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».
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.
«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.
О ксеноне слышали все, многие знают, что он лучше освещает дорогу, чем галогенные лампы. В этой статье рассмотрим все преимущества и недостатки ксенона
перед обычными лампами, а также затронем тему "колхозного" ксенона
..
По статистике, 50% всех ночных автокатастроф происходит по причине плохого освещения дороги. Кроме того доказано, что водителям в возрасте требуется более яркое освещение по сравнению с молодыми водителями. Поэтому рынок автомобильных галогенных ламп постепенно меняется на газоразрядные лампы (ксенон, xenon или HID).
HID (High-Intensity Discharge) - эта аббревиатура в переводе с английского означает, что в лампе для получения светового излучения используется электрический разряд высокой интенсивности. Почему именно ксенон?
В ксеноновых газоразрядных лампах светится не раскаленная нить, а сам газ или если быть точным - электрическая дуга, которая возникает между электродами при газовом разряде при подаче высоковольтного напряжения.
Газоразрядный ксенон на порядок эффективнее самых совершенных ламп накаливания
. На бесполезный нагрев он расходует всего 7-8%, электроэнергии, а не 40%. Соответственно меньшее потребление энергии (35Вт против 55Вт у галогенных), а свет ярче (3200лм против 1500лм).
Устройство газоразрядных ламп сложнее
. В конструкции присутствует специальный модуль зажигания, главной задачей которого - зажечь газовый разряд. Для этого нужно из 12 «постоянных» вольт получить короткий импульс из 25 киловольт (переменного тока), с частотой до 400 Гц.
Когда лампа зажглась (для разогрева требуется некоторое время), электроника снижает напряжение до 85 вольт, которых достаточно для поддержания разряда.
Сложность конструкции поначалу ограничивалась только ксеноном в ближнем свете
, то есть дальний свет оставался по старинке - "галогенкой".
Через некоторое время конструкторам удалось объединить ближний и дальний свет в одной фаре.
Получить "биксенон" стало возможным двумя способами
:
1)Прожекторные фары
(например, Hella). Переключение режимов света осуществляется экраном, который находится во втором фокусе эллипсоидного отражателя. В режиме ближнего света шторка отсекает часть лучей, а при включении дальнего света шторка прячется и больше не препятствует световому потоку. 
2)Отражающий тип фар
. "Двойное действие" газоразрядной лампы обеспечивается взаимным перемещением рефлектора и источника света. В итоге вслед за фокусным расстоянием изменяется и светораспределение. В результате тестов выяснилось, что применяя отдельные газоразрядные лампы для ближнего и дальнего света, можно получить до 40% лучшей освещенности, чем у прожекторной фары. Однако и модулей зажигания потребуется уже не два, а четыре (пример, Volkswagen Phaeton W12). Читайте также про отличия ксенона от биксенона .
По мере развития технологий ксенон постоянно совершенствовали
, делая его более надежным и функциональным. Каждая скачок развития ксенона разделяют на поколения
(поколения блоков розжига). 
Пример , использования ламп ксенона на разных моделях автомобилей.
Цвет ксенона представляет собой модель, которая говорит, как должен быть нагрет газ внутри колбы, чтобы лампа светила тем или иным цветом. На выбор множество производителей предлагает ассортимент из трех основных видов цветовых температур:
Чем выше температура
, тем больше она будет отдавать в голубой свет и тем меньше яркость света.Поэтому, ксенон, который устанавливается с завода имеет цвет свечения ксенона - 4300 Кельвинов. Эта температура ксенона наиболее рекомендуемая , если Вы хотите получить ксенон с максимальной видимостью дороги.
По мере увеличения температуры будут меняться и свойства ксенона
:
Ксенон 5000К
- потеря в яркости с 4300К минимальна, около 100-200 люмен.
Ксенон 6000К
- показатель освещенности уже сильно падает, и в плохую погоду (дождь, снег, слякоть) освещения будет не хватать.
Какая температура ксенона лучше?
Рекомендуется выбирать ксенон между двумя цветовыми температурами 4300К и 5000К .
Теперь вспомним времена, когда было процветание "китайского/корейского" ксенона
. Я говорю о низкокаственых комплектующих, которые при установке в исправную фару не гарантировали хорошего результата. Такие лампы были часто кривые или разноцветные (синий, зелёный, фиолетовый, а спектр света - очень важен). Это все речь о ксеноне в ближнем свете, а если рассматривать биксенон в корейском/китайском исполнении, тогда вообще только эмоции:)
Конечно, были и достойные образцы, но они и отличались на порядок в цене.
При неправильной установке низкокачественного ксенона получается :
В результате, "колхозный" ксенон становится более опасным, чем штатные галогенные лампы
. Для предотвращения роста аварий связанных с таким ксеноном был принят закон, который ужесточил требования к ксенону.Сейчас многие автолюбители начинают задаваться вопросом – что лучше ксенон или светодиоды? Прогресс дошел и до осветительных приборов автомобиля. Становится понятно, что технология галогенных ламп устаревает и все больше и больше производителей переходят на новые системы освещения автомобиля. Ксеноном уже никого не удивить, но в последнее время стали очень сильно развиваться светодиодные фары автомобиля. Практически каждый автопроизводитель внедряет светодиодную подсветку или основное освещение на светодиодах. Так что выбрать из технологий будущего? Заинтриговал, читайте дальше…
Сразу хочется отметить, что технологии очень разные, принципы их работы различаются, что говорится кардинально, здесь нет общего знаменателя, нет общих частей! Но есть яркое очень, яркое свечение, от 3000 Lm (Люмен) и выше. В начале нашей статьи начнем говорить про ксенон, все же он первым начал устанавливаться в широком применении в фары.
Работа этих ламп основана на принципе «зажигания» электрической дуги в специальном газе. Обычно таким газом является одноатомный, без цвета и запаха инертный газ – КСЕНОН. Он применяется очень часто и дуга в нем очень яркая.
Лампа представляет из себя — закрытую колбу, в которую закачен только один наш газ, также туда устанавливаются два электрода, между которыми и возникает электрическая дуга. Чтобы ее зажечь нужно очень большое напряжение, в 25 000 Вольт, для этого и используется «блок розжига».
Свечение этой «дуги» в газе, очень яркое они как минимум превышает свечение галогена в 2, а иногда и 3 – 4 раза! Например, обычный галоген горит с силой светового потока в 1500 Lm, а вот ксенон может «выжать» и до 6000 Lm. Разница «на лицо».
Плюсы ксенона
1) Это очень яркий и мощный поток света, который освещает дорогу намного лучше, чем обычные галогенные фары. Он пробивает любой туман и «слякоть». А это значит безопасность и обзорность.
2) Ксеноновая лампа по сравнению с обычной галогенной намного долговечнее, срок службы ксенона от 2000 до 2500 часов, а вот галоген 150 – 600 часов. У него нет нити накаливания, а соответственно тут нечему рваться, он не боится ударов и тряски кузова. Если ездить в день 2 – 3 часа, он прослужит около 4 лет, не меньше.
3) Еще один плюс меньшая температура самой лампы. То есть — можно поставить в стандартную фару, и он будет греться меньше чем галоген. У ксенона всего лишь 7 — 10% энергии преобразуется в тепло, а вот у галогена аж 40 %.
Теперь о минусах ксенона
1) Не весь ксенон разрешен. По закону РФ разрешен только тот, который штатно ставится на заводах изготовителя. ТО есть если вы поставили «кустарный» китайский аналог, то вас за это могут оштрафовать, даже можно прав лишиться на полгода или год (сейчас точно не помню). При прохождении ТО (техосмотра), обязательно заставят снять его.
2) Сложное оборудование. При установке нужно устанавливать сложное оборудование. Для того чтобы зажечь лампу нужно напряжение в 20 — 25 000 В, а затем нужно поддерживать «горение» с напряжением в 40 – 60 В (с частотой 300 Гц). Штатная система автомобиля никогда не выдержит такого напряжения, поэтому устанавливаются «блоки розжига». А они громоздкие, не умещаются в штатную фару, крепятся снаружи, иногда на лонжеронах.
3) Чуть увеличенный расход. Ксеноновый блок хоть и берет на себя основную роль по повышению электричества, но от генератора автомобиля все равно требуется больше энергии, большая нагрузка – чуть больший расход топлива, потому как нагрузка на двигатель. Расход конечно не существенно вырастает, но 0,1 литра на 100 км вы все равно отдадите.
