Как появились автомобильные фары? На первых машинах использовались примитивные фонари с восковыми свечами или керосиновыми горелками внутри, заимствованные от конных экипажей. Естественно, такие «коптилки» должным образом не освещали дорогу, а потому инженерам пришлось подыскивать примитивным фонарям более эффективную замену, коей оказалось ацетиленовое освещение: на долгое время неизменным спутником автомобилистов стала пара бочонков, один — с карбидом кальция, второй — с обычной водой. Перед ночной поездкой «шофэр» (как называли тогда водителей) устанавливал бочонки на автомобиль, открывал краником подачу воды, а последняя, попадая на карбид, способствовала выработке ацетилена — газа, который при горении дает достаточно мощный световой поток. Правда, через несколько часов бочонки приходилось перезаряжать, а фару, состоящую из зеркального отражателя и линзы, чистить от копоти…
На этих иллюстрациях приведены автомобили с ацетиленовым головным освещением, которое выдают не только большие фары, но и бочонки для карбида, установленные на подножках. А поскольку ацетилен оказался слишком мощным источником света, способным пробивать темноту на сотню метров, в качестве «габаритных огней» на машинах начала века использовались тусклые керосиновые горелки
Но почему нельзя было использовать лампы накаливания, которые появились даже раньше самого автомобиля? В 1899 году французская фирма Bassee & Michel попыталась объединить автомобильную фару и лампу накаливания, но конструкция получилась неудачной — лампы с угольной нитью на неровных дорогах быстро приходили в негодность, а большой расход энергии требовал громоздких аккумуляторных батарей, поскольку генераторы на машины тогда не ставили. И только повсеместное появление генераторов, а также начало выпуска нового типа лампочек с вольфрамовыми нитями «перевели» автомобильный транспорт на электрическое освещение. Вот только «электросвет» оказался… слишком ярким! Чтобы не слепить встречных водителей, пришлось придумывать дополнительные задвижки и шторки, уменьшать яркость лампочек, затем появилась двухнитевая лампа (с отдельными нитями для ближнего и дальнего света). В 1955 году, наконец, внедрили асимметричное освещение — когда фара со стороны пассажира светит дальше водительской.
Обратите внимание, как форма головной оптики определяла дизайн автомобилей (для наглядности возьмём разные поколения мерседесовского Е-класса). Долгое время фары оставались исключительно круглыми, на машинах 1960-х удалось внедрить квадратную оптику, расцвет популярности которой пришелся на 1980-е, а современные фары со «свободным отражателем» и вовсе развязали руки дизайнерам
Сейчас в фарах используются три источника света: лампы галогенные и газоразрядные, а также светодиоды. Про лазеры и прочую экзотику говорить рановато — до серийных автомобилей новомодные разработки дойдут нескоро. Тем более, что отказываться от «нелинзованной» фары, куда можно установить хоть «ксенон», хоть «галоген», хоть светодиоды, инженеры не собираются. Конструкция данного устройства доведена до совершенства: свет от лампы попадает на отражатель из металла, а затем проходит через рассеиватель — наружное стекло, состоящее из множества линз. Причем, когда появился новый пластик, не дающий усадки при формовке деталей, инженеры создали отражатель со «свободной поверхностью», который состоит из множества сегментов (каждый направляет поток света на определенную точку). Это позволило заменить тяжелое стекло легким пластиком и отказаться от рассеивателя.
Так устроена «нелинзованная» фара (для фары со «свободным» отражателем и традиционной схемы не отличаются): нить ближнего света расположена выше и впереди точки фокуса, причем колпачок внутри лампы «подрезает» поток света, чтобы освещать только верхнюю поверхность отражателя (рис. слева), а вот нить дальнего света и точка фокуса совпадают и поверхность отражателя используется целиком
Фара «линзованная» (которую правильно называть светотехникой проекторного типа) устроена другим образом: свет от лампы попадает на отражатель, а затем направляется на специальный экранчик и собирающую линзу, которые формируют пучок света. И хотя сейчас «линзы» можно увидеть на многих машинах, поскольку они известны компактностью и точной организацией светового потока, инженерам-светотехникам поначалу пришлось решать проблему перегрева и избавляться от… слишком резкой светотеневой границы — оказалось, что глаз человека слишком быстро устает от четкой границы между светом и тенью. На «галогенках» проблему решили дифракционными кольцами (проще говоря, рисками на линзе), а на «ксеноне» — установкой автоматического корректора, наличие которого в России и в Европе для газоразрядной светотехники обязательно.
