Что такое галогеновые фары
Перейти к содержимому

Что такое галогеновые фары

  • автор:

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.

История изобретения

Первая пригодная для освещения лампа накаливания

Генрих Гебель, первое опубликованное фото, январь 1893 г. Goebel lamp № 5 из материалов судебного процесса 1893, Boston

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

А.Н.Лодыгин (1847–1923) Фото: Wikipedia

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.

Иллюстрация: Philips

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.

Спираль галогенной лампы восстанавливается неравномерно (слева). Форма правой спирали не нарушена, потому что она работала мало. Фото: Аркадий Боралов

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.

Фото: Philips

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.

Фото: Philips

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.

Фото: Philips

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.

Лампа Philips H7 Фото: Philips

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.

7 причин выбрать галоген вместо ксенона или светодиодов

Ксеноновые фары на новых автомобилях уже практически не встретишь. А вот более старые галогеновые ставятся в базе даже на некоторые премиум-автомобили. Как так? Почему ксенон уже канул в Лету и уступил место LED-оптике, а галоген ещё как минимум с пяток лет будет актуален? Всё потому, что у галогеновых фар есть как минимум семь преимуществ перед новомодными.

Цена. Доплата за ксеноновые фары в свое время была от 35 000 рублей за самые простые фары. А если это был поворотный биксенон, то ещё в два раза дороже. Доплата за LED-оптику сейчас обычно в районе от 50 000 рублей. Причем светодиодные фары тоже разные. Есть совсем простенькие, доплата за которые несущественная, но светят они не сильно лучше галогенок, а есть те, которые светят потрясающе, но и стоят, как космический корабль.

Для бюджетных машин типа VW Polo, Solaris или Octavia это ощутимые деньги. Тем более если ночью ездишь не каждый день и только по городу, где и так есть освещение, переплачивать смысла нет.

Галогенную лампу, когда она перегорит, можно купить за 150 рублей. Да, это будет не самая лучшая лампа, но вполне сносного качества от производителя с именем. За ксеноновую лампу придется отдать минимум 500 рублей. И это будет китайский ноунейм. Лампа от известного производителя будет стоить не меньше 1500 рублей, а если покупать ксенон в фирменной коробочке с логотипом автопроизводителя, то и 5000 не предел.

А теперь поговорим не про лампочки, а про саму блок-фару. Для галогенных лампочек фары стоят по-разному, конкретные цифры приводить не буду, но ксеноновая фара на ту же модель обходится как правило в 2,5−3 раза дороже. А если мы говорим про новомодные LED-фары, то там цена только одной блок фары, которые официально меняются только в сборе целиком, может начинаться от 70 000 рублей и доходить до четверти миллиона. В общем, в ДТП лучше не попадать, если нет КАСКО.

Для галогенных фар достаточно простого электрокорректора с ручным управлением. Ломаться там по большому счету нечему. Для ксенона же нужен автокорректор, который значительно сложнее, оттого менее надежный и дороже в ремонте. А если не ремонтировать, то, так как он автоматический, пучок света упадет прямо под бампер и будет светить себе под нос.

Плюс у ксенона должны быть омыватели фар. Штука простая и в целом полезная не только для ксеноновых фар, но часто у них отваливаются и теряются заглушки и в бампере зияет дыра. А ещё омыватели могут застыть на морозе. Есть модели, у которых подтекают трубки и создают дополнительные, хоть и мелкие, но проблемы.

Белый дневной спектр хорошо светит на сухой дороге, освещая дорогу, как днём. Но на мокрой дороге, в снег, в дождь, туман лучше работает свет желтого спектра. Именно поэтому некоторые водители ставят в противотуманки жёлтые стекла, а часть производителей делает светодиодным только головной свет, а туманки оставляет с галогенками жёлтого оттенка.

Я сам убеждался в этом не раз, так что это не байки от тех, у кого просто не хватило денег на машину с ксеноном. Даже дорогущие LED-фары в непогоду могут освещать дорогу хуже, чем простые хорошие галогенки.

Галогенные лампы практически не теряют яркости со временем. Они просто перегорают и всё. Ксенон же вроде бы светит, но со временем освещает не лучше, а иногда и хуже галогена. Он сильно теряет в яркости уже спустя 50−60 тысяч километров. При этом так как падение освещенности происходит постепенно, водителю очень сложно понять, что пора менять лампы, ведь они же горят. Горят, но освещают.

Галогенные фары в отличие от ксеноновых и тем более светодиодных довольно сильно нагреваются. Поэтому зимой в снегопад снег на них тает и машина не «слепнет», а вот с ксеноном и особенно светодиодной оптикой — это большая проблема. Снег и грязь, летящая с дороги и из-под колес, залепляют фары буквально в течение нескольких минут. Все это замерзает толстой коркой, потому что фары холодные, и свет просто не пробивается.

Какие фары лучше установить – галогеновые или светодиодные, и чем одни лучше других

Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.

Какие фары выбрать для автомобиля/ Фото: all-auto.org

Многие автовладельцы недовольны штатным положением вещей в оптике своих автомобилей. Чаще всего, эта проблема решается заменой заводских галогеновых ламп на ксеноновые или светодиодные или LED-лампы. Насколько оправдан такой выбор, и может ли исправить ситуацию такое изменение в конструкции фары?

1. Преимущества LED-ламп

Свет LED-ламп/ Фото: dailyauto.ru

О плюсах и минусах светодиодных и галогеновых ламп споры не утихают с момента появления революционных источников света. У LED действительно есть несколько существенных преимуществ, о которых стоит рассказать:

Несмотря на все плюсы, у таких ламп есть один существенный минус – они предназначены для головной оптики с предустановленными линзовыми элементами для правильной коррекции пучка света. Но как показывает практика, в жизни водители редко прислушиваются к рекомендациям производителей и тем самым совершают главную ошибку.

2. Главные недостатки ламп со светодиодными элементами

Свет от светодиодных и галогеновых ламп/ Фото: xenonshop.ru

Казалось бы, светодиодные лампы должны быть на порядок лучше галогеновых во всех отношениях – ведь они ярче. Да и стоимость их может быть в пять, а то и в десять раз выше штатного освещения. Однако на деле это не так.

Итак, коротко о минусах ламп со светодиодными элементами:

Яркий свет светодиодных фар/ Фото: popmech.ru

Полностью решить проблему с установкой LED-ламп в машину, где такая установка не предусмотрена, можно одним конечным способом – заменив штатные фары на линзованные. Однако стоимость такой переделки может быть непомерно высока – от 30 до 100 и более тысяч рублей в зависимости от марки и модели автомобиля.

3. Плюсы и минусы галогеновых ламп

Галогеновая фара/ Фото: witty.ma

Теперь что касается галогеновых ламп освещения – проблем с ними реально меньше, ведь и стоят такие лампы на порядок дешевле. Главное их преимущество в том, что владелец авто может купить самые дешёвые китайские аналоги галогенок и проездить с ними достаточно долго.

Со светодиодными элементами освещения такой фокус не прокатит – в более дешёвых аналогах часто выходит из строя кулер охлаждения, отчего такая лампа проработает максимум год. Бывали случаи, когда китайские LED лампы работали пару дней и умирали. С галогенами всё гораздо оптимистичнее.

Далее – если вы приобретёте галогеновые и светодиодные лампы из одной ценовой категории, даже если заводские параметры у LED будут выше, разницы в свете не будет никакой. При этом покупка более дорогих светодиодов решит проблему на пару процентов, а вот дорогие галогеновые лампы смогут дать в два или в три раза больше света, и это их неоспоримое преимущество.

Грязные фары/ Фото: carhack.ru

Существенным минусом галогеновых ламп является их постепенное потускнение, что вполне объяснимо с точки зрения физики. Нить накаливания со временем истощается, её нагрев уже не даёт того количества света, как было в момент покупки. В этом галогенки ощутимо уступают светодиодным лампам.

Только представьте – через пару лет эксплуатации автомобиля свет от оптики будет такой, словно фары залеплены грязью. Но LED-лампы будут светить с одинаковой интенсивностью и через десять лет, если раньше не умрут от перегрева.

А вот на мокром асфальте даже дешёвые галогеновые лампы показывают себя наилучшим образом. Чтобы добиться такого же результата со светодиодными лампами, придётся знатно раскошелиться, иначе либо вы ослепите идущие навстречу машины, либо полностью лишите себя видимости. Галогенки в этом случае лучше светодиодов.

К недостаткам можно отнести чувствительность галогеновых ламп к скачкам напряжения, что постепенно снижает их ресурс. Кроме того, они нагреваются до 500 градусов Цельсия, поэтому если вы захотите поменять лампу после длительной езды на ближнем свете, есть высокая вероятность получить ожог.

Мягкий свет галогеновой фары/ Фото: avtooverview.ru

Но у галогенов есть ещё несколько преимуществ – например, возможна передача света, близкого к привычному для человека дневному свету. Таким образом рефлекторные фары с установленными в них галогеновыми лампами не только не слепят, но и не оказывают повышенную нагрузку на глаза водителя.

А вот после поездки на автомобиле со светодиодными фарами глаза автовладельца будут заметно уставать. А если поездка сопровождается туманом, воздействие отражающего фактора светодиодов негативно скажется на зрении водителя.

Водителю желательно разбираться не только в разновидностях фар, но и в том, что важнее для подержанного автомобиля – пробег или год выпуска .

Особенности галогеновых автомобильных фар

Многие водители эксплуатируют свой автомобиль по большей части в ночное время. Именно поэтому очень важно, чтобы в нормальном режиме работали автомобильные фары, которые обязаны обеспечивать качественное освещение дорожного полотна, гарантируя тем самым безопасность дорожного движения. Несколько десятков лет назад роль автомобильных фар выполняли обычные лампы накаливания. Сейчас автомобильная оптика развилась значительно больше. Именно поэтому большей популярностью пользуются галогеновые фары, некоторые модели которых в широком ассортименте представлены на сайте https://fara-fonar.ru/catalog/opel/Mokka/Mokka-(2012-nv)/Fara-pravaya.

Устройство галогеновых фар

По сути устройство галогеновых фар во многом не отличается от устройства классических ламп накаливания. Здесь имеются все те же элементы: отражатель, корпус, стеклянный рассеиватель света, а также осветительный элемент. Именно последняя составляющая является той разницей между обычными фарами и галогеновыми. В случае с галогеновыми фарами с помощью цоколя на осветительный элемент передаётся напряжение. Этот цоколь соединён с двумя электродами, между которыми натянута вольфрамовая нить, являющаяся источником света. Пространство в колбе наполнено буферным газом, который не позволяет атомам вольфрама оседать на стенки колбы, уменьшая светопропускную способность фары.

Зачастую роль буферных газов выполняют бром, йод и другие галогеновые газы, из-за чего такие фары собственно и называются галогеновыми. Эти газы значительно увеличивают срок эксплуатации осветительного элемента. Также благодаря их использованию можно увеличить температуру нагрева спирали, что позволяет увеличить яркость свечения. Колба такой фары имеет свои особенности: она выполнена из более жаропрочного материала, а также имеет специальное покрытие, препятствующее рассеиванию тепла.

Использование линз

Лучшей освещённости дорожного полотна также немало способствует применение специальных линз. Они гарантируют лучшую светопередачу и меньшее рассеивание светового потока. Более того, такие линзы делают ассортимент галогенных фар гораздо богаче за счёт их эстетичности. Всё это формирует основные преимущества галогеновых фар, которые состоят в их невысокой стоимости и большим эксплуатационным сроком.

Установка на свой автомобиль галогеновых фар значительно повысит безопасность дорожного движения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *