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.
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.
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.
Как выбрать автолампу и не прогореть?
Выбор автолампы — ответственная задача. Наш гайд поможет вам ознакомиться с основными разновидностями автомобильных ламп и их назначением.
Автомобильная лампочка может перегореть в любой момент. Нормальное освещение является залогом удобства использования транспортного средства, а правильный выбор источника света обеспечит сохранение оптимального светового режима на долгие месяцы. Для того чтобы выбрать правильную и качественную автомобильную лампу, нужно узнать больше об их видах и назначении. Учет всех нюансов поможет вам не заблудиться среди широкого ассортимента автомобильной продукции на отечественном рынке.
Краткий экскурс в историю
Несколько десятилетий назад для освещения салона транспортного средства использовались обычные восковые свечи, а затем — керосиновые лампы. Настоящим прорывом стало изобретение ацетиленовых светильников. Работала эта система так: водитель наполнял водой и карбидом кальция специальную емкость, в результате чего вырабатывался ацетилен. Полученное вещество сгорало в автомобильной фаре, что способствовало освещению дороги в процессе перемещения. С пониманием того, сколько усилий приходилось прикладывать водителям прошлого для розжига автомобильной фары, медленное разжигание ксенона перестает казаться недостатком.
Через некоторое время в обиход вошли электрические устройства с угольной нитью накаливания. Водители столкнулись с массой неудобств из-за применения такого новшества: устройство выключалось из-за тряски в автомобиле, потребляло слишком много энергии (из-за связи с аккумулятором) и было очень неудобным в использовании.
Уже после открытия вольфрамовой нити и специфики ее эксплуатации в процессе создания автомобильных ламп на отечественном рынке начали появляться новые эффективные продукты. В наше время перед водителями возникает широкий ассортимент осветительных приборов для автомобиля.
Виды автомобильных ламп
По назначению
Выделяют несколько групп автоламп исходя из назначения:
Каждая из указанных групп обладает собственными характеристиками энергопотребления, которые следует учитывать в процессе выбора и эксплуатации.
По типу источника света
Отечественный рынок предлагает широкий ассортимент продукции. Исходя из особенностей источника света вы можете купить галогенные автолампы, ксеноновые и газонаполненные. Подробнее о каждой разновидности читайте далее.
1. Лампы накаливания располагаются в безвоздушной стеклянной колбе и испускают 2000 °C вольфрамовой спирали. Они активны более 400 часов. При этом обладают:
2. Если вы решите галогенные газонаполненные лампы купить, то следует иметь в виду, что актуальнее всего использовать их для автомобильного салона благодаря высокой мощности и длительному сроку эксплуатации. В колбе изделия находится сочетание газа, йода и брома. В процессе эксплуатации из-за нагрева вольфрам испаряется и под воздействием галогенов возвращается на нить накаливания. Этот процесс способствует существенному увеличению срока службы прибора. В состав входит специальное жаропрочное стекло, способное выдержать температуру более 2800 °C. Таким образом, среди основных преимуществ галогенных устройств стоит выделить:
3. Ксеноновые изделия иначе именуют газозарядными, поскольку в их состав входит специальный инертный газ. Они представляют собой кварцевую колбочку с емкостью, наполненной инертным газом. Благодаря уникальному составу и особенностям строения ксенон способен излучать в 3 раза больше света, чем галогенные устройства, и обладает непревзойденными эксплуатационными характеристиками. Купить ксеноновые автолампы стоит потребителям, рассчитывающим на 3000 часов яркого освещения мощностью 35 Вт. Их преимущества:
4. Светодиодные светильники применяются для замены галогенных и ксеноновых. Они ярко светят, отличаются низким энергопотреблением и служат достаточно долго. К их плюсам можно отнести:
В процессе выбора и монтажа осветительного устройства важно учитывать все характеристики прибора. Об этом мы расскажем далее.
