Ксеноновые фары стали очередной ступенью в эволюции автомобильных осветительных приборов. Их появление было обусловлено необходимостью сделать фары автомобиля более мощными и яркими, а также увеличить срок их службы.
Своим появлением ксеноновые фары обязаны технологиям газонаполненных и галогеновых ламп. Ксеноновые лампы получили распространение в середине XX века и использовались для кинопроекторов. В качестве автомобильных фар такие лампы стали использовать в 1991 году. Сложно установить кто первым начал производить ксеноновые фары: по одним сведениям — это фирма Philips, по другим -Bosch .
Ксеноновая лампа выглядит как стеклянная колба. Внутри нее находится под большим давлением смесь инертных газов, состоящая из ксенона и солей металла. Помимо этого в колбе расположены два электрода. Для того чтобы разжечь между ними дугу, на электроды подается высоковольтный импульс напряжения (порядка 25000 В). Горящая лампа требует напряжения намного меньше – 85 В. Собственно, разряд между двумя электродами нужен для того, чтобы вызвать свечение газов.
Кроме того, существуют 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.
Вообще, яркость источника света характеризуется цветовой температурой. Например, у Солнца цветовая температура 5000 К, у ксеноновых ламп — 4300 К, а у галогеновых всего лишь 2800 К. Спектр свечения ксеноновых ламп ближе к спектру свечения Солнца, т.е. дневному свету. Поэтому цвет ксеноновых фар имеет слегка голубоватый оттенок, а у обычных галогеновых — желтоватый.
Достоинства и недостатки
Достоинством ксеноновых ламп является их долговечность. Их срок службы примерно в шесть раз больше, чем у галогеновых, и составляет примерно 3000 часов. Таким образом, эти лампы приходят в негодность после трех-четырех лет использования, в то время как «галогенки» перегорают каждые пол-года.
Еще одно преимущество ксеноновых фар в том, что они значительно лучше освещают дорогу при дожде и тумане. Кроме того, ксенон, в отличие от галогена значительно лучше рассеивается, а значит в меньшей степени ослепляет водителей других автомобилей.
В довершении всего, ксеноновые фары выгодно отличаются от других количеством потребляемой мощности. К примеру, галогеновая лампа требует минимум 55 Вт, в то время как ксеноновой нужно всего 35Вт. При этом сила света ксенона в два раза больше. Низкая потребляемая мощность влияет на такой бытовой факт как загрязнение стекол фар. Дело в том, что при длительном свечении фары ее стекло сильно нагревается. На горячем стекле дорожная грязь лучше подсушивается, и соответственно, ее тяжелее потом отмывать. Ксеноновые лампы не допускают перегревания стекла фары и возникновения на нем трещин.
Однако, помимо очевидных преимуществ, ксеноновые лампы обладают и рядом недостатков. Основным минусом "ксенона" является высокая цена. На цену главным образом влияет необходимость установки дополнительного электрического блока. Сами лампы тоже стоят несколько дороже остальных. Ко всему прочему, меняют их только в паре, так как спектр лампы в ходе эксплуатации изменяется, и если одна будет новой, а другая старой, то светить они будут по-разному.
Еще одним фактором, влияющим на цену, является необходимость установки автоматического корректора угла фар и омывателя. Наличие этих устройств способно обезопасить других водителей от ослепления мощным светом ксенона.
Штраф за ксенон в фарах и противотуманках
Сам по себе ксенон в автомобильных фарах не является основанием для штрафа. Если речь идет о штатных световых приборах, то никаких претензий к владельцу автомобиля, естественно, не будет – наказание предусмотрено только за нештатный и кустарно установленный ксенон в фарах и противотуманках.
Техническое состояние автомобиля (в том числе и его световых приборов) в России регламентируется Основным положением по допуску транспортных средств к эксплуатации. В этом документе прописан перечень условий и неисправностей, при которых эксплуатация авто запрещена. К ним, в частности, относится и использование «рассеивателей и ламп, не соответствующих типу данного светового прибора» (п. 3.4 Перечня).
Согласно статье 12.5 ч. 3 КоАП РФ, в 2015 году за нарушение этого требования Основных положений предусмотрено лишение прав на срок от 6 месяцев до 1 года. Таким образом, за нештатный ксенон и желание поразить окружающих своими яркими фарами водитель может поплатиться полугодом или даже годом «пешеходной» жизни.
На противотуманки распространяются те же требования, что и на фары головного света. Ксенон в туманках также может закончиться 6-12 месяцами лишения прав.
Обратите внимание, что наличие нештатных и неправильно установленных ксеноновых ламп в фарах и ПТФ (как и светопропускную способность стекол с тонировкой) проверяют инспекторы технического надзора. Выполнить эту проверку они могут только на стационарном посту ГИБДД.
Полезно? Лайкаем и делимся со своими подписчиками!
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. – это электрическое газоразрядное устройство, которое может создавать внутри колбы мощные, интенсивные импульсы белого цвета.
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.
Принцип работы ксеноновых ламп
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:
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.
Еще недавно ксеноновый автомобильный свет считался чем-то уникальным, возможным к применению исключительно в топовых моделях, которые обычным среднестатистическим автолюбителям были не по карману. Развитие технологий позволило значительно снизить стоимость его установки, что предопределило широчайшее распространение среди огромного количества автомашин, гораздо более доступных для потребителей. Сегодняшняя статья будет посвящена устройству, принципам работы и основным преимуществам и недостаткам ксеноновых фар.
Лампы, используемые в ксеноновом освещении, принадлежат к газоразрядному типу. Их англоязычное название «HID-Lamp» переводится как «лампы высокоинтенсивного разряда». Их конструкция основана на двух герметичных колбах, изготовленных из кварцевой разновидности стекла. Главное назначение стеклянной оболочки – защита от загрязнения и температурных перепадов. Внутренний стеклянный контур заполняется газом, основной частью которого выступает ксенон. От его количества зависит цветовой оттенок светового луча и скорость включения фар. Обязательным компонентом ксеноновых фонарей является управляющий блок, называемый также блоком розжига. Он подает необходимый для работы высоковольтный заряд и контролирует стабильность напряжения, избавляя его от скачков и чрезмерных просадок. Одной из особенностей HID-освещения является характерная постепенность его запуска. Время задержки отводится на разогрев газовой смеси, чтобы она смогла обрести максимальный яркую степень свечения. Рабочий температурный уровень внутри ламп составляет 4 тысячи градусов. Она может быть и выше, вплоть до 8 тысяч, однако продуктивность работы такого света крайне низкая. Что же определяет световой оттенок луча, исходящего от фар? Именно температура. В зависимости от её величины цвет изменяется от бело-желтого, до ярко-голубого.
- Главным «плюсом» применения ксеноновых фонарей, безусловно, является качество исходящего от них свечения. Луч HID-осветителей невероятно яркий, с великолепной интенсивностью и охватом.
- Выделим и срок службы самих ламп. Он в несколько раз превышает функциональный ресурс галогенов, пусть и слегка проигрывая светодиодным модулям. Почему это возможно? Прежде всего, из-за отсутствия в конструктивном устройстве основной нити. Это исключает возможность перегорания ламп в результате перепадов напряжения, которые отфильтровывает управляющий блок, и по причине постоянной вибрации во время эксплуатации.
- Не можем оставить без внимания отличные показатели продуктивности работы.
- Невысокое потребление бортового тока облегчает «жизнь» генератору, что прямым образом сказывается на экономичном топливном потреблении.
- Основным недостатком HID-фар является сравнительно высокая стоимость установочных комплектов в целом и самих ламп в частности. Однако отдельно оговоримся, что эта дороговизна касается сравнения лишь со штатными галогенными фарами. Ни светодиодные фонари, ни, тем более, лазерные технологии, начинающиеся применяться в некоторых моделях «БМВ», ничуть не дешевле, а в большинстве случаев значительно дороже.
В российских автомобильных ГОСТах вопрос законности именно самостоятельной установки ксенонового освещения никак не отражен. Единственная оговорка касается допуска производителями автомобиля штатной замены. Дело в том, что не все фары имеют возможность монтажа ксенона. Для его установки обязательно наличие линз, собирающих луч в единый пучок и препятствующий хаотично направленному свету, ослепляющему всех водителей встречного направления. Если заводом-изготовителем транспортного средства допускается установка ксенона в штатные фары, автолюбитель имеет полное право законно замену осветителей. Причем совершенно неважно, куда оборудование будет смонтировано – в фары ближнего света, дальнего или вовсе в противотуманные фонари.
Подводя итоги статьи, отметим, что ксеноновое освещение является одним из наиболее качественных решений, общепринятом в автомобильной промышленности в настоящее время. Да, он несколько дороже галогенных фар, зато все их недостатки полностью устранены, а его работа, в том числе КПД использования, находится на великолепном уровне. Что касается основных конкурентов, то для ксенона наиболее «опасны светодиодные модули». Они значительно более экономичные, хотя их интенсивность и качество функционирования ничем не уступает ксенону. Нам – рядовым автолюбителям, такая конкуренция только на руку. Это прямым образом влияет на развитие направления, в том числе и на его ценовой уровень.
Что же многие из нас с вами ставят на свои автомобили ксеноновые лампы, или просто так называемый «КСЕНОН». Оно и понятно с одной стороны это очень мощный источник света, который «разрезает» туман и прочую непогоду, позволяя намного увереннее чувствовать себя за рулем. Но с другой стороны, кустарный (то есть который не идет с завода) запрещен законом РФ и этому есть вполне вменяемое объяснение – он слепит встречных водителей, что увеличивает число ДТП на дорогах, зачастую летальных. Так почему он слепит, как работает в фаре? И что такое блок его розжига. Разбираем подробно …
Не данный период времени, ксенон это одна из самых передовых технологий, которая позволяет добиться высоких показателей светового потока. Зачастую его эффективность превышает галогеновые лампы в 2 – 4 раза. Есть еще один оппонент, это светодиоды, сейчас они вплотную приблизились к ксеноновым лампам, но пока их надежность реально хромает, про это думали здесь . Но за счет чего достигается такое свечение, как работает? И что такое ксенон вообще?
Для начала я предлагаю вам поговорить про само вещество, из чего состоит? Оказывается все просто – это одноатомный, инертный газ. Которые не имеет не цвета, не запаха, без вкуса, полностью безопасен для человека.
Этого газа в чистом виде очень мало в земной атмосфере, в основном он образуется около радиоактивных источников.
Однако в промышленности его научились выделять из воздуха, когда получают кислород и азот. Путем сложных преобразований выделяется чистый ксенон без примесей именно его и закачивают в колбу лампы.
Это так называемая газоразрядная лампа. В ней под высоким давлением закачан наш газ в специальную колбу.
- Есть основная стеклянная колба, с достаточно толстыми стенками. То есть, я хочу отметить — что лампа не хрупкая.
- Колба заполнена нашим инертным газом – ксеноном, однако некоторые производители рядом могут «разместить» пары ртути. Они также зажигаются от нашего ксенона, однако она находятся в другой, внешней колбе
- Также внутрь помещаются два электрода, которые располагаются рядом друг с другом, на достаточно близком расстоянии.
- С внешней части к этим электродам подходят два контакта, как у обычной лампы это плюс и минус.
- За лампой стоит высоковольтный «блок розжига», который является важным элементом системы.
- Ну и собственно «жгут проводов» который подсоединяется к системе питания автомобиля и соединяет лампу и блог розжига.
Собственно это вся система, как видите ничего сложного, абсолютно! Просто многие из моих читателей, думаю — что это просто «заоблачные технологии».
Процесс достаточно простой, его можно назвать горением электрической дуги в инертном газе. НА контакты, которые находятся внутри и располагаются друг напротив друга, подается очень высокий электрический разряд, под напряжением в 25 000 Вольт! Между контактами возникает электрическая дуга, которая в газе-ксеноне начинает гореть ярким светом. По сути можно сравнить с дугой от сварочного аппарата, некоторые это называют «плазмой», хотя я не уверен.
Так как газ инертный он никак не влияет на контакты — то есть дуга не разрушает их, а как бы проходит между ними. Ведь внутри колбы больше нет никаких газов, ни кислорода, ни азота, ни водорода.
Дуга горит недолго, и поэтому ее нужно постоянно подпитывать определенным напряжением, чем собственно и занимается «блок розжига». Именно он формирует такое напряжение, зачастую после розжига оно составляет 60 – 80 Вольт.
Внутри колбы могут устанавливаться специальные отражатели, которые могут направлять свет в нужную сторону.
Питание блока, я еще раз повторяюсь — происходит от стандартной системы питания автомобиля.
Многие задают вопрос – а почему ксенон загорается не сразу, а постепенно? Все просто – потому что нужно небольшой промежуток времени, чтобы дуга «зажглась» в газе. Обычно это от 5 до 7 секунд не больше.
Как видите ничего сложного! Но зачастую многих интересует — а как образовывается такой высоковольтный разряд в 25 000 Вольт? Как работает блок?
Если взять характеристики блока розжига, то зачастую составляют:
Напряжение от 8 до 16 Вольт.
Сила потребляемого тока – от 3 до 6 Ампер.
Среднее потребление около 35 – 55 Ватт.
Но постойте, а где же напряжение в 25000 Вольт? Ведь это очень большой показатель. Спокойно ребята, такое напряжение действительное есть – то есть с одной стороны заходит низкое, а выходит очень высокое, но лишь на какие-то миллисекунды, именно они нужны для того чтобы поджечь наш газ. Это и есть принцип высоковольтного бока питания.
Если копнуть в строение (кому интересно) то становится понятно, что у нас от бортовой сети 12 Вольт, забирается первоначальная энергия — дальше она поступает в импульсный трансформатор, который преобразует напряжение уже до 250 Вольт. После чего он отдает напряжение конденсатору, где оно накапливается (обычно его напряжение около 400 – 500 Вольт, а емкость от 0,2 до 0,5 Микрофарада). Дальше импульс, от конденсатора, поступает на высоковольтную катушку, и уже она методом индукции первичной и вторичной катушек выдает очень высокое напряжение, которое в десятки раз, может превышать напряжение на конденсаторе.
Дальше напряжение, которое требуется для дальнейшего «горения» как я уже писал, составляет всего 60 – 80 Вольт, все зависит от мощности лампы.
Поэтому конечное потребление всего 35 – 55 Ватт энергии, что вполне соизмеримо с обычной галогеновой лампой. Как видите достаточно простая конструкция.
Если сравнивать работу ксенона и работу обычной галогеновой лампы, то наш «технологичный претендент» намного опережает в силе светового потока.
– выдает поток в 1500 Lm (Люмен)
– примерно от 3000 до 6000 Lm (не верьте китайским производителям, которые указывают по 10 – 20 000 Lm, такие системы очень редкие и для конечного потребителя практически не используются)
– сейчас выдают практически одинаковые потоки с ксеноновыми элементами – от 2500 до 4500 Lm (правда стоит оговориться нужно выбирать именно с специальным драйвером)
Как вы видите ксенон очень яркий, он работает с высоким потоком света, что с одной стороны является благом – хорошо освещает дорогу, с другой стороны – губителен, потому как он очень часто ослепляет встречных водителей.
НУ и в заключении хочется отметить — что на данный период времени, ксеноновая лампа самая долговечная из оппонентов. В среднем работает около 200 000 часов, что примерно 4 – 5 лет использования по два – три часа в день. Да и потом он может не перегореть, однако его свечение кардинально меняется, то есть лампа как бы выцветает. Ее нужно срочно заменить, для восстановления изначальных характеристик.
Сейчас небольшое полезное видео, смотрим.
НА этом заканчиваю, думаю, я вам подробно объяснил — как работает лампа и сам блок розжига. Искренне ваш АВТОБЛОГГЕР.
Здравствуйте, у меня при включении фар первые секунды левая фара горит синим как обычно потом сменяется на розовый а дальше вообще тухнет и это только левая фара, с правой все нормально, у меня вопрос что я должен сделать? что поменять? или что то отремонтировать?
Исходя из названия, можно легко понять, что ксенон – основная составляющая данного типа ламп. Ксенон – это инертный газ с высокой атомной массой, именно с этим газом ученые вывели первые химические соединения. Он не имеет запаха, вкуса, цвета. Добывают Xe в процессе получения жидкого кислорода: разложения воздуха на кислород и азот.
Ксеноновые лампы относятся к газоразрядным, так как принцип работы основывается на излучении светового потока газом, при возникновении электрической дуги.
Ксеноновая лампа состоит из двух легированных вольфрамовых электродов, которые расположены по разные стороны колбы. Колба изготовляется из кварцевого стекла (возможная температура нагрева до 600°С), потому что происходит сильное нагревание и обычное стекло не выдержит таких температур. При изготовлении, лампочка вначале вакуумируется, а после наполняется ксеноном, который из-за большой атомной массы предотвращает испарение вольфрама.
Давление внутри колбы очень большое и в лампах для IMAX кинотеатров достигает 25 атм. Эта особенность вызывает опасность при установке ксеноновых ламп. Она может взорваться, а осколки будут разлетаться с огромной скоростью. Транспортировка происходит в специальном пластиковом контейнере, который снимают при установке и одевают при демонтаже. При работе ксеноновой лампы происходят перепады температур, что ведет за собой износ материала колбы, и она становится более хрупкой, это повышает вероятность взрыва.
Интенсивность излучения светового потока вызывает опасность возникновения пожара при близком расположении предметов.
Ксеноновые лампы разделяют на:
– с длинной дугой;
Короткодуговые лампы имеют небольшое расстояние между электродами им характерна шарообразная форма. У ксеноновых с длинной дугой увеличено расстояние между электродами и продолговатая колба. Лампы-вспышки имеют дополнительный электрод, который представляет собой проволоку или фольгу по периметру колбы и он является зажигательным элементом для первоначальной ионизации газа. Именно на него производится подача высокого напряжения.
Принцип работы ксеноновой лампы. На электроды лампочки ксенон необходимо подать высокое импульсное (кратковременное) напряжение, которое вызовет ионизацию газа, что понизит сопротивление и даст возможность зажечь электрическую дугу (начнет протекать ток между электродами лампы). Электроны газа под действием электрического тока возвращаются на орбиты, при этом излучая фотоны. Начальное напряжение, для включения ксеноновых ламп, создается с помощью балласта или пускателя. Значение напряжения для разных мощностей ламп отличается и в основном в 10 раз больше рабочего. В некоторых случаях достигает 30 кВ. После появления электрической дуги напряжение снижается, для поддержания рабочего состояния.
Цветовая температура ксеноновой лампы приблизительно 4300К, что дает свечение близкое к белому. Спектр света не широкий, а сосредоточен в одном диапазоне. Зона свечения имеет форму конуса.
Изготовляются лампы с добавлением ртути к ксенону, становится характерным свечение ртути под действием эл. тока, что добавляет в световой поток ультрафиолет.
Характерно отрицательное дифференциальное сопротивление – с повышением температуры уменьшается сопротивление газа. Из-за этого фактора появляются определенные требования к питанию. Необходима точная регулировка тока и напряжения, понижение сопротивления ведет к возможным скачкам тока, а его пульсации могут вывести из строя электроды.
Изготовляются ксеноновые лампы в основном на мощность до 15 кВт.
Световая отдача очень высокая и составляет 91 лм/Вт.
– хорошая цветопередача дала возможность их использовать в кинопроекторах;
– лампы-вспышки применяются в фотоаппаратах как осветительный элемент;
– ксеноновые лампы для автомобиля получили огромную популярность, так как освещение дороги является важным фактором. Но установка ксенона требует также установку пусковой аппаратуры и отражающих элементов, аппаратов регулировки наклона фар, для предотвращения ослепления водителей встречных машин;
– применяются в климатических камерах для создания условий, близких к природным.
Источник: