно электролюминесцентный. Подобное решение встречается довольно редко, вследствие чего, альтернативных решений не так уж и много.
Во второй части, сделали акцент на применение 3D печати, для реализации светодиодной подсветки. Метод относительно новый и на мой взгляд недооценённый, в плане решения сугубо инженерных задач. В сети часто встречаются различные дизайнерские проекты, и на этом фоне, сугубо технических, не так уж и много. Однако современные полимерные материалы, позволяют решать весьма разнообразный спектр задач. Тема настолько обширная, что я планирую выпустить отдельный цикл статей, где рассматриваются прикладные варианты применения данной технология, касаемо автомобильной отрасли.
Так же полезные новости в моей группе Вконтакте «Мастерская авто электрика», заходите !