Фары ближайшего будущего: ксенон, светодиоды или лазер
Сейчас сложилась уникальная ситуация: на рынке есть автомобили с четырьмя разными технологиями головного света. Выясняем, какие лампы перспективнее и эффективнее — традиционные, ксеноновые, диодные или лазерные.
В нашей прошлой публикации мы проследили долгий путь автомобильного освещения от керосинок и ярких карбидных фонарей до привычных нам галогенных ламп с рассеивателями.
Но уже в 90-е годы стало понятно, куда двигаться дальше. А двигаться можно было в сторону снижения энергозатрат и повышения яркости. Ведь даже линзованная оптика с обычными лампами накаливания уже не отвечала современным требованиям. И тогда на борьбу с темнотой выдвинулись газоразрядные источники света, давно используемые в стационарном освещении.
Ксенон: мощно, сложно и дорого
В народе за такими фарами прочно закрепилось название «ксенон», хотя к ксеноновым дугоразрядным лампам, как это ни странно звучит, они отношения не имеют. Огромные мощности и удачный спектр при плохом КПД у дугоразрадных ламп оказались не нужны, а то, что мы привыкли называть «ксеноном» на самом деле является металлогалогенной лампой, внутри которой горит смесь газов. В ней иногда используется газ ксенон как один из ингредиентов, но зачастую обходятся и без него.
Эффективность такого решения более чем достаточная — 80–100 люменов на каждый ватт мощности, а спектр излучаемого света оказался одним из лучших и наиболее естественных. Для сравнения: обычная «галогенка» дает 13-15 люменов на ватт, газонаполненная — около 10, а обычная вакуумная — около 8.
Никакие другие типы газоразрядных ламп не смогли составить им конкуренции, даже натриевые лампы с отдачей до 200 люменов на ватт не прошли строгий отбор из-за ограниченного светового спектра. Их желтый свет мог не отражаться от некоторых поверхностей, и такие предметы казались бы темными, а с безопасностью на дороге не шутят.
Основных сложностей при внедрении газоразрядных ламп было две. Во-первых, для того чтобы зажечь дугу внутри колбы, требуется напряжение порядка 25–50 тысяч вольт. Во-вторых, внутри колбы светится весь объем газа, и этот свет надо очень четко направлять в нужную сторону.
Вторую проблему отлично решила прожекторая (линзованная) оптика, о кторой речь уже шла выше. Ну а развитие электроники успешно справилось с первой проблемой. В 1991 году компания Hella, кстати, начинавшая еще с выпуска ацетиленовых ламп, начала продавать первые комплекты серийного «ксенона» для машин. Это была очень недешевая опция для BMW 7-й серии в кузове E32.
В отличие от обычных ламп, которые запитаны непосредственно от бортовой электросети, «ксенон» питается через так называемый балласт или же блок розжига.
Как мы уже говорили, при старте газоразрядной нужен импульс напряжения в 25 тысяч вольт и выше, а после запуска необходимо точно выдерживать ток. Просто удержание напряжения бесполезно — лампа сильно меняет сопротивление с прогревом. Так что блок розжига — очень сложная и дорогая часть лампы, на нем лежит ответственность и за ее быстрый «поджиг», и за ее долговечность ( при колебаниях тока выгорают электроды внутри колбы, и лампа идет под замену).
Как мы уже говорили, газоразрядные (то есть «ксеноновые») фары очень эффективны и выдают 80–100 люменов на ватт. При стандартном 35-ваттном энергопотреблении такая лампа дает очень много света. Кроме того, она греется очень слабо и не имеет хрупкой нити накаливания, а значит, срок ее службы выше и она не боится вибраций.
Самые высокие значения КПД относятся к источникам очень «холодного» света со световой температурой выше 5 500 кельвинов — это характерное голубоватое свечение. Лампы с более комфортной для глаза световой температурой в 3 500 или 2 700 кельвинов имеют меньший КПД, но все равно между ними и обычными лампами накаливания пропасть в эффективности и мощности светового потока.
Обратная сторона всех этих плюсов — высокая стоимость оборудования, которую производителям пока не удалось «победить». Например, оригинальный блок розжига для Volvo S80 II обойдется в 14–17 тысяч, а для Volkswagen Passat B6 — в 17–18 тысяч. Причем более дешевые аналоги существуют далеко не всегда.
Не стоит забывать и про обязательный гидрокорректор уровня фар, который автоматически меняет «угол атаки» фар в зависимости от наклона кузова, чтобы не слепить встречных автомобилистов, проезжая неровности. А также про омыватель фар, без которого «ксенон» использовать нельзя, так как сквозь грязь сильные лучи «газоразрядного» света некорректно преломляются и светят в разные стороны. Все это не позволяет технологии стать массовой. На дешевые автомобили по-прежнему ставят обычные «галогенки».
Галоген, Ксенон, LED — сравниваем, изучаем, выбираем
Эволюция транспортных средств неумолима. Последние десятилетия стали для автопрома и вовсе взрывными — гибридные и полностью электрифицированные автомобили, еще вчера казавшиеся дорогими игрушками, сегодня уже стали повседневностью. Интересно, что отдельные компоненты и системы автомобиля также претерпевают динамичные изменения, и освещение здесь не исключение: новые источники света в последнее время значительно потеснили традиционные лампы накаливания.
Сегодня сложилась уникальная ситуация — одновременно на дороге можно встретить машины, оснащенные тремя принципиально разными источниками света. Максимальное разнообразие — в головной оптике. Здесь пока еще на равных конкурирует традиционный галогенный, современный ксеноновый и перспективный диодный свет. Дополняют ли эти системы друг друга или конкурируют, и в чем принципиальная разница в характеристиках ламп?
Предлагаем в нашем сравнении начать «плясать» как раз от характеристик, ведь в конечном счете потребителя интересуют только они.
Световой поток
Освещение участка дороги и прилегающих к ней «окрестностей», а также объектов в прямой видимости — главная задача головного света. Освещенность определенных участков зависит от многих факторов, в том числе от расстояния от источника света, характеристик среды (наличие в воздухе тумана, капель дождя и т.д.) и в огромной степени от светового потока, который способна выдать лампа. Световой поток, в свою очередь, зависит от того, как эффективно та или иная конструкция может переводить электрическую энергию в свет. Сравнительные тесты показывают, что по соотношению мощности в Ваттах к световому потоку в Люменах, однозначным фаворитом являются светодиоды. Эти компактные источники света эффективно конвертируют электричество в свет. Так 25-ваттная LED-лампа Philips формата H7 способна выдать 1500 лм светового потока, в то время как галогенной лампе Philips для создания такого светового потока понадобится уже 55 Вт, то есть более чем в 2 раза больше!
Однако световой поток — это еще не все. Важную роль играет сила света, которая отражает распределение светового потока в пространстве. Благодаря изменению конструкции и материалов, производителям удается сконцентрировать поток световых частиц, что при общем регламентированном потоке позволяет добиться лучшей освещенности. Так, в частности, и появляются более мощные галогенные лампы (+90 %, +120 % и т.д.). Также действуют и ксеноновые, и LED-лампы, установленные в линзованную оптику. Благодаря концентрации и распределению светового потока, уменьшению рассеивания удается добиться высокой освещенности.
Цветовая температура и спектр
Чтобы правильно оценивать видимую картинку ночью важно, чтобы освещение было максимально приближено по своим качествам к естественному свету. Именно к цветовой температуре солнечного света наш глаз приучен миллионами лет эволюции. Однако спектр излучаемого искусственными источниками света отличается от солнечного.
Как видно из графиков, спектр «галогенок» сильно уходит в инфракрасный (тепло), что подтверждается и практикой — галогенные лампы очень сильно нагреваются и тратят много полезной энергии именно на «отопление», а не на освещение. Спектр ксенона дискретен: помимо хорошо воспринимаемого глазом дневного, он имеет и УФ-участок. Ультрафиолетовое излучение ксеноновых ламп обязательно нужно улавливать, поскольку оно разрушает пластик, что критично для современных фар. В Philips для этого используют патентованное кварцевое стекло с УФфильтром. В видимом же глазу человека спектре ксеноновые лампы (впрочем, как и любые газоразрядные, например, бытовые лампы дневного света) наиболее близко подходят по своим характеристикам к естественному освещению. Спектр же светодиодов очень сильно «завален» в синий, что в итоге дает холодный свет, который обеспечивает высокую контрастность освещённой поверхности, хорошо выделяя предметы на ней и способствуя быстрому определению расстояния. Однако такой свет может быть для некоторых водителей утомительным.
Спектр определяет и световую температуру, которая варьируется от 3500 К для галогеновых (самый желтый или теплый свет) до 5000 К у ксеноновых (нейтральный, дневной свет) и до 6500 К у светодиодов (холодный свет, хоть и близкий к дневному). Производители стараются делать современные галогенные лампы максимально холодными, приближая их к ксеноновым. Однако из-за упомянутой нами специфики спектра это — чисто технически — возможно только в определённых границах. Галогенные лампы менее утомительны для глаз, но их яркость может быть недостаточна, что вызовет утомление. Ксенон оптимален по цветовой температуре и утомляет меньше всего. Холодный свет LED-лампы создает высококонтрастную картинку, способствуя улучшению контроля за ситуацией. Однако он может подойти не всем водителям, вызывая усталость у некоторой их части.
Долговечность
Как бы ярко и мощно не светила лампа, как бы ни был приятен ее свет глазу — все это не стоит ничего, если такая лампочка работает два-три дня или боится любого дуновения ветерка. Итак, поговорим о надежности и долговечности. Без лишних слов — по этому показателю «галогенки» проигрывают конкурентам просто без шансов. Сравним: несмотря на то, что срок службы лучших галогенных ламп способен составлять до 1500 часов (например, для особых ламп Philips LongLife EcoVision), средний ресурс обычных лампочек не превышает 500 часов. А самый производительный и мощный ксенон легко переваливает за 2500 часов гарантированной работы. Про светодиоды и говорить нечего — в теории они практически вечные, однако с учетом всех нюансов все же рано или поздно «перегорают». Тем не менее ресурс работы LED-ламп составляет на менее 5000 часов. В 10 раз дольше галогенных! Такая разница понятна: как ни защищай спираль лампы накаливания, она все равно выгорит. В ксеноне перегорать нечему — светится не спираль, а газ внутри колбы. Но сама колба стеклянная, потому боится вибрации и ударов. С диодами еще проще — если обеспечить их нормальное охлаждение, то выгорать там вообще нечему, а расположение на массивной подложке обеспечивает защиту от вибрации. Именно поэтому светодиодная лампа — самая надежная и долговечная. Единственное чего она боится (и от чего в итоге когда-нибудь приходит в негодность) — скачки силы тока и напряжения, а также перегрев.
Стоимость и доступность
Цена готового изделия зачастую является определяющим фактором, как бы ни были высоки характеристики изделия. Лампа по цене атомного реактора никому не нужна. И этот «экономический» довод, пожалуй, то единственное, что до сих пор удерживает «галогенки» на плаву. Если по яркости и надёжности они полностью уступают конкурентам, то по цене за штуку они бьют светодиоды и ксенон наповал. Что не менее важно, галогенная лампа просто и быстро меняется в случае выхода из строя. Соблюдая правило «не трогать голыми руками за стекло», с заменой галогена способен справится практически любой.
С ксеноном сложнее, для своей работы он требует специального высоковольтного блока розжига, механизма управления линзой и шторкой и т.д. Сама по себе ксеноновая оптика дороже в разработке и установке, что сказывается на цене машины с таким светом. Обслуживание ксенона следует доверять только профессионалам.
То же самое — даже в большей степени — относится и к светодиодам. Несмотря на низкое энергопотребление, они также требуют особого подключения к бортовой сети с помощью устройств-драйверов, управляющих силой тока и напряжением, поступающим на диод. Также требуется установка системы охлаждения и вентиляции светодиодов. Поэтому сегодня, до принятия европейского стандарта на LED-лампы для рефлекторной оптики (хотя это событие уже не за горами), готовые LED-фары остаются прерогативой автомобилей в довольно дорогих комплектациях.
Что же в сухом остатке? Вкратце. Галоген: наименее долговечен, светит хуже всего, но при этом дешев и прост в установке, эксплуатации и обслуживании, чем и обусловлено его «место под солнцем». Ксенон: светит отлично, но довольно дорог и требует грамотного обслуживания. Кроме того, из-за специфики лампы свет включается с определённой задержкой. Светодиоды: наиболее долговечны, их изначально высокая цена постепенно снижается, а также только они позволяют реализовать перспективные технологии «умного» освещения, вплоть до проекции информации для водителя на дорожное полотно. Весьма вероятно, что «светлое» (и яркое!) будущее именно за ними.
Но вот что совершенно точно не подлежит сомнению. Какой бы свет вы ни выбрали, стоит помнить о необходимости использования исключительно качественных ламп, оптики и всего, что с этим связано. Иными словами, выбирайте продукцию известного и опытного производителя, который может позволить себе контроль качества и многоэтапные испытания. Свет — это безопасность, а на безопасности не экономят.
Какой автомобильный тип света выбрать: ксенон галоген, или светодиод?
Сравнение ксеноновых, галогеновых и светодиодных ламп
Итак, осветительный прибор ― это излучатель, устанавливающиеся заводом на передней части транспортного средства. Главной целью является подсвечивание дорожного полотна. Свечение не должны создавать бликов, ослеплять двигающийся навстречу транспорт.
Главной целью автотранспортного электрооборудования является возможность подсвечивать дорожное полотно при любых ситуациях, при любых погодных условиях, давать возможность другим участникам дорожного движения видеть автотранспорт, стать осведомленными о его присутствии.
9 из 10 автовладельцев скажут, что улучшили бы для своего авто фары. Проблема, действительно, актуальная. Наша страна расположена не в тропической зоне, здесь не редкость явления, как мороз, затяжная осень или весна. При ситуациях разной погоды и t°, водителям часто приходится ездить при плохой освещенности дорожного полотна.
Развитая сеть искусственного электроосвещения есть только в крупных городах, тогда как поселки должны довольствоваться лишь его минимальным количеством. Не стоит забывать о техническом состоянии шоссе, оставляющего желать лучшего.
Учитывая эти факторы, становится ясно, что выбор основной электрооптики — это не способ выделиться среди других автолюбителей, а предпосылка безопасности.
Сегодня известно 3 основных элемента светооптики: галогеновая, ксенон, светодиоды. Решающее значение является заводские возможности авто. Если ваша машина изначально была оборудована ксеноном, не стоит торопиться менять его на светодиоды или галогеновую электрооптику. Скорее всего, вы только ухудшите ее состояние.
Отступать от заводских настроек нужно только, если светоизлучатель недостаточно для безопасного управления на вашей местности.
Разновидности автоламп
Светоизлучатели выполняют одну функцию ― освещают дорожное полотно. Обладают отличиями, а именно бывают 3 системы осветительных прибора: ксенон, галоген, светодиоды. Следовательно, их можно классифицировать в зависимости от технологии светосвечения.
Ксеноновые авто-лампы
Итак, начнем с ксенона, а именно опционного. Кустарный ксенон запрещен законом. Причиной тому послужила его чрезмерно яркое излучение, из-за которого могут случатся ДТП, поскольку столь яркое светоотдача ослепляет со встречной полосы. А что касается опционного ксенона, то в данном случае проблемы схожего характера отсутствуют. Заводской имеет определенную температуру свечения, которое не слепит, хорошо освещая шоссе.
Ксенон состоит из блока розжига, присоединенного проводами к колбе. В этой колбе находится пара электродов, а сама колба заполнена инертным газом, самим Ксеноном. Постоянно подавая блоком высокого напряжения, примерно в 25000 Вольт, между электродами образуется электрическая дуга, горящая в инертном газе. Это весь принцип работы ксенона. Температура свечения данного элемента идет от 3000 до 12000 К., это значит, яркость очень большая, по цвету ближе к синему. Рабочая температура ксенона идет от 4000 до 6000 К., мощность составляет от 3000 до 5000 лм.
Для сравнения – галогеновая лампа светит полторы тысячи лм. Легко понять, что самый слабый ксенон будет светить на два раза ярче, чем самая сильная галогеновая.
Из-за показателей температуры, также мощности, ксенон обладает мощным потоком светоизлучения, который прекрасно освещает дорогу в любую непогоду. Что касается энергопотребления, то ксенон потребляют почти на уровне, как галогеновые, примерно 40-55 Ватт.
Преимущества:
- Обеспечивают очень хорошее свечение;
- Потребляют меньше бортовой энергии автомобиля;
- Располагают очень длительным сроком службы;
- Как правило, имеют гарантию 12 месяцев.
- Высокая стоимость ламп;
- Неправильно настроенные — бликают, слепят встречный автопоток;
- Требуют установки на сервисных центрах для эффективной правильной работы.
Галогеновые авто-лампы
Галогеновые лампы — дешевые, обладают простой конструкцией, поэтому более популярны. Используются внутри бюджетных моделей авто или в младших комплектациях моделей классом выше.
Но здесь же заметно обратную сторону экономии — низкая эффективность. Сегодня галогенки не могут обеспечить тот уровень освещенности, каковой нам предлагают современные аналоги.
Их заявленная низкая цена сегодня ставится под вопрос. Ведь галогеновые приборы очень быстро выходят из строя из-за высоких температур, постоянной тряски. Иногда срок службы не превышает 4 месяцев использования.
Галогеновые лампы рекомендуется использовать тогда, когда:
- Противотуманки — для широкого низконаправленного освещения дороги. Светодиоды справятся с этой задачей хуже, но зато их можно использовать в качестве ДХО.
- Дальний свет — теплый оттенок таких ламп хорошо проявляет себя при дождях, снеге.
- Дополнительная иллюминация для джипов.
Различия ксеноновых ламп от галогеновых
Ксенон намного эффективней галогенок. К тому же, служат дольше, поэтому экономичней. Есть одна особенность — установить их можно только для фар соответствующего типа.
Ксенон отличается формой светового пучка, формирующегося поверхностью отражателя или шторкой линзы. Ксенон с галогеновой «галкой» все равно будет ослеплять встречный транспорт.
Поэтому правильная установка ксенона требует значительных затрат. С учетом покупки обычных, не брендовых механизмов, вам понадобятся: лампы с блоками розжига, линзы, омыватель фар, гравировка, ее поклейка. Отказаться от одного из элементов нельзя.
Омыватель — это действительно полезная вещь. Ксенон в полной мере справляются со своими задачами только чистым о грязи. Если будут грязными, тогда начнут слепить встречное движение.
Ксенон рекомендуется использовать в таких случаях:
- Ближний свет. Несмотря на высокую цену, в дальнейшем он будет намного удобней, чем светодиоды.
- Фонарь заднего хода — подойдет ксенон, яркие светодиоды.
Светодиоды — тоже непростая конструкция, но нюансов гораздо меньше, чем у ксенона. Существует 2 разновидности светоизлучателей: в форме наборов диодов или в форме специальных устройств для центральной оптики.
Светодиодные лампы
LED (Light Emitting Diode) авто-лампа ― это кристаллический светодиод, вырабатывающий светоизлучение под воздействием напряжения. Данная технология достаточно популярная по России, использующиеся для различных моделей электрических, электронных изделий, автомобили не исключение. Light Emitting Diode эффективен в световых приборах автомобиля, таких как: габариты, стопы, поворотники, подсветки салона, багажника.
Светодиоды для головной оптики по принципу действия похожи на галоген, ксенон. Отличаются наличием собственного радиатора, в некоторых случаях еще оснащается вентилятором охлаждения.
Цена у них не относится к бюджетной, но ниже, чем у ксенона. Еще одно преимущество led — могут вполне себе нормально работать в фарах, изначально предназначенных для галогеновых.
Диоды также отличаются большой экономичностью — им нужно намного меньше электричества, чем ксенону. Хотя с другой стороны, не располагают большим сроком службы, стандартно — 1 год.
Светодиоды рекомендуется использовать в случаях:
- ближний светоисточник: не эффективней ксенона, но зато проще установить;
- дальнем светоисточнике с учетом подбора нужной цветовой температуры;
- габаритных огнях;
- противотуманках.
Преимущества:
- Низкое, но максимально эффективное потребление энергии;
- Многофункциональны;
- Обладают разными размерами, формой;
- Отличаются небольшими размерами;
- Выдают дневной диапазон;
- Просты, так же легки при установке
- Дороговизна;
- Генерируют достаточное количество тепла.
Выводы
Говоря о выводах, хочется отметить, что явного лидера тут нет. Каждый образец имеет свои преимущества, недостатки. Глупо сравнивать светодиоды, ксенон. Все зависит от приоритета, конкретной задачи, какую вы хотите.
Если вам нужен светоисточник высокого качества, тогда определенно стоит рассматривать ксенон или галоген. Если вам нужна лампочке подсветки салона, можете рассматривайте варианты светодиодов или галогенные.
Галогенные лампы ― это идеальное решение с минимальным бюджетом, ксенон идеально подойдет автолюбителям, хотящим получить максимум светоотдачи при безопасности на автодороге. Светодиоды – эффективно экономят бортовую энергию, с максимальной генерацией.