Устройство ксенона на авто

Принцип работы ксеноновых фар в автомобиле

Ксеноновая лампа – это искусственный свет, который исходит из электрической дуги в колбе, заполненной ксеноном.

Ксеноновые фары уже давно и прочно закрепились в жизни автомобилистов. С каждым днем все больше и больше людей засматриваются на данный инструмент.

Эволюция автомобильных фар: от керосина до светодиода

Портал Kolesa.Ru проследил за тем, как менялась конструкция автомобильных фар, и выяснил, какой будет светотехника на массовых авто в недалеком будущем.

Сегодня в это сложно поверить, но на первых автомобилях устройств, которые сейчас официально именуются «световыми приборами», не было вовсе! Езда на «самобеглых экипажах» во времена Готтлиба Даймлера и Карла Бенца была весьма рискованным занятием и в светлое время суток. А уж о том, чтобы ездить ночью, мало кто помышлял.

Керосиновая автомобильная фара

Современная фара с ксеноновыми лампами и светодиодными элементами

Фото: Oldmotor.com; Media.daimler.com

Однако с началом эры массового распространения автомобилей проблему освещения дороги непосредственно перед движущейся машиной решать было просто необходимо.

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.

Блок розжига ксенона: основа работы автомобильных ксеноновых ламп

Моноблочный блок розжига ксенона

Ксеноновые лампы головного света из-за особенностей конструкции не могут прямо подключаться к бортовой электросети автомобиля. Для их работы нужно специальное устройство — блок розжига ксенона. Все о данных блоках, их типах, конструкции и работе, а также о верном выборе и установке читайте в статье.

Ксеноновые лампы для авто: d2s, d1s, h4, h7, hb4

Технология использования ксенона для обеспечения освещения появилась несколько лет назад, но в данный момент она занимает достаточно существенный сегмент рынка. Ксеноновые лампы для авто являются идеальным вариантом, благодаря надежности и длительному сроку эксплуатации.

Устройство ксеноновой лампы.

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.

«Керосинки»

Первые автомобильные фары представляли собой просто-напросто керосиновые лампы. Их главными преимуществами на тот момент была простая, как правда, конструкция, а также возможность максимальной унификации со светильниками, массово распространенными в быту.

На этом, однако, все плюсы «керосинок» для автомобилиста заканчивались, поскольку со своей основной задачей такие фары справлялись отвратительно. Они не столько освещали путь перед машиной, сколько обозначали ее присутствие на дороге. На автомобилях тех лет применялись также масляные светильники, и по эффективности они соответствовали «керосинкам». Замена им была разработана весьма быстро.

Что такое блок розжига ксенона?

Блок розжига ксенона (балласт, электронный пускорегулирующий аппарат, ЭПРА) — компонент электрической бортовой сети транспортных средств; электронное устройство для запуска и поддержки работы газоразрядных ксеноновых дуговых ламп головного света.

Ксеноновые лампы — это газоразрядные источники света, в которых поток света формируется горящим в атмосфере ксенона электродуговым разрядом. Основная проблема данного типа ламп заключается в том, что для первоначального розжига дуги необходим импульс (или серия импульсов) тока с высоким напряжением — порядка 23-30 тысяч вольт (кВ), а для дальнейшего поддержания стабильного горения дуги нужно напряжение 80 В. Понятно, что от 12 и 24-вольтовой бортовой сети питать ксеноновую лампу нельзя — для этой цели и используются ЭПРА или блоки розжига ксенона.

На ксеноновый блок розжига возложено три основных функции:

  • Розжиг электрической дуги ксеноновой лампы (запуск ламп) — преобразование постоянного тока низкого напряжения (12 или 24 В) в переменный или импульсный ток высокого напряжения (в две ступени — сначала до 500 В, затем до 23-30 кВ);
  • Поддержка стабильной дуги (обеспечение работы ламп в течение всего времени использования головного света) — ограничение тока до необходимого напряжения (80 В);
  • Общий контроль и управление ксеноновой лампой и всей электрической цепью ламп головного света.

То есть, ЭПРА обеспечивает возможность нормальной эксплуатации ксеноновых ламп на обычных транспортных средствах с низковольтной бортовой цепью. Блок розжига является ключевой деталью ксенонового головного света, поэтому при его установке в первую очередь следует позаботиться именно о выборе ЭПРА. Также с вопросом выбора блока приходится сталкиваться при его неисправности. Чтобы сделать верную покупку, следует сначала разобраться в конструкции и особенностях данных электронных устройств.

Блок розжига BMW X1 (E84) ксенона OE

С паровоза на автомобиль

В 1896 году, всего через 10 лет после того, как Карл Бенц получил патент на свой первый автомобиль, авиаконструктор Луи Блерио предложил использовать на машинах ацетиленовые фары. Аналогичной конструкции прожекторы активно применялись в то время на… паровозах!

Renault AG Fiacre Paris: один из первых автомобилей с ацетиленовыми фарами

Фото: Tomislav Medak/Wikipedia.org

Дорогу такие фары освещали уже вполне сносно, но активное их использование сопровождалось для водителя «танцами с бубном». Чтобы включить головной свет, нужно было открыть кран подачи ацетилена, затем открыть стеклянные колпаки самих фар и, наконец, зажечь спичкой горелки. Ацетилен при этом вырабатывался прямо на ходу: в отдельном баке, разделенном на два отсека, в который перед поездкой нужно было засыпать карбид кальция и залить воду.

Ацетиленовые светильники, к слову, применяются до сих пор. Например, на расположенных в отдаленных районах маяках – в случае, если для них невозможно или невыгодно вести отдельную линию электропередачи или ставить автономный генератор.

Эксплуатационные преимущества

Любой водитель проводит за рулем 10-15% своего времени. И чтобы обеспечить максимальные удобства при поездках, нужно как можно лучше укомплектовать свой автомобиль.

Чем лучше будут фары, тем легче будет путь. Обзор дороги в несколько раз улучшится, особенно в темное время суток и в дождливую погоду. Для чего это нужно? Чтобы безопасность движения была на высоте.

Итак, в чем же все-таки преимущества ксеноновых ламп?

  • Они выдают в несколько раз больше света, нежели галогенные лампы.
  • Потребляют меньше электрической энергии.
  • Свет излучает не спираль, которая раскалилась, а инертный газ – ксенон.
  • Излучается яркий свет. Слегка голубоватый оттенок улучшает видимость ночью. Водители лучше видят дорожные знаки, свет не режет глаза встречным машинам.
  • Длительный срок службы. В ксеноновых лампах нет нитей, поэтому ничего там перегореть не сможет. Ксеноновые фары наполнены газом.

Виды ксеноновых ламп.

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.

Плюс электрификация всех авто

Хорошо знакомые нам электрические фары стали широко применяться на автомобилях с начала 20-х годов XX века. Впрочем, на моделях класса «люкс» их начали использовать даже раньше: с середины 10-х гг. – практически сразу после изобретения. Одними из первых электрофары в стандартной комплектации получили Cadillac Model 30 и легендарный Rolls-Royce Silver Ghost.

1912 Cadillac Model 30

Rolls-Royce Silver Ghost

По сути, первые подобные фары представляли собой электрические прожекторы, и с основной своей задачей они, естественно, справлялись на ура. Возникла, однако, другая проблема: водители, ехавшие ночью встречными курсами, нещадно ослепляли друг друга. Так появились первые корректоры фар, причем разных типов: рычажные, тросовые, гидравлические. Некоторые производители выводили на переднюю панель рычажок реостата, которым водитель мог отрегулировать яркость ламп.