4) Недешевое оборудование. Сами лампы, да и оборудование не из дешевых. Стоимость «кустарного» ксенона доходит до 3 000 рублей, это без установки. Фирменный ксенон стоит еще дороже, доходит до 10 000 рублей. Причем со временем световой поток ксенона меняется в цвете, и если у вас перегорела одна лампа, то менять их нужно в паре, иначе фары будут светить разным цветом.
5) Также не стоит забывать, что это очень мощная система освещения. Нужно продумывать наклон света фар, не стоит их сильно задирать вверх даже «ближний» свет, иначе вам будут моргать встречные машины. Сейчас практически от всех производителей автомобилей с ксеноном, требуют автоматический корректор угла наклона фар.
6) Сложное совмещение ближнего и дальнего света в одной фаре. Нужна установка биксенона, а это еще больше удорожает конструкцию. Ведь там переключение идет посредством перемещения линзы, он ближнего до дальнего положения, стоят соленоиды или другие переключатели.
Однако на данный момент, система этого освещения является самой надежной (работают около 4 лет), да и цена хоть и может доходить до 10 000, не брендовый можно взять около 2500 — 3000 рублей. Но блин проблемы с законом и ослепление встречных водителей, это не совсем хорошо. Можете задать а как сотрудники ГИБДД, смогут вычислить не заводские ксеноновые лампы? ДА все просто – на наших ВАЗ, они вообще не устанавливаются, поэтому если на КАЛИНА, ГРАНТА, ПРИОРА или ВЕСТА, обнаружится — будут проблемы.
Теперь в нашей статье, поговорим о мощном оппоненте, о светодиодных лампах.
Это совершенно другая технология, прочная, экономичная, развивающаяся сейчас глобальными темпами. По сути это полупроводник, который электрический ток преобразует в свечение. Его особенность — он имеет плюс и минус, и если перепутать клеммы он работать не будет. Состоит из полупроводникового кристаллического элемента, на токонепроводящей подложке, корпус с контактами, и оптическая система. Внутренне пространство, между кристаллом и линзой, заполняют специальным силиконовым составом.
По сути здесь также гореть нечему, тут нет нити накаливания, и прочих трясущихся элементов, поэтому прекрасно служит на неровных дорогах. Однако при неправильном использовании, кристалл может быстро деградировать и выходить из строя, но про это чуть позже.
Что еще хочется отметить, сейчас светодиоды выпускаются уже третьего поколения, они очень сильно развиваются, с каждым поколением повышается их надежность, световой поток и устойчивость к неблагоприятным средам.
Первые поколения не могли конкурировать ни с галогеном, ни тем более с ксеноном, их световой поток еле дотягивал до 500 – 600 Lm, хотя китайские производители заверяли — что в них 10 000 Lm! Чистый воды развод!
Однако сейчас появились системы с драйвером, определенным стабилизатором напряжения, именно он позволяет светиться в 4, а иногда и в 5 раз ярче. Сейчас не предел и 4000 Lm. Однако страдает их ресурс.
Плюсы светодиодов
1) Первый и самый большой плюс светодиодов, это их энергопотребление. Оно в разы, меньше чем у галогена и ксенона. Светодиодная лампа, которая выдает световой поток, равный потоку 60 Ваттной галогенной лампе, берет всего 20 – 30 Ватт энергии (если есть специальный драйвер).
2) Экономия топлива. Чем меньше берется энергии, тем меньше расходуется топлива. Нагрузка на генератор от осветительных приборов падает, а соответственно нагрузка на двигатель также падает – вы экономите на топливе. Опять же ждать, что вы сэкономите литры не стоит, но все же 0,1 — 0,2 литра на 100 километров запросто можно добиться.
3) Хотя есть специальный драйвер. Его зачастую можно спрятать в резиновый чехол фары, то есть резать и выносить наружу ничего не нужно. Справедливости ради – в некоторые фары, они все же не лезут.
4) Световой поток. Конечно старые светодиодные лампы, с натяжкой можно было назвать яркими, они могли , а вот ксенон по яркости нет. Но опять же прогресс не стоит на месте, и выходит третье поколение ламп, которые основаны на совершенно других светодиодах. Теперь световой поток намного превосходит галогенные лампы и практически добирается до ксенона. Иногда и не различить что установлено в фаре, ксенон или светодиоды, свечение одинаково сине – белое яркое. .
