Галогеновые фары что это такое?

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

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.

Читайте также  Нет плотности в аккумуляторе что делать?

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

Почему ксенон канул в Лету, а галоген актуален

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.

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.

Читайте также  Seek pi на магнитоле что значит?

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:

  • Невысокую стоимость;
  • Высокий показатель срока годности и службы;
  • Наличие осветительных элементов разной температуры свечения.

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:

  • Конструкция. Галогенные лампы – это те же лампы накаливания, а ксеноновые используют дуговой способ получения света. Выходит, они используют разные способы получения света;
  • Установка и способ включения. Поставить галогенные лампы на автомобиль довольно просто, так как в них применяются одинаковые типоразмеры цоколей. После установки с ними ничего не нужно делать дополнительно. А что касается ксеноновых ламп, то здесь дело обстоит сложнее: во – первых, устанавливать их должны специалисты, во – вторых, само подключение у них сложнее – приходится запитывать применяемый в конструкции блок розжига лампы;
  • Качество освещения. Этот показатель является, пожалуй, самым важным отличием галогена от ксенона. Галоген проигрывает – ксенон более ярок и насыщен. На сегодняшний день ксеноновые и светодиодные лампы более современные и яркие;
  • Цена. Галогенные лампы стоят намного дешевле ксеноновых.

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.

Видео галогенные фары

Передние фары

Передние фары в системе освещения автомобиля занимают центральное место. Они освещают дорогу перед автомобилем, а также служат для обнаружения автомобиля и его намерений другими участниками движения. Все это обеспечивает необходимый уровень безопасности и комфорта.

Передняя фара объединяет, как правило, несколько приборов освещения в одном корпусе: фара ближнего света, фара дальнего света, габаритный фонарь, фонарь указателя поворотов, дневные ходовые огни (при наличии). Объединенная конструкция носит название блок-фара. Основными световыми приборами в ней являются фары ближнего и дальнего света. К передним фарам относятся и противотуманные фары, которые устанавливаются отдельно.

Ближний свет фар является основным для движения в темное время. Он характеризуется ассиметричным характером (световой пучок растянут вдоль правой стороны), наличием светотеневой границы (теневая область выше, яркая область ниже определенной границы). В фаре ближнего света реализован компромисс между ослеплением других водителей в разумных пределах и достаточно высоким уровнем освещения.

Дальний свет фар обеспечивает максимальную дальность освещения дороги, т.к. не имеет ограничений. С другой стороны фара дальнего света создает максимальное ослепление других водителей, поэтому ограничивается в применении. Система адаптивного освещения значительно повышает эффективность использования дальнего света на автомобиле.

Передние фары современного автомобиля являются сложными техническими системами и в своем роде произведениями искусства. Они индивидуальны для каждой новой модели автомобиля. В зависимости от комплектации автомобиль может иметь несколько конструкций фар. Ведущими производителями автомобильного освещения являются компании Hella, Al-Automotive Lighting, Philips.

Классическая фара объединяет источник света, отражатель и рассеиватель. В передних фарах применяются следующие источники света: лампа накаливания, галогенная лампа, газоразрядная лампа, светодиоды.

Лампа накаливания представляет собой вольфрамовую нить, помещенную в стеклянную колбу. При работе лампы происходит нагрев нити, который сопровождается испарением вольфрама с поверхности. Нить утончается и со временем перегорает. Помимо этого, при испарении вольфрама происходит потемнение лампы.

В галогенной лампе вольфрамовая нить окружена галогенным газом (йод, бром), что позволяет поднять температуру нити и увеличить уровень освещения. Срок службы галогенной лампы (до 1000 часов) намного больше обычной лампы накаливания, т.к. нагревание вольфрама происходит по замкнутому циклу. При испарении вольфрам соединяется с газом и циркулирует по колбе. При соприкосновении с нитью накаливания соединение распадается, а вольфрам оседает на нити.

В газоразрядной лампе (High-intensity discharge, HID) световой поток создается за счет нагрева газа высоким напряжением. В автомобильных газоразрядных лампах используется ксенон, имеющий высокую световую эффективность. Для розжига и питания ксеноновой лампы требуется дополнительное оборудование, которое значительно увеличивает стоимость фары. Срок службы газоразрядной лампы достигает 2000 часов.

Светодиоды (Light Emitting Diode, LED) в качестве автомобильных источников света набирают стремительную популярность. Они имеют срок службы до 3000 и более часов, потребляют меньше энергии и обеспечивают приемлемый уровень освещенности. В настоящее время светодиоды широко используются в качестве источников света внутреннего (подсветка приборов, индикаторные лампы) и внешнего (задние фары, дополнительные стоп-сигналы, дневные ходовые огни) освещения. С 2007 года светодиоды белого спектра свечения начали использоваться в качестве источников ближнего и дальнего света.

Источники света характеризуются рядом параметров: напряжение, мощность, световой поток. Производным этих параметров является световая отдача (световой поток на единицу мощности), выступающая своеобразным показателем эффективности и экономичности лампы.

Основные характеристики источников света для сети 12В приведены в таблице:

Устройство галогеновые фары и их применение

Хорошее освещение дороги, которое дают галогеновые фары в темное время суток — это главный залог безопасности движения. Качество освещения зависит от того, какие фары вы используете для авто. Сегодня мы расскажем, как устроены галогеновые фары, какие у них плюсы, минусы, а так же, чем они отличаются от ксеноновых.

1 Устройство галогеновой лампы

Устройство ее простое. В целом, она является обычной лампой накаливания. Это вольфрамовая нить, протянутая между двумя электродами и заключенная стеклянной колбой. Все же есть одно серьезное отличие. Вместо вакуума в галогеновую лампу закачивают сметь газов (пары йода, брома, фтора, хрома) и используют стеклянную колбу из жаростойкого стекла.

Похожие статьи

Во время эксплуатации из нити идет испарение вольфрама, что приводит к ее истончению, а испарения вольфрама оседают на колбе, из-за чего та чернеет. Чтобы положительно повлиять на этот процесс, в лампе используют газ. Он не дает атомам вольфрама оседать на стекло и, циркулируя внутри колбы, возвращает их обратно на нить. Тем самым продлевая срок жизни лампы и защищая ее от почернения. Так же за счет газа повышается светоотдача.

2 Преимущества и недостатки

Из достоинств этих ламп можно выделить:

  1. Они являются дороже обычных ламп, но намного дешевле ксеноновых и светодиодных.
  2. Срок службы составляет около 1000 часов.
  3. Широкий выбор для любых фар и погодных условий.
Читайте также  Реле света газель 3302 где находится?

Наряду с преимуществами имеются и минусы, а именно:

  1. Самым весомым является энергозатратность, так как во время эксплуатации львиная доля всей потребляемой энергии превращается в тепло (от 300 градусов).
  2. Их нельзя трогать руками. При замене нужно использовать резиновые перчатки или, в крайнем случае, салфетку. Жирные отпечатки, оставленные на колбе, могут привести впоследствии к ее почернению или даже неисправности.

Для улучшения светоотдачи на галогеновые лампы наносят специальное покрытие, которое отражает инфракрасные лучи. Это покрытие улавливает инфракрасное излучение, отражая его обратно на нить накала, благодаря чему температура в лампе повышается.

Для лучшего освещения, при плохих погодных условиях используют так называемые всесезонные галогенные лампы. Они обладают повышенной эффективностью при высокой влажности (дождь, снегопад, туман). Достигается это с помощью дифракции света (искривления траектории световых лучей для обхода малых препятствий). При высокой влажности лучам приходится скрываться от своего рода препятствия в виде влаги.

Еще для лучшей цветопередачи и рассеивания световых лучей, используют специальные галогеновые линзы. Они смотрятся намного красивее и не так ослепляют встречные машины. Правда при их использовании замечается незначительное потускнение света.

3 Сравнение галогенных и ксеноновых фар

Отличие галогеновых фар от ксеноновых довольно существенное. К отличительным признакам относятся:

  • разная конструкция;
  • методы установки и пуска;
  • качество освещения;
  • цена.

Ксеноновые фары обладают лучшей цветопередачей и глубоким оттенком, что приятно для глаз. Однако и цена за такое удовольствие соответственно высокая. Поэтому когда автовладельцу нужно выбрать из двух зол, следует опираться на ожидаемый эффект, цену и класс автомобиля.

В заключении хотелось бы отметить, что с учетом всех недостатков и отличий, не стоит списывать галогенные фары со счетов.

Они хоть и уступают по характеристикам ксенону или другим более дорогим вариантам, но все же являются экономичной и довольно качественной заменой обычным лампам накаливания.

А при правильном подходе к выбору оптики, можно добиться неплохих результатов за умеренные деньги. Данный свет будет хорошим решением, если нет смысла много вкладывать в авто, но часто приходиться ездить в темное время суток.