Ксенон напряжение на лампе

Содержание

Чем лучше ксеноновая лампа?

Более 60% всех дорожно-транспортных происшествий происходят в условиях плохой освещенности. Поэтому освещение в большой степени влияет на безопасность и комфорт на дороге. Для увеличения освещенности можно поставить более мощные лампы или дополнительные фары, но это влечет за собой и большее потребление электроэнергии, и большую нагрузку на генератор, а лучше использовать принципиально новые источники свечения — металлогалогеновые лампы (HID-Lamp от англ. High Intensity Discharge, лампы высокоинтенсивного разряда), более известные как ксеноновые.
К основным преимуществам можно отнести:
Большая безопасность и обзорность. Улучшенная видимость в любую погоду, кроме того, снимает с водителя постоянное напряжение на глаза, столь утомляющее в условиях современного интенсивного движения.
Повышенная (более чем в два раза) светоотдача.
Экономичность лучше (35 Вт против 55 Вт у галогенных)
Увеличившийся срок службы в силу большей вибростойкости.
Меньшая зависимость светового потока от питающего напряжения
Меньший нагрев ламп.
Кроме того, экономится топливо и снижается нагрузка на генератор, меньше нагреваются детали оптики. Меньший расход топлива — лучше и для окружающей среды.

Что значит ксеноновый свет?

Ксеноновая лампа — газоразрядная колба, наполненная смесью инертных газов, включающих ксенон. У этой лампы нет нити накаливания, а электрическая дуга возникает между двумя электродами. Одной из проблем применения HID-Lamp является необходимость генерировать для розжига дуги высоковольтные (до 25 000 В) импульсы напряжения. Когда лампа зажглась, напряжение падает до номинального (50

80V), достаточного для поддержания разряда. Поэтому в ксеноновых системах используется специальный блок управления («блок розжига» или «балласт») — например, с умножающим напряжение трансформатором и встроенными микрочипами. Среди брэндов-производителей высоковольтных блоков такие фирмы как Hella, Bosch, Denso, Valeo.
На сегодняшний момент и в России проявилась новая разработка — электронный пускорегулирующий аппарат "КСЕНИЯ 12-35" (далее ЭПРА) для розжига дуги ксеноновой лампы. Благодаря более высоким, чем у зарубежных аналогов, энергетическим параметрам, ЭПРА потребляет от бортовой сети меньший ток, как в номинальных, так и в переходных режимах, что позволяет подключаться к штатной проводке автомобиля без риска перегрузки. При низком качестве или даже при отсутствии специальных устройств защиты в боротовой сети большинства отечественных и старых импортных автомобилей, ЭПРА способен надежно функционировать при очень больших перепадах питающего напряжения (от 7 до 24 В, с кратковременными выбросами до 60 В). В ЭПРА применен так называемый симметричный выход по высокому напряжению, что позволило снизить в два раза импульсную высоковольтную нагрузку на провода и соединители для обеспечения дополнительной гарантии отсутствия пробоев изоляции и высокой надежности системы в целом. В настоящее время серийно выпускаются установочные комплекты для переоборудования оптики автомобиля на систему "Ксеноновый свет" для пяти типов наиболее применяемых ламп: H1, H4, H7, 9005, 9006. Также предлагаются комплекты с металлогалогеновыми дампами типа D2S, D2R.

Более подробно о преимуществе и выбор ксенона?

Ксеноновая лампа излучает в два раза больше света, чем галогеновая лампа и в то же время потребляет меньше энергии, что снижает нагрузку на генератор. Водитель видит более отчетливо, а у автомобиля остается больше энергии для других функции. Ксеноновое освещение делает автомобиль безопаснее и для окружающей среды, так как меньше потребление энергии означает уменьшение потребление топлива и снижение выбросов вредных веществ в атмосферу. Белый свет, излучаемый ксеноновой лампой по спектру очень близок к дневному. Результаты исследований показали, что свет ксеноновых ламп позволяет водителям лучше оценивать дорожную ситуацию, поскольку именно этот "цвет света" отражает разметку на дороге и дорожные знаки лучше, чем традиционное освещение.
При оценке и выборе источников освещения имеют смысл три вещи
(и которые почти независимы):

(1) ЦТ — цветовая температура,
(2) ИЦ — индекс цветопередачи, и
(3) интенсивность (яркость) светового потока.

(1) Что такое цветовая температура и характеризует ли она «естественный белый» цвет?

Среди главных параметров (а нередко и основных достоинств) ксенонового света нередко называют номинал (под разными числами) цветовой температуры.

Цветовая температура измеряется в Кo (градусах по
Кельвину) и характеризует распределения энергии в спектре излучения: например, астрономы ей пользуются, чтобы по спектру излучения оценивать температуру звезд (теплые или холодные). В светотехнике, схоже, по цветовой температуре на теплые или холодные нередко делят типы ламп.

Тем не менее, в рекламе ксеноновых ламп удивительны утверждения, что более высокая ЦТ дает «более естественный» свет. Это не вполне так — с равным успехом ЦТ, как физический параметр, легко способен выражать и «неестественность». С одной стороны, как известно, комфортный для людей диапазон ЦТ — это 2800-3500Кo («домашний свет»). С другой, несмотря на то, что настройка «баланса белого» и цветокоррекция являются одним из важнейших приложений ЦТ в ряде областей (например, в фото-видео и др), тем не менее, цветоощущение (в том числе и белого, как смеси всех других) — зависит от множества вещей, включая нечто индивидуальное. Запутывает ситуацию и то, что — в сильной зависимости от яркости, — различные номиналы ЦТ действительно могут быть «близки к белому», будь то 4000К или 6000К (выше 6000Кo рассеянный свет приобретает явный оттенок голубого).
Помимо влияния яркости (A.A. Kruithof, Philips, 1941), стоит также заметить, что ЦТ — интегральный параметр, а глаз плохо раскладывает белый свет на составляющие — человек легко способен счесть два белых пятна идентичными, даже если они «составлены» из разных компонент. Кроме того, «естественный белый" широко варьируется не только от яркости источника, но и от географической широты, времени суток, погоды и т. д.

Что касается нормативов для ксеноновых фар, то по многим источникам рекомендациями для ECE/DOT являются лампы с цветовой температурой 4100Кo — 4300Кo (и причины, почему не выше, могут стать более ясными также из объяснений ниже).

(2) индекс цветопередачи, ИЦ

Другой характеристикой является индекс цветопередачи (ИЦ) или CRI (colour rendering index). Это относительная от 0 до 100 величина, показывающая, насколько хорошо в свете данного источника видны другие цвета: например, при желтом будут хуже видны желтые полосы, при синем — синие. За эталон (100) принят солнечный свет, но иногда эталоном служат лампы накаливания (ибо их собственный ИЦ около 97-99). Для сравнения обычно выбирают 8 основных цветов [Ra-8] и вычисляют среднее. Полученное значение называют Ra и принимают за ИЦ — чем ниже эта величина, тем хуже цветопередача. Комфортная для человека цветопередача — 80-100 Ra.

Дело в том, что многие искусственные источники, хотя и имеют коррелированную (приведенную) ЦТ, например, 5000К, но с очень
неравномерным спектром. Это может (выборочно, но сильно) оказывать влияние на восприятие определенных цветов или объектов. ИЦ ксеноновых ламп всего 65-75, тогда как у галогенных он близок к 90- 97. Ксеноновые фары выбросывают тонну люменов, поэтому освещают очень хорошо, но есть и недостаток — узкое распределение цветности.

Пояснить это можно обращением к спектру. Спектр представляет собой распределение длин волн источника в нм (1 нм — одна миллионная миллиметра). Видимый глазом спектр обычно находится в интервале от 380 до 780 нм, а наибольшая восприимчивость лежит в его средней (зеленой) части (555 нм).

• лампы накаливания (обычные галогенные) имеют плоский (непрерывный) спектр.
• ксеноновые лампы создают линейчатый (дискретный) спектр.

Из этой иллюстрации должно быть ясно, почему ксеноновые источники «естественно» уступают по индексу цветопередачи (из-за провалов в спектре), а также почему сильный сдвиг к синему — еще не обязательно эквивалент лучшей видимости (например, противотуманные фары — не случайно "желтые").

Хотя свет ксеноновых ламп и кажется белым, на самом деле это просто очень яркое сочетание всего нескольких цветов.
Есть мнения, что все наше знание о ксеноновых фарах заключено в одной фразе: «В этом свете вы, вероятно, можете различать цвета достаточно неплохо». И только-то! Поэтому перебор, что лампы с очень высокой ЦТ ближе «к естественному свету», может вводить в заблуждение.

Это нормально, что цвет ламп со временем изменяется?

Заявленная производителем номинальная температура ксеноновой лампы — на самом деле некое среднее значение. И после примерно 100-500 часов может наблюдаться "цветовое смещение" — цвет "уходит" в сторону меньшей длины волны (в сторону синего). Изменение это очень медленное, и, если специально не обращать внимание, можно даже не заметить. Величина смещения варьируется в зависимости от бренда, модели и исходного номинала. Так, фирмы Philips и Osram признают естественным, когда после 500 часов работы лампа с номиналом 4100K "уходит" на величину около 250K, т. е. цветовая температура будет составлять уже 4350K.

Итак, хорошо ли в ксеноне, что он Голубой ?

Сегодня легко видеть волну "ламп под голубизну" — свидетельство
прямого желания ряда автовладельцев имитировать внешнее сходство с дорогими машинами. Тем не менее (как отмечают многие), с чрезмерным завышением цветовой температуры отчетливость и различимость способны ухудшиться. Оптимальным (например, в современной немецкой автоиндустрии) считают свет с цветовой температурой 4100К-4500К. Более того, материалы американского агентства Штерна указывают на исследования, что чрезмерный цветовой сдвиг уже сам по себе может вызывать повышенное ослепление встречного транспорта. Глаз человека на самом деле более чувствителен к синему свету, но не с хорошей стороны. У синего света (благодаря короткой длине волны) более высокая энергия, и кроме того, он легче рассеивается даже после того, как преломлен через хрусталик (причина бликов, проявляющаяся как синяя дымка). Степень ослепления, и ее детали зависят от того, сколько именно синего по отношению к остальной части видимого спектра. Сегодня разные люди по разному относятся к тому, что ксеноновый спектр — ближе к синему. Но в любом случае "реальный синий" свет в фарах, как правило, является нонсенсом и нарушением стандартов (официально разрешенных «синих ламп», кроме спец-сигналов, не существует!).

Разве нельзя было просто улучшать галогенные лампы?

Пределы галогенных источников уже достигнуты. Так, лампы Philips PREMIUM дают по сравнению с стандартными лампами на 30% больше света на дороге впереди. Единственный путь к дальнейших улучшениям — через новые технологии. Пока ответом оказались ксеноновые системы.

Недостаток №1 — влияние на встречных водителей

Именно этот фактор (из-за более яркого света и потенциального или реального эффекта ослепления) считают первым и главным недостатком ксеноновых систем.
Поэтому на европейских дорогах общего пользования действуют ограничения — автомобили с ксеноновыми фарами должны иметь автоматический корректор угла наклона, ну и кроме того, омыватель. Причем корректор (“automatic leveling device”) исключительно автоматический — только такие могут гарантировать точную фокусировку и отсутствие слепящего эффекта встречного транспорта. Эти правила действуют в Европе, но вероятно, приживутся и в России.

Именно из-за автоматических корректоров, например считается незаконной и опасной замена штатных галогенных фар на ксеноновые, поскольку устройства, регулирующие уровень фар, остаются прежними и фары не могут правильно корректироваться.

На настоящий момент нет точного документа ограничивающего использование ксенона, но тем не менее косвенно к нему можно отнести упоминание
об административной ответственности. «За установку в передней части автомобилей световых приборов и световозвращающих приспособлений, цвет которых не соответствует требованиям ПДД, согласно ч. 1 ст. 12.4 КоАП РФ, При этом указанные приборы и приспособления подлежат обязательной конфискации».