Использование

Ксеноновые газоразрядные лампы применяются не только для автомобиля, у них достаточно широкий спектр использования. В зависимости от конструкции они бывают:

  1. Шаровые;
  2. Керамические;
  3. Трубчатые.

Ксеноновые шаровые получили наибольшее распространение, именно они применяются для фар. Их конструкция представляет собой маленькую колбу, которая наполнена ксеноном. Электроды находятся на очень маленьком расстоянии.

круглые модели

Фото — круглые модели

Керамические используются в фармацевтической промышленности. Их особенностью является не только применение керамической колбы, но и наличие в ней отверстия для ультрафиолетового света. Такое свечение используется в терапевтических целях, в частности, для обнаружения грибковых заболеваний кожи или покровов головы.

керамические

Фото — керамические

Трубчатые представляют собой устройства для обеспечения света в жилых помещениях. У них электроды расположены на достаточно большом расстоянии друг от друга, поэтому для работы требуется определенный балласт. Дроссельная схема подобного плана используется для обеспечения освещенности на больших площадях, часто это вокзалы, склады и прочие производственные или общественные учреждения.

трубчатые

Фото — трубчатые

Также в зависимости от типа использования, ксеноновые лампы могут иметь разные цоколи (к примеру, для автомобиля – H8 4300K, H4 5000K, также есть варианты H7, H3, HB4 и Н11).

цоколи

Фото — цоколи

Как установить

Если куплен неполный комплект для ксеноновых источников света, стоит отложить установку до приобретения всех недостающих частей. К примеру, без автокорректора свет распространяется под неправильным углом к дорожному полотну, что ухудшает видимость.

Правила установки ксенона в фары:

  1. Перед работой проверить каждый элемент комплекта на повреждения. При наличии сколов или царапин установка невозможна.
  2. Установку рекомендуется проводить сухими и чистыми руками.
  3. Каждое соединение необходимо изолировать и спрятать. Им требуется надежная защита от влаги и механических воздействий.
  4. Запрещается долго смотреть на свет ксеноновых ламп – это может нанести вред зрению
  5. Перед установкой следует отсоединить провод от плюсовой клеммы батареи.

Перед снятием галогеновых ламп необходимо убрать защитную крышку фар, затем отсоединить контактные провода от источника света и вытащить его.

Порядок установки ксенона:

  1. Новую лампу осторожно извлечь из защитной колбы и вставить в отверстие. Нельзя дотрагиваться до самой колбы. При наличии фиксирующей пружинки, которая удерживала галогеновый источник света, ее необходимо примять. Провода от фары будут протянуты сквозь нее и выведены в подкапотное пространство через заглушку. Поскольку со стороны батареи это сделать будет намного легче, ее лучше снять.
  2. После монтажа лампы подключить ее к блоку розжига.
  3. Создание отверстий в заглушках фар, чтобы протянуть провода. Их делают диаметром 25 мм.
  4. Подобрать место для монтажа устройства розжига. Его располагают ближе к фарам, чтобы провода были натянуты. Место установки должно быть вдали от источников нагрева.
  5. Закрепить блок винтами или хомутами.
  6. Соединить проводку от ксеноновых ламп и блока. Каждый провод окрашен в свой цвет, поэтому перепутать их невозможно.

Установка биксеноновых фар требует подключения контроллера напряжения. Элемент подводят к питанию блока розжига.

Для чего их вообще устанавливают?

Самая главная причина установки таких фар заключается в освещение. По сравнению с галогенными лампами, ксенон побеждает по всем параметрам. Яркость выше, цветовой спектр лучше. В дождливую погоду ксеноновый луч не отражается от капель воды, а проникает сквозь них. Водитель всегда видит перед собой четкий горизонт. Ксеноновые фары – это комфорт и безопасность.

А еще ксеноновые фары — это новый и более развитый уровень комфорта. Глаза не напрягаются и не устают, ведь дорога всегда хорошо освещена. И это все благодаря ксенону.

Технические характеристики.

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.

«Безламповое» будущее

Но, как бы ни были эффективны ксеноновые лампы, – будущее, по мнению специалистов, за фарами на основе светодиодов. Инженеры Philips, например, заявляют, что уже в ближайшее время такие фары вытеснят не только «ксенон», но и галогеновые лампы.

Фары Hella для Audi A8 W12 со светодиодными дневными ходовыми огнями

Фото: компания Hella

Светодиоды потребляют меньше энергии, нежели традиционные лампы, а служат едва ли не на порядок дольше. Но главное – устройство светодиодных фар проще, чем ксеноновых, а кроме того у них практически отсутствует характерная для «ксенона» инерция при включении.

Lexus LS 600h 2008: светодиодная головная оптика

Lexus LS 600h 2008

Первыми серийными автомобилями с оптикой на светодиодах были, как водится, люксовые модели. В 1992 году BMW 3-Series Cabrio получил центральный светодиодный стоп-сигнал, в начале 2000-х на Audi A8 W12 появились светодиодные дневные ходовые огни. А на Lexus LS 600h 2008 года передние блок-фары впервые в мире стали полностью светодиодными.

Ну а сегодня такие системы головного освещения уже не являются экзотикой. Полностью светодиодные фары (правда, пока только в качестве опции) получил, например Seat Leon нового поколения.

Seat Leon 2013

Думается, пройдет совсем немного времени – и подобные фары будут столь же привычны на массовых авто, как и сегодняшние «галогенки»…

Еще один “стандарт будущего”, о котором нельзя не сказать: на концептах немецких производителей – Audi и BMW — уже используются лазерные фары.

И если Audi со слов исполнительного директора Руперта Штадлера собирается оснащать лазерной оптикой серийные модели, но не называет никаких конкретных дат, то в BMW уже предлагают лазерные фары в качестве опции для спортивного гибрида i8, серийный выпуск которого назначен на 2014 год.

BMW i8: Laser Light

BMW i8: Laser Light

В январе текущего года на выставке потребительской электроники CES в Лас-Вегасе во время демонстрации концепт-кара Audi Sport quattro, оснащенного инновационными фарами, компания производитель рассказала про отличительные особенности лазерных диодов от традиционных, упомянув дальность освещения – фантастические 500 метров!

Audi Sport quattro

Экономичность, компактность и могучая интенсивность света — вот безусловные козыри лазерной оптики. Естественно никто не будет светить лазером в глаза встречному потоку, тем более что решение, как сделать работу таких элементов безопасным, уже есть. Встречаем будущее!

Что будет за ксенон?

Обычно за использование ксенона в фарах назначают штраф или лишают прав.

Какой штраф за ксеноновые фары

Если все-таки водителя поймали, а это может случиться, даже если машина не движется, а стоит на месте. Сотрудник ДПС может обнаружить автомобиль с нештатным ксеноном и отправить его на проверку. Если выяснится, что ксенон установлен неправомерно, то автолюбителю придется заплатить штраф в размере трех тысяч рублей. Также автомобиль лишается ксенона по ч 1 ст. 12.4 КоАП РФ.

Лишают ли прав за ксенон

Если ксеноновые фары были самостоятельно установлены. Лишение прав колеблется от 6 месяцев до 1 года.

Заключение

Установка ксенона – это не дешевое удовольствие. Здесь придется хорошо потратиться. Но использование таких ламп обеспечит водителям только комфортное вождение в любое время года.

Если после ксенона автолюбитель захочет вернуть галоген, то ему будет не хватать яркости и насыщенности. Снова появятся проблемы с видимостью.

Также нужно помнить, что за использование нелегального ксенона можно получить штраф, а еще хуже – лишение прав. В некоторых случаях этого можно избежать.

Оцените статью
Рейтинг автора
4,8
Материал подготовил
Максим Коновалов
Наш эксперт
Написано статей
127
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий