Галогенки, ксенон, светодиоды: все, что нужно знать о головной светотехнике
08.09.2017 | 67566 просмотров

Галогенки, ксенон, светодиоды: все, что нужно знать о головной светотехнике

Автор: Максим Маркин
Источник: Drom.ru
Какого типа фары стоят на вашем автомобиле?
4646 (52%)
2114 (23%)
1034 (11%)
717 (8%)
422 (4%)

Одна из последних примет по части интерьерных светильников — одноразовые приборы, где корпус сделан неразборным и ресурс всего бра обусловлен сроком службы осветительного элемента. Перегорел — выброси все! Бред, конечно, хотя иногда не особо дорогой и порой дизайнерски привлекательный. До мира автомобилей эти тенденции, к счастью, пока не добрались. Но здесь свои нюансы. Лампы не просто «висят и светят» — работают в условиях агрессивных и меняющихся воздействий. Могут страдать даже при установке. Кроме того, сами современные фары имеют дополнительные составляющие, обычно более дорогие, чем непосредственно источники света. Так что же делать? Забить и забыть или все-таки нужно кое-что знать — как эксплуатировать и на что менять?

Просто добавь воды!

Известно, что конные экипажи как первые более-менее серьезные транспортные средства обозначали себя в темное время свечами либо горелками на животном или растительном жире. С массовой добычей нефти природную горючую жидкость заменил керосин. Без какого бы то ни было улучшения эффективности работы первых световых приборов.

Керосиновые фары, точнее, лампы — все-таки это определение подходит им больше — ничем практически не отличались от аналогичных бытовых приборов (разве что имели примитивные отражатели). Требовали «долива», светили тускло, зачастую имели ручку для переноса и были съемными. Последнее обстоятельство помогало при отсутствии в то время дорог (сходил — посмотрел, что там впереди) и при ремонте

В начале века «керосинки» стали уступать место ацетиленовым фарам — уже полностью стационарным и «долгоиграющим». Их изобрели еще в середине 90-х годов XIX столетия. Сначала они пришли на железную дорогу и только через десятилетие начали обживать автомобильные кузова.

В отличие от масляных ламп, «ацетиленки» предполагали наличие целой системы. Сам газ ацетилен, являвшийся объектом горения, образовывался с помощью соединения воды и карбида кальция. Для этого существовал сосуд, как на подножке Renault Y-A 10 CV Double Phaeton 1905 г. Сверху заливалась вода, снизу находились кусочки карбида, на который она капала. Результатом химической реакции становился ацетилен, подававшийся по трубкам к фарам. Нужно было открыть рассеиватель (на самом деле обычное окошко, на фото справа видно, как это было устроено) и поджечь газ. А через несколько часов залить воды и оттереть отражатель от нагара. Да и освещали они дорогу так себе, больше обозначая транспортное средство. При этом производители не отказывались от керосиновых ламп, подстраховывавших в критических ситуациях

Накалить — значит осветить

Что интересно, фары с привычными нам лампами накаливания начали применять параллельно с ацетиленовыми. Известно же, что с конца века XIX и начала XX в США сразу несколько компаний выпускали электромобили. Да и в Старом Свете, мы знаем, эксперименты с подобными установками ставились. Так вот, используя электричество в качестве тяговой силы, некие производители додумались перевести на него и световые приборы.

Lohner-Porsche конца позапрошлого столетия, Woods Electric Style 214A 1905 г., Baker Electric Model V 1908 г. — у всех можно разглядеть в фарах электрические лампы. Казалось бы, благая идея, но вспомним, что нити накаливания тогда выполнялись из угольного волокна и ладно сами по себе работали недолго (60, 80, 100 часов), но абсолютно не терпели вибраций

Патент на «несгораемую» вольфрамовую нить был получен в 1904-м, однако автомобильные лампы с ней прочно вошли в обиход только в следующем десятилетии.

На острие прогресса в данном случае был Cadillac — его Model 30 1912 года (слева) имела электрический стартер и фары с лампами, где нить накаливания выполнялась из тугоплавкого вольфрама. В Европе как минимум одним из первых электрические фары штатно, причем в том же году, получил Rolls-Royce Silver Ghost (справа)

С появлением серийных электрофар стало ясно — «ацетиленки» на автомобилях обречены на забвение. Но, получив хорошее освещение, инженеры столкнулись с неизвестной на керосиновых и газовых лампах проблемой — ослеплением встречных водителей. Решали ее разными путями. Наклоном фары вниз с помощью тросовых, рычажных или гидроприводов (так впервые в автомобильный обиход вошли корректоры фар). Устройством заслонок, жалюзи. Наконец, внедрением в электроцепь реостатов, которые снижали накал нити. В результате задачу решили кардинально, причем опять же практически одновременно по обе стороны океана. В 1915 году американская Guide Lamp Company предложила дополнительные лампы ближнего света. В 1919-м Bosch (по другим данным, только в 1925-м) представила лампы с двумя нитями накаливания. К этому же периоду относится появление рассеивателя и заполнение колбы лампы смесью азота и аргона. Последнее понадобилось для того, чтобы предотвратить испарение вольфрама и оседание его на внутренней стороне стекла.

На том этапе развития техники таких решений хватало для того, чтобы получить надежный и достаточный головной свет. Тем не менее опыты по модернизации световых приборов продолжались.

В этой связи можно вспомнить, например, Packard Eight Convertible 1933 г. (вверху слева). Лампы в его фарах имели не две нити накаливания, а три. Третья обеспечивала максимальную яркость, которая требовалась на короткое время, скажем, при обгоне. Tatra T77A 1936 г. (вверху в центре) и Tucker Sedan 1948 г. (вверху справа) отличались центральной фарой, которая была связана с рулевым управлением и «смотрела» в сторону передних колес. Оба автомобиля разошлись минимальным тиражом. Так что относительно массово оценить изобретение потребитель смог только в 1968 году, когда поворотными фарами наделили Citroen DS (внизу)

Помимо этого инженеры продолжали работать над тем, чтобы при хорошем освещении исключить ослепление встречных водителей. В американской компании Nash в 30-х предложили при разъездах переводить на ближний свет только левую фару. Во французской профильной фирме Cibie спустя два десятилетия создали приборы, чьи световые пучки были смещены в сторону обочины. Как мы знаем, второе решение, в отличие от первого, оказалось жизнеспособно.

Любопытный момент — в Штатах в 1940 году приняли единый стандарт светотехники. По нему любая фара должна была быть круглой, иметь диаметр 7 дюймов и не нести в себе ламп — нити накаливания располагались внутри корпуса фары, а тот представлял собой неразборную герметичную конструкцию. Менять нужно было всю фару. В конце 50-х допустили использование четырех фар меньшего диаметра (Cadillac Fleetwood слева). В 70-х — двух прямоугольных больших либо четырех компактных (Cadillac Coupe de Ville в центре). И только в первой половине 80-х ограничения сняли. Но в производстве какое-то время еще продолжали оставаться модели, спроектированные по старым канонам. Коренным образом ситуация изменилась лишь в 90-х (справа Cadillac Seville 1993 г.). Стандарт сказывался и на дизайне (негативно или нет — дело вкуса и национальных автомобильных предпочтений), и на развитии американской светотехники

Да, в Европе уже в 60-х фары могли принимать сложную форму, хотя зачастую под общим колпаком находился один или два круглых рефлектора. Главное, что в том же десятилетии вместо азота с аргоном в Старом Свете додумались использовать газ на основе йода или брома. В химии подобные называются галогениды, а лампы, соответственно, стали галогенными (или галогеновыми). Такой «наполнитель» лучше удерживает молекулы вольфрама на нити, что позволило поднять температуру нити и увеличить яркость фар. Попутно увеличился ресурс, снизилась теплоотдача, уменьшились размеры.

Лампы, заполненные смесью азота и аргона (слева), имели большие стеклянные колбы. Для того чтобы газы на основе галогенов (фтора, брома, йода и т. д.) эффективно связывали испаряющийся вольфрам, расстояние между нитью накала и внешней оболочкой лампы должно быть минимальным. Отсюда — уменьшившиеся размеры

Отражение и газ!

Начиная с конца 70-х в Европе работали над отражателями. Простая параболическая форма уступила место составным конструкциям, позволившим уйти от круглых фар или сегментов, а также увеличившим эффективность освещения при меньших размерах. В 90-х появились сложные сегментные отражатели, в которых получался не один или два фокуса — несколько, и каждый «отвечал» за отдельный участок дороги. Тогда же в автомобильную светотехнику пришел поликарбонат, из которого начали выполнять внешний колпак. А вместе с ним — омыватели фар, сменившие щеточные очистители, поскольку синтетическое стекло истирается в разы интенсивнее обычного.

В начале 90-х изменились не только фары — лампы. На дорогих люксовых автомобилях появился «ксенон»!

Ксеноновая лампа была изобретена еще в 40-х годах, а с 50-х используется в кинопроекторах. На автомобилях серийно представлена в 1991 году — на BMW 7-й серии

Когда мы говорим «ксенон», предполагаем принципиально иную конструкцию. В ней нить отсутствует, в газовой среде горит электрическая дуга, возникающая между электродами при подаче тока. По принципу работы эти лампы еще называют газоразрядными, или HID, High Intensity Discharge (разряд высокой интенсивности). Они потребляют меньше энергии, светят вдвое интенсивнее и сами по себе должны быть ресурснее тех, что с нитью накаливания. Один недостаток — недешевы, кроме того, имеют дорогие блоки розжига.

Дело в том, что «поджигание» дуги осуществляется при определенных условиях — напряжении в 25 кВ и частоте переменного (!) тока до 400 Гц. Для этого и существуют модули розжига

В 90-х же появился «биксенон» (поначалу его применение ограничивали ближним светом). Здесь есть варианты. При одной лампе переключение на дальний осуществляется сдвижением всего элемента внутрь его корпуса, расположенного позади рефлектора. Но бывает светотехника с двумя лампами — отдельно для ближнего и дальнего света. При этом на иных моделях (например, некоторых Lexus) ближний свет галогенный, а дальний, напротив, ксеноновый.

Как правило, ксенон дает более яркий световой поток, чем галогенные фары. Есть у него другое преимущество — свет, излучаемый им, по спектру близок к дневному. А значит, лучше подчеркивает предметы на дороге и определяет меньшую усталость для глаз

На диодах

Галогенные и ксеноновые фары — это настоящее. Причем, похоже, закончится оно не скоро. Первые будут ставиться на «бюджетники», относительно доступный C-класс и на базовые комплектации недорогих представителей класса E. А будущее (или один из его вариантов), во всяком случае в премиум-сегменте, за светодиодными фарами.

«Диодки» (LED — Light-Emitting Diode, светоизлучающие диоды) на автомобилях стали ограниченно появляться в начале 90-х — в фонарях. В передней светотехнике, правда, в виде ходовых огней дебютировали на BMW 5-й серии в кузове E39. В качестве головного света — в 2007-м на гибридном Lexus LS600h

В начале развития по эффективности освещения светодиодные фары были не лучше галогенных. К тому же требуют стабилизатора питания и охлаждения. Позже интенсивность значительно увеличили, а сложность до сих пор сказывается на стоимости и применяемости диодных фар — как минимум недешевые автомобили, максимум — премиум. Плюсов — достаточно. Низкое энергопотребление; КПД, приближающийся к 100%; компактные габариты; и, пожалуй, основной — возможность моделировать свет в зависимости от ситуации.

Так называемые матричные фары набраны из многих светодиодных элементов, отвечающих за ходовые огни, ближний и дальний свет. Количество диодов позволяет во множестве вариантов отвечать дорожной ситуации, руководствоваться подсказками дорожных знаков и GPS. Например, здесь нет поворотных элементов, как на ксеноне, позволяющих «заглядывать» за поворот — это осуществляется более интенсивным свечением конкретных сегментов

Следующий шаг в развитии диодной светотехники — лазерные фары.

В каждой такой фаре по три или четыре лазерных диода, собирающихся в один и попадающих в специальную пластинку, выдающую белый свет, через отражатели выходящий наружу. Серийно подобное применяется на BMW i8 и на ограниченной серии купе Audi R8 LMX. В обоих случаях в составе ближнего и дальнего диодного света. То есть лазерный свет — третий вариант освещения, доступный в определенных условиях. Прямо как у Packard Eight Convertible 1933 года (см. выше.) Но светит такой, конечно, гораздо дальше. Если «обычный» диодный дальний бьет на 300 м, то лазерный — на все 600

Безусловно, это будущее. Но несомненно и то, что в массы светодиоды и тем более лазеры придут не в ближайшие несколько лет — дорого! Еще долго нам придется иметь дело с галогенками и ксеноном. Что нужно о них знать?

Павел Давыдов
Cтарший мастер СТО Xenon38
Стаж по специальности 3 года

— Если раньше ресурс галогенных и ксеноновых ламп был более-менее обозначен (первым производители отводят порядка 500 часов, вторым 3000 часов — прим. авт.), то теперь назвать конкретные значения сложно. По наблюдениям никаких значительных ресурсных отличий. Причем чувствуется, что сейчас срок службы явно меньше, чем некоторое время назад. Особенно часто с заменой заводских еще ламп едут Camry последнего поколения (там используются распространенные сейчас лампы с маркировкой D4S или D4R, а ресурс их как раз вполовину меньше, чем у прежних D2S).

Вкратце нужно коснуться дневных ходовых огней (ДХО или DRL, Daytime running lamp). Как известно, ПДД не регламентирует их обязательное наличие. Но с 2010 года в светлое время автомобиль должен передвигаться с включенным ближним светом или дневными ходовыми огнями. Последние на многих моделях штатно выполнены в виде светодиодов, включенных в головную оптику. А также предлагаются отдельно — под установку, которую разрешено выполнять самостоятельно (расположение оговаривается и приведено на схеме). В плюсах — меньшая нагрузка на генератор, чем при использовании фар, и экономия на лампочках основной светотехники. ДХО нельзя применять в темное время суток — должны выключаться при включении ближнего света. По-хорошему, у изделия должен быть и сертификат, однако на то и другое у нас закрывают глаза

Менять ли лампочки парами? Бытует мнение, что если перегорела одна, то за ней с очень небольшим временным промежутком последует и вторая. Такое и правда встречается, но, на мой взгляд, редко. Напротив, порой попадаются лампы с дефектами, отказывающие подозрительно рано (зачем менять вторую?) — нынешние колебания качества сбрасывать со счетов не стоит. Ну а то, что новая и старая лампы могут светить по-разному — это, пожалуй, дело каждого.

Какие лампы покупать? Уж точно не китайские. По крайней мере, мне качественные световые элементы из Поднебесной не попадались. Приобретаешь такую всего за 100 рублей, ставишь, а на следующий день она уже перегорает. Подделок много. Продукция всех известных брендов — Osram, Philips, Bosch, Hella — имеет некачественных двойников. Отличить их сходу удастся вряд ли. Пол