1) ксеноновые лампы имеют период разогрева — соли металлов в капсуле должны нагреться и превратиться в пары. Это означает, что ксеноновые системы не слишком хороши для быстрых переключений или "посигналить" (если только это не би-ксенон). 2) Кроме того, если часто включать и выключать HID-лампы, срок их службы сокращается.

Почему ксеноновые системы такие дорогие?

Переход на ксенон — не столько вопрос о замене ламп на некоторый другой тип, сколько о совершенно новых системах, куда входят: 1) лампы повышенной сложности, изготавливаемые по самым передовым технологиям и наивысшим стандартам точности. 2) электронные блоки питания, управления и защиты и 3) системы автоматической коррекции угла наклона фар и их очистки. Стоимость зависит от всех этих составляющих.

Электробезопасность ксеноновых систем

Насколько все это безопасно? Ксеноновые системы сегодня используются повсеместно и обязаны удовлетворять стандартам. Ведь в случае аварии или повреждения фар на вашем переднем бампере могло бы оказаться 25 тысяч вольт! Электробезопасность — очень важный фактор, и блоки бренд-производителей имеют встроенную защиту, срабатывающую в случае аварии или повреждения. Например, в конструкциях систем фирмы Hella предусмотрено обесточивание в случае неожиданных отклонений в штатных цепях.

Что же многие из нас с вами ставят на свои автомобили ксеноновые лампы, или просто так называемый «КСЕНОН». Оно и понятно с одной стороны это очень мощный источник света, который «разрезает» туман и прочую непогоду, позволяя намного увереннее чувствовать себя за рулем. Но с другой стороны, кустарный (то есть который не идет с завода) запрещен законом РФ и этому есть вполне вменяемое объяснение – он слепит встречных водителей, что увеличивает число ДТП на дорогах, зачастую летальных. Так почему он слепит, как работает в фаре? И что такое блок его розжига. Разбираем подробно …

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

Не данный период времени, ксенон это одна из самых передовых технологий, которая позволяет добиться высоких показателей светового потока. Зачастую его эффективность превышает галогеновые лампы в 2 – 4 раза. Есть еще один оппонент, это светодиоды, сейчас они вплотную приблизились к ксеноновым лампам, но пока их надежность реально хромает, про это думали здесь. Но за счет чего достигается такое свечение, как работает? И что такое ксенон вообще?

Что такое ксенон?

Для начала я предлагаю вам поговорить про само вещество, из чего состоит? Оказывается все просто – это одноатомный, инертный газ. Которые не имеет не цвета, не запаха, без вкуса, полностью безопасен для человека.

Этого газа в чистом виде очень мало в земной атмосфере, в основном он образуется около радиоактивных источников.

Однако в промышленности его научились выделять из воздуха, когда получают кислород и азот. Путем сложных преобразований выделяется чистый ксенон без примесей именно его и закачивают в колбу лампы.

Устройство ксеноновой лампы и системы

Это так называемая газоразрядная лампа. В ней под высоким давлением закачан наш газ в специальную колбу.

Есть основная стеклянная колба, с достаточно толстыми стенками. То есть, я хочу отметить — что лампа не хрупкая.
Колба заполнена нашим инертным газом – ксеноном, однако некоторые производители рядом могут «разместить» пары ртути. Они также зажигаются от нашего ксенона, однако она находятся в другой, внешней колбе
Также внутрь помещаются два электрода, которые располагаются рядом друг с другом, на достаточно близком расстоянии.
С внешней части к этим электродам подходят два контакта, как у обычной лампы это плюс и минус.
За лампой стоит высоковольтный «блок розжига», который является важным элементом системы.
Ну и собственно «жгут проводов» который подсоединяется к системе питания автомобиля и соединяет лампу и блог розжига.

Собственно это вся система, как видите ничего сложного, абсолютно! Просто многие из моих читателей, думаю — что это просто «заоблачные технологии».

Как работает лампа?

Процесс достаточно простой, его можно назвать горением электрической дуги в инертном газе. НА контакты, которые находятся внутри и располагаются друг напротив друга, подается очень высокий электрический разряд, под напряжением в 25 000 Вольт! Между контактами возникает электрическая дуга, которая в газе-ксеноне начинает гореть ярким светом. По сути можно сравнить с дугой от сварочного аппарата, некоторые это называют «плазмой», хотя я не уверен.

Так как газ инертный он никак не влияет на контакты — то есть дуга не разрушает их, а как бы проходит между ними. Ведь внутри колбы больше нет никаких газов, ни кислорода, ни азота, ни водорода.

Дуга горит недолго, и поэтому ее нужно постоянно подпитывать определенным напряжением, чем собственно и занимается «блок розжига». Именно он формирует такое напряжение, зачастую после розжига оно составляет 60 – 80 Вольт.

Внутри колбы могут устанавливаться специальные отражатели, которые могут направлять свет в нужную сторону.

Питание блока, я еще раз повторяюсь — происходит от стандартной системы питания автомобиля.

Многие задают вопрос – а почему ксенон загорается не сразу, а постепенно? Все просто – потому что нужно небольшой промежуток времени, чтобы дуга «зажглась» в газе. Обычно это от 5 до 7 секунд не больше.

Как видите ничего сложного! Но зачастую многих интересует — а как образовывается такой высоковольтный разряд в 25 000 Вольт? Как работает блок?

Как работает блок розжига ксенона?

Если взять характеристики блока розжига, то зачастую составляют:

Напряжение от 8 до 16 Вольт.

Сила потребляемого тока – от 3 до 6 Ампер.

Среднее потребление около 35 – 55 Ватт.

Но постойте, а где же напряжение в 25000 Вольт? Ведь это очень большой показатель. Спокойно ребята, такое напряжение действительное есть – то есть с одной стороны заходит низкое, а выходит очень высокое, но лишь на какие-то миллисекунды, именно они нужны для того чтобы поджечь наш газ. Это и есть принцип высоковольтного бока питания.

Если копнуть в строение (кому интересно) то становится понятно, что у нас от бортовой сети 12 Вольт, забирается первоначальная энергия — дальше она поступает в импульсный трансформатор, который преобразует напряжение уже до 250 Вольт. После чего он отдает напряжение конденсатору, где оно накапливается (обычно его напряжение около 400 – 500 Вольт, а емкость от 0,2 до 0,5 Микрофарада). Дальше импульс, от конденсатора, поступает на высоковольтную катушку, и уже она методом индукции первичной и вторичной катушек выдает очень высокое напряжение, которое в десятки раз, может превышать напряжение на конденсаторе.

Дальше напряжение, которое требуется для дальнейшего «горения» как я уже писал, составляет всего 60 – 80 Вольт, все зависит от мощности лампы.

Поэтому конечное потребление всего 35 – 55 Ватт энергии, что вполне соизмеримо с обычной галогеновой лампой. Как видите достаточно простая конструкция.

Световой поток

Если сравнивать работу ксенона и работу обычной галогеновой лампы, то наш «технологичный претендент» намного опережает в силе светового потока.

Обычный галоген – выдает поток в 1500 Lm (Люмен)

Ксенон – примерно от 3000 до 6000 Lm (не верьте китайским производителям, которые указывают по 10 – 20 000 Lm, такие системы очень редкие и для конечного потребителя практически не используются)

Светодиодные варианты – сейчас выдают практически одинаковые потоки с ксеноновыми элементами – от 2500 до 4500 Lm (правда стоит оговориться нужно выбирать именно с специальным драйвером)

Как вы видите ксенон очень яркий, он работает с высоким потоком света, что с одной стороны является благом – хорошо освещает дорогу, с другой стороны – губителен, потому как он очень часто ослепляет встречных водителей.

Срок службы ксенона

НУ и в заключении хочется отметить — что на данный период времени, ксеноновая лампа самая долговечная из оппонентов. В среднем работает около 200 000 часов, что примерно 4 – 5 лет использования по два – три часа в день. Да и потом он может не перегореть, однако его свечение кардинально меняется, то есть лампа как бы выцветает. Ее нужно срочно заменить, для восстановления изначальных характеристик.