Схема «линзованной» оптики: слева — фара конца 80-х, справа — современная фара со свободным отражателем, наличие которого выдает экранчик меньшего размера. Этот экран, расположенный во втором фокусе, подправляет световой поток и формирует светотеневую границу, а затем лучи снова фокусируются линзой. «Линзами» сегодня оснащается большинство машин, а «нелинзованные» фары стали прерогативой недорогих авто, вроде «Калины» или «Логана»
Вот, собственно, мы и добрались до самого главного. Чем принципиально отличаются «ксенон», «галоген» и диоды? Галогенная лампа состоит из герметичной стеклянной колбы, внутри которой размещены электроды и нить накаливания из вольфрама, а также закачана газовая смесь, необходимая, чтобы «ловить» испаряющийся вольфрам и регенерировать нить (именно поэтому «галогенка» компактнее и долговечнее обычной лампочки). Газоразрядная оптика (чаще именуемая «ксеноном») нити накаливания не имеет: внутри такой лампы светится не раскаленная нить, а электрическая дуга, возникающая между электродами, оттого величина светового потока ксеноновой лампы гораздо больше, 3200 против 1500 лм «галогенки»! Вот поэтому европейские эксперты постановили, что таким фарам необходим автоматический корректор и омыватель. И ограничили цветовую температуру лампы.
Для того, чтобы «ксенон» работал, одной лампы недостаточно. Ещё нужен модуль розжига, который из «бортовых» 12 вольт выдаст короткий импульс на 25 киловольт переменного тока. Чтобы сделать «биксенон», нужно четыре таких модуля, либо применение хитрых систем: на «линзованной» оптике включить «дальний» можно, убирая экранчик при помощи соленоида, а на «нелинзованной» приходится перемещать лампу
Но если «ксенон» и «галоген» — это лампы, то светодиод — полупроводниковый прибор, который вырабатывает свет при прохождении тока. Полупроводник срабатывает быстрее традиционной лампочки, потребляет меньше энергии, отличается фактически неограниченным сроком службы и минимальными размерами. Но пока диодам поручают только второстепенные задачи (на основе светодиодных технологий делают стоп-сигналы, габаритные и дневные ходовые огни), хотя совсем недавно инженеры и дизайнеры прочили полупроводникам большое будущее. Все надеялись, что крохотный источник света обеспечит свободу компоновки и позволит избавиться от громоздких фар. Однако на примере Audi R8 и Nissan Leaf хорошо видно — существующая диодная оптика по размерам не отличается от газоразрядной.
Пока ученые бьются над созданием лазерной и волоконной оптики, источниками света остаются «галогенки», «ксенон» и светодиоды. На рис. А изображена двухнитевая галогенная лампа Н4, дающая ближний и дальний свет, на рис. Б — однонитевая лампа Н7 (которых для создания ближнего и дальнего нужно две), а на рис. В и Г схематично показаны ксеноновая газоразрядная лампа и светодиод, соответственно
Так почему светодиоды не вытеснили «ксенон» и примитивные «галогенки»? Оказалось, что полупроводниковая оптика имеет множество недостатков. Пока даже лучшие светодиоды не способны по светоотдаче догнать «ксенон» и остаются на уровне хороших «галогенок», что требует обязательного применения отражателя. Также диодные фары требуют отдельной системы охлаждения (инженеры даже пробовали охлаждать фары антифризом) и отличаются необычайной дороговизной: одна фара стоит примерно 1300 евро… Естественно, инженеры развивают данное направление, но до массового перехода автомобильного освещения на светодиоды далеко, поэтому ближайшее будущее остается за «ксеноновой» оптикой, которая становится компактнее и совершеннее, по энергопотреблению догоняя диодную.
В лаборатории Philips мы наглядно увидели, как светят современные фары. На рис. А световой поток от стандартной «галогенки», на рис. Б можно увидеть, как светят лампы Philips X-treme Vision, дающие 100-процентное усиление светового потока, на рис. В «дорогу» освещают газоразрядные ксеноновые лампы, а рис. Г — это свет новомодных светодиодных фар электромобиля Nissan Leaf
Но и списывать «галогенки» на свалку истории рановато! Как считают инженеры компании Philips, современная галогенная лампа может светить на уровне газоразрядной. Чтобы этого добиться, необходимо заменить тугоплавкое стекло колбы кварцевым, во-вторых, стекло подвергнуть оптической полировке, в-третьих, нанести на колбу колпачок из палладия… И, наконец, применить новую смесь газов, куда входит ксенон, чтобы повысить температуру нити и приблизиться к спектру солнечного свечения. На выходе получается пусть дорогая, но уникальная лампочка: её световой поток на 100% мощнее обычной галогенной лампы, а срок службы — вдвое больше. Причем на лабораторной установке мы наглядно убедились, что «галогенка» Philips X-treme Vision по светосиле действительно догоняет «ксенон».
Так выглядит одна из многочисленных лабораторий компании Philips, в которых создается автомобильная оптика будущего. На одной стене установлен экран, имитирующий дорогу, на котором нанесены ключевые точки (в них измеряется освещенность), на другой установлены разнообразные фары. Соответственно, инженер имеет возможность оценить как конкретную фару, так и характеристики источника света
Кроме лекции об автомобильном освещении, на заводе Philips мы увидели и реальное производство, на котором выпускаются лампы. И это бесчеловечно! В том смысле, что присутствие человека при выпуске «галогенок» и «ксенона» минимизировано — кругом трудятся современные роботы, обеспечивающие фактически стопроцентное отсутствие брака. Но, кроме фактически полной автоматизации, удивило и другое: зачем нужен составной цоколь и дополнительная производственная операция, чтобы выровнять нить накаливания относительно цоколя? Оказывается, данный процесс является ключевым, иначе готовая лампочка будет светить «неправильно» — слепить встречных водителей или, напротив, подсвечивать небо. Поэтому взаимное расположение «ниточки» и «основания» проверяется компьютером, а часть продукции осматривают люди.
