Лампы в фару: головной свет автомобиля

Комментарий: 0

С приходом «общества потребления» каждый производитель расширяет ассортимент производимой продукции в надежде найти ту необходимую модель, которая максимально хорошо подойдет для потребностей клиента. Но ввиду того, что важно не какое-то определенное качество изделия, а некий набор параметров, включая цену, технические характеристики, долговечность и т.д., возникает широкий ряд изделий, предлагаемый потребителю. Конечно же, человеку, захотевшему улучшить качественные характеристики автомобиля сложно сиюминутно вникнуть, понять и выбрать нужную модель из длинного ряда предложения.

Попробуем помочь по такому ключевому параметру, как головной свет автомобиля.

Основным элементом освещения дороги является фара. Фара состоит из корпуса, защитного стекла (в некоторых фарах стекло также выполняет и функцию рассеивания света), отражателя и осветительного элемента – лампы. Прежде чем перейти к разговору о характеристиках автомобильной лампы, надо помнить, что отражатель в фаре тускнеет, пылится, со временем осыпается. Принято считать, что за год эксплуатации отражатель может терять от 7 %до 15% светоотдачи. В какой-то момент наступает ситуация, когда вставив в фару даже самую яркую лампу, не решается проблема освещенности дороги. При этом «встречные» автомобилисты не очень восторженно воспринимают яркие лампы, светящие «в никуда». Вывод: за состоянием отражателя необходимо обязательно следить.

Лампы.

С развитием автомобилестроения развиваются и технологии освещения дороги. Не будем лезть в архивы старины, рассмотрим те изделия (автолампы), которые можно встретить на автомобилях в наши дни.

Прежде всего, это галогеновые лампы накаливания, ксеноновые лампы и, получившие развитие в последние годы, светодиодные лампы. Рассмотрим эти технологии по порядку и сравним друг с другом.

Галогеновые лампы.

Галогеновая лампа в упрощенном варианте – это вольфрамовая спираль, находящаяся в атмосфере «буферных газов», преимущественно паров брома или йода. При прохождении электрического тока через спираль, вольфрам нагревается и излучает поток света, при этом окисляется. Пары галогена восстанавливают окисленный вольфрам обратно в спираль.  Эти процессы хорошо изучены и технически отработаны. Процессы окисления заставляют лампу со временем «стареть». Поэтому срок службы автомобильной галогеновой лампы обычно составляет 400-800 часов работы. При этом эффективная светоотдача составляет от 20 до 22 Lm/w. Световой спектр галогеновой лампы обычно колеблется в пределах 2700-3000 К. Такой спектр свечения обычно называют «теплый». Этот спектр свечения хорошо работает в туман, но на мокрой дорогу человеческий глаз лучше воспринимает высокий спектр свечения. Лампы с высоким спектром свечения бывают нейтрального (или солнечного) света (4100-5000 К) и холодного (свыше 5000 К).

Для галогеновых ламп пытаются поднять световой спектр путем дополнительного покрытия колбы инертным слоем. Но такое покрытие увеличивая температуру колбы, уменьшает срок службы самой лампы. Также дополнительное покрытие изменяет неоспоримое достоинство галогеновой лампы – цену – явно не в лучшую для покупателя сторону.

Ксеноновые лампы.

Ксеноновые лампы работают по другой технологии. Комплект состоит из блоков розжига и лампы. На лампу подается сначала кратковременный пусковой ток в приделах 23 kV для создания электродуги в колбе, а затем 85 V поддерживающего напряжения. Лампа представляет собой колбу с двумя электродами, в которую закачаны инертные газы (ксенон) с добавлением ртути, солей натрия и скандия. При прохождении высоковольтного импульса возникает электродуга, испаряющая твердые соли в газ и ионизируя их вместе с ксеноном. Затем возникает свечение ионизированного газа.

Преимуществом является высокий КПД (коэффициент полезного действия) по сравнению с галогеновой лампой. При мощности в 35 w лампа дает 3600-4200 Lm(100-140 Lm/w), в то время как галогеновая при мощности 60 w всего 1650 Lm максимально. Мощность ламп в 35 wдает возможность снизить нагрузку на генератор автомобиля, при этом высокий световой поток хорошо освещает дорогу. Световой спектр у ксеноновой лампы может колебаться в широком диапазоне. Это позволяет подобрать освещенность максимально комфортную для глаз водителя.

