Эволюция автомобильного света

Когда автомобили были впервые изобретены, большая часть технологий, используемых в их дизайне была перенесена с вагонов. Вождение ночью происходило так же, как и конная прогулка при свечах. В вагонах часто висели фонари с масляной лампой внутри, освещающей дорогу. Они быстро сменились электрическим светом, заменившим масляную лампу. Вскоре появились стеклянные отражатели в задней части фонаря, который теперь был сплошным. Эволюция фар была медленной. Галогенная лампа была изобретена в 1882 году, но ее использование в автомобилях не производилось до 1962 года. Типичная фара с запатентованным лучом, наиболее распространенная конструкция, была впервые использована в 1940 году до начала 1990-х годов.

Современная фара состоит из нескольких стилей, технологий, каждая со своими преимуществами и недостатками. Сегодня основными технологиями фар являются сменные газонаполненные лампы и системы HID или High-Intensity Discharge. Сначала это может показаться простым, но это далеко не так.

Газовые лампы накаливания.

Газобаллонная лампа - это разработка, созданная на основе галогенового дизайна. Первым автомобилем, разработанным со сменными лампочками с 1939 года, стал Линкольн Марк VII 1984 года. Это использовало основной корпус фары и позволило владельцу заменить только лампу, а не весь корпус. Форду пришлось обратиться в Конгресс США с просьбой внести изменения в американские стандарты в отношении фар, чтобы построить автомобиль с этими новыми сменными лампами. До 1984 года все фары должны были соответствовать стандартным конструкциям, разрешенным Конгрессом. После 1984 года фары могут быть разных форм, используя стандартную лампу.

Наличие способности менять только лампу помогло ускорить разработку технологий в фарах. Благодаря использованию различных металлов и газов достигается различная яркость и цвет фар. Вольфрам был оригинальной нитью для электрических фар, и до сих пор используется. Однако, вольфрам просто устанавливался в колбу в вакууме или инертный газ и герметизировался. Поскольку вольфрам горит, он выделяет материал, который конденсируется на самой лампе. Это в конечном итоге уменьшает срок службы лампы. Это не было проблемой с большими герметичными блоками балок, но когда проекты с меньшими размерами ламп быстро ухудшались. Необходимо было решать проблему с коротким сроком службы и низкой эффективностью, промышленность нуждалась в переменах.

Вольфрам-галоген.

Объединение вольфрама с галогеном позволило лампам светиться ярче с меньшим потреблением тока, сохраняя при этом более длительный срок службы по сравнению с чистым вольфрамом. Это стало стандартом для всех ламп фары. Европейские стандарты для фар были больше, чем в США, что означает, что европейские лампы могут быть более яркими. Европейские вольфрамово-галогенные лампы не были законными в США до 1993 года, а конструкции ламп H1 и H3 все еще доступны. В США галогенные лампы позволяют измерять 150 000 кандел, что в два раза превышает выход галоидного герметичного пучка, который регулируется только до 75 000 кандел.

Первая лампа накаливания двойного действия, H4, появилась в 1971 году и позволяет одной лампе производить как дальний, так и ближний свет в одном корпусе. Эта лампа обычно представляет собой конверты с закрытыми лучами в старых автомобилях. Лампы галогенового типа имеют жизненный цикл 450-1000 часов.

Нагаровые газы.

Есть несколько различных газов, которые используются внутри ламп накаливания. Галогенные лампы производят желтое свечение, это природа горения вольфрама. Когда вольфрам горит, он выделяет ионы в колбу, что обсуждалось ранее. Добавление галоидного газа, либо йода, либо брома, собирает эти ионы и повторно подает их обратно на вольфрамовую нить. Это устраняет почернение лампочки, и продлевает срок службы вольфрама.

Ксенон - это другой тип газа, который используется в герметичных лампочках. Это не галоидный газ, а благородный газ, то есть он не имеет запаха и бесцветен. Ксенон функционирует так же, как галогенные газы, но когда он возбуждается электричеством, он производит яркий белый свет. Результатом является больший ряд освещенных дорог, который простирается дальше мимо возможностей галогенных ламп.