5) Светодиоды можно устанавливать и никто вам не запретит его использовать, даже по закону. Все дело в том, что светодиоды имеют множество цветов свечения, при желании можно хоть красный или синий свет фар сделать. Также можно подобрать цвет и мощность обычного галогена, то есть будет не понятно, что у вас установлено галогены или светодиоды. А как гласит закон – если световой поток ни чем не отличается, то и запрещать нечего. Они официально разрешены законом РФ, также их можно предъявлять на техосмотре.
6) Световой поток. Светит ярко, но не слепит водителей как у оппонента. Здесь свет рассеянный, и вблизи освещает большую площадь, что реально полезно в туманы и слякотную погоду.
7) Формы и размеры. Сейчас можно установить светодиодное освещение практически на все автомобили, то есть формат и размер ламп не отличаются от галогенных. Зачастую сочетают в себе и ближний и дальний свет.
8) Цена. Стоят сейчас недорого, столько же сколько ксеноновые лампы. Разница минимальна.
А вот минусов у светодиодов не так много, но они все существенные.
Минусы светодиодов
1) Температура. Современные системы с «драйверами» очень сильно греются из-за большого потока энергии. Поэтому обязательно охлаждение, ставятся радиаторы зачастую с «кулерами». Без них они очень быстро выйдут из строя.
Передние фары в системе освещения автомобиля занимают центральное место. Они освещают дорогу перед автомобилем, а также служат для обнаружения автомобиля и его намерений другими участниками движения. Все это обеспечивает необходимый уровень безопасности и комфорта.
Передняя фара объединяет, как правило, несколько приборов освещения в одном корпусе: фара ближнего света, фара дальнего света, габаритный фонарь, фонарь указателя поворотов, дневные ходовые огни (при наличии). Объединенная конструкция носит название блок-фара . Основными световыми приборами в ней являются фары ближнего и дальнего света. К передним фарам относятся и противотуманные фары, которые устанавливаются отдельно.
Ближний свет фар является основным для движения в темное время. Он характеризуется ассиметричным характером (световой пучок растянут вдоль правой стороны), наличием светотеневой границы (теневая область выше, яркая область ниже определенной границы). В фаре ближнего света реализован компромисс между ослеплением других водителей в разумных пределах и достаточно высоким уровнем освещения.
Дальний свет фар обеспечивает максимальную дальность освещения дороги, т.к. не имеет ограничений. С другой стороны фара дальнего света создает максимальное ослепление других водителей, поэтому ограничивается в применении. Система адаптивного освещения значительно повышает эффективность использования дальнего света на автомобиле.
Передние фары современного автомобиля являются сложными техническими системами и в своем роде произведениями искусства. Они индивидуальны для каждой новой модели автомобиля. В зависимости от комплектации автомобиль может иметь несколько конструкций фар. Ведущими производителями автомобильного освещения являются компании Hella, Al-Automotive Lighting, Philips.
Классическая фара объединяет источник света, отражатель и рассеиватель. В передних фарах применяются следующие источники света: лампа накаливания, галогенная лампа, газоразрядная лампа, светодиоды.
Представляет собой вольфрамовую нить, помещенную в стеклянную колбу. При работе лампы происходит нагрев нити, который сопровождается испарением вольфрама с поверхности. Нить утончается и со временем перегорает. Помимо этого, при испарении вольфрама происходит потемнение лампы.
В галогенной лампе вольфрамовая нить окружена галогенным газом (йод, бром), что позволяет поднять температуру нити и увеличить уровень освещения. Срок службы галогенной лампы (до 1000 часов) намного больше обычной лампы накаливания, т.к. нагревание вольфрама происходит по замкнутому циклу. При испарении вольфрам соединяется с газом и циркулирует по колбе. При соприкосновении с нитью накаливания соединение распадается, а вольфрам оседает на нити.
В газоразрядной лампе (High-intensity discharge, HID) световой поток создается за счет нагрева газа высоким напряжением. В автомобильных газоразрядных лампах используется ксенон, имеющий высокую световую эффективность. Для розжига и питания ксеноновой лампы требуется дополнительное оборудование, которое значительно увеличивает стоимость фары. Срок службы газоразрядной лампы достигает 2000 часов.