Немецкий завод компании Philips, выпускающий галогенные и ксеноновые лампы (диоды делают по другую сторону Атлантики, на территории Силиконовой долины), снаружи выглядит довольно скромно. Увы, показать читателям оборудование, скрытое внутри, мы не можем — на предприятии действует строжайший запрет на фотосъемку… Секретом остается и количество ламп, производимых заводом
«Ксенон» производят похожим «бесчеловечным» образом: вот робот подхватывает стеклянную трубочку, вот вставил нижний электрод, а дальше начинается такая круговерть, что только успевай следить! Трубочку заполнили составом солей и вставили верхний электрод, закачали охлажденный до −190ºС ксенон и запаяли колбочку, одели металлическую юбочку и обрезали излишки стекла, проверили горелку — готово? Нет, чтобы газоразрядные лампы светили одинаково, их нужно отжечь — включить и несколько часов дожидаться, пока цветовая температура достигнет нужной величины. Вот теперь готово! Осталось только выяснить, какая связь между лампами Philips и зубной пастой. Всё просто: бракованные стеклянные трубочки для колб не выбрасываются на свалку, а перемалываются в абразивный порошок. Из которого затем делают отбеливающие пасты для стоматологических кабинетов.
www.drive2.com
Фары будущего: ксенон, галоген или светодиоды?
Чем «ксенон» отличается от «галогенок»? И почему светодиоды не отправили на свалку истории лампы накаливания и газоразрядную оптику? И что общего между лампами Philips и зубной пастой? Ответ на эти и другие вопросы вы найдете в нашем материале.
Как появились автомобильные фары? На первых машинах использовались примитивные фонари с восковыми свечами или керосиновыми горелками внутри, заимствованные от конных экипажей. Естественно, такие «коптилки» должным образом не освещали дорогу, а потому инженерам пришлось подыскивать примитивным фонарям более эффективную замену, коей оказалось ацетиленовое освещение: на долгое время неизменным спутником автомобилистов стала пара бочонков, один — с карбидом кальция, второй — с обычной водой. Перед ночной поездкой «шофэр» (как называли тогда водителей) устанавливал бочонки на автомобиль, открывал краником подачу воды, а последняя, попадая на карбид, способствовала выработке ацетилена — газа, который при горении дает достаточно мощный световой поток. Правда, через несколько часов бочонки приходилось перезаряжать, а фару, состоящую из зеркального отражателя и линзы, чистить от копоти...
На этих иллюстрациях приведены автомобили с ацетиленовым головным освещением, которое выдают не только большие фары, но и бочонки для карбида, установленные на подножках. А поскольку ацетилен оказался слишком мощным источником света, способным пробивать темноту на сотню метров, в качестве «габаритных огней» на машинах начала века использовались тусклые керосиновые горелки
Но почему нельзя было использовать лампы накаливания, которые появились даже раньше самого автомобиля? В 1899 году французская фирма Bassee & Michel попыталась объединить автомобильную фару и лампу накаливания, но конструкция получилась неудачной — лампы с угольной нитью на неровных дорогах быстро приходили в негодность, а большой расход энергии требовал громоздких аккумуляторных батарей, поскольку генераторы на машины тогда не ставили. И только повсеместное появление генераторов, а также начало выпуска нового типа лампочек с вольфрамовыми нитями «перевели» автомобильный транспорт на электрическое освещение. Вот только «электросвет» оказался... слишком ярким! Чтобы не слепить встречных водителей, пришлось придумывать дополнительные задвижки и шторки, уменьшать яркость лампочек, затем появилась двухнитевая лампа (с отдельными нитями для ближнего и дальнего света). В 1955 году, наконец, внедрили асимметричное освещение — когда фара со стороны пассажира светит дальше водительской.
Обратите внимание, как форма головной оптики определяла дизайн автомобилей (для наглядности возьмём разные поколения мерседесовского Е-класса). Долгое время фары оставались исключительно круглыми, на машинах 1960-х удалось внедрить квадратную оптику, расцвет популярности которой пришелся на 1980-е, а современные фары со «свободным отражателем» и вовсе развязали руки дизайнерам
Сейчас в фарах используются три источника света: лампы галогенные и газоразрядные, а также светодиоды. Про лазеры и прочую экзотику говорить рановато — до серийных автомобилей новомодные разработки дойдут нескоро. Тем более, что отказываться от «нелинзованной» фары, куда можно установить хоть «ксенон», хоть «галоген», хоть светодиоды, инженеры не собираются. Конструкция данного устройства доведена до совершенства: свет от лампы попадает на отражатель из металла, а затем проходит через рассеиватель — наружное стекло, состоящее из множества линз. Причем, когда появился новый пластик, не дающий усадки при формовке деталей, инженеры создали отражатель со «свободной поверхностью», который состоит из множества сегментов (каждый направляет поток света на определенную точку). Это позволило заменить тяжелое стекло легким пластиком и отказаться от рассеивателя.
Так устроена «нелинзованная» фара (для фары со «свободным» отражателем и традиционной схемы не отличаются): нить ближнего света расположена выше и впереди точки фокуса, причем колпачок внутри лампы «подрезает» поток света, чтобы освещать только верхнюю поверхность отражателя (рис. слева), а вот нить дальнего света и точка фокуса совпадают и поверхность отражателя используется целиком (рис. справа)
Фара «линзованная» (которую правильно называть светотехникой проекторного типа) устроена другим образом: свет от лампы попадает на отражатель, а затем направляется на специальный экранчик и собирающую линзу, которые формируют пучок света. И хотя сейчас «линзы» можно увидеть на многих машинах, поскольку они известны компактностью и точной организацией светового потока, инженерам-светотехникам поначалу пришлось решать проблему перегрева и избавляться от... слишком резкой светотеневой границы — оказалось, что глаз человека слишком быстро устает от четкой границы между светом и тенью. На «галогенках» проблему решили дифракционными кольцами (проще говоря, рисками на линзе), а на «ксеноне» — установкой автоматического корректора, наличие которого в России и в Европе для газоразрядной светотехники обязательно.
Схема «линзованной» оптики: слева — фара конца 80-х, справа — современная фара со свободным отражателем, наличие которого выдает экранчик меньшего размера. Этот экран, расположенный во втором фокусе, подправляет световой поток и формирует светотеневую границу, а затем лучи снова фокусируются линзой. «Линзами» сегодня оснащается большинство машин, а «нелинзованные» фары стали прерогативой недорогих авто, вроде «Калины» или «Логана»
Вот, собственно, мы и добрались до самого главного. Чем принципиально отличаются «ксенон», «галоген» и диоды? Галогенная лампа состоит из герметичной стеклянной колбы, внутри которой размещены электроды и нить накаливания из вольфрама, а также закачана газовая смесь, необходимая, чтобы «ловить» испаряющийся вольфрам и регенерировать нить (именно поэтому «галогенка» компактнее и долговечнее обычной лампочки). Газоразрядная оптика (чаще именуемая «ксеноном») нити накаливания не имеет: внутри такой лампы светится не раскаленная нить, а электрическая дуга, возникающая между электродами, оттого величина светового потока ксеноновой лампы гораздо больше, 3200 против 1500 лм «галогенки»! Вот поэтому европейские эксперты постановили, что таким фарам необходим автоматический корректор и омыватель. И ограничили цветовую температуру лампы.
Для того, чтобы «ксенон» работал, одной лампы недостаточно. Ещё нужен модуль розжига, который из «бортовых» 12 вольт выдаст короткий импульс на 25 киловольт переменного тока. Чтобы сделать «биксенон», нужно четыре таких модуля, либо применение хитрых систем: на «линзованной» оптике включить «дальний» можно, убирая экранчик при помощи соленоида, а на «нелинзованной» приходится перемещать лампу
Но если «ксенон» и «галоген» — это лампы, то светодиод — полупроводниковый прибор, который вырабатывает свет при прохождении тока. Полупроводник срабатывает быстрее традиционной лампочки, потребляет меньше энергии, отличается фактически неограниченным сроком службы и минимальными размерами. Но пока диодам поручают только второстепенные задачи (на основе светодиодных технологий делают стоп-сигналы, габаритные и дневные ходовые огни), хотя совсем недавно инженеры и дизайнеры прочили полупроводникам большое будущее. Все надеялись, что крохотный источник света обеспечит свободу компоновки и позволит избавиться от громоздких фар. Однако на примере Audi R8 и Nissan Leaf хорошо видно — существующая диодная оптика по размерам не отличается от газоразрядной.
Пока ученые бьются над созданием лазерной и волоконной оптики, источниками света остаются «галогенки», «ксенон» и светодиоды. На рис. А изображена двухнитевая галогенная лампа Н4, дающая ближний и дальний свет, на рис. Б — однонитевая лампа Н7 (которых для создания ближнего и дальнего нужно две), а на рис. В и Г схематично показаны ксеноновая газоразрядная лампа и светодиод, соответственно
Так почему светодиоды не вытеснили «ксенон» и примитивные «галогенки»? Оказалось, что полупроводниковая оптика имеет множество недостатков. Пока даже лучшие светодиоды не способны по светоотдаче догнать «ксенон» и остаются на уровне хороших «галогенок», что требует обязательного применения отражателя. Также диодные фары требуют отдельной системы охлаждения (инженеры даже пробовали охлаждать фары антифризом) и отличаются необычайной дороговизной: одна фара стоит примерно 1300 евро... Естественно, инженеры развивают данное направление, но до массового перехода автомобильного освещения на светодиоды далеко, поэтому ближайшее будущее остается за «ксеноновой» оптикой, которая становится компактнее и совершеннее, по энергопотреблению догоняя диодную.
В лаборатории Philips мы наглядно увидели, как светят современные фары. На рис. А световой поток от стандартной «галогенки», на рис. Б можно увидеть, как светят лампы Philips X-treme Vision, дающие 100-процентное усиление светового потока, на рис. В «дорогу» освещают газоразрядные ксеноновые лампы, а рис. Г — это свет новомодных светодиодных фар электромобиля Nissan Leaf
Но и списывать «галогенки» на свалку истории рановато! Как считают инженеры компании Philips, современная галогенная лампа может светить на уровне газоразрядной. Чтобы этого добиться, необходимо заменить тугоплавкое стекло колбы кварцевым, во-вторых, стекло подвергнуть оптической полировке, в-третьих, нанести на колбу колпачок из палладия... И, наконец, применить новую смесь газов, куда входит ксенон, чтобы повысить температуру нити и приблизиться к спектру солнечного свечения. На выходе получается пусть дорогая, но уникальная лампочка: её световой поток на 100% мощнее обычной галогенной лампы, а срок службы — вдвое больше. Причем на лабораторной установке мы наглядно убедились, что «галогенка» Philips X-treme Vision по светосиле действительно догоняет «ксенон».
Так выглядит одна из многочисленных лабораторий компании Philips, в которых создается автомобильная оптика будущего. На одной стене установлен экран, имитирующий дорогу, на котором нанесены ключевые точки (в них измеряется освещенность), на другой установлены разнообразные фары. Соответственно, инженер имеет возможность оценить как конкретную фару, так и характеристики источника света
Кроме лекции об автомобильном освещении, на заводе Philips мы увидели и реальное производство, на котором выпускаются лампы. И это бесчеловечно! В том смысле, что присутствие человека при выпуске «галогенок» и «ксенона» минимизировано — кругом трудятся современные роботы, обеспечивающие фактически стопроцентное отсутствие брака. Но, кроме фактически полной автоматизации, удивило и другое: зачем нужен составной цоколь и дополнительная производственная операция, чтобы выровнять нить накаливания относительно цоколя? Оказывается, данный процесс является ключевым, иначе готовая лампочка будет светить «неправильно» — слепить встречных водителей или, напротив, подсвечивать небо. Поэтому взаимное расположение «ниточки» и «основания» проверяется компьютером, а часть продукции осматривают люди.
Немецкий завод компании Philips, выпускающий галогенные и ксеноновые лампы (диоды делают по другую сторону Атлантики, на территории Силиконовой долины), снаружи выглядит довольно скромно. Увы, показать читателям оборудование, скрытое внутри, мы не можем — на предприятии действует строжайший запрет на фотосъемку... Секретом остается и количество ламп, производимых заводом
«Ксенон» производят похожим «бесчеловечным» образом: вот робот подхватывает стеклянную трубочку, вот вставил нижний электрод, а дальше начинается такая круговерть, что только успевай следить! Трубочку заполнили составом солей и вставили верхний электрод, закачали охлажденный до −190ºС ксенон и запаяли колбочку, одели металлическую юбочку и обрезали излишки стекла, проверили горелку — готово? Нет, чтобы газоразрядные лампы светили одинаково, их нужно отжечь — включить и несколько часов дожидаться, пока цветовая температура достигнет нужной величины. Вот теперь готово! Осталось только выяснить, какая связь между лампами Philips и зубной пастой. Всё просто: бракованные стеклянные трубочки для колб не выбрасываются на свалку, а перемалываются в абразивный порошок. Из которого затем делают отбеливающие пасты для стоматологических кабинетов.
Алексей Кованов Фото автора и фирм-производителей Рисунки Оксаны Эске
auto.mail.ru
Анализ достоинств и недостатков галогенных, ксеноновых и светодиодных автомобильных фар
Простое сравнение галогенных, ксеноновых и LED-фар в автомобилях
Вы обратили внимание, что в современных автомобилях галогенные фары стали применяться все реже и реже? Если взять всех крупных автопроизводителей, то большинство из них стали чаще использовать ксеноновые и светодиодные источники головного освещения. В итоге мы имеем, что в современных новых автомобилях реже всего используются галогенные фары, среднее распространение получили ксеноновые фары, тогда как светодиодная оптика стала применяться все чаще и чаще.
Но так ли уж плохи галогенные лампы? Неужели ксеноновые и светодиодные фары во всех отношениях лучше галогенных? Давайте кратко сравним все плюсы и минусы трех видов источников головного освещения в современных автомобилях.
Преимущества и недостатки галогенной лампы
Галогенные фары – это лампы накаливания нового поколения, наполненные буферным газом: парами галогенов (брома или йода). После подачи энергии на галогеновую лампу электричество нагревает вольфрамовую спираль (нить) до состояния свечения (нить начинает излучать свет), электрическая энергия преобразуется в тепловую, которая, в свою очередь, преобразуется в световую.
Преимущества:
Низкая стоимость и простота производства.
Цветовая температура низкая, проникновение хорошее.
Скорость накаливания является очень быстрой.
Во время дождя или тумана свет от галогенной лампы эффективно проходит через грязные фары.
Недостатки:
Высокая температура.
Плохая прочность.
Низкая яркость.
Ксеноновые лампы
Принцип работы ксеноновой лампы (HID) – газоразрядная лампа высокого напряжения. Для работы лампы требуется повысить напряжение автомобиля, составляющее 12 В, до сверхвысокого напряжения 23000 В.
Газоразрядная лампа наполнена газом ксеноном, который находится под давлением до 30 атмосфер. Это необходимо для повышения эффективности свечения лампы. Колба лампы сделана из кварцевого стекла с электродами из вольфрама, легированного торием. В ксеноновой лампе основной поток света излучается плазмой возле катода. Светящаяся область имеет форму конуса, причем яркость ее свечения падает по мере удаления от катода по экспоненте. Дает яркий белый свет, близкий по спектру к дневному.
Преимущества
Высокая яркость: обычно в 3 раза больше, чем у галогенных ламп.
Высокая цветовая температура: лампы HID могут создавать цветовую температуру 4000-12000 К, что близко к цвету дневного света в полдень, а восприятие и комфорт для человеческого глаза самые высокие.
Длительный срок службы: комплект газоразрядных ламп HID может проработать до 3000 часов.
Меньшее энергопотребление: мощность HID обычно составляет всего 35 Вт, в то время как мощность обычного галогенного освещения обычно составляет 55 Вт.
Ксеноновая оптика придает оптике стильный внешний вид.
Недостатки
Высокая температура внутри фар, которая может достигать 300-400 градусов, что со временем приводит к выгоранию отражателей /линз.
Лампы имеют задержку при включении. Необходимо время для накала.
Светодиодные лампы
LED – аббревиатура Light-Emitting Diode. Это название ламп, работающих на светодиодах. В настоящий момент светодиодные источники освещения получили широкое распространение во всех сферах нашей жизни, начиная от рекламных вывесок и заканчивая электрическими лампами для домов, квартир, магазинов, офисов и производств. Также большую популярность светодиодные лампы приобрели в автопромышленности. Все больше автопроизводителей используют светодиоды для подсветки приборной панели, салона, кнопок. В том числе LED-лампы стали применяться в качестве габаритных огней, стоп-сигналов и основных источников освещения головной оптики. Светодиодные лампы являются одними из самых экологически чистых источников света.
Преимущества
Длительный срок службы. Светодиодные компоненты, используемые в настоящее время в автомобилях, могут работать не менее 30 000-50 000 часов.
Надежность: хорошая ударопрочность и устойчивость к вибрациям.
Быстрая скорость отклика.
Высокая яркость.
Недостатки
Несмотря на снижение себестоимости светодиодов, они все еще дороги по сравнению с галогенными источниками освещения. Поэтому светодиоды в передние фары автомобилей эконом-класса пока, как правило, не устанавливаются.
Практический анализ галогенных, ксеноновых и светодиодных ламп
Галогенная лампа имеет отличную проникающую способность света. Средний срок службы качественных галогенных ламп составляет 500 часов.
Ксеноновая лампа имеет отличную яркость, которая в несколько раз лучше галогенной. К сожалению, ксеноновая лампа намного дороже галогенной. Также ксеноновая лампа по сравнению со светодиодными источниками освещения имеет гораздо меньший срок службы (продолжительность жизни ксеноновых ламп составляет примерно 3000 часов). В дождь и свет яркий ксеноновый свет становится менее эффективным из-за особенностей проникающих характеристик ксенонового света. Поэтому в дождь и туман качество освещения дороги ксеноновым светом хуже, чем у галогенных фар.
Итог
На самом деле эти три вида источников света, как и все в нашем мире, имеют свои преимущества и недостатки. Тем не менее нужно признать, что при снижении себестоимости светодиодные лампы в автопромышленности, вероятно, станут основным направлением в будущем. Все дело в энергоэффективности, качестве освещения и сроке службы LED-оптики.
Так что, увы, дни галогенных источников освещения в автомире, судя по всему, подходят к концу. Но, несмотря на то что ксеноновые и светодиодные лампы все больше завоевывают мир, в ближайшем будущем вряд ли автомобильные галогенные фары уйдут на пенсию. В настоящий момент их дешевизна все еще является главным преимуществом в автопромышленности.
1gai.ru
Галогеновые ксеноновые и светодиодные лампы
Решение проблемы очевидное – установить новые, более эффективные фары. Но тут водители сталкиваются с интересным выбором. Промышленность предлагает несколько систем освещения, среди которых ксенон, галоген или светодиод. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки. Если вы стали перед таким выбором, рекомендуем изучить представленный материал, оценив все особенности каждого типа.
Устройство ксенона
Галоген, ксенон или светодиод, что лучше – прежде чем ответить, необходимо определить характеристики каждого типа фар. Начнем с ксенона, ведь большинство водителей слышали это слово хотя бы раз в жизни. Принцип работы этих фар основан на зажигании электрической дуги в специальном газе. Как видно из названия, в герметичных конструкциях используется ксенон. На контакты внутри колбы с газом подается напряжение в 25 тысяч вольт. Электрическая дуга в ксеноне излучает мощный свет, который при помощи специальных линз концентрируется, направляя свет на дорожное покрытие.
В зависимости от модели ламп, цветовая температура варьируется от 3 до 12 тысяч кельвинов. Фары на 10-12 тысяч визуально излучают голубоватый свет, однако в большинстве автомобилей используются изделия с рабочими температурами от 4,5 до 6 тысяч кельвинов. При этом свечение будет более белого света по сравнению с высокотемпературным ксеноном. Обратите внимание, что среди водителей ходит ошибочное мнение, что чем больше рабочая температура ксенона, тем он ярче светит. От этого параметра зависит только спектр, то есть цвет излучения.
В безоблачную погоду оптимальным является использование моделей на 6 тысяч кельвинов. В этом случае, конечно же, уровень освещения дороги будет наилучшим. При этом в туман или дождь такие лампы усложнят вождение, так как водители будут видеть перед собой только голубоватую завесу. Ксенон на 4300 имеет желтоватый оттенок, соответственно, практически не отражается в каплях воды и тумане, поэтому идеален для поездок в дожди или снегопад. Дополнительно желтый свет лучше отражается от дорожной разметки. В связи с этим, многие водители стремятся установить ксенон на 5 тысяч кельвинов (он может с комфортом использоваться в любую погоду).
Мощность света от ксенона составляет 3-5 тысяч люменов. Если сравнивать, то галогенные лампочки выдают до 2 тысяч, поэтому в этом плане ксенон более предпочтителен. Энергопотребление ксенона составляет всего 40-45 ватт.
Плюсы и минусы
Давайте определим главные достоинства ксенонового освещения:
Высокий уровень светимости (до 5 тысяч люменов). Этого достаточно, чтобы качественно осветить дорогу на расстояние до 60 метров.
Долговечность. Лампы с ксеноном способны проработать до 3 тысяч часов, хотя на практике этот показатель может быть меньше.
В ксеноновых лампах всего 5-10% энергии преобразуются в тепло, соответственно, меньший шанс критического перегрева в жаркую погоду.
Возможность самостоятельно установить фары, однако их корректировку лучше проводить с использованием специализированных стендов.
Минусов у ксенона несколько. Во-первых, он со временем выгорает, поэтому, если одна лампочка изменила свой цвет, придется менять все фары. Подобрать новый ксенон к своей старой фаре практически невозможно. Во-вторых, кустарные модели ксенона сильно слепят других водителей, поэтому, если вы установили их, будьте готовы к неприятным разговорам с сотрудниками ДПС.
Устройство светодиода
Это одни из самых современных осветительных устройств, поэтому часто в Интернете можно встретить вопрос, что поставить: ксенон или светодиоды? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо рассмотреть конструкцию и характеристики светодиодных ламп. Они представляют собой полупроводниковые элементы, которые под действием электрического тока излучают свет.
Современные светодиодные лампы имеют встроенный драйвер, который позволяет увеличить светимость в несколько раз. В связи с этим, показатели доходят до впечатляющих 4 тысяч люменов. Благодаря этому, LED вполне удачно конкурируют с ксеноновыми фарами. Конструкция предполагает наличие коннекторов «плюс» и «минус», поэтому при подключении необходимо соблюдать полярность.
Технология стремительно наращивает популярность и становится повсеместно доступной. Если ранее LED устанавливали только на дорогостоящие иномарки, то сейчас поставить такие фары может каждый водитель.
Плюсы и минусы
Освещение LED имеет массу преимуществ, среди которых:
Достаточно высокая светимость с приятным глазу оттенком цвета.
Низкое потребление (всего 20-30 ватт).
Абсолютно законны. Вы можете без боязни получить штраф устанавливать светодиодные лампочки.
Высокая наработка на отказ (до 30 тысяч часов). Это самый высокий показатель среди сравниваемых фар.
Наличие ближнего и дальнего рассеивающего света, который не слепит других участников дорожного движения.
Наравне с этими плюсами стоит отметить ряд важных минусов. Светодиоды сильно нагреваются, поэтому для их охлаждения устанавливают специальные кулеры. В связи с этим, конструкция получается достаточно массивной, а при выходе системы охлаждения из строя светодиод может сгореть. LED крайне восприимчивы к скачкам напряжения, которые могут существенно сократить их срок службы. На практике ресурс ограничивается 8-12 месяцами работы.
Мы рассмотрели ксенон и светодиоды, и в чем разница теперь не трудно определить. Эти две технологии сейчас преобладают на рынке, поэтому во многих иномарках с завода устанавливают именно ксенон или светодиоды.
Устройство галогенных ламп
Конструктивно эти модели напоминают классические лампы накаливания. Имеется цоколь, внутри которого расположена нить накаливания. Последняя под действием напряжения раскаливается и излучает свет. В классических лампочках используется нить из вольфрама. Чтобы предотвратить ее окисление, из цоколя удаляется воздух. Главная проблема подобных ламп – это отслаивание атомов вольфрама, которые после оседают на охлажденных поверхностях, таких как стенки колбы. В итоге уменьшается уровень освещения, и нить постепенно становится все тоньше, пока полностью не оборвется.
В галогенных моделях вместо вакуума используются галогены йода или брома. На практике это исключает оседание атомов нити на стенках колбы. Дополнительно увеличился срок службы и температура накаливания, что привело к лучшему светоиспусканию.
Промышленность создает фары-галогены с различной температурой свечения. Это позволяет легко подобрать фары себе по вкусу, а также купить так называемые универсальные модели, которые обеспечивают отличную видимость не только ночью, но и в туман или дождь. Сравнивая последний с другими типами фар, галоген имеет световой поток всего в 1-2 тысячи люменов. При этом энергопотребление составляет 55-60 ватт.
Подобные лампы – это относительно старая технология, однако многие автомобилисты до сих пор устанавливают такие фары. Во многом это связано с тем, что нет возможности поставить светодиоды или ксенон, но галоген лучше стандартных фар.
Плюсы и минусы
У галогенных ламп есть одно существенное преимущество, благодаря которому они удерживаются на рынке. Это – доступная цена. Для водителей «классики» и других старых машин такие фары становятся настоящим спасением. Дополнительно вы без проблем сможете подобрать необходимый уровень свечения.
По всем остальным параметрам галоген проигрывает двум вышеописанным вариантам:
Это лампы накаливания, пусть и усовершенствованные, поэтому отличаются высоким энергопотреблением, а это дополнительный расход топлива.
Сложность монтажных работ. При установке нельзя прикасаться к ним руками, так как есть шанс потемнения цоколя.
Относительно низкий ресурс. Производители заявляют срок службы до 1000 часов, однако на практике показатель составляет в среднем 500 часов.
Это ключевая информация относительно галогенных фар.
Делаем выводы
Давайте попробуем ответить на главный вопрос: галоген ксенон или светодиоды – что выбрать? Чтобы было легче определиться, приведем сравнительную таблицу всех трех технологий по основным параметрам:
Параметр
Галоген
Ксенон
Светодиод
Мощность, Ватт
55-60
35-45
20-40
Яркость, Люмен
1200-1500
3000-5000
2000-4000
Цветовая температура, Кельвин
2800
4300-5000
5000-6000
Ресурс работы, час
500
3 000
10 000
Стоимость комплекта, у.е.
15-20
40-50
40-80
Таким образом, самые дешевые лампы имеют худшие характеристики. Галоген потребляет больше всего энергии, имеет минимальный ресурс работы и относительно невысокую яркость. Такие фары подойдут для тех, кто располагает ограниченным бюджетом или просто не хочет устанавливать дорогостоящие модели на свой старый автомобиль.
Ксенон и светодиоды условно можно назвать конкурирующими технологиями. Если вам необходима лучшая освещенность дороги, то выбирайте ксенон. Он предлагает максимально доступный показатель светового потока. Дополнительно такой комплект стоит дешевле LED.
Светодиодные лампы по яркости уступают ксенону, но их главным достоинством является низкое энергопотребление и продолжительный срок эксплуатации. Благодаря этому, покупка фар LED – это выгодное вложение средств. За счет низкого потребления вы сможете экономить 100-200 миллилитров топлива на каждую сотню километров, что весьма приятный факт. Вот только такие лампочки самые дорогие. Конечно, в ближайшем будущем все может измениться. Технология совершенствуется, а значит, стоимость производства будет уменьшена, а яркость вполне может достигнуть показателей ксенона.
Фары будущего
Вслед за светодиодами уже создана новая технология, которая постепенно внедряется в автомобильную промышленность, – это лазерные фары. Если рассматривать конструкцию таких фар, то можно выделить раму, на которой крепятся 3 лазера. Дополнительно монтируются зеркальные отражатели и «фосфорная» линза. Лазерные лучи через отражатель направляются на линзу, и желтый фосфор под воздействием излучает свет. Подобная технология уже опробована на новейшем BMW i8.
Точные эксплуатационные параметры пока приводить трудно, так как лазерные фары совершенствуются и дорабатываются для массового потребителя. Согласно различным заявлениям разработчиков, они будут иметь яркость выше светодиодных при более низком потреблении энергии, а также температуру в 5500 кельвинов. Срок службы составляет около 10 тысяч часов. Лазерные модели полностью безопасны, так как поток света формируется за счет желтого фосфора.
Технология разрабатывается несколькими брендами, в числе которых Osram, Philips, Valeo, Bosch и Hella. Фары планируют сделать интеллектуальными. В них будут встраивать инфракрасный датчик, который будет способен определять пешеходов и другие препятствия. Такие объекты будут подсвечиваться лазерными фарами более интенсивно, привлекая внимание водителя.
Массовое производство лазерных моделей начнется после 2020 года, но уже сейчас технологию используют автомобили Audi R18 E-tron Quattro, Audi Quattro Sport Laserlight, Audi R8 LMX, BMW M4. Вполне вероятно, что этот список будет существенно расширяться, соответственно, лазерные фары станут прямым конкурентом светодиодам.
Теперь вы знаете все преимущества и недостатки основных видов фар. При покупке учитывайте стоимость комплекта в вашем регионе, уровень яркости и совместимость с вашей моделью авто. При использовании ксенона обязательно заказывайте специальные линзы, чтобы свет не слепил встречных водителей.