Из недостатков можно выделить сложность комплекта ксеноновой лампы. Для правильного рассеивания света перед автомобилем лампа должна быть установлена в линзу. Итак: для установки комплекта ксенонового света надо два блока розжига, две лампы, две линзы. Для установки обычно необходимо разбирать фару. В сумме довольно затратный процесс. Еще один из недостатков – это время выхода свечения лампы на номинальный режим. У стандартной ксеноновой лампы он может доходить до 10 секунд. И всеже преимущества  ксенонового света по сравнению с галогеновым неоспоримы. Однако технологии не стоят на месте и на смену лампам накаливания и газорозрядным лампам приходят светодиоды – LED (light-emittingdiode).

LED лампы.

Кратко о технологии. При пропускании электрического тока (электронов) через полупроводник в одном из направлений (кремний, индий, галлий и др.) возникает свечение, связанное с выделением кванта света (фотонов). Этот процесс был замечен физиками еще 100 лет назад, но технологично дешевый диод смогли создать японские ученые в начале 1990-х годов. За это открытие в 2014 году они получили Нобелевскую премию по физике. Направление считается перспективным и динамично развивающимся. Открытие привело к резкому росту интереса к LED-технологиям. За короткое время они вошли в повседневную нашу жизнь, не обошли вниманием и автомобильную промышленность.

Преимущества светодиодных ламп:

  1.       Высокая светоотдача. По этому параметру светодиоды сравнялись с газоразрядными лампами, достигнув показателя 120-140 Lm/w (люмен на ватт)
  2.       Виброустойчивость (отсутствие нити, колбы и др.)
  3.       Длительность срока службы около 50 000 часов. Однако стоит заметить, что на работу светодиода влияние оказывает качество изготовления самого кристалла и особенно теплоотвод. На рынке зачастую встречаются изделия, в которых правильно не просчитан поглотитель тепла, выделяемого при работе светодиода. Это приводит к быстрой деградации кристалла, что в свою очередь связано с потерей светового потока (яркости) или полному выходу из работы. Температура работы светодиода не должна превышать 60 ⁰С.
  4.       Включаются сразу и на полную яркость.
  5.       Не применяются химически активные вещества (экологичность) и не требуется высокого напряжения (безопасность)

Спектр свечения такой же, как и у ксеноновых ламп – широкий. От теплого 2700 К до холодного белого 6500 К и выше.

Недостатков немного коснулись выше. Товар, поставляемый на рынок Украины, не всегда соответствует необходимым критериям. Проблем несколько:

  1.       Недостаточное качество кристалла (полупроводника).
  2.       Неправильно установленный теплоотвод.
  3.       Для хороших производителей (Cree, Philips) очень высокая цена.

Рассмотрим предложение светодиодной продукции на украинском рынке для фар головного света.

На рынке представлено несколько вариантов продукции. Светодиоды делятся на разные группы по применению чипа и по схеме охлаждения. В данное время можно встретить чип (комплекс кристалл, люминофор, корпус) производства Cree, Philips и разных китайских производителей. Philips применяет чип со стороной в несколько миллиметров, который в размере не отличается от диаметра спирали лампы накаливания. Это дает возможность хорошо сфокусировать светодиод в фаре. Китайские производители научились делать такие же чипы по размерам с несколько ухудшенными параметрами. Это дает возможность нормальной фокусировки и приемлемой цены.

Другой вариант – это чип с COB-технологией (несколько кристаллов залиты люминофором). По яркости эти чипы лучше, но их размер не дает правильной фокусировки в фаре. Нельзя применять в качестве ближнего света. Диод с таким чипом хорошо применим для дополнительных и противотуманных фар. Еще одним важным различием является теплоотвод и система охлаждения. По этому параметру изделия делятся на активное охлаждение, с применением вентилятора, и пассивное, с применением теплопроводящих лент или радиаторов. Охлаждение вентилятором дает выше КПД. В связи с этим можно использовать чип с повышенной мощностью. Однако надежность вентилятора ниже, чем радиатора. Выход из строя влечет за собой поломку всего изделия. Особенно высокая вероятность поломки в зимнее время. Радиатор же наоборот при повышенных температурах летом не всегда обеспечивает достаточный теплоотвод.

Конечно, если бы какая-то модель имела неоспоримые преимущества, мы бы использовали только ее. Но, к сожалению, такой нет. Поэтому выбор приходится делать применимо к конкретным требованиям и условиям.

Комментарии

Оставьте ваш комментарий

вверх