что такое галогеновые фары
Виды автомобильной оптики: фара головного света
Сегодня даже опытные автомобилисты порой имеют весьма поверхностные представления о конструкции фары головного света – такое их теперь многообразие.
Давайте попробуем внести ясность в этот вопрос и вместе разобраться в столь важной детали современного автомобиля.
Безопасность и комфорт
Главная задача фары головного света – максимально ярко освещать дорогу перед автомобилем и не слепить других участников движения. Прежде всего, это касается ближнего света. По принятым в 1957 году европейским стандартам установлено понятие светотеневая граница (СТГ) с асимметричным светораспределением. СТГ – это такая линия на дороге (примерно в 55-60 метрах перед автомобилем), где луч света должен заканчиваться и переходить в практически полную темноту. Асимметричность заключается в том, что правая часть светового потока светит дальше, обеспечивая акцентированное освещение правой стороны дороги и обочины. До 90-х годов правильная СТГ достигалась путем отсечения световых пучков фильтрами и шторками, позже появились другие решения, но обо всем по порядку.
С параболическим отражателем
Вплоть до 90-х годов все автомобили были оснащены фарами с зеркальным параболическим отражателем. Лампа в них располагалась строго по центру, что удобно для дальнего света, когда лучи попадают на всю поверхность отражателя. При включении ближнего света, специальный фильтр не давал лучам падать на нижнюю часть зеркала. Также лампа прикрывалась специальным колпачком, который не позволял свету проходить прямо.
Недостатком таких фар была низкая эффективность. Лишь часть света лампы в итоге попадало на дорогу. Что подтверждает КПД в 27%. Ни один современный автопроизводитель уже не использует такой вид головной оптики в конструкции автомобиля.
С отражателем сложной формы (рефлекторные)
В 90-х годах, с появлением совершенно новых материалов, изменением технологий и внедрением компьютерного моделирования в автопромышленность пришли отражатели сложной формы, что кардинально преобразило внешний вид фары.
Отражатель в них разработан таким образом, чтобы свет от него попадал в нужное место дороги. Каждый изгиб отвечает за освещение конкретного участка дороги. При этом задействована и верхняя, и нижняя часть.
Рассеиватель стал больше не нужен, фара закрыта теперь ровным поликарбонатом. Отказ от стекла позволил снизить вес конструкции почти на килограмм.
Благодаря всем изменениям эффективность фары повысилась почти в два раза, до 45%.
Линзовая фара с проекционным (эллипсоидным) отражателем
Это самый современной тип фары, использующей отражатель. Пучок света в них формирует линза, которая и распределяет его в нужное место дороги.
Для получения четкой СТГ, применяется специальный экран, отсекающий часть света. Он выполняет роль заслонки, прерывающей луч света снизу. Подобная технология используется в биксеноновой фаре, но об этом позже.
КПД линзовой фары составляет 52%.
Корректоры света
Первые фары с параболическим отражателем нуждались в механической регулировке при помощи специальных винтов. Сегодня все автомобили оснащаются устройством, меняющим высоту света из салона. Водитель приподнимает лучи или опускает их, в зависимости от рельефа местности и загруженности багажника. Называется такое устройство корректором.
Бывают механические, гидравлические, пневматические и электромеханические устройства. Чаще всего встречаются электромеханические корректоры. Их начали применять с середины девяностых годов 20 века и используют до сих пор в большинстве легковых автомобилей.
С появлением ксеноновых ламп, понадобились автоматические корректоры. Они регулируют высоту лучей на основе телеметрических датчиков, отслеживающих высоту дорожного просвета.
Если вы решили самостоятельно установить ксенон в фары, в которых он не предусмотрен штатно, учтите, что по ГОСТ Р 51709-2001 вам придется раскошелиться и на автоматический корректор, иначе серьезного разговора с инспектором ДПС не избежать.
Какие лампы подойдут?
Часто на автофорумах приходится читать утверждения «опытных» водителей о том, что «линзованная оптика разработана исключительно для ксенона».
Начнем с того, что любая ксеноновая лампа имеет в своем названии букву S или R. S-type предназначена для элипсоидных отражателей, R–type – для рефлекторных.
S-type применяется в биксеноне. При переключении на ближний, свет лампы не уменьшается, как думают многие, а используется механическая шторка, которая поднимается и перекрывает нижнюю часть отражателя, образуя светотеневую границу.
R –type разработана для рефлекторных отражателей и работает, как правило, в качестве лампы ближнего света. Функцию механической шторки выполняет фильтр, расположенный на самой колбе лампы. По сути, это защитное покрытие, которое не пропускает свет на нижний отражатель и формирует все ту же СТГ.
Как увеличить яркость?
Еще один распространенный вопрос автомобилистов: «Можно ли ставить лампу большей мощности, чем рекомендует изготовитель?». Если на фаре написано 55Вт, то превышать эту цифру не стоит.
Во-первых, вырастет энергопотребление бортовой сети. Во-вторых, более мощная лампа будет перегревать фару, что в конечном итоге выведет из строя весь блок. Если вы не удовлетворены яркостью лампы, вам не обязательно повышать ее мощность. Например, новое поколение NIGHT BREAKER LASER является сегодня самой яркой галогенной автолампой OSRAM! При этом потребляемая мощность составляет все те же 55 Вт.
Инновационные лазерные технологии обеспечивают до 150% больше яркости, если сравнивать с минимальными установленными требованиями, а тщательно продуманная структура нити накала позволила добиться дополнительной светоотдачи. Световой луч от этой лампы до 150 м длиннее, а излучаемый свет до 20% белее. Как конструкторам удалось добиться столь выдающихся показателей, мы расскажем позже в отдельной статье.
Особенности и преимущества галогеновых (галогенных) фар
Наиболее распространенным типом ламп для автомобильной оптики более 30 лет остаются галогеновые фары. Освещение устанавливается как на главные огни, так и на габариты и противотуманки.
Вместо вакуума в колбе находятся галогены, где главное место занимают летучие соединения брома и йода. При нагреве вольфрамовой нити бром оседает на накаливающемся элементе, не позволяя металлу истончаться, при этом стенки лампы всегда остаются прозрачными.
Преимущества
Галогеновый наполнитель позволяет увеличить срок бесперебойной работы прибора в 2-3 раза по сравнению с обычной лампочкой накаливания. К дополнительным преимуществам относят:
Что такое галогенные фары глазами водителя? Это преимущественно низкая цена, большой ассортимент моделей и легкость замены.
Для автомобилей используются основные типоразмеры: MR11, MR16 в матовой или прозрачной колбе. Модельный ряд разработан для работы на переменном и постоянном токе. Нивелировать скачки напряжения позволяет стабилизатор— необходимая деталь в системе подключения.
Виды и классификация
По типу потребляемой энергии лампы разделяют на:
В головной свет, приборную панель, габаритные огни устанавливаются низковольтны модели. Для подсветки торпеды используют капсульный вариант с выводами.
В конструкцию лампы входит отражатель, рефлектор стандартного размера MR8, MR11 и MR16. Излучение света передается на дорогу под разными углами наклона.
Вопрос, можно ли ставить галогеновые лампы на авто, некорректен в принципе. С 1980 года автомобильное освещение такого класса используются всеми мировыми производителями для машин различных ценовых сегментов. Оптика для автомобилей имеет следующие разновидности:
Включать галогеновые фары мощностью более 60 W на дорогах общего пользования запрещается.
Конструктивно такие фары могут быть раздельными и соединенными. По типу отражателей используются:
Поддержку положения фары и отрегулированного пучка света осуществляет электромеханический корректор.
Характеристики
Выбирая лампы от проверенных брендов, можно быть уверенным, что технические характеристики, описанные в паспорте, соответствуют реальной комплектации товара. Автолампы — это наиболее часто подделываемая деталь. При выборе следует учитывать соответствие параметров потребностям автовладельца.
Мощность
Ареальная мощность потребления галогенок зависит от напряжения в электроцепи авто. Мощность, потребляемая в пределах одного цоколя, для всех ламп практически одинакова, и для бортовой сети в 12 Вт не должна превышать 55 W. Это лучший показатель для стандартно укомплектованного авто.
Цветовая температура
Цветовая температура (единица измерения — кельвин) определяется визуальным восприятием цвета человеческим глазом и систематизируется спектром излучения лампы.
Определить, какие фары лучше — светодиодные или галогеновые, можно по данному параметру, изучив маркировку модели.
Наиболее высокая цветовая температура имеет фиолетовый спектр излучения и не обеспечивает качественного освещения дороги. Использование ламп (светодиодных, ксеноновых, галогеновых) с параметрами 8000 кельвинов и более для автомобильного освещения запрещено.
Теплые, холодные цвета:
Для галогеновых ламп выбирают параметр в 3200 кельвинов для противотуманных фар, 5000 К — для установки в дальние огни.
Чем выше цифры цветности лампы, тем будет ниже освещение дорожного полотна в ночное время.
Срок службы
Средний срок эксплуатации 2000 часов. В отдельных моделях срок разрушения нити накаливания продлен до 4000 часов за счет снижения светоотдачи. Низковольтные лампы стандартно имеют срок использования 4000-5000 часов.
Фильтрация ультрафиолетового излучения обеспечивается нанесением на колбу специального покрытия, модели маркируются UV-Block, UV-Stop и т.д.
Световой поток
Световой поток, или яркость галогеновой (как и любой другой) лампы, определяется в люменах. Это значение нанесено на основу модели или написано в техническом паспорте. Модели белого свечения имеют наибольшую яркость и наибольший параметр светопотока для автомобильной оптики в 1200 лм при цветовой температуре 5000 К.
Дальность
Дальность света зависит от угла наклона оптики. Согласно ГОСТу, для легковых автомобилей это 1,5%. Проверяется по стенду Реглоскоп. Стандартно дальний свет освещает дорогу на расстоянии 50–75 м от автомобиля.
При увеличении границы светотени повышается степень ослепления водителей встречного транспорта. Это нарушение технического регламента автомобильной оптики.
Рейтинг галогеновых моделей
Среди производителей ламп для автомобилей выделяются несколько компаний, чья продукция отвечает показателям:
Лучшие галогеновые лампы выпускают компании Philips, Osram, Narva, Bosch, MagnetiMarelli.
Немецкая компания Осрам производит лампы по инновационным технологиям, которые разрабатываются инженерами концерна. Наряду с такими производителями, как Бош и Нарва, эта продукция считается лучшей в ЕС.
Нидерландский концерн Филипс выпускает приборы высокого качества при адекватной цене. Галогеновые модели рассчитаны на бюджетный сегмент рынка.
По оценкам российских автомобилистов составлен топ галогеновых ламп:
Установка
Во время эксплуатации прибор раскаляется до500 °С. При установке нельзя касаться стекла руками, лучше одевать текстильные перчатки или использовать ветошь.
Установка на авто производится со снятием фары или без. Если замена происходит через демонтаж фары, порядок работ таков:
Модели продолжают оставаться самыми популярными для автомобильного освещения благодаря доступной цене и большому ассортименту.
Галогенные лампы: история создания, тонкости конструкции, любопытные факты
Галогенные лампы используются в подавляющем большинстве автомобильных фар и пока не собираются сдавать свои позиции. Долговечность, приемлемая яркость и низкая цена — таким сочетанием потребительских свойств не могут похвастаться ни ксеноновые, ни светодиодные лампы.
Первая пригодная для освещения лампа накаливания
Прототипы лампы накаливания появились в самом начале XIX века. Автором же первой пригодной для практического применения лампы накаливания был немецкий часовщик Генрих Гёбель. Дело было в 1854 году. В качестве тела накала в его лампе выступала обугленная бамбуковая нить толщиной 0,2 мм. Источником тока выступала химическая батарея.
Разумеется, о массовом производстве и широком применении не могло быть и речи. Ни эффективный вакуумный насос, необходимый для вакуумирования ламп в промышленных масштабах, ни динамо-машина, способная непрерывно вырабатывать электроэнергию, еще не были изобретены.
Появление современных ламп
Поиск наилучшей конструкции лампы накаливания вели изобретатели по всему миру. Но именно наш соотечественник Александр Николаевич Лодыгин нашел сразу несколько принципиально важных технических решений. Именно он первым предложил сворачивать нить накаливания в спираль и заполнять колбу инертным газом.
В 1900 году молибденовые и вольфрамовые лампы Лодыгина демонстрировались на Всемирной выставке в Париже.
Трудности в создании лампы накаливания
В конструкции лампы накаливания, кажется, нет ничего принципиально сложного. Но дьявол, как всегда, скрывается в деталях.
Одна из главных трудностей — найти наиболее подходящий материал для тела накала. Физика знает, что любое тело, имеющее температуру выше абсолютного нуля, излучает все длины электромагнитных волн. По мере увеличения температуры интенсивность излучения возрастает, и одновременно его максимум смещается в сторону более коротких длин волн. При температуре выше 800 К (градусов Кельвина) тело начинает излучать видимый свет в красной части спектра.
При дальнейшем повышении температуры тела свечение смещается от красного края спектра к синему. Для многих веществ, кстати, существует возможность определять температуру на расстоянии по цвету излучения. Здесь берет начало уже упомянутая нами физическая величина — цветовая температура.
Цветовая температура солнечного света примерно равна 5500 К. Зрение человека эволюционно лучше всего приспособлено именно к такому свету. В идеале искусственный источник света должен его повторять. А для этого он должен быть нагрет до температуры как раз 5500 К.
Беда в том, что это температура солнечной плазмы, и она практически недостижима. Поэтому усилия инженеров и изобретателей, работавших над конструкцией лампы накаливания, во многом были направлены именно на это — найти для тела накала лампы такое вещество, которое выдерживало бы длительное нагревание до возможно более высокой температуры. И поскольку речь идет об электрической лампочке, при этом являлось бы проводником электрического тока.
Очевидно, что поиск очень быстро привел исследователей к тугоплавким металлам. И сегодня для спиралей ламп накаливания повсеместно используется вольфрам. Температура его плавления 3695 К. Для сравнения, температура плавления железа вдвое ниже — 1812 К.
Любопытный факт: лампа-долгожительница
Срок службы бытовых ламп накаливания около 2000 часов. Хорошие галогенки в среднем работают вдвое дольше. А лампа в пожарном депо в Ливерморе (Калифорния, США) горит непрерывно с 1901 года. Сейчас ей посвящен специальный веб-сайт, и веб-камера круглосуточно передает ее изображение.
Объяснение живучести этой лампы пока не найдено. Предположительно, все дело в составе вещества, из которого изготовлена нить — в нем много углерода. Как бы то ни было, прогресс пошел по пути совершенствования ламп с вольфрамовой нитью, а не угольной. В результате появились лампы, которые сегодня называются галогенными.
Галогенная лампа — самая совершенная лампа накаливания
Чтобы повысить эффективность излучения лампы, температура тела накаливания должна быть как можно выше. При увеличении температуры доля видимого света возрастает, а потери в инфракрасной области спектра относительно сокращаются. Однако при повышении температуры также увеличивается и испарение вольфрама из тела накала: нить становится тоньше и, в конечном счете, лампочка перегорает. Но, что гораздо хуже, испаряющийся вольфрам конденсируется на внутренней поверхности стеклянной колбы и уменьшает ее прозрачность — свет лампочки становится тусклее.
Эту проблему удалось решить в галогенных лампах путем добавления в колбу буферного газа — паров брома или йода.
Процессы, происходящие в горящей галогенной лампе:
— Вольфрамовая спираль лампы имеет температуру около 3000 градусов. При такой температуре атомы вольфрама отрываются от кристаллической решетки и улетучиваются.
— Подлетая к стенкам колбы, имеющим температуру около 1400 градусов, атомы вольфрама оседают на ее поверхности. Однако при такой температуре они соединяются с галогенами, образуя галоиды.
— Молекулы галоидов перемещаются по колбе; когда они оказываются вблизи раскаленной спирали, то под действием высокой температуры распадаются. При этом атомы вольфрама возвращаются на спираль, а атомы галогенов освобождаются для нового цикла.
Галогенный цикл позволяет поддерживать поверхность колбы прозрачной и несколько увеличивает срок службы спирали. К сожалению, процесс восстановления спирали атомами вольфрама носит случайный характер. В результате со временем некоторые участки спирали слишком истончаются и лампа перегорает.
По сравнению с обычной лампой накаливания галогенки:
— дают больше света в пересчете на 1 Ватт потребляемой мощности;
— излучают более белый свет;
— примерно в 2 раза долговечнее и гораздо компактнее.
И, разумеется, они гораздо лучше для применения в качестве источника света в автомобильных фарах.
Как делают галогенные лампы
Хотя галогенные лампы в автомобильных фарах начали применять еще в 50-х годах прошлого века, массовый переход на этот источник света произошел только спустя 30 лет, в 1980-х.
Сегодня технология изготовления галогенных ламп для автомобильных фар отработана в мельчайших деталях. Процесс полностью автоматизирован.
Последовательность изготовления галогенной лампы:
1. Вначале к молибденовым проволочкам приваривается спираль из вольфрама, которая будет играть роль тела накала.
2. Спираль помещается в стеклянную трубку, которая запаивается с одной стороны.
3. Трубка вакуумируется, полнота удаления воздуха контролируется.
4. В полость лампы добавляются галогены — бром или йод. После чего колба запаивается окончательно. Если бы колбу заполняли только галогеном, то лампа бы сразу же перегорела. Внутрь автомобильной лампы закачивают смесь газов. В эту смесь входят азот, аргон и какой-нибудь галоген.
5. Колба устанавливается в цоколь, соответствующий типу лампы. Автомат закрепляет колбу так, чтобы вольфрамовая нить накаливания находилась в строго определенном положении относительно цоколя. Это важно для правильного светораспределения фары.
6. Лампа проверяется на работоспособность.
7. В зависимости от конкретной модели лампы в нее может устанавливаться вторая вольфрамовая спираль, непрозрачный экран, а торец колбы может покрываться непрозрачной краской. Эти дополнения обеспечивают правильное светораспределение лампы и фары в целом.
Качественные галогенки — это непросто
Качественные лампы это:
— долговечность,
— яркость,
— правильное светораспределение.
Увеличению долговечности лампы и повышению мощности света помогает добавление инертного газа ксенона в смесь газов. В лампах Philips, например, для изготовления колбы используется высокопрочное кварцевое стекло Philips с УФ-фильтром (Philips Quartz Glass), благодаря которому лампа заполнена смесью газов под давлением 15 атмосфер в холодном состоянии. При работе давление возрастает в несколько раз. Галогенки с колбами из твердого стекла такое давление не выдерживают, поэтому и служат гораздо меньше.
Яркость лампы определяется параметрами и точностью расположения вольфрамовой нити внутри колбы. Поскольку вольфрам — очень тугоплавкий металл, технология его обработки довольно сложна. Значение имеет все: микрокристаллическая структура металла, примеси, длина проволоки, ее сечение, геометрия нити. При размерах нити в несколько миллиметров изготовить ее качественно непросто.
Для правильного светораспределения фары необходимо, чтобы нить располагалась точно в фокусе отражателя. Если для ближнего и дальнего света используется одна лампа, необходимо, чтобы каждая нить была точно позиционирована относительно отражателя фары.
Дешевые низкокачественные лампы легко узнать по неправильному светораспределению. В конечном счете, покупать дешевые лампочки оказывается накладно: и дорогу освещают плохо, и перегорают часто. Гораздо разумнее выбрать долговечную лампу надежного производителя.
Галогенные фары. Достоинства и недостатки. Галоген или ксенон?
Для любого водителя важным является то, чтобы фары его автомобиля в ночное время суток могли обеспечивать хорошее освещение, ведь это напрямую влияет на безопасность движения. Раньше в автомобильных фарах в качестве освещения использовались обычные лампы накаливания. Но сегодня на смену им пришли более совершенные варианты освещения. Одним из таких вариантов являются галогенные фары.
В статье рассмотрим, что собой представляют галогенные фары, какие у них положительные и отрицательные свойства, также сравним их с ксеноновыми фарами – это сравнение приводят нередко, чтобы было наглядно видно свойства и тех, и других ламп. 
Устройство галогенных фар
Вцелом, галогенные фары даже своим общим устройством во многом схожи с лампочкой накаливания. В них имеется цоколь, по которому производится подача напряжения на осветительный элемент, и, также, благодаря ему осуществляется фиксация лампы в патроне.
Цоколь соединен с двумя электродами, между которого натянута спираль из вольфрама. Именно эта спираль и представляет собой источник света. Когда электрический ток проходит по спирали, она сильно разогревается, и это сопровождается ярким свечением.
Вольфрам окисляется при контакте с воздухом. Для того, чтобы процесса окисления не произошло, электроды и спираль помещаются в колбу.
В лампе накаливания воздух откачан. Но в процессе эксплуатации температура приводит к тому, что атомы вольфрама отделяются, а потом оседают на менее нагретых поверхностях. Но здесь есть два недостатка: вольфрамовая нить постепенно становится тоньше, позже — вообще перегорает. Еще одни минусом является то, что конденсация на стенках колбы атомов металла приводит к потемнению стекла.
В галогенной лампе колба заполняется буферным газом. Присутствие буферного газа играет большую роль – он не дает конденсироваться атомам вольфрама спирали и в конце на нее наседают снова.
Вцелом, применение галогенных газов значительно повышает срок службы осветительного элемента. Также они увеличивают температуру нагрева спирали, что обеспечивает яркость свечения.
Фары – галогены производятся с разной температурой свечения. Благодаря этому к ним можно легко подобрать осветительный элемент, который будет работать в любых условиях (в туман, дождь, снег, также в темное время суток).
Достоинства и недостатки галогенных ламп
Разберем, какие у галогенных ламп достоинства и недостатки. К положительным характеристикам можно отнести:
Отрицательными сторонами является то, что галогенная лампа – это изначально, все же, лампа накаливания. Отличаются они тем, что потребляют много энергии. Также, галогенные лампы нуждаются в особом монтаже: к ним нельзя притрагиваться руками (они могут потемнеть). Это затрудняет процесс установки. 
Галоген или ксенон?
Ксеноновая лампа является прямым конкурентом галогенных ламп. Именно поэтому их часто сравнивают, чтобы выявить особенности той и другой разновидности.
Рассмотрим, в чем заключаются их отличия друг от друга:
Несмотря на некоторые недостатки, которые невооруженным глазом видно, если их сравнивать с ксеноном, галогенные лампы не сильно проигрывают. Они всегда были востребованы и применимы автовладельцами. Во многом по причине того, что они недорогие, но в то же время их свет довольно приемлем.