Автолампа: ЛИКБЕЗ

Качество работы фар практически наполовину зависит от характеристик используемых ламп. Об их разновидностях и особенностях и пойдет речь .

Существует несколько разновидностей ламп — накаливания (обычные и галогенные) и газоразрядные, называемые в народе ксеноновыми. Обычные лампы накаливания представляют собой электровакуумный прибор, источником света у которого является вольфрамовая спираль или биспираль, установленная на специальных электродах в колбе из силикатного стекла. Обычные лампы накаливания, маркирующиеся как R2, имеют целый «букет» недостатков. Во-первых, на стенках колбы оседает испаряющийся вольфрам, что уменьшает светоотдачу лампы. Во-вторых, для получения более белого света вольфрамовую нить накала нельзя раскалить выше определенных границ, иначе произойдет испарение металла. В-третьих, для увеличения силы света лампы необходимо увеличивать длину нити, что вызывает нарушение фокусировки светового пучка. Кроме того, в обычных лампах накаливания на выработку света затрачивается лишь небольшая часть электроэнергии, а остальная ее часть превращается в тепло. На Западе этот тип ламп давно не применяется, у нас их можно встретить на старых легковых автомобилях, грузовиках и автобусах, а также в сельхозтехнике.

Поиски решения вышеперечисленных проблем привели к созданию галогенных ламп, у которых стеклянная колба заполняется газом галогенов или их смесью из 20-30 компонентов. Эти газы обеспечивают возврат частиц вольфрама с поверхности колбы на спираль, что исключает потери световой энергии из-за загрязнения стекла. Колба галогенных ламп изготавливается в виде цилиндра из жаростойкого кварцевого стекла. Использование газов галогенов позволило увеличить рабочую температуру спирали до 2700-3000 0С, благодаря чему светоотдача ламп накаливания достигает 22-25 лм/Вт, что в 1,5 раза больше светоотдачи обычных ламп. Таким образом, при одинаковой мощности световой поток галогенной лампы в 1,5-2 раза выше, чем обычной.

Во многих странах Европы существует требование включать ближний свет даже в дневное время. Это вызвало спрос на лампы с более продолжительным сроком службы, чем у стандартных. Например, у OSRAM такая лампа называется Light&Day и светит втрое дольше, чем стандартная.

Газоразрядные лампы для автомобильных фар появились не так давно — в начале 90-х годов. Работают они совсем по другому принципу — в среде газа (наиболее часто ксенона) зажигается электрическая дуга, формирующая небольшую сферу горящего газа с почти солнечной температурой. Излучаемый в процессе горения свет настолько яркий, что иногда кажется голубым. Ксеноновые лампы имеют целый ряд преимуществ: они долговечны, не боятся вибраций, а излучаемая ими энергия света в 5-5,5 раза выше, чем у обычных ламп накаливания и в 3 раза больше, чем у галогенных. Газоразрядные лампы обеспечивают более качественное освещение и лучше воспринимаются человеческим глазом, что во время длительных ночных поездок снижает утомляемость и как следствие способствует повышению безопасности на дороге.

Но наполненные ксеноном обычные лампы накаливания — это одно. А «ксенон» с ярким голубым свечением, который применяют на дорогих автомобилях, — это принципиально другое. В ксеноновых газоразрядных лампах светится не раскаленная нить, а сам газ — вернее, электрическая дуга, которая возникает между электродами при газовом разряде при подаче высоковольтного напряжения. Впервые такие лампы (Bosch Litronic) были установлены на серийном BMW 750iL в 1991 году. Газоразрядный «ксенон» на голову эффективнее самых совершенных ламп накаливания — на бесполезный нагрев здесь расходуется не 40% электроэнергии, а всего 7—8%. Соответственно, газоразрядные лампы потребляют меньше энергии (35 Вт против 55 Вт у галогенных) и светят при этом вдвое ярче (3200 лм против 1500 лм). А поскольку нити нет, то и перегорать нечему — ксеноновые газоразрядные лампы служат гораздо дольше обычных.

Но устроены газоразрядные лампы сложнее. Главная задача — зажечь газовый разряд. Для этого из 12 «постоянных» вольт бортовой сети нужно получить короткий импульс из 25 киловольт — причем переменного тока, с частотой до 400 Гц! Для этого служит специальный модуль зажигания. Когда лампа зажглась (для разогрева требуется некоторое время), электроника снижает напряжение до 85 вольт, достаточных для поддержания разряда.

Сложность конструкции и инерция при зажигании ограничили первоначальное применение газоразрядных ламп режимом ближнего света. Дальний светил по старинке — «галогенкой». Объединить ближний и дальний свет в одной фаре конструкторы смогли через шесть лет, причем существует два способа получить «биксенон». Если используется прожекторная фара (как та, что придумала Hella), то переключение режимов света осуществляется экраном, находящимся во втором фокусе эллипсоидного отражателя: в режиме ближнего света он отсекает часть лучей. При дальнем экран прячется и не препятствует световому потоку. А в отражающем типе фар «двойное действие» газоразрядной лампы обеспечивается взаимным перемещением рефлектора и источника света. В итоге вслед за фокусным расстоянием изменяется и светораспределение.

Но по данным французской фирмы Valeo, применив отдельные газоразрядные лампы для ближнего и дальнего света, можно достичь на 40% лучшей освещенности, чем у «биксенона». Правда, модулей зажигания требуется уже не два, а четыре — такие фары имеет дорогой Volkswagen Phaeton W12.

Однако будущее газоразрядных ламп вовсе не такое яркое, как излучаемый ими свет. Наибольший успех специалисты прочат светодиодам.

Прожекторный тип фары. Здесь показан вариант «биксенон» — переключение с дальнего света на ближний осуществляется перемещением экрана, управляемого соленоидом. Если экрана нет, то прожектор, как правило, работает в режиме ближнего света. Место газоразрядной лампы может занимать «галогенка»

Так устроена газоразрядная ксеноновая фара. Поскольку «ксенон» светит очень ярко, таким фарам положено обязательно иметь механизм автоматической регулировки угла наклона и омыватели

Слева — свет галогенных ламп, справа — газоразрядных ксеноновых. В отличие от желтоватого оттенка «галогенок», спектр свечения «ксенона» приближен к солнечному свету

Устанавливаются фары с ксеноновыми лампами, как правило, в заводских условиях, реже в процессе эксплуатации на модели, где предусмотрено их использование. Помимо специального рефлектора и рассеивателя, для работы газоразрядных ламп необходимы компактные преобразователи электрической энергии для выработки большого стартового напряжения — порядка 20 тыс. вольт, ток определенной частоты для поддержания газового разряда, а также динамическая система регулировки фар для исключения ослепления встречных водителей при различной загрузке автомобиля, в процессе торможения и разгона, при движении по неровным дорогам.