Ксеноновые лампы также более эффективны. Поскольку сам газ светится (в отличие от только вольфрама в заполненных галогеном лампах), они ярче и потребляют меньше энергии, чтобы сиять. Ксеноновые лампы могут иметь срок эксплуатации более 10000 часов, поэтому их дополнительная стоимость стоит того.

Уход при обработке.

Одно предостережение для всех ламп состоит в том, что природа дизайна делает их хрупкими. Голыми руками Вы не можете прикасаться к галогенной лампе или ксеноновой лампе. Масла из вашей кожи вызовут горячее пятно, приводящее к разрушению, стекло лопнет. Всегда носите перчатки и НИКОГДА не касайтесь самой стеклянной колбы.

HID.

Освещение высокой интенсивности разряда (HID) приобрело популярность в автомобильном использовании, но они были в кругу, в течение столетия. Они были впервые использованы в автомобилях США в 1993 году с BMW 7-series. Эти лампы используют высоковольтный балласт (блок розжига), который преобразует 12-вольтовый постоянный ток в переменный ток 85 вольт или 42 вольта переменного тока в зависимости от конструкции. Лампы зажигаются подобно топливу в двигателе с искры. Это возбуждает газ ксенона, который горит вольфрамовые электроды. Это по существу электрический газовый мост между электродами, заменяющий жесткую вольфрамовую нить в стандартной лампе. Как только свет искрится, электроды сжигают ионы в пары, которые затем проходят через дугу, создавая чрезвычайно яркий свет. Это тот же самый процесс, который применяется в уличных фонарях и на стадионах. Автомобильные фары HID относятся к ксенон-дуге, где другие HID-системы - металл-галид, натриевые пары и пары ртути.

HID обозначаются D, а затем типом, а затем типом щита. Существует несколько типов: D1S, D1R, D2S, D2R, D3S, D3R, D4S, D4R. Типы 1 и 2 - 85 вольт, 3 и 4 - 42 вольта. В проекционных лампах используются экраны S-типа, экраны R-типа предназначены для систем отражателей. Все лампы HID выделяют значительный УФ-излучение, но стеклянная линза поглощает все это.

Для расширения луча в проекционных лучах используется лупа (линза). Это, как правило, низкие лучи, и у них есть ограничитель полки, который останавливает весь свет от сияния выше определенной линии. Это функция безопасности, поскольку неэкранированные огни проектора слишком яркие для других драйверов. Рефлекторные лучи используются для ближнего и дальнего света. В этих системах лампа светит на отражатель, который направляет свет на переднюю часть автомобиля, подобно галогенной лампе.

Лампы HID светятся цветом 4100k или 5000K (белый свет), где вольфрам-галогены 3000k-3550k (желтый свет). Для справки, фотографы используют освещение 5500k для студийной работы, потому что это цвет солнца. СПРЯТАННЫЕ ближе к солнечному свету, что делает их лучше для ясности ночью. Типичный СПРЯТАННЫЙ свет длится приблизительно 2000 часов, примерно вдвое больше, чем вольфрамово-галогеновая лампа. Лампы из вольфрамово-ксеноновых ламп имею срок службы дольше.

Некоторые из недостатков HID — это высокая стоимость. Замена ламп накаливания, балластов и компонентов зажигания может быть значительно больше, чем галогенные лампы. Преобразование в HID очень сложно. Существуют юридические аспекты, и единственный способ сделать это правильно - заменить всю сборку фары или построить заказную.

Улучшения освещения.

В индустрии освещения появились две новые технологии - светодиодная и лазерная. Сегодня на рынке есть несколько моделей, которые используют светодиодные фары, включая Lexus, Audi и Cadillac. BMW играет с лазерными фарами для своих электрических i8, но Audi побила их на рынке с выпущенным летом 2014 года R8. Лазерные фары обладают способностью производить на 70% больше света на ватт, чем светодиоды, что означает, что они являются сверхдальними по свечению. Лазер активирует фосфоресцирующий материал, который затем светится ярко-белым. Система Audi Laser headlight дополняется светодиодными балками.

Технология фар была такой же в течение 60 лет, с очень небольшими изменениями, до последних 10 лет, когда современная технология фар, наконец, прорвалась сквозь темные облака, словно солнечный луч.