1. Лампы накаливания.
В стародавние времена, когда ещё у нас была в ходу американская система светораспределения, в фарах автомобилей использовались обыкновенные лампы накаливания, такие же конструтивно, как и дома. Принцип работы их прост: в стеклянной колбе находится вольфрамовая нить, свёрнутая в спираль. При прохождении через неё номинального тока нить раскаляется до температур порядка 2400 градусов по Цельсию и ярко светится. Если температуру нити ещё более повысить (прогресс двигателестроения летит по рельсам аки трансконтенинтальный локомотив, скорости растут, требуется больше света), то вольфрам начнёт интенсивно испаряться и оседать на колбе тёмным налётом, что есть ахтунк; особенно активно это происходит в вакуумных колбах. Поэтому все лампы мощностью более 2 Вт заполняют инертной смесью аргона и азота или же криптона и ксенона (О! ксенонки, типа).
1.1 Галогенки
Галогеновый цикл я считаю одним из самых изящных изобретений человечества (наравне с планетарной передачей, например). Он заключается в следующем: в колбу к инертным газам (аргон, криптон, ксенон и т.п. галогениды) добавляют пары йода или брома (для йодистого или бромистого галогенового цикла, соот-но). После испарения со спирали частицы вольфрама вступают в хим. связь с йодом или бромом и образуют йодистый или бромистый вольфрам. Когда эта хрень долетает до стенки кварцевой колбы (которая разогрета до 600-700 градусов), она испаряется и диффундирует (клёвое слово! любознательные могут найти его перевод в словаре) в зону повышенной температуры, т.е. ко спирали, а именно к её самой тонкой и изношенной части (там, где тоньше, там и ток больше, и нагрев выше). Достигнув цели, йодистый/бромистый вольфрам разлагается на составляющие, вольфрам прилипает обратно к нити и цикл начинается заново.
Галогеновый цикл позволил поднять температуру, а следовательно, и отдачу ламп накаливания, а заодно и продлить срок их службы.
1.2 Газоразрядные лампы
Спёрто с ксенон.ру (он же - понтов.нет)
В них световой поток высокой интенсивности получается за счет свечения газа, инициированного дуговым разрядом между двумя электродами. Электроды лампы находятся в колбе, заполненной ксеноном под большим давлением (около 30 атм. в нерабочем состоянии и около 120 атм. в режиме горения) и солями металлов.
Конец цитаты.
От себя добавлю, что разряд не просто дуговой, но высоковольный. Кароче, по сути это - лампы-сварки. Писать про них особо нечего, галогеновый цикл интереснее и изящнее.
1.3 Альтернативные типы излучателей
А вот фиг, очень сцать хочется, так что тема лазеров, светодиодов и люминесцентных ламп будет нераскрыта.
Мы вернёмся в эфир после небольшой рекламной паузы.
Welcome back!
2. Автомобильные фары (говорю про европейскую системы светораспределения)
Сперва рассортируем типы фар по конструктивным особенностям, потом - по применению.
2.1 Фары прожекторного типа.
А паркуа, спросит читатель, они так зовуцо? А вот патамушта! Когда строили маяки в них использовалось свойство парабалоида (это такая фигура; чтобы ей получить, постройте график y=x2 (игрек равно икс в квадрате), т.е. параболу, и крутаните его изо всех сил вокруг оси абсцисс, т.е. Ох - получится параболоид): лучи, вышедшие из его фокуса, вылетают из него ровным прямым пучком.
Фары данного типа состоят из источника света (нити лампы накаливания или дуги газорадрядной лампы), отражателя (который формирует СЛАБОРАСХОДЯЩИЙСЯ пучок света) и рассеивателя, который выполняет "финишную обработку" светового пучка.
Обращаю особое внимание читателей на выделенное выше слово: не нить накаливания, ни газорадрядная дуга не являются материальными точками, они имеют определённые конечные размеры. Так что в фокусе может быть только их часть. Это важно.
Среди конструкций прожекторных фар есть "продвинутые" версии. Например, гомофокальные фары. В них отражатель являет собой объединение нескольких усечённых парабалоидных элементов с разным фокусным расстоянием; сами фокусы этих элементов находятся в одной точке. Или бифокальные фары - у них отражатель состоит из двух половинок и скомпанованы они таким образом, что фокус одного находится у начала нити накаливания, а фокус другого - у ей конца; линия соединения этих половинок являет собой зеркально отображённую требуемую светотеневую границу (да, парни, понимаю, представить себе то, о чём я тут сейчас толкую не легко, но фотоаппарата и сканера у меня нет). Продолжение этих идей - хелловская разработка FF-фар (с отражателем Свободной Формы). В этих фарах стекло (которое может быть и не стеклянным, а пластиковым) выполняет чисса защитную функцию и в формировании светового потока не участвует, всё светораспределение формируется отражателем, который состоит из созвездия маленьких областей разнофокусных эллипсов, объёдинённых одной фокальной точкой.
2.2 Проекторные фары
Иначе говоря - линзы. Они состоят из источника света (нить накаливания или газоразрядная дуга), эллипсоидного (это если взять крутануть вокруг оси Икс эллипс, т.е. геометрическое место точек, для каждой из которых сумма растояний до двух заданных, называемыми фокусами эллипса, есть константа; возьмите карандаш, бумагу, две иголки и нитку; вбейте иголки в бумагу - это будут фокусы, закрепите концы нитки в иголках, вставьте карандаш в нитку, натяните её и проведите линию таким образом, чтобы нитка всё время была натянута - вы только что нарисовали эллипс! Ура!) отражателя, светоотсекающего экрана (для противотуманных фар и фар ближнего света) и конденсаторной линзы. Работает вся эта тряхомундия так: источник света находится в одном фокусе отражателя, в другом фокусе (где собирается все отражённые отражателем лучи из первого фокуса) находится светоотсекающий экран и эта же точка является фокусом конденсаторной линзы, которая проецирует на дорогу то, что осталось после экрана. В принципе, фокус линзы и эллипсоида не обязательно должны совпадать (эти можно играться, чтобы получить разной ширины световой поток), но светоотсекающий экран всегда находится в фокусе линзы, из-за чего светотеневая граница у проекторной оптики очень чёткая.
Вкратце о любимой некоторыми синеве в зоне светотеневой границы линзованной оптики - это иза дифракции (огибания волнами препятствия). Степень малиновой синевы можно варьировать, играясь с толщиной светоотсекающего экрана.
2.2.1
Би-линза - так на жаргоне назвыается двурежимный проекторный модуль ближнего и дальнего света. В режиме ближнего света светоотсекающая шторка формирует необходимую светотеневую границу, а в режиме дальнего света шторка убирается и прячется.
2.3 Фары по применению.
2.3.1 Фары ближнего света
Задача фар ближнего света - качественно освещать дорожное полотно и обочину (правую у нас и левую в Англии, Ипонии и прочих Новых Зеландиях), при этом недопустимо ослеплять водителей встречных транспортных средств.
Неослепление водителей на встречке достигается ограничением светового потока по верхней границе, а освещение обочины - пресловутой "галочкой": если смотреть на светотеневую границу на экране слева направо, то сперва она являет собой горизонтальную линию, а потом взмывает вверхь по дуглов в 15 градусов. В принципе, галочка может быть замененена "ступенечкой": сперва всё также, потом чуть-чуть поднимаемся вверх под углом в 45 (если не ошибаюсь) градусов, а потом идём горизонтально. В юридические тонкости, когда должна быть галочка, а когда - ступенечка, вдаваться не буду. Скажу, что в большинстве галогеновой оптике должна быть галочка, а в газоразрядной - ступенечка.
Важный момент: световой поток в перед самым автомобилем ограничевуют, чтобы глаз им не "засвечивался". Если этого не делать, то на фоне этого яркого пятна перед самым носом вся остальная информация будет очень неконтрастной и трудновоспринемаемой.
Ближний свет должен светить на 50-60 метров вперёд (фраза корявая, но мы сейчас галлопом по европам). В зависимости от высоты центров фар над дорогой они должны быть направлены вниз под разным углом. Производители указывают тангенс этого угла в процентах на табличке под капотом (обычно жёлтый такой стикер).
2.3.2 Фары дальнего света
Их задача освещать дорожное полотно как можно дальше. Форма пучка дальнего света на световом экране похожа на положенный на спину ноль. - не знаю, как это будет отрисовано в конечном посте.
2.3.3 Противотуманные фары
Их задача: освещать дорожное полотно в условиях плохой видимости, а именно тумана, дождя, снегопада и пылевых бурь. Светят они как ближний свет, но без галочки и ступенечки и более широко (поэтому в Хелла МикроДе-Йе в ПТФ версии конденсирующая линца имеет вертикальные призмы - они расправляют световой поток "вширь"). Ставят их внизу для того, чтобы минимизировать потери прямого пучка света (из фар до объекта: дорожного полотна, но пешехода и т.п.) и отражённого (от дороги, ног пешехода и т.п.) в слабопрозрачной среде. Но высота установки ПТФ не так сильно влияет на качество получаемого освещения, как их регулировка: увеличение высоты установки с 250 мм до 1000 мм уменьшает максимальную дальность видимости на 10%, в то же время если отклонить пучок ПТФ вверх на 3 градуса, то дальность обнаружения объекта на дороге в пределе может уменьшиться в два раза.
Почему ПТФ бывают жёлтыми?
Во-первых, для большего контрасту. Снег, туман - обычно белые.
Во-вторых, лучи жёлтого света с большей длиной волны лучше проникают сквозь туман или пылевую среду, когда их частицы мелки. Т.е. реально они светят "дальше" только в некоторых туманах и пылевых бурях.
Минус фар (всех: и ПТФ, и головных) с селективно-жёлтым светом: световой поток у них меньше, потому что он проходит через фильтр (пропускается только жёлтая часть спектра, остальное подавляется), поэтому в таких слаях требуется установка более мощьных ламп, что влечёт повышенную нагрузку на элетропроводку, отражатель и рассиватель. Кароче, за всё надо платить.
2.3.4
Фары-прожекторы и фары-искатели
Парни, вам это не надо.
2.3.5
Фары дневного света (DRL - Day-Runnign Lights)
По-хорошему, днём если и ездить со включёнными фарами, то не с ближним светом, а с дальнем. Почему? Да потому, что в данном случае мы перследуем цель обозначить себя на дороге в условиях повышенного светового фона. Спецификации на фары дневного света пока официально нигде не утверждены, хотя ряд производителей для определённых рынков уже выпускают автомобили с этими фарами: они имеют светораспределение фар дальнего света, но световой поток у них меньше (лампы не такие мощные стоят), зажигаются они автоматически при старте двигателя и гаснут при включении ближнего или дальнего света.
3. Переоборудование, модернизация и эксплуатация.
Нда, ну и тема.
Мы прерываемся на рекламную паузу. Commercial, commercial!
Велкам бэк!
Вообще-то, тема очень широкая, так что ограничусь, скорее, декларацией тезисов, а не их разжёвыванием.
3.1 На автомобили, снятые с производства, можно устанавливать сертифицированные фары с других автомобилей. В противном случае - велкам ту сертификационная лаборатрия фор светотехнический сертфикат.
3.2 Почему в оптику, расчитанную на галогеновые источники света ставят газоразрядные лампы только питары и лохи? Потому, что фара не может рассчитана на несколько тип ламп сразу. Посмотрите на маркировку на своей фаре (если у вас не Депо и прочий китайо-тайвань): вы увидете (в зависимости от фары) чё-нить типа H4, HCR или H1 B или H7 HC H7 HR (перевожу, соответственно: фара сертифицирована с лампой Н4 как блок-фара ближнего и дальнего света; фара сертифицирована как противотуманная фара с лампой Н1; фара четырёхфарной оптической системы, в ближнем Н7 и в дальнем Н7; маркировку фар с газоразрядными лампами не помню - DR и DC, вроде...): вы увидете, что фара сертифицирована для работы с определённой лампой и в определённом режиме. Не удовлетворены таким объяснением? Разжёвываю: нить накала имеет определённые размеры и неподвижна; дуга же имеет другие определённые размеры и постоянно "шевелится". А если источник света не находится там, где ему положено, то ни о каком должном светораспределении речи идти не может. Возражаете "а у меня чёткая галка", "готовыми лампами с цоколем Н7" и "проставками-переходниками"? Типа, "я езжу уже так три года и никто мне ещё ни разу не моргнул"?
Парни, будте честными хотя бы сами с собой. Поставьте рядом со своим автомобилем такой же, но с качественной штатной оптикой и какой-нибудь (лучше - ту же модель, что и у вас) со штатной газоразрядной оптикой. Включите у всех фары, посмотрите. Дисскусия закончена, ничего, все иногда ошибаются.
3.2.1
Как правильно менять галогеновую оптику на газоразрядную?
Вариант самый правильный: купите машину с заводским ксеноном.
Вариант почти самый правильный: поставьте весь вомлект оптики (фары + фароомыватели или очистители + автоматический корректор угла наклона фар) с машины с заводским ксеноном.
Вариант самый правильный из колхозных вариантов: поставьте би-линзу, поставьте фароомыватель, а ещё лучше, фароочиститель (для фар с пластиковым "стеклом", к сожалению, только омыватель - очиститель быстро испортит пластик) и незабывайте пользоваться по назначению корректором угла наклона фар. Почему я так упираю на корректоры и омыватели? Потому, что световой поток у газоразрядных фар сильно выше, чем у галогеновых, и если вы не хотите, чтобы какой-нибудь очекарик убрался со встречки вам в морду лица, не надо его слепить. Грязные фары же дают большую засветку выше светотеневой границы.
3.3
Если свет ваших фар перестал вас радовать и устраивать, проверьте их. Наибольшую лепту в качество и количество света вносит отражатель, поэтому следите за вентиляционными отверстиями в фарах (иначе они будут потет и быстрее корродировать).
Меняйте лампы не реже, чем раз в два года или 60 000 км (что наступит раньше)
Обязательно регулируйте фары после замены ламп.
Хотите экспериментов на свою жёппу? Пожалуйста. Нет? Покупайте продукцию Филипс и Осрам (лампы) и Хелла-Бош-Валео (фары). Задумайтесь, как можно говорить о качестве продукции, если это качество постоянно плавает (например, у ламп Бош)? И почему все конвееры ставят высоковольтные модули для газоразрядной оптики только от Хеллы, Боша, Валео и ...(блин, забыл; есть японский гранд типа Матсушиты или Митсубиши)? Почему все эти Шоу-Ми и Зи-Зи-Иксы не допущены до конвеера?
А, и ещё вот что: +30% и +50% у ламп Филипса и Осрама означает только то, что фары с этими лампами освещают НЕКОТОРЫЕ точки КОНТРОЛЬНОГО экрана ДО 30-50% лучше.
P.S.
Хелла делает хорошую оптику. Но галогеновые лампы под этим брендом - полное говно, сильно дисгармонирующее с качеством остальной продукции этого концерна. На его месте я бы давно сменил ОЕМ-поставщика галогеновых ламп.
Обсуждение:
Обязательные поля: Имя, Тема, Сообщение