Ксеноновые лампы для автомобиля, устройство, принцип работы, как выбрать

Первая часть про галогеновые лампы

Газоразрядные лампы. Более известны в автомобильной тематике как «ксеноновые», хотя это абсолютно безграмотное их название: собственно газа ксенона там меньше 1%.

Настоящая ксеноновая лампа имеет спектр максимально приближенный к солнечному, мощности от двух киловатт и применяется в основном для научных исследований и освещения больших территорий, например, буровых вышек и стартовых площадок на космодромах.

Автомобильные HID лампы – это компактные металлогалогенные лампы. Но так как мудреное слово «галоген» для обывателя прочно ассоциируется с обычными лампами, во избежание путаницы появилось название «ксенонка».

Ксеноновые лампы для автомобиля, устройство, принцип работы, как выбрать

Конструкция автомобильных газоразрядных ламп довольно проста: Во внутреннюю колбу из тугоплавкого кварцевого стекла впаяны с двух концов электроды. Внутреннее пространство колбы заполнено смесью инертных газов при относительно низком давлении с добавлением паров ртути (лампы D1,D2). Т.е.

по сути, это ртутно-дуговая лампа.

Но пары ртути дают жесткий ультрафиолетовый спектр, и для того, чтобы его сместить в видимую область в колбу добавлены соли редкоземельных металлов в определенной пропорции, каждый из которых досвечивает свою область спектра таким образом, чтобы на выходе получить более менее равномерный белый спектр.

Что немаловажно – в качественных лампах из пространства между колбами откачан воздух (создан вакуум). Вакуум является надёжной теплоизоляцией внутренней колбы, разогревающейся до высоких температур, которые могут повредить оптику фары.

В дешёвых лампах с созданием глубокого вакуума между колбами не заморачиваются, поэтому однажды сэкономив на покупке нормальных ламп вы попадёте на дорогостоящий ремонт фар, исчисляемый десятками тысяч рублей. Ксеноновые лампы для автомобиля, устройство, принцип работы, как выбрать

Газы и их смеси (воздух в частности) являются хорошими изоляторами.

Чтобы газ начал проводить ток, нужно приложить очень большую разность потенциалов, достаточную для начальной ионизации, когда в межэлектродном пространстве накопится достаточное количество носителей заряда – свободных электронов, находящихся в возбужденном состоянии. Только тогда возникает разряд в газовой среде – тлеющий, а затем и дуговой. Именно поэтому газоразрядные лампы так тяжело зажечь: для этого требуется очень высокое напряжение – до 23000В!

Это ровно в сто раз выше (на два порядка) чем в домашней электросети. И таки да, оно опасно для жизни! Помните об этом, когда решите залезть в проводку колхозного ксенона!

После искрового пробоя возникает дуговой разряд, как при сварке, напряжение между электродов лампы падает до 45-80В и лампа начинает прогреваться. При этом за счет нагрева содержащиеся в лампе присадки начинают испаряться и участвовать в поддержании процесса горения дуги.

Учитывая, что внутри газоразрядной лампы нет никакой спирали, вроде как и перегорать в ней нечему.

Однако со временем (спустя 2000 часов работы – это в среднем 2-3 года интенсивной эксплуатации авто) лампа теряет бОльшую часть первоначальной яркости и подлежит замене.

К тому же слишком долго работающие лампы (больше 5 лет) меняют свои электрические характеристики, и блоки розжига начинают их принудительно отключать. Блоки при этом совершенно исправны, менять их не нужно! Подробнее об этом вы можете прочитать в этой статье.

Автомобильные ксеноновые лампы обозначаются латинской буквой D и цифру от 1 до 8, отражающую ее тип. После цифры стоит еще одна буква: S для линзованной (прожекторной) оптики и R для рефлекторной.

Ксеноновые лампы для автомобиля, устройство, принцип работы, как выбрать

Отличаются они только нанесенным на колбу непрозрачным экраном для более четкой светотеневой границы в фарах с обычным отражателем. Появились такие фары в середине нулевых и довольно быстро были вытеснены более эффективными линзованными фарами.

Есть два вида автомобильного ксенона: с содержанием ртути – это цоколи D1 и D2, и без содержания ртути (на парах серебра): цоколи D3, D4, D5, D8. Ртутьсодержащие лампы необходимо отдельно утилизировать, их нельзя просто выбрасывать вместе с бытовыми отходами.

Ксеноновые фары с ртутными лампами D1 и D2 появились как опция на дорогих автомобилях в начале 2000-х годов, и по сей день имеют непревзойденные световые характеристики, из-за чего их быстренько задвинули на свалку истории, постепенно вытеснив безртутными D4 и D3.

Затем большинство производителей начали менять прошивки блоков розжига таким образом, чтобы лампа после разогрева светила чуть менее ярко, чем при старте (особенно сильно этим грешит корейский Mobis).

В свою очередь безртутные ксеноновые лампы сейчас активно вытесняются светодиодными источниками света: сейчас у любого автопроизводителя вы встретите галогеновые фары в простых комплектации и сразу светодиодные фары в более дорогих комплектациях.

Так производители постепенно расчистили себе поляну под диодные и лазерные фары, ценник на которые превышает все мыслимые и немыслимые границы.

В то же время их световые характеристики и срок службы оставляют желать лучшего, а ремонтопригодность вообще нулевая.

Особо продвинутые европейские производители догадались приваривать внешнее стекло к корпусу ультразвуком, таким образом её даже невозможно вскрыть, не говоря про полное отсутствие запчастей к таким фарам.

В чем отличие газорязрядных ламп d1 от d2, d3 от d4?

А ни в чем! Однажды жадный европейский капиталист сидел в задумчивости: как поднять свои доходы относительно законным способом и без ущерба для репутации компании? И таки придумал: а что если часть блока розжига переместить в лампу? Тогда ее можно будет продать как минимум, втрое дороже! Так появились лампы D1, а впоследствии D3, и даже D5, в которой весь блок розжига оказался неотделимой частью лампы-расходника. Ну а обывателям рассказали слёзную сказку про экологию и безопасность. Самые поганые и отвратительные нововведения протаскиваются именно под этой личиной! Радуйтесь, что нам ещё не продают свечи зажигания, наглухо совмещённые с катушкой! А ведь лампы D1 и D3 – это по сути оно и есть.

Лампу D8S мощностью всего 25Вт вместо привычных 35Вт придумали для обхода требований в большинстве стран по установке омывателя и автоматического корректора угла наклона фар, тем самым удешевив конструкцию авто и подложив жирную свинью тем, кто такую машину купит.

Дело в том, что такая лампа света даёт как галогенка, а спектр имеет «ксеноновый», отчего в дождь с такими фарами решительно ничего не видно. Этим страдают Kia, зато их владельцы могут невозбранно заапгрейдить свои 25Вт до 35Вт простой заменой блоков и ламп. Отличить их в потоке, а тем более что то им предъявить со стороны гибдд будет практически нереально.

Лампа D5S является вообще экзотикой: в зад этой лампы запихали не часть, а целиком весь блок розжига, сделав ее самой дорогой и бесполезной игрушкой. Потому что полностью исправный блок вам придется выбросить вместе с вышедшей из строя лампой. Хотя есть способ припаять вместо спиленной колбы высоковольтный разъём и поставить обычную лампу D4S.

Ксеноновые лампы для автомобиля, устройство, принцип работы, как выбрать

Еще замечена странная особенность блоков розжига безртутных ламп поздних годов выпуска: после выхода лампы на рабочий режим (секунд через 20 после включения) ее яркость скачкообразно уменьшается на 15-20% от первоначальной.

Есть предположение, что производители были прекрасно осведомлены о светодиодных фарах, их недостатках и огромном финансовом потенциале, поэтому искусственно задушили характеристики ксеноновых фар, чтобы новомодные и дорогущие светодиоды на их фоне не выглядели совсем уж убого.

Чем отличаются обычные лампы от X-treme Vision, NightBreaker и прочих +150% Ultra и Super модификаций? Стоит ли за них переплачивать?

Дело в том, что абсолютно все параметры разряда в лампе контролируются блоком розжига, установленном внутри фары. И со стороны лампы решительно ничего нельзя сделать, чтобы ощутимо увеличить световой поток. Если параметры лампы будут сильно отличаться от стандартных, блок розжига её просто выключит как неисправную.

Поэтому единственное, что можно сделать с лампой – это изменить пространственное положение разрядной дуги относительно цоколя.

Если в стандартной новой фаре немного наклонить лампу вниз, то горячее пятно, спрятанное за шторкой сместится вниз, что вызовет прирост в освещённости. Именно этот принцип и используется во всех “плюсовых” лампах.

Т.е. по сути это обычные лампы с нарушенной геометрией по сильно завышенной цене.

Во всех наших ремкомплектах мы настраиваем индивидуально каждый модуль по максимуму света под шторкой. И делается это по стандартным лампам. Если в наш модуль поставить такую “плюсовую” лампу, то горячее пятно окажется гораздо ближе расчётного, т.е.

вы получите ослепляющее пятно перед авто, а вдаль вам придётся напряжённо вглядываться, где света будет значительно меньше. Поэтому нет смысла переплачивать за кривые лампы, если вы покупаете наш ремкомплект.

Он прекрасно светит со стандартными лампами, которые значительно доступнее по цене.

Какой цвет ламп лучше выбрать?

Все заводские ксеноновые фары комплектуются лампами с цветовой температурой 4300К, и это неспроста. Эта цветовая температура соответствует освещённости в безоблачный солнечный день. При этом в тени, где есть только свет неба цветовая температура будет уже 5000-6000К.

В принципе, белым считается свет с цветовой температурой от 3800К (теплый белый) до 6000К (холодный белый). 4300К – нейтральный белый с максимальной, неискажённой цветопередачей.

Но все эти рассуждения хороши для фотосъёмки, интерьерного освещения, скажем в магазине, где важно, чтобы вещи выглядели с неискажёнными цветами.

На дороге всё обстоит немного иначе. Нам важно видеть, куда и где мы едем. Есть границы прозрачности атмосферы, к тому же синий спектр преломляется гораздо сильнее жёлтого.

Мне вообще кажется странной мода на “поголубее” в одной из самых гомофобных стран мира 🙂 Если не ориентироваться на странную моду, то лампы с цветовой температурой выше 5000К освещают мокрую дорогу в разы хуже ламп со стандартной цветностью 4300К.

Читайте также:  Что такое клиренс у автомобиля, как замерить, нормы

Вообще идеальны лампы 4100К – это Osram Xenarc Classic (маркировка CLC в артикуле) и XE Xensation 53500. В дождь, снегопад, туман нет ничего лучше!

Огромным преимуществом газоразрядных автоламп является их энергоэффективность: потребляя всего 38-40вт от электросети автомобиля вместо 55Вт у галогенок они дают в два с половиной раза больше света. Их спектр более приближен к дневному в солнечный день, а срока службы хватает на 3-4 года довольно интенсивной эксплуатации.

Однако, есть у них и существенный недостаток: зависимость дугового разряда от магнитного поля Земли и положения в пространстве, из-за чего свет таких фар ощутимо мерцает при езде по неровностям дороги.

Когда ваш авто трясет на кочках, лампа довольно резко меняет свое положение в пространстве, а сгусток плазмы какое то время остается на старом месте, подобно пламени свечи, которую рывками перемещают в пространстве. Поэтому во всех без исключения газоразрядных лампах на неровностях дороги свет мерцает, и это не является неисправностью: такова физика процесса получения света в этих приборах!

Стоит отдельно пройтись словесным напалмом по производителям и продавцам колхозного ксенона. Дело в том, что все эти лампы крайне низкого качества, в первую очередь – состав стекла внешней колбы.

Именно из толщи этого стекла, а не герметика, на который вклеена колба (как предполагалось ранее) при работе лампы испаряется какая то летучая фракция, оседающая на отражателе несмываемым налетом и приводящая его в негодность.

Ксеноновые лампы для автомобиля, устройство, принцип работы, как выбрать

Вторая причина: отсутствие глубокого вакуума между внутренней и внешней колбой. А ведь вакуум – лучший теплоизолятор! Вы можете какое то время держать голыми руками горящую лампу габаритов, а ведь всего в паре миллиметров от вашей кожи температура спирали превышает 2000°С!

Соответственно, покупая неоригинальные лампы вы значительно сокращаете срок службы своих фар.

Причем зачастую это уже вопрос доступности на рынке, а не выгоды для покупателя по цене: продавцы умудряются впаривать китайский хлам MTF, Lynx по цене нормальных европейских брендов. К примеру, оригинальная лампа Neolux производства Германии стоит всего 1560р за лампу.

Очень странно пытаться сэкономить сумму, которую едва хватит на один поход в продуктовый, чтобы потом попасть на дорогостоящий ремонт фар, исчисляемый десятками тысяч рублей.

Третья причина, почему не стоит связываться с неоригинальными дешевыми блоками – питание лампы постоянным током.

Для экономии места и снижения себестоимости производители не ставят в выходной каскад блока розжига инвертор, который подает на лампу как и положено переменный ток, для исключения неравномерного износа ее электродов.

При незаведенном двигателе от включенных штатных блоков хорошо слышно равномерный гул с частотой около 200Гц. Это совершенно нормально, чего нет у дешевых альтернативных блоков.

Ксеноновые лампы для автомобиля, устройство, принцип работы, как выбрать

Так называемый блок розжига в slim корпусе

Несмотря на его плоский форм-фактор, внутри всё равно половина корпуса пустая! А дело в том, что у него нет инвертора на выходе, который преобразует постоянное напряжение в переменное для питания лампы. Поэтому один из электродов перегревается и изнашивается гораздо быстрее, чем другой.

Поэтому даже если вы купите хорошие оригинальные лампы, этот выпердыш китайской подпольной мануфактуры её просто угробит!

Оригинальный блок розжига постоянно контролирует электрические параметры подключенной лампы, и при ее старении в какой то момент лампа начинает выключаться почти сразу после старта. Это однозначно указывает на необходимость ее замены. Блок при этом совершенно исправен!

Типичная ситуация, от которой уже начинает дергаться глаз: обыватель приезжает в привычный сервис, где ему обслуживают подвеску, меняют масло и т.д. с просьбой посмотреть фары. Автохтоны слыхом не слыхивали про различие ламп, потому у них в наличии самое дешевое говно, которое только можно найти, ибо тема непрофильная и вкладываться в нее не с руки.

Ставит слесарь «новую» говнолампу, блок естественно и ее выключает, и тут уже приговаривают к замене дорогущий оригинальный блок розжига, меняя его на имеющееся говно, чаще всего как на фото выше. Причем ставят их варварским способом с распилом крышки и корпуса, чтобы блок оставить снаружи, а сопли от него затащить внутрь фары.

Герметичность? Не, не слышали! Да и пофиг, что фара потеть начала.

Кстати, уважаемые коллеги! Когда сделанное вами говно со временем обязательно всплывает – вы потеряете этого клиента и по вашей профильной теме, которую делаете хорошо.

Просто люди любят обобщения и к вам навсегда прилипает репутация рукожопов. Так что давайте я не буду лезть в двигатель и ходовку, а вы пожалуйста, не уродуйте людям фары!

В следующей, заключительной статье этого цикла мы рассмотрим твердотельные источники света для автомобилей – диодные и лазерные фары. Подписывайтесь на мой Телеграм канал, чтобы не пропустить новые полезные и интересные статьи.