Возможные проблемы при установке ламп другого типа
Перед покупкой и монтажом осветительного прибора важно запастись полной информацией о его особенностях и разновидности. Например, в процессе установки светодиода автомобильная функция проверки может воспринять новое изделие в качестве устаревшей или перегоревшей лампочки. Это возникает из-за того, что светодиодные приборы потребляют мало тока. Понять это можно так: на приборной панели появляется значок ошибки, или же прибор просто не будет включаться. Для того чтобы устранить эту проблему, можно использовать специальные обманки или же подключить дополнительные приборы для повышения энергопотребления тока.
В случае замены галогенных устройств на газозарядные важно учитывать особенности маркировки. Газозарядные устройства обладают большими габаритами, и в случае их монтажа галоген теряет пучковую форму. В результате при активации интенсивный свет слепит прохожих и встречные машины. Такая замена считается нарушением безопасности: сотрудники ДПС обязательно вас остановят и составят соответствующий протокол. Проблемы можно избежать посредством приобретения увеличенной крышки для фар.
Как определить цоколь автолампы
Знание типа цоколя — это один из главных параметров выбора. Для того чтобы узнать используемый тип автолампы, достаточно ее вынуть и спросить у любого продавца магазина автозапчастей, какой именно параметр вам необходим. Также можно заглянуть в техническую документацию транспортного средства: там должны значиться показатели цоколя. Есть и третий вариант: отправиться в салон официального дилера автомобиля и поинтересоваться, какой цоколь необходим.
Не следует делать покупки наугад. Слишком мощные изделия приведут к большим проблемам: к примеру, проводка может перегореть, а пластиковые корпусы фар — оплавиться. Не стоит думать, что чем ярче выбранный прибор, тем лучше: каждый автомобиль обладает своими требованиями к яркости применяемого освещения. Если вы хотите использовать долговечное изделие, стоит купить галогенную автолампу: срок ее эксплуатации составляет более 600 часов.
Как выбрать автомобильную лампу: знакомимся с ассортиментом «Возьми Свое»
Самые распространенные цоколи галогенных автоламп
1. Модели типа H4 устанавливаются в автомобиль для замены стандартного освещения. Зачастую цветовая температура ламп составляет 4200 К, а это означает, что лампы дают белое свечение, аналогичное дневному свету. Освещение в салоне чистое и не слишком интенсивное. Купить автолампу H4 стоит по причине устойчивости к тряске, низкой стоимости и качественного дневного света в салоне авто. Современный рынок предлагает несколько категорий автоламп H4:
2. Тип H7 стал пользоваться огромной популярностью после введения в отечественные ПДД пункта, согласно которому езда на автомобиле даже в дневное время должна осуществляться только с включенными фарами. Такие автолампы обеспечивают оптимальное ближнее освещение шоссе, соблюдая золотую середину яркости. Слишком тусклые фары не соответствуют ПДД, а чересчур яркие изделия будут ослеплять прохожих и встречные машины. Тип H7 обеспечивает оптимальное освещение дороги и предлагает идеальное соотношение цены и качества. Купить лампу H7 вы можете в интернет-магазине «Возьми Свое».
3. Цоколь вида H1 используется для дальних, ближних и противотуманных источников света. Технические показатели варьируются от 12 до 55 W. Такие изделия не поворачиваются вокруг своей оси, а ставятся в неизменном виде: это позволяет четко сфокусировать световой пучок. Устройства подбираются исходя из цоколя, обладают повышенной износостойкостью и яркостью в сравнении с аналогами.
H1 имеет высокие показатели накаливания, способна работать более 2000 часов и радует пользователей высокими характеристиками износостойкости. Купить автолампу H1 можно в интернет-магазине автомобильных приборов «Возьми Свое».
4. Галогенные модели H3 источают на 30 % больше света, чем аналоги. Наиболее часто используется модель AVS Vegas в блистере H3. Обычно эта разновидность применяется в противотуманных фарах, а купить автолампу H3 выгоднее всего за счет хороших эксплуатационных свойств, низкой стоимости и высокой интенсивности света.
6. H11 относится к противотуманным осветительным приборам на основе пластмассового уплотнительного патрона. Этот тип актуален как для недорогих машин, так и для автомобилей премиум-класса. Наиболее частым выбором водителей является Philips H11. Она позволяет проезжать сотни тысяч километров без необходимости замены фонарей. Освещение таких автоламп достигает 1500 люменов, энергопотребление минимальное, а производительность впечатляет даже опытных водителей. Купить автолампу H11 можно в «Возьми Свое»: интернет-магазин предлагает широкий ассортимент автомобильных принадлежностей.
7. Купить лампу H15 оптимально для дальнего или дневного освещения. Светодиодные приборы качественно имитируют галогенные лампы и обладают отличными характеристиками. Световой поток состоит в значениях 900—1500 люменов, мощность достигает 8—22 Вт, а срок эксплуатации составляет не менее 5 лет. Такие изделия не нагревают корпус даже при длительном использовании, отличаются высокими показателями износостойкости, не излучают ультрафиолет и способствуют амортизации фар.
8. Отечественный автомобильный рынок предлагает купить автолампы H27 с различной степенью интенсивности света. Это противотуманные варианты, эффективно освещающие ближний путь. Изделия светят ярче галогенных, обладают низкими показателями энергопотребления и высокой интенсивностью освещения. Фары имеют показатели светового потока 440—2400 люменов, мощность — 3—25 Вт. Для дневного освещения интенсивность светового потока цоколя должна составлять 400—1000 люменов, а для повышенной туманности актуальны показатели от 1200 люменов.
9. Зачастую необходимость купить автолампы HB3 возникает у владельцев японских или американских машин. Осветительный прибор наиболее актуален для фар головного света, его мощность составляет 60 Вт, а напряжение — 12 В. Различные производители предлагают широкий ассортимент товаров указанного цоколя, и перед приобретением важно ознакомиться со всеми особенностями разъема и характеристиками. К примеру, разъем для фар H4 отличается от разъема H3.
10. Цоколь HB4 представляет собой изогнутую конструкцию с тремя лепестками. Зачастую изделие актуально для установки противотуманной системы и дальних фар. Производители рекомендуют приобрести HB4 владельцам таких машин, как Lexus, Toyota, BMW, Mazda. Купить автолампы HB4 стоит за хорошие показатели распределения световых пучков, длительный срок службы и приемлемую стоимость.
Лучшие ксеноновые цоколи
1. Купить автолампу DR2 — значит гарантировать безопасное освещение дороги в темное время суток. Ксеноновые устройства обеспечивают оптимальное освещение автомобиля в сочетании с низким энергопотреблением, а высокая интенсивность света гарантирует качественное освещение дороги. Отечественный рынок предлагает множество модификаций ламп DR2. К примеру, OSRAM XENARC CLASSIC (D2R, 66250CLC) предлагает холодный дневной свет при яркости 2800 люменов, а PHILIPS Xenon X-treme Vision (D2R, 85126XVS1) предлагает голубоватое освещение с температурой 3200 люменов.
2. Ксеноновые лампы D2S можно назвать любимцами отечественных водителей. Ксеноновая оптика уже многие годы предлагает качественное и яркое освещение, напоминающее дневной свет. На современном рынке представлено множество вариаций цоколей D2 с разной цветовой температурой:
3. Цоколь D3S имеет одну отличительную особенность: в своем составе он не содержит ртути, и поэтому колбы являются абсолютно экологичными. Этот цоколь используется в качестве головной оптики и излучает интенсивный свет. Наибольшей популярностью пользуются изделия таких производителей, как Osram и Philips.
Потребности автолюбителей
Продавцы выделяют несколько типов автолюбителей, нуждающихся в автолампе по своим личным причинам.
1. К первому типу относятся автолюбители, заботящиеся о своей безопасности на дороге. Конечно, эстетические и прочие особенности очень важны, но главным параметром для таких людей являются практические характеристики. Любители большой освещенности отдают предпочтение типу NIGHT BREAKER от OSRAM. Лампа NIGHTBREAKER UNLIMITED обеспечивает 110 % освещенности и предлагает температурные условия 4000 К. Кроме того, срок службы увеличился на 15 %. Модели SILVERSTAR 2.0 обеспечивают увеличение интенсивности света на 60 % за счет удлинения светового конуса на 20 метров. Оптимальным вариантом являются интерференционные всесезонные лампы, обеспечивающие хорошую видимость в любых погодных условиях.
2. Второй тип водителей ориентируется на визуальную привлекательность и комфортные цветовые показатели лампы. К самым востребованным вариантам можно отнести COOL BLUE HYPER с голубым свечением для головного света. Такие модели обеспечивают приятное освещение дороги во время езды, благодаря чему ночью глаза устают значительно меньше. Модели с белым свечением аналогичны дневному свету, что создает оптимальные условия для оптики, а фонари с желтым свечением помогают рассеивать туман.
Модели OSRAM Сool Blue Intense предлагают цветовую температуру 4200 К, а световой поток составляет 20 %. Особенности цвета стекла обусловлены инновациями в процессе изготовления: цветовой пигмент наносится не на колбу, а непосредственно в сам материал. Изменения нити накаливания и газового заполнения колбы позволили сочетать два, казалось бы, несочетаемых явления: большой световой поток и высокую цветовую температуру. Цветовая температура мощностью 5000 К позволяет различать все дорожные объекты благодаря яркому белому свечению и преобразовывает внешний вид транспортного средства.
3. Еще один тип автолюбителей исходит из параметров пассивной безопасности. Специалисты рекомендуют им купить ксеноновые лампы, обладающие хорошими эксплуатационными особенностями, высокой светоотдачей и длительным сроком эксплуатации. К примеру, изделия типа OSRAM ULTRA LIFE отличаются большим сроком службы и подходят для многолетнего использования. В каталоге интернет-магазина «Возьми Свое» представлено множество ламп с различными эксплуатационными особенностями и длительным сроком службы.
Важные рекомендации при покупке автолампы
При приобретении автомобильной лампы вам помогут следующие советы:
Нередко производители не указывают на упаковке точные сроки службы. Приведем наиболее частые показатели:
Указанное время рассчитано в условиях напряжения 13.2 В. Важно заметить, что слишком высокое напряжение на 40 % сокращает сроки службы, в то время как низкая интенсивность освещения позволяет устройству служить намного дольше.
Ценные советы для правильной установки
Перед приобретением важно обратить внимание на особенности цоколя устройства. Визуально изделия выглядят одинаково, но мелкие конфигурационные особенности исключают замену одного типа осветительного прибора на другой. Важно аккуратно вкручивать устройство, не прикасаясь пальцами к стеклянной колбе: пятна жира с пальцев на поверхности колбы приведут к неравномерному распределению световых пучков, так что изделие может быстро перегореть. Аккуратно очистите стекло при помощи салфетки и обезжиривателя.
Чтобы не прогадать с выбором автолампы, следует ознакомиться с требованиями вашего автомобиля и маркировкой фар. Специалисты интернет-магазина «Возьми Свое» проконсультируют вас в процессе выбора актуального осветительного прибора для салона авто и предложат покупку качественной продукции от ведущих производителей по невысокой цене. В нашем каталоге представлен широкий ассортимент осветительных приборов на любой вкус, а скорость и аккуратность доставки вас приятно удивят. Заказывайте у нас, и не прогорите!
Магазин: ВозьмиСвоё.ру
Москва, ул. Шкулёва, дом 9, стр. 1
8 (495) 131-28-69, 8 (916) 422-91-13