(Light Emitting Diode, LED) в качестве автомобильных источников света набирают стремительную популярность. Они имеют срок службы до 3000 и более часов, потребляют меньше энергии и обеспечивают приемлемый уровень освещенности. В настоящее время светодиоды широко используются в качестве источников света внутреннего (подсветка приборов , индикаторные лампы ) и внешнего (задние фары , дополнительные стоп-сигналы , дневные ходовые огни ) освещения. С 2007 года светодиоды белого спектра свечения начали использоваться в качестве источников ближнего и дальнего света.
Источники света характеризуются рядом параметров: напряжение, мощность, световой поток. Производным этих параметров является световая отдача (световой поток на единицу мощности ), выступающая своеобразным показателем эффективности и экономичности лампы.
Основные характеристики источников света для сети 12В приведены в таблице:
Отражатель в зависимости от типа фары обеспечивает отражение света от источника непосредственно на дорогу или оптическую линзу. Отражатель изготавливают из пластмассы или металла. Более универсальные пластмассовые отражатели, позволяющие создать любые геометрические формы. На поверхность отражателя нанесен тонкий слой алюминия.
Основные типы отражателей: параболический, свободной формы и эллипсоидный. используется в классических фарах, в которых уровень освещенности пропорционален размеру отражателя (больше отражатель больше света).
(Homogeneous Numerically Calculated Surface, HNS) разделен на отдельные участки (вертикальные, радиальные), которые имеют свое фокусное расстояние и оптимизированы на определенный характер отражения света. Отражатель типа HNS обеспечивает высокую однородность освещения. Геометрическая поверхность отражателя разрабатывается с помощью компьютерного моделирования.
Параболический отражатель и отражатель свободной формы составляют основу отражательных (рефлекторных) фар.
Является частью полиэллипсоидной системы освещения (Poly Ellipsoid System, PES). Эллипсоидный отражатель совместно с оптической линзой позволяет значительно сократить размеры фары при сохранении уровня освещения и направленности светового пуска. Эллипсоидный отражатель имеют проекционные (прожекторные) фары, в обиходе их называют линзованные фары .
Роль рассеивателя в современных фарах минимальна, т.к. распределение света осуществляется в основном отражателем. С 1992 года широко используются пластмассовые рассеиватели.
В настоящее время галогенные фары являются самым распространенным типом фар. В них в качестве источника света используется галогенная лампа. Галогенные фары используются для ближнего и дальнего света. Конструктивно фары могут быть разделены и совмещены, т.н. би-галоген. В фарах ближнего света используются отражатели свободной формы или эллипсоидные отражатели, для дальнего света – отражатели свободной формы или параболические отражатели.
Создание светотеневой границы ближнего света в совмещенных фарах производится двумя способами: светоотражающий колпачок на галогенной лампе с двумя нитями накаливания, световой экран в проекционной системе. Поддержание определенного положения фары относительно плоскости кузова обеспечивает электромеханический корректор .
Ксеноновые фары имеют большую популярность благодаря высокому уровню освещения. Фары предлагаются в качестве базового оборудования автомобилей бизнес и премиум класса, а также опционально для бюджетных автомобилей. В отличие от галогенных фар ксеноновые фары имеют более сложную конструкцию. Помимо собственно фары в систему включен блок зажигания и электронный блок управления, которые обеспечивают воспламенение газа импульсом напряжения переменного тока 10-20 кВ и питание электроэнергией во время работы.
Ксеноновые фары могут быть рефлекторными и прожекторными, при этом прожекторные фары более популярны у потребителя. Отдельно для ближнего и дальнего света ксеноновые фары применяются достаточно редко. В основном используются би-ксеноновые фары, в которых функции ближнего и дальнего света реализованы в одной фаре. Создание светотеневой границы в би-ксеноновых фарах осуществляют несколькими способами:
Би-ксеноновые фары оборудуются, как правило, модулем поворота в вертикальной и горизонтальной плоскости. Это значительно расширяет область применения фары. Ввиду особенности конструкции ксеноновые фары в обязательном порядке снабжаются автоматическим корректором фар и стеклоомывателем фар .
Светодиодные фары для головного света начали применяться совсем недавно и примеров их использования не так много – ряд моделей Audi, Cadillac, Lexus. Например в Audi R8 светодиодная фара состоит из трех многокристаллических светодиодов. Каждый многокристаллический светодиод включает два простых светодиода, каждый со своим отражателем. Световой поток от всех светодиодов преобразуется в общей проекционной линзе. Для создания светотеневой границы в светодиодной фаре используется световой экран. Несмотря на значительные преимущества, светодиодные головные фары применяются пока очень редко.
Ряд производителей предлагают светодиодные лампы с цоколем для постановки в штатные места галогенных ламп. Такие светодиодные лампы, несмотря на то, что светят очень ярко, не обеспечивают требуемого уровня освещения.
Как известно, качество света, исходящего из головных фар автомобиля, напрямую влияет на качество и детализацию обзора дороги в темное время суток. Исходя из статистических данных, можно без преувеличения отметить, что некачественный световой поток - довольно серьезный недостаток автомобиля. Зачастую большой процент аварийных ситуаций происходит именно из-за плохой видимости дорожной обстановки в ночное время. Несмотря на высокий технологический прорыв автоиндустрии, почти каждое третье авто на дорогах общего пользования не имеет должного головного освещения.
Качество светового луча, который излучает головная фара, зависит от ряда факторов.
Во-первых, это техническое состояние электрооборудования авто. При неисправности генератора или же его составных деталей вырабатываемой электроэнергии будет недостаточно для оптимального обеспечения ламп энергией. Вторым фактором является конструктивная особенность фары в целом. Яркость света может зависеть от состояния и формы отражателя и рассеивателя. Третьей причиной тусклости может быть использование некачественных изделий.
Если в первых двух случаях проблема способна привести к ощутимым финансовым и временным затратам, то замена ламп в фарах - дело довольно простое. Достаточно лишь приобрести и установить их.
Единственная проблема, с которой сталкиваются автомобилисты, - это то, какие лампы лучше поставить в фары. Даже учитывая высокую стоимость изделия, водители зачастую отдают предпочтение ксенону. Это обусловлено тем, обеспечивает прекрасную обзорность дороги даже в условиях непогоды. При этом его воздействие на человеческий глаз не имеет противопоказаний. Лампочки ксенон излучают световой поток, подобный естественному что дает возможность управлять автомобилем длительное время в темное время, при этом не чувствовать усталости и особой нагрузки на глаза. С учетом этого фактора управление транспортом является более комфортным и безопасным.
В условиях дождя или густого тумана видимость дороги и иных участников дорожного движения особенно затруднена. Если фары автомобиля оснащены то луч не может в полной мере просвещать пелену тумана и дождевой стены. Это приводит к аварийным ситуациям. Поток света от ксенона в три раза превосходит по качеству свет галогеновых ламп и позволяет иметь перед собой большую площадь обзора.
Стоит отметить, что производители ксеноновых изделий гарантируют долгий срок эксплуатации устройства - почти три тысячи часов, в то время как срок работы галогеновой фары составляет лишь пятьсот часов. При этом потребляемая мощность первого составляет всего 35 Вт, а второго - 60 Вт.
Даже исходя из этих показателей можно видеть, что эффективность и экономические характеристики ксеноновых ламп в несколько раз превосходят характеристики галогена.
Учитывая тот фактор, что оптика Н4 не меняет своей сути (две нити накала), на данный момент эта лампа имеет всевозможные модификации и конструктивные изменения. Разнообразные модели данного устройства направлены на определенного покупателя со своими отличительными особенностями. Составляющие газа в колбе, материал и форма держателей электродов, спираль - все это влияет на технические показатели лампы. Также на качестве светового потока отражаются определенные технологические секреты различных фирм-производителей и способы сборки ламп. На то, что изделия различных фирм могут иметь свои особенности, указывают различные тестовые испытания.
В данное время рынок автозапчастей имеет несколько видов такого оборудования, как лампочки H4, которые можно разделить на условные категории по способу эксплуатации, долговечности и мощностным показаниям:
Оптика Н4 предназначена для монтажа в обычную фару автомобиля и имеет стандартную мощность 60-65 Вт. В зависимости от того, какой электрод лампы излучает свет, в таком режиме она и работает - ближний либо дальний свет. Использование более мощных изделий не рекомендуется без установки дополнительного электронного оборудования, так как возможно перегрузить проводку электросети авто и повредить генератор. Световые устройства отличаются стабильной и бесперебойной работой в течение всего срока службы, что стало характерным с применением современных технологий производства. С выходом закона об обязательном использовании ближнего света фар в дневное время суток производители приступили к выпуску стандартных ламп Н4 с увеличенным эксплуатационным ресурсом. Использовать такие изделия можно практически круглые сутки, при этом не нанося ущерба автомобилю и самой лампе.
Альтернативой галогеновым и ксеноновым изделиям может быть лампа передней фары диодного типа. Такие аналоги имеют ряд особенностей и преимуществ. Период эксплуатации устройства составляет до 50 000 часов. При этом она не греется и потребляет очень маленькое количество энергии. Если рассматривать подробно, то диодная лампа H11-18SMD оснащена восемнадцатью световыми диодами типа 5050 SMD и устанавливается под цоколь Н11.
Как правило, такими лампами комплектуются головные фары автомобилей зарубежных производителей. Они отлично выполняют функции ближнего света и дополнительной подсветки, а также могут быть дополнительно установлены в стандартные противотуманки.
Диодная имеет следующие характеристики. Яркость излучаемого света составляет 290 лм, потребляемое напряжение равно 12 В, мощность - 1,8 Вт. Лампа имеет скромные габаритные размеры - 38х38х50 миллиметров.
Во многом выбор ксенонового устройства зависит от конструктивных особенностей фары. В том случае, если фара-блок предназначена для установки лампы с одним электродом каления, то на нее устанавливается обычный тип ксенона. Когда заводом-изготовителем рекомендуется устанавливать изделия с двумя электродами каления, в фару монтируется биксенон.
Эти лампочки ксенон имеют в конструкции электромагнитную металлическую шторку, прикрывающую часть стеклянной колбы. Стоит отметить, что, возможно, будет необходимо заменить и рассеиватель фары. Это обусловлено тем, что стандартный рассеиватель равномерно разбивает поток света, а для эффективности работы ксенона световой пучок нужно фокусировать в определенный поток. Применение обычного рефлектора и ксеноновых ламп приводит к тому, что водители встречных автомобилей подвергаются эффекту ослепления. Это чревато различными аварийными ситуациями, возможно, с летальным исходом.
Световая температура излучения любого ксенона является основной характеристикой при вопросе, какие лампы лучше поставить в фары. Эти показатели измеряются в кельвинах и характеризуют световую интенсивность излучения и спектр.
Диапазон световой температуры имеет следующие параметры:
Приобретая лампы для головных фар, следует с особой серьезностью отнестись к выбору фирмы и страны-производителя, так как качество исполнения устройства напрямую влияет на безопасное дорожное движение. Даже при низких скоростях неожиданно погасшая оптика может привести к непоправимым последствиям.
Главной гарантией надежности изделия служит репутация производителя и соответствующий пакет документов, который должен указывать на принадлежность и гарантию качества данной продукции. Не стоит приобретать ксеноны сомнительного производства, даже если торговый представитель их рекламирует как качественный товар.
Эти две компании достаточно давно закрепились на мировом рынке как производители автомобильных электронных аксессуаров, и в частности автомобильных ламп. Имеют высокую репутацию и качество выполнения изделий.
Довольно известная немецкая фирма, которая входит в число лидеров по производству ксеноновых ламп. Продукция этой компании пользуется популярностью и высоким доверием среди отечественных автолюбителей, которые с охотой приобретают лампы для фар автомобилей этой марки. Производитель регулярно усовершенствует технологию изготовления и имеет на своем счету серьезное количество запатентованных разработок и нововведений.
Сторонникам японского качества и надежности можно посоветовать лампы производителя IPF. Стоит отметить, что цена изделий этой компании довольно существенна. Это обусловлено применением новейших технологических разработок в плане конструкции и применяемых материалов, а также особенностями производства.
Продукция этого тандема корейских компаний в основном устанавливается на автомобили бюджетного класса. Лампы данных производителей имеют достаточную надежность и гарантию качества, но при этом доступную цену. По сравнению с продукцией именитых компаний и брендов изделия этих фирм уступают в качестве, но вполне пригодны для повседневного использования на недорогом автомобиле.
Впрочем, какие лампы лучше поставить в фары своего автомобиля - сугубо личное дело каждого автовладельца. Все зависит от предпочтений и его осведомительности, а также от конструкции фар и технических показателей авто. Приобретая световые устройства, следует прислушаться к рекомендациям продавца-консультанта, который поможет профессиональным советом при выборе. Ну и конечно же, не приобретать дешевый китайский ксенон.
Итак, мы выяснили, какие световые элементы лучше приобрести для своего автомобиля.