Третья часть про автомобильные светодиоды

Alek7dr 29 ноября 2020 Автомобиль: Hyundai Grand Santa Fe

Дмитрий, после вашей доработки моего штатного света все работает в идеале, спасибо вам большое

Александр 23 ноября 2020 Автомобиль: Toyota FUNCARGO 2002г

Спасибо Дмитрий за вашу работу езжу уже 10лет вы мне ставили билинзы бош с высокой шторкой,после долгих лет понял надо чтоб была низкая,а можно ли переделать у вас или поменять на новые с индивидуальным регурироваванием.

Владимир 04 ноября 2020 Автомобиль: Мицубиси Паджеро 4

Дмитрий! как всегда, всё грамотно, доступно и честно. Делал у Вас фары на Галанте, Паджеро. на Паджеро уже 9 лет (Карл!! 9 ЛЕТ !!! ) свет отличный после полной переделки.

летом менял лампы – Ваши отработали с 2012 года, прежде чем начали розоветь.

Поставил по Вашему совету Нарва 4300К – правильный белый свет с лёгким желтоватым оттенком – никакой “голубизны” (толерастностью не страдаю))), на мокрой дороге всё отлично видно, а уж на сухой – тем более.

Спасибо! Уважаю профессионала с руками из нужного места и правильными знаниями.

Дуговая ксеноновая лампа (типы и область применения)

Для водителей ксеноновая лампа — источник раздражения и рези в глазах при езде в темное время суток. Однако, такие источники света применяются не только в автомобильных фарах. Устройство ксеноновых ламп и их распространение и рассмотрено в нашей статье.

Устройство ксеноновой лампы

Ксеноновые лампы для автомобиля, устройство, принцип работы, как выбрать

Конструкция ксеноновой лампы.

Ксеноновая дуговая лампа (КДЛ) светит за счет появления электрической дуги в колбе в атмосфере ксенона. Конструкция довольно простая: стеклянная колба, электроды и корпус, в котором все закреплено.

Колба изготавливается из кварцевого стекла. Только такое стекло выдерживает высокое давление (до 30 атмосфер в нерабочем состоянии и 120 атмосфер при свечении) и температуру, которые необходимы для работы лампы. Некоторые колбы для особых назначений производят из сапфира. Он расширяет спектральный диапазон излучаемого света и увеличивает срок службы КДЛ.

В зависимости от назначения колба имеет разные формы: трубка, U-образная, спираль, шар.

Электроды изготавливаются из тугоплавкого вольфрама, который легируется торием. Добавка тория повышает скорость разгорания лампы.

Чтобы снизить разницу в коэффициентах теплового расширения вольфрама и стекла, применяют специальный буферный сплав: инвар (смесь никеля и железа). С одной стороны он вплавляется в колбу, а с другой – в него вваривают электроды.

Также вольфрамовые электроды соединяются с конденсатором в корпусе лампы. Конденсатор имеет заряд высокого напряжения, доходящий до 2000 В.

В некоторые модели КДЛ встраивают третий разжигающий электрод. Он предназначен для первоначальной ионизации ксенона и запуска разряда лампы.

При работе анод очень сильно нагревается, поэтому для мощных КДЛ конструкцией предусмотрено охлаждение. Источники света мощностью до 4 кВ охлаждают воздухом, а свыше – воздухом и водой.

Принцип работы

Ксеноновые лампы для автомобиля, устройство, принцип работы, как выбрать

Светящаяся область находится около катода.

Ксеноновая лампа светит за счет появления плазмы около катода. При прохождении через ксенон электрического тока возникает ионизация газа. Начальную стадию ионизации обеспечивает мощный электрический заряд, который накапливается в конденсаторе. Этот заряд превращается в высоковольтный импульс при помощи повышающего трансформатора.

Для розжига необходим импульс напряжения, доходящий у мощных КДЛ до 50 кВ (обычно 20-30 кВ). Трансформатор разряжает конденсатор – электрический импульс проходит через лампу, вызывая первичную ионизацию газа. В лампах с дополнительным электродом он берет на себя функцию розжига.

Для поддержания свечения необходимо гораздо меньшее напряжение: 85 В.

Далее ток возбуждает все новые и новые атомы ксенона. Электроны переходят на новые орбитали, обладающие большей энергией.

Когда же электроны возвращаются обратно, то излишек энергии выделяется в виде фотона света. Лампа начинает светить, причем светящаяся область похожа на конус около катода.

При использовании не чистого ксенона, а его смеси с парами ртути, светятся области у обоих электродов.

Кварцевое стекло пропускает ультрафиолет, поэтому при работе источника света образуется озон. Он вреден для человека. Для работы КДЛ в помещениях требуется принудительная вентиляция.

Читайте также:  Значки на панели опель астра h, g, j, 2007, 2008 года

Виды ксеноновых ламп

Ксеноновые лампы для автомобиля, устройство, принцип работы, как выбрать

Разновидности цоколей ксеноновых источников света.

В зависимости от назначения существует три типа разных цоколей: Н, НВ и D.

По конструктивному выполнению выделяют шаровые, трубчатые и керамические источники света.

Шаровые ксеноновые лампы небольшие, колба в виде шара. Отличительными чертами являются небольшой размер светящейся области и высокая яркость света.

Электроды находятся на минимальном расстоянии друг от друга: 3-6 мм или 0,3-2,5 мм у ламп специального назначения. Мощность шаровых источников света достигает 7  кВт.

По российским стандартам шаровые лампы обозначаются, как ДКсШ (дуговая ксеноновая шаровая).

Такой тип источников света нашел широкое применение для фар автомобилей.

Керамические  источники света отличаются наличием керамической колбы, в которой выполнены отверстия для прохождения ультрафиолета. Применяются в медицине и фармацевтике для обеззараживания.

Трубчатые КДЛ имеют в составе колбу в виде трубки разной длины и диаметра.  Электроды могут располагаться на значительном удалении друг от друга. По российским стандартам обозначаются, как ДКсТ (дуговые ксеноновые трубчатые). Мощность таких ламп находится в пределах 2  Вт − 50  кВт.

Для правильного и безопасного использования трубчатых ксеноновых ламп необходимы устройства для ограничения силы тока, которые встраиваются в электрическую схему. Такой тип источников света используются для наружного и внутреннего освещения больших площадей и объектов.

Кроме того существует деление КДЛ на следующие типы:

  • долгого использования с короткой дугой (аналогично ксеноновым лампам для фар);
  • долгого использования с длинной дугой (аналогично трубчатым);
  • лампы-вспышка (с дополнительным третьим электродом для разжигания).

Также выделяют лампы, работающие на постоянном и переменном токе.

Технические характеристики

Ксеноновые лампы для автомобиля, устройство, принцип работы, как выбрать

Цветовая температура ДКЛ.

  1. Срок службы. Довольно долгий: около 3000 ч. В конструкции лампы отсутствуют элементы, которые могут «перегореть». Срок службы ограничивается особенностями устройства. При долгом использовании из-за высокого разогрева стекло становится хрупким, темнеет из-за налета металла на стекле, электроды приходят в негодность и оплавляются.
  2. Мощность ксеноновых источников света может доходить до 50 кВ.
  3. Высокая цветопередача: свыше 80%. Такой свет очень комфортен для глаз, в нем не искажаются цвета. Поэтому КДЛ находят широкое применение при фото и киносъемках.
  4. Цветовая температура. Спектр света ксеноновой лампы максимально приближается к солнечному. Человеческому глазу он кажется белым. Цветовая температура излучения начинается от 4000 К. За счет применения некоторых добавок к ксенону возможны другие спектральные цвета: 4300 К и 5000 К. В фарах автомобилей чаще всего применяют источники света с температурой 4300, 5000 и 6000 К.

Где применяются

Ксеноновые лампы для автомобиля, устройство, принцип работы, как выбрать

Ксеноновые лампочки для фар.

С точки зрения экономики самой выгодной областью применения КДЛ является освещение больших открытых пространств. Это освещение площадей, стадионов, катков, карьеров, строительных площадок, огромных производственных цехов.

За счет отличной цветопередачи ксеноновые лампы успешно применяют в проекторах, театральном,  сценическом, киноосвещении, фотоаппаратуре.

В оптических приборах КДЛ используют, когда необходима минимальная светящаяся область источника света. Это обеспечивает точность фокусировки прибора. Также КДЛ используют в климатических камерах при испытаниях различных материалов на светостойкость, установках радиационного нагрева, фотоэкспонирования и т.п.

В последние десятилетия ксеноновые лампы получили в производстве автомобильных фар. Однако, из-за яркости света законодательно требуется установка дополнительной системы регулировки угла наклона фар и фароомывателей.

Ртутно-ксеноновые и керамические лампы применяют в медицине для физиотерапии, стерилизации и озонирования.

Достоинства и недостатки

Плюсы

  • высокая яркость и светоотдача;
  • малый период разгорания;
  • длительный срок службы;
  • спектр света приближен к естественному;
  • высокий коэффициент полезного действия: яркий свет при низких энергозатратах на поддержание свечения;
  • широкий интервал мощностей;
  • работа при низких температурах.

Минусы

  • высокая стоимость;
  • сложность подключения и необходимость пускорегулирующей аппаратуры;
  • взрывоопасность;
  • сильный нагрев;
  • необходимость автоматического регулирования положения фар для автомобиля.

Особенности эксплуатации

Ксеноновые лампы для автомобиля, устройство, принцип работы, как выбрать

Трубчатые ДКЛ.

Для увеличения срока службы КДЛ необходимо следовать несложным правилам.

Принцип работы ксеноновых ламп

Ксенон на сегодняшнее время используется во многих автомобилях, то ли штатно, то ли при переоборудовании оптики. Не многие знают принципы работы ксеноновой лампы, хотя это очень важно.

Именно поэтому данный материал мы посвятили именно принципу работы ксеноновых ламп.

Ксеноновая лампа – это электрическое газоразрядное устройство, которое может создавать внутри колбы мощные, интенсивные импульсы белого цвета.

Ксеноновые лампы для автомобиля, устройство, принцип работы, как выбрать

Конструкция ксеноновой автомобильной лампы

Лампа сконструирована из специальной трубки, хорошо запаянной, состоящей из прочного стекла или же надежного кварца. Внутри этой трубки находится смесь инертных газов под большим давлением. Большая часть всей смеси газов припадает на ксенон.

Внутри колбы также находится два электрода, обеспечивающие пропуск электрического тока и образование электрической дуги для розжига газа. Чтобы активизировать газ понадобится огромное количество энергии, превращающейся в последствии в высоковольтный импульс, благодаря специальному устройству – блоку розжига, принцип работы которого схож с трансформатором.

Стеклянный корпус изделия – это и есть трубка, которая может быть разной формы.

Именно в трубку по обе вертикальные стороны впаиваются электроды, между которыми при подаче высоковольтного импульса от 23000 В дол 30000 В и активизируется электрическая дуга.

В колбе есть и еще один электрод, сделанный в виде тонкой металлической дорожки, которая проходит вертикально сквозь всю трубку. Этот электрод необходим для ионизации газового состава и запуска разряда.

Ксеноновые лампы для автомобиля, устройство, принцип работы, как выбрать

Принцип работы ксеноновых излучателей достаточно непростой и состоит из нескольких этапов.

  • Этап 1. Подача высоковольтного импульса от 23000 В до 30000 В, благодаря блоку розжига, который поступает в лампу.
  • Этап 2. Активизация электрической дуги.
  • Этап 3. Ионизация газа и пропуск через него тока под большим напряжением, что создает мощную вспышку белого света. Этот процесс является важным и обязательным, ведь он необходим для сокращения электрического сопротивления газа внутри колбы лампы. Ионизация активизируется путем той же подачи высоковольтного импульса от блока розжига, что активизирует электроды и выпускает ионы.
  • Этап 4. Проходящий ток через газ возбуждает атомы ксенона.
  • Этап 5. Активизированные атомы ксенона вынуждают переходить электроны на орбиты с характеристикой более высокой энергии.
  • Этап 6. Затем электроны возвращаются к первоначальным орбитам и при этом образуют энергию, выраженную в форме фотона, а это и обеспечивает выдачу насыщенного и интенсивного света.

Отметим, что газы в лампе находятся под высоким давлением, что и обеспечивает повышенную яркость. Степень давления зависит от размеров колбы лампы.

Спектр ксеноновых излучателей

Как и многие другие газы, благодарённый ксенон также имеет спектры.  Принцип свечения ксенона максимально схож с неонами. Излучение от такого источника человеку кажется идеально белоснежным, поскольку спектральные лини цвета распределяются по всей видимой полосе спектра для ксенона.

Цветность лампы очень важна и измеряется она в Кельвинах:

3000 Кельвинов Насыщенный желтый свет, идеальный для использования в ПТФ.
4300 Кельвинов Теплый белый свет, который максимально схож с солнечным, эффективен для использования в головной оптике.
5000 Кельвинов Насыщенно белоснежный свет, разрешенный для использования в головной оптике автомобилей.
6000 Кельвинов Белоснежный свет, имеющий небольшой оттенок голубого цвета, что стильно смотрится в головной оптике автомобилей.
7000 Кельвинов Голубой свет, который не используются для повседневной езды, поскольку обеспечивают низкую освещенность дороги.
8000 Кельвинов Синий цвет, также используемый в целях тюнинга автомобиля для шоу-каров.

Ксеноновые лампы для автомобиля, устройство, принцип работы, как выбрать

Стандартная цветность ксенона, используемая на наших дорогах:

  • Цветность стандартного ксенона составляет 4300 Кельвинов. Это самый оптимальный тепло-белый свет, который необходим для качественного освещения дорожного полотна. Данный спектр обеспечивает освещение дороги, обочины. Не рассеивается и не кристаллизируется, что важно в плохих метеорологических условиях при дожде или же мокром асфальте.
  • Ксенон на 5000 Кельвинов также часто используется водителями, и обладает достаточно высокой эффективностью, хотя интенсивность света и освещенность дороги немного снижена, по сравнению со стандартным бело-теплым свечением в 4300 кельвинов. Такие лампы используются для ночных поездок, но не имеют максимального эффекта при сильном дожде или же туманности.
  • Ксенон на 6000 Кельвинов очень редко используется на наших дорогах, поскольку голубой – это спектр приближенный к синему, а поэтому он не обеспечивает качественное освещение дорожного полотна ни ночью, ни при погоде. Его яркость максимально снижена, по сравнению с предыдущими цветностями, что не может в полной мере гарантировать качественную и насыщенную видимость дороги для водителя.

Принцип работы ксенона для автомобиля

Ксеноновые лампы для автомобиля, устройство, принцип работы, как выбрать

Всё больше автолюбителей выбирают для своего транспортного средства ксеноновое освещение. Ксенон устанавливается не только на дорогих автомобилях, но и на бюджетном транспорте.

Это обусловлено отличными показателями эффективности и работоспособности ксенонового освещения.

Что это такое

Ксеноновая лампа считается газоразрядной и представляет собой колбу, наполненную различными инертными газами, один из которых носит название ксенон. Отсюда название лампы.

Такая лампочка не имеет спирали накаливания, она заменена двумя электродами, которые при подаче электроэнергии создают электрическую дугу. Эта дуга и создаёт освещение, выдаваемое лампочкой.

Сама ксеноновая лампа имеет форму эллипса. Кроме инертных газов в колбе присутствуют соли металлов.

Смесь из газа и металла находится под давлением, которое вкупе с подаваемым током создаёт освещение более мощное и хороший поток света, чем, допустим, это делают галогенные лампы.

Основное достоинство газоразрядной лампочки следующие:

  • её мощность, по сравнению с другими элементами освещения. Например, мощность ксеноновой лампы в три раза превышает идентичный показатель галогенной лампочки. В связи с этим, ксеноновое освещение позволяет водителю определить имеющееся препятствие довольно раньше и своевременно предотвратить возможное дорожно-транспортное происшествие;
  • цвет ксенона максимально приближен к дневному свету, поэтому исключена переутомляемость зрения даже при езде в тёмное время суток в течение нескольких часов;
  • экономичное потреблении электроэнергии. По сравнению с галогеном, ксенон потребляет в два раза меньше энергии. При этом производится довольно минимальное нагревание оптики, что продлевает её срок эксплуатации.
Читайте также:  Kia spectra не заводится и стартер не крутит (rio и ceed): причины и решение проблемы

Кроме достоинств, как и любое освещение, ксенон имеет свои недостатки:
Самым основным минусом считается повышение опасности ослепления водителей встречных автомобилей.

Сопутствовать этому может нелегальная и неправильная установка ксенона и отсутствие регулировки.

Получается, если все сделать правильно, легально, установить необходимую оптику, то проблем с освещением и неудобством других участников движения можно избежать.

  • Для примера можно взять водителя загруженного транспортного средства, который передвигается по неровному участку дороги.
  • При наезде на очередную кочку производится направление светового потока кверху, что приводит не к освещению дороги, а к ослеплению водителей встречки.
  • Здесь поможет корректор световых лучей, без которого использование ксенона запрещено.

Как используется в фарах автомобиля

Для ксенона используются специальные фары, рефлекторы и линзы, чтобы мощное освещение распределялось правильно и не слепило встречные автомобили.

Кроме того, оптика ксенонового освещения, которая была установлена на автомобиль заводом — производителем оснащена омывателем фар и корректором угла. Это также снижает дискомфорт для иных участников дорожного движения.

Динамический корректор считается наиболее дорогой деталью оптики, но без него при использовании ксенона не обойтись. Омыватель нужен для исключения рассеивания освещения или отдельных потоков света через грязное стекло.

При установке ксенона на автомобили бывшие в эксплуатации, его регулируют посредством стационарного регулятора фар.

Так как в лампочке отсутствуют нити накаливания, на начальном этапе разработки оптики и ксенона поднимался вопрос об одновременном использовании лампы для ближнего и дальнего освещения.

Изначально ксенон можно было устанавливать при наличии в автомобиле четырёх рефлекторов. На сегодняшний момент эта проблема решена производством различных конструкций биксенона.

Стоит понимать, что биксенон будет немного дороже, чем простой ксенон:

  1. Первый вид биксенона представляет собой совмещение двух колб в один цоколь.
  2. Второй имеет специальную шторку, которая частично закрывает рефлектор.
  3. В третьем используется привод, который передвигает лампочку по горизонтали, обеспечивая дальний свет или ближний свет .

Устройство и принцип работы ксенона

Если говорить про штатные лампы, то они имеют конструкцию трубки, которая хорошо запаяна и состоит из прочнейшего стекла или же кварца с отличными показателями надёжности.

Эта трубка содержит смесь инертных газов, которые находятся под давлением. Большую часть из этих газов составляет газ ксенон.

Стеклянная или кварцевая колба имеет внутри себя два электрода, которые обеспечивают прохождение электрического тока, посредством чего образуется соответствующая дуга. Она как раз и служит розжигом имеющегося внутри колбы газа.

Для активации газа нужна энергия, которая преобразуется в высоковольтные импульсы.

Импульс создаётся за счёт специального оборудования, устанавливаемого вкупе с лампочками — блок розжига. Этот аппарат выполняет функции трансформатора.

Корпус лампочки (трубка) может иметь разную форму, в которую впаяли электроды.

Электроды расположены друг напротив друга, по обеим сторонам колбы. Между двумя электродами образуется электрическая дуга, посредством подачи тока, имеющего разряд в пределах 23- 30 тысяч вольт.

Помимо этих двух электродов, образующих дугу, колба имеет ещё один электрод. Он представляет собой металлическую дорожку, проходящую по вертикали вдоль трубки. Он нужен для того, чтобы произошёл процесс ионизации инертных газов и был запущен разряд.

Принцип работы ксеноновой лампы можно разделить на несколько этапов:

  • на первом этапе производится подача тока, а точнее, импульса мощностью 23-30 тысяч вольт. Этот импульс поступает в лампочку и образуется посредством блока розжига;
  • второй этап включает в себя активизацию электрической дуги;
  • третий этап заключается в ионизации газа и пропуска тока, имеющего большое напряжение, посредством чего создаётся вспышка, имеющая белый оттенок. Без этого процесса не произойдёт сокращение сопротивления газов, находящихся внутри стеклянной трубки;
    Процесс ионизации считается запущенным после получения высоковольтного импульса, который создаёт блок. Вследствие этого происходит активизация электродов и выпуск ионов.
  • четвёртый этап обусловлен прохождением тока по газу, который содержится в лампочке и возбуждением атомов ксенона;
  • на пятом этапе происходит процесс принуждения прохождения электронов на орбиту, имеющую более высокие характеристики энергии. Провокация этого действия происходит со стороны активизированных атомов ксенона;
  • шестой и заключительный этап подразумевает возвращение электронов к первоначальной орбите, образуя при этом энергию. Это процесс провоцирует обеспечение выдачи насыщенного и непрерывного освещения;

Яркость освещения обусловлена высоким давлением инертных газов, находящихся в трубке лампочки. В зависимости от того, каких размеров колба лампы, таким и будет степень давления.

Схема

Схема работы следующая:

  1. В самом начале работает блок розжига, который активизирует всю работу ксенонового оборудования.
  2. Старт работы освещения состоит в преобразовании блоком напряжения из 12 в 25 тысяч вольт. Этого достаточно для моментального образования электрической дуги, которая произведёт розжиг ксенона, находящегося в колбе.
  3. Активизация лампы происходит за считаные секунды, причём стремительно достигается и максимальная отметка яркости.
  4. Для того чтобы не произошло потухание лампы при прекращении подачи тока, блок обеспечивает производство тока, который должен поддерживать стабильную и беспрерывную работу ксеноновой лампочки.

Как работает блок розжига

Блок розжига должен обладать высококачественными и надёжными характеристиками. Ведь от него зависит обеспечение и контроль работы всего ксенонового оборудования, установленного в транспортном средстве.

При произошедшем скачке напряжения, коротком замыкании, обрывании проводов и других ситуаций, связанных с напряжением, происходит прекращение подачи тока в лампочку и отключение всей системы ксенонового освещения.

Даже если неправильно установить ксенон (переполюсовка), блок розжига не сможет начать свою работу. Получается, что блок выполняет функции не только розжига лампочки, но и безопасности при использовании ксеноновой системы.

Для того чтобы выбрать блок розжига, стоит обратить внимание на его размер. Они бывают стандартными и компактными.

От размера будут зависеть некоторые характеристики, в том числе и конструктивная особенность транспортного средства, в которое подразумевается установка ксенона.

Блок розжига производит непосредственный розжиг лампы, поддержание освещения (тлеющий разряд), контроль и безопасность ксеноновой системы.

Каждый блок розжига имеет свою рабочую схему, в зависимости от производителя, который предусматривает свой метод по разработке таких аппаратов. Процесс работы блока определён начальной схемой, предоставленной производителем.

Если говорить про классическую схему блока розжига, то в этом случае задействован разрядник. Подача напряжения происходит с низковольтной на высоковольтную часть.

После первоначальной подачи напряжения производится систематический сбор напряжения. Накопление подразделяется на циклы, в промежутках которых происходит возникновение напряжения, используемого для пробивания разрядника.

В зависимости от модели блока розжига, задействовано определённое количество таких циклов.

При наступлении разряжения, происходит перенаправление в лампочку. Это действие и вызывает свечение ксенона.

Какие могут возникнуть неисправности

Неисправности ксенона зачастую связаны с проблемами работы блока розжига. Нарушение освещения довольно зачастую нервирует водителей, производящих эксплуатацию транспортного средства в темное время суток и плохую погоду.

Причём проблема может состоять не только из нарушения яркости и оттенков цвета, но и в полной потере освещения.

Ксеноновое оборудование может выйти из строя:

  • при нарушении герметичности. При попадании влаги в блок розжига, он может прийти в негодность. Это касается не только воды, но и попадания грязи и пыли. Определение негерметичности происходит посредством разбора блока розжига, но при этом существует вероятность, что придётся покупать новый прибор взамен испорченному;
    Только тщательный осмотр сможет определить причину поломки. При нарушении герметичности обычно наблюдается мигание фары, полное отсутствие освещения или создание неравномерного свечения.
  • при следах ржавчины и коррозии. При повреждении ржавчиной спаек, наблюдается их отхождение с положенных мест. А также допускается выпадение припаянных деталей. Причиной возникновения ржавчины и коррозии является попадание влаги или некачественный блок розжига;
  • при повреждении деталей микросхемы (транзистор, обмотка трансформатора, умножитель).

Для того чтобы понять, какая деталь в микросхеме пришла в негодность, следует отделить микросхему от корпуса блока розжига. Это можно сделать и самостоятельно, не прибегая к услугам специалиста.

Главным помощником в этом деле будет осциллограф, который определит поломку без труда.

В случае когда пришёл в негодность контролёр, починка блока практически невозможна. В других случаях есть возможность отремонтировать аппарат и привести его в рабочее состояние.

Срок службы лампы

Период работы ксеноновой лампы считается наиболее большим, в отличие от других средств освещения. Если сравнивать ксенон с галогеном, то срок службы будет в три — пять раз больше.

Долговечность ксеноновых лампочек обусловлена тем, что они не имеют спирали, которая может прийти в негодность при вибрации на дорогах.

Срок службы ксенона составляет в среднем 3 тысячи часов. Получается, что при использовании автомобиля по 2 часа ежедневно, ксеноновая лампочка прослужит около четырёх лет.

Это — основные принципы работы ксеноновых лампочек.

Видео: Как работает КСЕНОН (его лампа) Также разберем работу блока розжига. Просто о сложном

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector