Всё, что вы хотели знать про автолампы, но стеснялись спросить. Часть 1/3. Лампы накаливания.

Лампы накаливания известны очень давно, и на сегодняшний день технологии их производства достигли своего физического предела. В автомобиле они в основном применяются в качестве сигнальных: габариты, поворотники, стопсигналы. Это именно классические лампы накаливания: воздух из колбы откачан до достаточно глубокого вакуума, чтобы присутствующий в атмосфере кислород не окислял вольфрам. Вольфрамовая спираль работает при очень высокой температуре, максимально близкой к температуре плавления. Поэтому металл с поверхности нити активно испаряется, оседая на более холодной колбе, которая покрывается изнутри блестящим серым налетом, не пропускающим свет.

Спираль со временем истончается и лампа перегорает. Так заканчивают свой недолгий век габаритные лампы и лампы стоп-сигналов. А учитывая, что они прослужили одинаковое количество часов и были взяты из одной партии — я настоятельно вам рекомендую при перегорании одной из сигнальных ламп менять их все разом, потому что вслед за одной перегорят и остальные с небольшим промежутком времени.

Более продвинутой версией лампы накаливания является галогенная лампа.

В этих лампах наоборот, создано избыточное давление смеси инертных газов с примесями галогенидов. При этом последние вступают в обратимую химическую реакцию с испаряющимися молекулами вольфрама, не давая им долететь до колбы. Эти соединения затем распадаются на поверхности раскаленной добела спирали, высвобождая металлический вольфрам. Такие меры позволяют поднять рабочую температуру спирали, увеличить яркость и продлить ресурс лампы. Однако со временем вся спираль, которая у новой лампы гладкая и блестящая покрывается металлическим ворсом от происходящих в лампе превращений.

Спираль новой лампы

Спираль лампы, проработавшей некоторое время (увеличение по клику на картинке)

Дело в том, что при рабочей температуре спирали, близкой к температуре плавления происходит процесс роста кристаллической решетки металла — т.н. рекристаллизация.

Со временем спираль становится рыхлой, молекулярные связи между отдельными кристаллами нарушаются, в таких местах возникают зоны повышенного электрического сопротивления, в то время как остальные области спирали в холодном состоянии наоборот имеют очень низкое сопротивление.

По этой причине большинство ламп накаливания перегорают именно в момент включения: где тонко, там и рвется. В зонах повышенного сопротивления выделяется запредельное количество тепла, которое расплавляет вольфрам и лампа с эффектным хлопком и вспышкой перегорает. Кстати, устройства плавного пуска позволяют отсрочить этот момент, продлевая срок службы ламп в 3-5раз. Этот принцип мы используем в своём реле ходовых огней РХО-23 — все режимы работы ламп в этом реле реализованы с постепенным нарастанием рабочего напряжения.

Еще одна распространённая причина выхода из строя ламп накаливания, особенно новых — загрязнения колбы.

На поверхности нашей кожи, даже на только что вымытых руках содержатся выделения сальных желез, которые оставляют практически невидимые отпечатки пальцев (да, привет дактилоскопистам!)

Эти отпечатки, оставленные на поверхности колбы новой лампы начинают испаряться при включении лампы, вызывая интенсивное охлаждение той части колбы, на которой они находятся, в то время как остальная колба быстро нагревается. Из-за существенной разницы температур в стекле возникают термические напряжения, которые могут разрушить колбу.

Поэтому всегда обезжиривайте новые лампы перед их установкой, например, очистителем карбюратора — продается в любом автомагазине, стоит недорого и очень эффективно удаляет загрязнения с поверхности колбы.

Прогресс в области ламп накаливания, к которым кстати относятся все без исключения газонаполненные лампы (галогенки) приблизился к своему физическому пределу.

Кстати все галогенные лампы являются газонаполненными, поэтому выделение газонаполненных ламп в отдельную группу — не более чем рекламный трюк. Это именно обычные галогенки, да еще и с колбой, как правило, окрашенной в голубой или синий цвет. Цветная колба — это вообще идиотизм, потому что она представляет собой светофильтр, пропускающий определенный цвет, и отсекающий самую эффективную часть спектра лампы: желтую и красную. Т.е. светит такая лампа значительно хуже обычной, а стоит зачастую в 5-10 раз дороже! И что самое печальное — в этой помойной теме засветились все именитые бренды. А чтобы не проходить омологацию, они пишут на этих говнолампах что то вроде «не для использования на территориии Европы и США». Или «не для дорог общего пользования». Но вся реклама всё равно направлена на обычные авто для дорог общего пользования. Такое вот англосаксонское «двоемыслие» по Оруэлу и «просто бизнес, ничего личного».

В итоге светят такие лампы немного «белее» обычных, но вот беда: светоотдача у них ожидаемо хуже, и в сырую погоду с ними нихрена не видно! Проведите простой эксперимент: поставьте такую лампу только в одну фару, а вторую пока не трогайте и включите ближний свет. Затем попеременно закрывайте своей тушкой свет от каждой из фар и сравнивайте пятно на дороге. Уверяю вас: сильно удивитесь!

Венцом творения в сфере ламп накаливания являются HIR лампы.

Эта аббревиатура расшифровывается как halogen infrared reflective. Можно сказать, это физический предел технологии производства ламп накаливания. В hir лампе применена шарообразная колба, на поверхности которой сформировано так называемое горячее зеркало — например, послойное напыление металлического серебра и окиси индия для защиты серебра от окисления. Такое покрытие отражает инфракрасный спектр назад на спираль, вызывая локальный перегрев именно поверхности спирали, при этом температура основной массы вольфрама остается как у обычной лампы. За счет этого яркость такой лампы получается как у перекальных ламп +30%, но живет она гораздо дольше. Правда и стоит столько, что проще каждые месяц менять перекальные лампы 🙂

Изначально эти лампы задумывались как некий промежуточный вариант между галогенками и газоразрядными лампами. Но эта тема «не взлетела» из за их дороговизны и малораспространенности. Такие автолампы бывают всего в двух цоколях похожих на HB3 и HB4 (HIR2 и HIR1). Например, эти лампы стоят в секции дальнего света в Lexus серии IS и ES, а также в ближнем свете некоторых праворульных японских авто, выпущенных для внутреннего рынка Японии.

И даже бывают лампы HIR вот такой причудливой формы, похожие на ксеноновые, но это не ксеноновые лампы!

Это HIR лампы фирмы General Electric, произведённые по лицензии Toshiba.

Лампы +30% +50% +150% и лампы повышенной мощности.

Все плюсовые лампы — это обычные перекальные галогенки, у которых спираль тоньше и короче. Другими словами, они расчитаны не на 14В бортовой сети, а на 10-11В. Светят чуть ярче, но очень недолго! Срок их службы исчисляется неделями, а то и днями. Потом они ожидаемо перегорают. Физически реально изготовить такие лампы с прибавкой к яркости в те самые 30%. Всё остальное — реклама. Никаких +150% там в принципе быть не может. Ушлые барыги используют специальную методику подсчёта этих самых процентов, но кто помнит напёрсточников и картёжников — суть здесь та же: в дураках всегда остаётся покупатель. Да и получить действительно ощутимую прибавку в освещённости таким способом всё равно не получится. Если вам не хватает света — нужно менять оптику, а не искать чудо лампы!

Кстати, если света обычных галогеновых фар вам не хватает — стоит замерять напряжение на клеммах аккумулятора при заведённом двигателе и сравнить показания вольтметра с напряжением на самих лампах. Если оно отличется больше чем на полвольта — можно получить заметную прибавку к яркости, пробросив дополнительные провода непосредственно к лампе. Как правило, на многих авто есть проблемы с разминусовкой, и утечка происходит именно в минусовом проводе. Иногда просто «заземлив» лампы дополнительным проводом, можно получить почти двухкратный прирост яркости ламп.

А вот ставить лампы повышенной мощности в обычные фары ни в коем случае нельзя! В лучшем случае у вас поплавится разъём лампы, хуже, если поплавится и загорится проводка. В современных авто используются очень тонкие провода на пределе их возможностей, поэтому проблемы с проводкой вам гарантированы.

Именно лампы накаливания дают практически линейный спектр, наиболее близкий к идеальному спектру абсолютно черного тела.

К тому же они дёшевы и лишены эффекта мерцания, в их конструкции нет вредных веществ. Поэтому во многих областях, критичных к цветопередаче (например, хирургии), эти лампы прочно занимают свою нишу, несмотря на свой основной недостаток: крайне низкую энергоэффективность. Говоря проще: жрут электричества много, света дают мало, но он очень качественный.

Часть 3. Светодиодные фары и лампы (LED) — в процессе написания

Галогеновый свет – острое зрение автомобиля

Лампа галогенная автомобильная в полной мере отвечает всем требованиям безопасности вождения, обеспечивает улучшенный визуальный комфорт на дороге и отличается большим эксплуатационным ресурсом. Вероятно, поэтому большинство современных автовладельцев отдают предпочтение светотехническим элементам с газами во внутренней колбе. Сейчас уже почти не используются лампы накаливания вакуумного типа в фарах головного света. Добросовестно прослужив людям несколько десятилетий, сегодня такие светотехнические приборы занимают почетные места в технических музеях.

На вахте научно-инженерного прогресса их сменили галогенные лампы. Применение таких осветительных элементов позволило значительно повысить эксплуатационный ресурс вольфрамовой нити и увеличить мощность автомобильной светотехники. Но прогресс не останавливается, продолжая развиться лавинообразными темпами. После укрощения Вольтовой дуги и свеча Яблочкова, заключенная в стеклянной колбе, подобно джинну в бутылке, получила вторую жизнь в автомобильных осветительных приборах.

Разумеется, современная светотехника по качеству материалов, электродам, их положению и конструкционным особенностям невообразимо далека от своей предшественницы начала двадцатого столетия, но даже сейчас галогенные автомобильные лампы работают по тому же принципу, что и их «первобытные» предки, используя в качестве источника свечения электрическую высоковольтную дугу. На этом сходство, пожалуй, заканчивается.

Конструкция

Однако круглосуточное использование светотехники приводит к быстрой выработке лампами своего ресурса. А галоген предлагает некоторый выход из ситуации. Эффективность светоотдачи таких фар составляет до 22 лм/Вт. Прогресс постоянно делает новые витки по спирали истории, вследствие чего, хоть принцип роботы таких светотехнических элементов остается неизменным, часто появляются новые модификации и разновидности. Условно все нынешние автомобильные галогенные лампы можно классифицировать на:

• Приборы улучшенного визуального комфорта, характеризующиеся повышенной температурой нити накаливания, что дает белое свечение, приближенное к модному сегодня ксенону
• Лампы усиленной светоотдачи. Такие устройства способны к более яркому освещению при аналогичной другим типам приборов номинальной мощности. Правда, здесь интенсивность светового пучка зависит еще и от конструкции самой фары
• Всепогодный галоген. Такие элементы снабжены желтыми светофильтрами, что расширяет зону видимости в условия дождя, тумана и прочих атмосферных осадков
• IRC-галоген. Это новейшее направление в развитии светотехнических приборов. Такая англоязычная аббревиатура означает, что лампа имеет инфракрасное покрытие, пропускающее свет видимого спектра, но задерживающее излучение, не улавливаемое человеческим глазом. За счет этого уменьшаются теплопотери, а также увеличивается эффективность лампы и ее эксплуатационный срок. Такие приборы способны сделать зрение автомобиля и соответственно водителя по-настоящему острым.

Принцип работы автомобильных галогенных ламп

Как известно даже из школьного курса физики, принцип действия любого осветительного прибора основан на высоком электрическом сопротивлении вольфрама. Вследствие этого повышается температура спирали накаливания, что и дает выделение энергии. Однако в обычных лампах под дейсвием экстремально высокой температуры атомы вольфрама, испаряясь с тела накала, конденсируются на менее нагретых поверхностях колбы, чем существенно ограничивают эксплуатационный ресурс устройства.

А вот если ввести во внутреннюю полость прибора галогенный газ картина сразу же меняется. Галоген вступает в химическую связь с испаряющимися атомами вольфрама, чем препятствует их осаждению на поверхностях колбы. Такой процесс носит обратимый характер – вблизи спирали накаливания соединение вновь распадается на простейшие составляющие. Таким образом, атомы вольфрама присоединяются к телу накала, что повышает рабочую температуру нити и позволяет добиться более яркого свечения. Такое химическое цикличное взаимодействие значительно увеличивает долговечность устройства.

Галогеновая лампа в фаре автомобиля: отличительные особенности, достоинства и верные советы по выбору

Штатные ксеноновые лампы в фарах автомобиля: особенности, устройство и преимущества

Какие брызговики лучше – резиновые или пластиковые? Правила подбора и верные советы по выбору

Какие зимние шины лучше покупать: узкие или широкие? Мнения экспертов и верные советы

Автомобильные колесные диски: виды, верные советы по выбору, плюсы и минусы

Как правильно хранить автомобильные покрышки без дисков? Особенности, рекомендации и верные советы

Верные советы начинающим водителям, которые помогут быстро и правильно научиться водить автомобиль

Как определить качество бензина? Последствия для двигателя, верные способы и советы по проверке топлива

Renault Kaptur: принцип работы и особенности поворотных фар