Подробности о ксеноновом свете

12.03.2011 Интересные решения  Нет комментариев Еще статьи в этом разделе

Ксеноновый свет, ксеноновые лампы в автомобиле

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.

 Ксенон и закон

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». 

 Другие недостатки

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.

Тем не менее, при установке и регулировке ксеноновых систем следует уделять повышенное внимание вопросам электробезопасности.

 О «псевдоксеноне»

Отдавая дань спросу на «ксенон», на рынок потоком хлынули лампы якобы ксеноновые, а на самом деле являющиеся просто галогеновыми лампами повышенной мощности, но со особым покрытием, придающим им «голубизну». Не секрет — «окрашенные» лампы не имеют ничего общего с газоразрядными. И если «настоящий ксенон» действительно освещает дорогу лучше, то от псевдоксенона можно ожидать, вероятно, лишь ухудшения имеющейся видимости.

 

Не забывайте также, что лампы «настоящего ксенона» требуют для работы специальных блоков и устройств и всегда поставляются вместе с ними.

Поделитесь ссылкой с друзьями

 

А еще Вы можете помочь работе сайта или отблагодарить нас за полезную информацию

Панель отправки комментариев


Авторизоваться через социальные сети - это способ быстро оставить комментарий. Выберите вариант...