Источники света

Источниками света являются тепловые излучатели, которые посредством тепловой энергии производят свет. Это означает, что чем сильнее разогрет источник света, тем выше сила света.

Однако низкий коэффициент полезного действия (8 % светового излучения) по сравнению с газоразрядными лампами (28 % светового излучения) допускает лишь относительно небольшую световую отдачу. С недавнего времени в качестве источника света фар автомобилей применяются светодиоды.

Лампа накаливания
Лампы накаливания (вакуумные лампы) принадлежат к тепловым излучателям, так как вследствие подвода электрической энергии спираль накаливания из вольфрама накаляется. Как уже упоминалось, световая мощность стандартной лампы мала. К этому можно еще добавить, что испаряемые частицы вольфрама, распознаваемые по отчетливому потемнению колбы, снижают все светотехнические параметры и срок службы лампы.

Галогенная лампа
Здесь выход из затруднительного положения дает галогеновая лампа. При добавлении незначительного количества атомов галогена, например, йода, можно уменьшить потемнение колбы лампы. Благодаря так называемому «круговому процессу» галогенные лампы при одинаковом сроке службы эксплуатируются с более высокой температурой и, соответственно, более эффективны.

Круговой процесс в галогеновой лампе или галогеновый цикл

При подводе электрической энергии вольфрамовая спираль накаляется. Вследствие этого происходит испарение металла со спирали. При заполнении галогеном (йод или бром) температура спирали в лампе возрастает почти до температуры плавления вольфрама (ок. 3400 °C).

При этом возникает высокая световая мощность. Испарившийся вольфрам в непосредственной близи от горячей стенки колбы соединяется с наполняющим газом и превращается в светопроницаемый газ (галогенид вольфрама).

Однако при попадании газа в непосредственную близость накаленной спирали и вступлении с ней в контакт он разлагается и образует равномерный слой вольфрама. Для поддержания кругового процесса наружная температура колбы лампы должна составлять 300 °C. Для этого выполненная из кварцевого стекла колба должна плотно облегать спираль.

Еще одним преимуществом является то, что можно работать с более высоким давлением наполнения и тем самым противодействовать испарению вольфрама.

Состав газа в колбе также в значительной степени отвечает за световую отдачу. При добавлении незначительного количества инертных газов, например, ксенона, уменьшается отвод тепла от спирали.

Несмотря на регенерацию внутри лампы накаливания вольфрамовая нить постепенно расходуется и тем самым ограничивает срок службы лампы.

Негативные факторы влияния
- Механическая нагрузка вследствие толчков и вибрации
- Высокие температуры
- Процесс включения
- Пики напряжения и повышенное напряжение бортовой сети
- Высокая яркость света в следствие исключительной плотности спирали

Позитивные факторы влияния
- Давление наполнения колбы
- Заполняющий колбу газ

Срок службы и световая отдача, кроме прочего, сильно зависят от присутствующего напряжения питания. Действует эмпирическое правило: при повышении напряжения питания лампы на 5 % световой поток увеличивается на 20 %, но одновременно вдвое сокращается срок службы.

По этой причине в некоторых моделях автомобилей стали использоваться дополнительные резисторы, предотвращающие превышение напряжения питания в 13,2 В. В современных автомобилях адаптация напряжения достигается посредством широтно-импульсной модуляции.
При пониженном напряжении, например, при неисправном генераторе, происходит обратный процесс. Теперь свет имеет значительно более высокую долю красного, и в соответствии с этим световая отдача меньше.

Существует два различных типа галогеновых ламп. Лампы H1, H3, H7, H9, H11, HB3 и т.п. имеют только одну спираль накаливания. Они используются для ближнего и дальнего света фар.

Лампа H4 имеет две спирали накаливания, одну для ближнего и одну для дальнего света. Спираль накаливания для ближнего света оснащена экраном. Его задачами является перекрывание слепящей части света и создание светотеневой границы.

Лампы повышенной яркости H1+30/50/90 и H4+30/50/90 являются модернизацией стандартных ламп накаливания H1 или H4 с защитным газом.

Преимущества/отличия относительно стандартной лампы
- Спираль накаливания тоньше
- Может эксплуатироваться с более высокими температурами
- Более высокая яркость света, до 30/50/90 %
- Больше яркость освещения дорожного полотна
- Повышенная безопасность движения ночью и при плохой погоде

Лампы H7 по сравнению с лампами H1 имеют более высокую яркость, меньшее потребление энергии и лучшее качество света. Существуют также их модификации H7+30/50/90.

некоторого времени также существуют галогенные лампы с голубым оттенком свечения. В отличие от стандартных галогеновых ламп эти лампы имеют голубовато-белый свет (до 4000 К), который ближе к дневному свету. Для глаз этот свет представляется более ярким и контрастным и способствует более комфортному восприятию. Но это впечатление субъективно. Тому, кто хотел бы иметь максимум световой мощности, следует использовать лампы с увеличенной яркостью +30/50/90.

В указателях поворота до сих пор использовались лампы со стеклянными колбами с желтой лакировкой. Для ориентированных на дизайн водителей также есть лампы указателей поворота Magic-Star. Когда они не работают, то их с трудом можно отличить по рефлектору серебристого цвета. Только при включении они дают характерный желтый свет привычной яркости. Благодаря нанесению на колбу лампы нескольких интерференционных слоев гасятся определенные доли светового спектра, излучаемые спиралью накаливания. Через эти слои проникает и становится видимой только желтая доля спектра.

Газоразрядные лампы вырабатывают свет по физическому принципу электрического разряда. При подаче от пускового устройства напряжения зажигания (до 23 кВ у пусковых устройств HELLA 3-го поколения)  газ между электродами лампы (заполнение инертным газом ксеноном, смесью из металлов и галогенидов металлов) ионизируется и при помощи дуги возбуждается к свечению. Во время контролируемой подачи переменного тока (ок. 400 Гц) жидкие и твердые субстанции под действием высокой температуры испаряются. Лампа достигает своей полной яркости только через несколько секунд, когда ионизированы все компоненты.

Во избежание разрушения лампы из-за неконтролируемого возрастания тока он ограничивается пусковым устройством. После достижения полной световой мощности для поддержания и сохранения физического процесса необходимо только рабочее напряжение (не напряжение зажигания) в 85 В.
Световой поток, световая отдача, яркость и срок службы газоразрядных ламп значительно выше, чем у галогеновых ламп накаливания.

В соответствии с моделью разработки газоразрядные лампы разделяются на категории: D1, D2, D3 и D4. При этом “D” означает “Discharge”, английское слово, означающее “разряд”.
Поколения ламп значительно отличаются. Так лампы D1 – имеют встроенный блок зажигания. Все модификации ламп имеют защитную колбу от УФ-излучения и надежную конструкцию.

Буквенное обозначение S/R указывает на назначение ламп S – лампы для модульной оптики с линзой, а R – лампы для рефлекторной, но специально сконструированных для ксенонового света.

Современные ламы D3 или D4 имеют хорошую экологичность без применения ртути.  Вследствие различия электрических параметров (рабочее напряжение 42 В вместо 85 В при одинаковой мощности) лампы D3 или D4 не могут эксплуатироваться с блоками
управления ламп D1 или D2.

Сравнение: спираль накаливания (галоген) / электродуга газоразрядной лампы (ксенон)

Автомобильные лампы должны быть стандартизированы в соответствии с ЕЭК ECE-R37 или -R99

На лампах должна быть нанесена следующая маркировка: