ксенон, светодиодные и лазерные фары
Вся автомобильная промышленность использует галогеновую оптику, которая эволюционировала от простых ацетиленовых ламп в 1880-х годах до очень сложных светодиодных сборок в наши дни. Исследователи постоянно находятся в поиске новых идей.
Ксеноновые фары, официально известные как высокоинтенсивные разрядные фары (HIDs) (рис. 1), являются более эффективным решением, главным образом из-за температуры свечения и количества света, которые они генерируют. Первые ксеноновые фары появились на автомобилях BMW 7 Series в 1991 году и постепенно стали фаворитами для нескольких автомобильных компаний, которые, однако, не предлагали ксенон в качестве стандартного оборудования. Это закрытая трубка, заполненная газами, с электродом на каждом конце и электрическим током, проходящим через неё. Несмотря на их общепринятое название, HIDs фактически используют металлогалогенную смесь, в которых ксеноновый газ используется только во время запуска [1, с. 61].
Рис. 1. Ксеноновый модуль
Одна из основных проблем ксеноновых ламп – это количество времени, необходимое для достижения газом внутри своей рабочей температуры и обеспечения сильного света. Процесс розжига ламп происходит в 3 этапа: сначала на участок зажигания подаётся высоковольтный импульс, производя искру, которая ионизирует газ ксенона и создает свечение между электродами, тогда температура в колбе быстро поднимается и испаряющиеся металлические соли понижают сопротивление между 2 электродами; в конечном счете, блок управления переключает режим работы [2, с. 50], поставляя в лампу непрерывное количество тока, отчего электрическая дуга не гаснет. Преимущество ксеноновых фар перед галогенными заключается в количестве производимого света. Согласно официальной статистике, ксеноновая лампа производит 3000 люмен и 90 МКД/м2, в то время как галогенная лампа производит 1400 люменов и 30 МКД / м2.
Существуют ещё так называемые биксеноновые фары. Они способны излучать не только ближний или дальний свет, а оба.
Устройство таких фар бывает двух типов. В первом случае, колба двигается под действием электромагнитов (в разных лампах движение происходит либо вверх и вниз, либо вперед и назад), за счет чего образуется два типа освещения. Во втором, между самой лампой и линзой находится заслонка, которая регулирует световой поток, изменяя тем самым параметры излучения.
На автомобиль, который оборудован ксеноновыми фарами, устанавливают специальный блок управления. Он обеспечивает лампы необходимым для них напряжением, в то время как штатное электрооборудование не может с этим справиться [3, с. 71].
Следующий вид фар – это светодиоды, работа которых основана на взаимодействии двух полупроводников p-типа и n-типа. P–позитив, то есть положительный тип или дырочный. N–негатив, то есть отрицательный, или электронный. В результате пропускания электрического тока в месте соприкосновения двух полупроводников происходит переход от одного типа проводимости к другому. Когда через полупроводники проходит электрический ток, отрицательный заряд электронов соединяются с ионами положительно заряженных дырок (рис.
2).
Рис. 2. Светодиод
В этот момент выделяется энергия, и мы видим излучение света. Наиболее важным аспектом является тот факт, что светодиодам требуется очень низкая мощность для работы по сравнению с классическими галогенными лампами. Светодиоды, например, используются на моделях Toyota Prius и на некоторых других гибридах, на которых электричество играет ключевую роль.
Лазерный фары – это вершина инженерной мысли. Система использует три синих лазера, расположенных в задней части сборки фар, стреляя по набору крошечных зеркал, которые фокусируют свою энергию в крошечную линзу, содержащую желтый фосфорный газ – это вещество создает очень яркий белый свет при контакте с лазерными лучами, и затем этот свет отражается в сторону передней части фары. Таким образом, мы смотрим на свет, создаваемый фосфором, а не самим лазером, что делает систему пригодной для использования. Если фара будет повреждена или потеряет фокус [3, с. 22], свет просто автоматически выключится.
Благодаря фосфору, температура свечения которого (5.500-6.000 K) довольно близка к естественному дневному свету (6.500 K), свет, создаваемый в этом процессе, может быть в 1000 раз ярче светодиодов при использовании около двух третей (или даже половины) мощности. Лазерный луч в десять раз сильнее по сравнению с галогенным, а также ксеноном и светодиодами. Протяженность лазерного луча достигает отметки в 600 метров, при том, что обычного дальнего света хватает только на 200-300 метров, а ближнего на 60–85 метров. Лазерные фары не слепят так, как ксенон, поскольку луч света направлен строго в ту точку, которая должна освещаться [4, с. 51].
В случае попадания в область освещения живого существа, например, человека, часть диодов тут же отключится и подсветит всё, кроме той области, в которой находится живой объект (рис. 3).
Рис. 3. Устройство лазерной фары
Фары имеют на 30% меньшее энергопотребление нежели классические аналоги. Лазерные фары являются самыми компактными из всех существующих на сегодняшний день.
Площадь светоизлучения лазерного диода в сто раз меньше по сравнению с обычным светодиодом, в этой связи при одинаковой светоотдаче лазерная фара требует отражателя размером всего 30 мм в диаметре (для сравнения у ксенона – 70 мм, у галогеновых – 120 мм). Такие способности лазерных фар позволили инженерам существенно уменьшить размер фар, увеличив при этом эффективность освещения [5, с. 51].
Таким образом, вышеописанные разработки способствуют повышению безопасности движения и повышению качества вождения автомобиля ночью, причём с меньшими энергозатратами, чем прежде.
Ксеноновые и биксеноновые фары — принцип работы, плюсы и минусы
Сегодня достаточно широкое распространение получили газоразрядные (ксеноновые) лампы для фар головного света автомобиля. Причем, в отличие от недавнего времени, ими комплектуются даже бюджетные модели. Более того, таким светом можно оборудовать любой подержанный автомобиль. Что же собой представляют ксеноновые лампы, каковы их плюсы и минусы?
В конструкции ксеноновых ламп отсутствует спираль накаливания.
Ее заменили электрическим дуговым разрядом, возникающим между электродами. Последние помещены в колбу эллипсной формы, в которую закачан газ ксенон вместе с солями металлов. Эта смесь в колбе находится под давлением. В результате при свечении лампы создается световой пучок, намного сильнее, чем у галогенной лампы. Поэтому для таких ламп зачастую применяют специальный рефлектор или линзы.
Также для предотвращения ослепления водителей встречного транспорта ксеноновая оптика, установленная производителем автомобиля, оснащается динамическим корректором и омывателем фар. Первый стоит достаточно дорого, но крайне необходим. Второй помогает исключить рассеивание света через загрязнение стекла. Если ксеноновая оптика ставится на подержанный автомобиль, то её регулировка производится стационарным регулятором фар.
Ввиду отсутствия в ксеноновой лампе нити, изначально возникали сложности с совмещением ближнего и дальнего света фар в одной лампе и такой свет устанавливали только на автомобили с четырьмя рефлекторами.
Но на сегодняшний день создано несколько конструкций биксенона. В первой две колбы совмещены в одном цоколе, во второй имеется специальная шторка, частично закрывающая рефлектор, в третьей — предусмотрен привод, передвигающий лампу по горизонтальной оси, тем самым обеспечивая ближний/дальний свет.
Основным «плюсом» газоразрядных ламп, по сравнению с галогенными, является более мощный (в два-три раза) световой поток. Это дает возможность при управлении машиной намного раньше замечать препятствия (см.фото). Кроме того, спектр ксенонового света более близок к дневному, что положительно сказывается на выносливости глаз находящегося за рулем. Служат ксеноновые лампы в 3-5 раз дольше галогенных, что также немаловажно. Причиной долговечности является отсутствие спирали, которая боится вибрации.
Еще одним важным достоинством газоразрядных ламп является их экономичное энергопотребление (в 1,5-2 раза меньше, чем у «галогенок»).
Также при работе такие лампы наполовину меньше нагреваются, тем самым продлевая срок службы всей фары.
Но, несмотря на множество преимуществ ксеноновой оптики, она имеет и свои «минусы». Главным из них является повышенная опасность ослепления водителей встречного транспорта. Причин тому может быть несколько. Самая простая и банальная – неправильная установка, а также игнорирование последующей регулировки. Однако последняя не является панацеей. Так, при полной загрузке машины или при езде по кочкам световой поток направляется вверх, ослепляя встречных водителей. Именно поэтому необходимым атрибутом ксенонового света является вышеописанный динамический корректор светового луча. Кстати, в Европе не разрешается использовать ксеноновую оптику без этого узла.
Два варианта установки ксенона на автомобиль
Если вы намереваетесь укомплектовать свой автомобиль ксеноновым светом, то необходимо знать, что существует два варианта, как это можно сделать.
1) Если автомобиль имеет разделенный ближний и дальний свет, то можно вместо штатных «галогенок» смонтировать четыре ксеноновые лампы и соответственно четыре блока питания.
Можно также установить две лампы с двумя блоками питания. В таком случае ксеноновым будет только ближний свет. Но этот вариант значительно дешевле.
2) Если на вашем авто неразделенный ближний и дальний свет, то можно установить биксенон. Для этого потребуется либо полная замена фары целиком, либо можно смонтировать в штатные фары ксеноновые модули. Но эта операция обойдется недешево. Можно также применить специальные линзы, фокусирующие световой луч. Эти детали вполне можно вмонтировать в старый корпус фар.
Следует также учитывать, что обычно рефлекторы фар не рассчитаны на применение ксеноновых ламп. Потому произвести регулировку фар будет непросто. Зачастую из-за меньшей мощности новых ламп бортовая электроника не обнаруживает их. В результате появляется ложная информация о перегоревшей лампе. По тем же причинам может происходить мерцание света, приводящее к быстрому выходу из строя ламп. Для исправления ситуации необходимо установить электронный блок, который будет имитировать для бортового компьютера работу галогенных ламп.
Также можно заменить ксеноновые трансформаторы.
Напоследок отметим, что вопреки устоявшемуся мнению, ксеноновый свет не всегда бывает голубоватого цвета. Все зависит от добавок, которые закачаны в колбу вместе с ксеноном.
С этой статьёй читают:
LUMENS High Performance Lighting Xenon HID Headlight Conversions, лампа, балласт, детали
Что такое преобразование Xenon HID?
HID — это аббревиатура от High Intensity Discharge. Комплекты для переоборудования HID представляют собой комбинацию ламп, балластов и иногда жгутов проводов, которые позволяют преобразовать автомобили, работающие с обычными галогенными лампами, в технологию HID Xenon Lighting. Эта технология уже много лет используется в автомобилях более высокого класса, таких как BMW, Mercedes Benz и т. д. Стандартные галогенные лампы «сжигают» нить накала внутри лампы для получения света. Чем больше «ожог», тем больше света вы получаете. К сожалению, это также производит больше тепла и потребляет больше энергии.
В комплектах для переоборудования HPL HID от Lumens используется новейшая технология ксенонового освещения, обеспечивающая значительно более эффективное освещение. Наши комплекты для переоборудования потребляют меньше энергии (всего 35 Вт), но производят в 3 раза больше света, чем стандартная галогенная лампа. Рынок Xenon HID делится на 2 основные группы: 1) те, кто ищет косметические обновления для своих автомобилей, и 2) те, кто плохо видит ночью во время вождения.
Как это работает?
Балласты, входящие в комплект для переоборудования HPL HID от Lumens, преобразуют 12 В постоянного тока с потребляемой мощностью всего 35 Вт (примерно на 20 Вт меньше, чем у галогенной лампы) от штепсельной вилки автомобильной лампочки примерно до 23 000 В переменного тока. Затем эта энергия используется для создания электрической дуги в специально разработанных ксеноновых лампах Lumens HPL. Эта электрическая дуга воспламеняет газ ксенон в колбе и, в свою очередь, создает интенсивный источник света, подобный солнечному.
Ксенон HID против галогенов
| Галоген | супер белый | Люмен HPL Ксенон HID | |
Тип стекла | Кварц | Кварц | Кварц с УФ-огранкой |
Световой поток (в люменах) | от 750 | может быть ниже 750 | до 3200 (более чем в 3 раза ярче!) |
Потребляемая мощность (ближний свет) | 55 Вт — 100 Вт | ||
Ожидаемый срок службы | 350 часов | 30–150 часов | 3000 часов |
Выработанное тепло | 60% (почти 1/2 тепла) |
В отличие от конкурентов, Lumens HPL использует фирменные компоненты во всех наших лампах для переоборудования.
Эти компоненты обеспечивают более длительный срок службы и лучшую стабильность цвета всех наших ламп. Многие компании предпочитают использовать менее дорогие универсальные лампы. Эти обычные лампы, как правило, пропускают ксеноновые газы из лампы и, следовательно, сокращают срок службы этих типов ламп.
Lumens HPL предлагает множество различных типов балластов. Все балласты используют цифровую технологию, преобразуют входное напряжение постоянного тока в выходное напряжение переменного тока и имеют впрыск резины.
Дополнительные детали за пределами балласта и ламп необходимы на некоторых транспортных средствах для решения физических и электрических проблем, которые требуются не всем транспортным средствам. По этой причине эти детали не входят ни в один из комплектов. Наши патроны для ламп помогут адаптировать HID-лампы H7 и H2, чтобы воспроизвести любые патроны / держатели ламп, используемые для удержания галогенной лампы на месте на некоторых автомобилях.
Электрические детали помогут решить проблемы с дневными ходовыми огнями, погасшими предупреждающими индикаторами, а также проблемы с миганием или мерцанием.
Разрешены ли послепродажные синие ксеноновые HID-фары？ – Novsight
Разрешены ли послепродажные синие ксеноновые HID-фары? автор: Мохсин Нур
Некоторые из автомобилей, которые вы видите с синими фарами, поставлялись с завода с газоразрядными лампами высокой интенсивности (HID), и они абсолютно легальны. Другие автомобили с синими фарами, которые вы видите, имеют незаконные модификации, которые часто могут привести к штрафу или чему-то похуже. Это довольно сложный вопрос, если разобраться, но простой ответ заключается в том, что вы должны ознакомиться с конкретными законами, в которых вы живете, прежде чем устанавливать в свой автомобиль что-либо, кроме штатной лампы для замены фар.
Причина, по которой вопрос о вторичных фарах, или «синих» фарах, настолько сложен, заключается в том, что существует два типа фар на вторичном рынке, которые могут казаться синими, и в них используются совершенно разные технологии.
Некоторые «синие» фары представляют собой обычные галогенные капсулы с синей пленкой, в то время как другие представляют собой совершенно другой тип световой технологии.
В настоящее время в большинстве автомобилей используются галогенные фары, каждая из которых состоит из постоянного рефлектора и галогенной капсулы. Поэтому, когда лампочка перегорает, ее можно легко заменить недорогой галогенной капсулой, а не заменять весь отражатель в сборе.
Заводские газоразрядные лампы аналогичны, но вместо отражателя, предназначенного для галогенной капсулы, в них используется сборка проектора. Это означает, что, хотя вы можете купить HID-капсулы, которые будут вставляться прямо в вашу заводскую фару, это может создать проблемы с яркими, расфокусированными зёрнами, которые светятся повсюду и, следовательно, могут вызвать проблемы у других водителей.
В настоящее время большинство юрисдикций в Соединенных Штатах требуют, чтобы фары соответствовали Федеральным стандартам безопасности транспортных средств (FMVSS) 108, в котором говорится, что сменные капсулы фар должны соответствовать размерам и электрическим характеристикам заводского оборудования. Это проблема из-за того, что ксеноновые фары не работают так же, как галогенные фары. Например, в фарах HID используется балласт, который не требуется для галогенных капсул.
NHTSA придерживается очень узкого взгляда на то, что требуется для соответствия FMVSS 108. По данным патрульной службы штата Вашингтон, HID-замена галогенной лампы h2 должна точно соответствовать размеру и расположению нити накала лампы h2, электрическому разъему. , и балласт, что категорически невозможно из-за того, что лампы h2 вообще не используют балласты.
Кроме того, НАБДД обнаружило, что комплекты для переоборудования HID часто превышали номинальную мощность заводских фар, часто значительно.
В некоторых случаях послепродажные HID-фары превышали 800 процентов максимальной силы свечения галогенных фар, которые они должны были заменить.
Возможно, вы слышали, что можно установить комплект для переоборудования HID, если на нем есть логотип DOT, но факт в том, что этот знак означает только то, что компания, производящая продукт, самостоятельно подтвердила, что он соответствует федеральным требованиям. Национальное управление безопасности дорожного движения (NHTSA), входящее в состав Министерства транспорта США, отвечает за установление требований, но фактически не удостоверяет, что тот или иной продукт соответствует этим требованиям. Таким образом, несмотря на то, что существует такая вещь, как соответствие стандартам DOT, не существует такой вещи, как фара, одобренная DOT.
Поскольку НАБДД официально заявило, что комплект для переоборудования HID не может соответствовать FMVSS 108, любой ярлык «одобрен DOT» на вторичном рынке HID-фар следует воспринимать с долей скептицизма.
Как всегда, важно точно выяснить, что представляет собой продукт и является ли он действительно законным, а не просто верить кому-то на слово.
Поскольку некоторые автомобили поставляются с фарами HID с завода, очевидно, что фары HID сами по себе не являются небезопасными. На самом деле, если вы замените узлы отражателей фар соответствующими узлами проектора, направите их правильно и работа по установке будет выполнена профессионально, вы, скорее всего, получите безопасное обновление, которое не ослепит других водителей.
Тем не менее, вас все равно могут остановить, и вы все равно можете получить штраф, в зависимости от того, как сформулированы законы в вашей стране, и приоритетов местного полицейского управления. На самом деле, вполне возможно, что вас могут остановить просто за то, что вы ездите с галогенными лампами, которые имеют синее покрытие, напоминающее лампы HID. Что касается того, будет ли билет действительно действительным в суде, это, опять же, зависит от конкретных законов, в которых вы живете.