Ксеноновые лампы: светоносное явление

КСЕНОНУ – УРА?

Ксеноновые фары впервые зажглись в 1991 году (только что был юбилей!) на «семерке» БМВ. И с тех пор не утихают споры: одни (у кого он есть) заходятся в похвалах новому свету, другие (у кого его нет) осыпают проклятиями. Причем правы обе стороны. Сначала послушаем аргументы за. Итак, ксеноновый свет ярче галогенового более чем вдвое: 3200 лм светового потока против 1500 лм у лучших образцов Н7. Ксеноновые лампы еще и намного экономичнее: они выдают на ватт мощности 91 лм против 26 лм/Вт у галогенок. Это позволяет тратить на одну фару 35 Вт вместо 55 Вт. К тому же новые ксеноновые лампы живут 2000 часов против прежних 450–500 часов у галогеновых. Они не боятся вибрации, ведь дугу плазмы не стряхнешь, как волосок нити накаливания.

В этом прожекторе, по сути, горит та же дуга, что и на заставке.

СВОИМИ РУКАМИ

В далеком 1802 году русский ученый Василий Петров решил проверить электропроводность угля. Он положил на стекло угольный стержень и прикрепил к нему провода от высоковольтной батареи. Но уголек нечаянно разломился пополам – и в месте разлома обе половинки быстро раскалились, а потом между ними вспыхнул невиданный до того ослепительный свет. Так был открыт дуговой разряд. Тогда его назвали «светоносным явлением». Мы решили получить свой, зарулевский разряд! Вместо угля взяли два карандаша, а вместо батареи – 220 В из сети. В качестве балласта подключили последовательно электрокамин, иначе в редакции просто выбило бы пробки. Через несколько секунд «светоносное явление» предстало перед нами во всей красе – с яркостью, жаром и шипением, а фотограф, запечатлевший для вас данный опыт, долго потом тер воспаленные глаза. Повторять самостоятельно не советуем: требуются определенные навыки…Собственно, примерно так и работают ксеноновые фары. Только вместо карандашей и электрокаминов там использованы другие компоненты.

Ксеноновые лампы большой мощности устроены, в принципе, так же.

ЧЕГО ЕЙ НАДО?

Ксеноновой лампе недостаточно для горения бортового напряжения в 14 В. Приходится добавлять в схему так называемые инверторы, повышающие его уровень. Раньше это были 300 В, сегодня удается обойтись комбинацией 85 В и 400 Гц и даже 42 вольтами! Кстати, отсюда вывод: лампа лампе рознь, при замене нужно быть внимательным. К примеру, лампы серий D1, D2, D3 и D4 не взаимозаменяемы! К тому же там сзади есть еще буковка R или S, которую тоже необходимо учитывать.

Одним инвертором, однако, не обойдешься: ни 42, ни 85, ни даже 300 В не пробьют промежуток между электродами при включении лампы. Тем более что зазор тут побольше, чем в свече зажигания, а давление газа в колбе повыше, чем в камере сгорания. Поэтому нужен еще и высоковольтный (25 000 В) импульс поджига. Генерирующее его устройство может быть как внешним (пример – лампы D1), так и интегрированным (лампы D1S). Заметим, что порог напряжения пробоя – одна из причин, почему выбран именно ксенон: у него он самый низкий среди инертных газов. А будь в колбе воздух, при таких давлении и зазоре понадобились бы куда большие киловольты! Другие причины кроются и в стоимости, и в технологии точной дозировки газа. В общем, было найдено оптимальное соотношение. Неудивительно, что за такими фарами закрепилось название «ксенон». Хотя, забегая вперед, скажем, что и сама конструкция у них несколько другая, чем у галогеновых.

Ксеноновому свету нужно время, чтобы разгореться до номинальной яркости. И это не милли-, а вполне себе полноценные 15 (!) секунд – именно за этот срок холодная лампа добирается до полной яркости. (Нет, лампа, конечно, вспыхивает сразу, но через секунду дает лишь 25% световой отдачи.) Заметим, что ксеноновые лампы не любят работу в неустановившемся режиме, поэтому моргать ими – все равно что залезать в свой кошелек.

Важная особенность ксенона: относительно коротковолновое излучение дугового разряда сильнее рассеивается на микронеровностях. Поэтому рефлектор такой фары должен быть более гладким (на глаз этого не видно), чем для галогеновой. То же относится к рассеивателю: он обязан быть чистым! Вот почему категорически нельзя клевать на веселые комплекты для установки ксенона прямо в фару «Жигулей». Есть и другой нюанс: многие покупатели так называемого дешевого ксенона напрочь лишаются дальнего света! Лампочка-то всего одна, причем далеко не биксенон…

Ксеноновая лампа (профи называют их горелками) D2S. Отчетливо видны внутренняя микроколбочка, в которой горит дуга, и защитная внешняя колба.

А КСТАТИ, ЧТО ТАКОЕ БИКСЕНОН?

Нет, в таких лампах не накачано вдвое больше ксенона. Это просто аналог двунитевой галогенки Н4, используемый в совмещенной фаре дальнего и ближнего света. Поскольку сделать два разрядных промежутка нельзя, в цоколе лампы разместили механизм (соленоид или электромоторчик), перемещающий ее вперед-назад на несколько миллиметров. Так получают нужное в каждом режиме светораспределение.

ПОЧЕМУ ТАК ДОРОГО?

Яркость фар – это, конечно, хорошо. Однако когда они светят в глаза встречному водителю – не просто опасно, но и вредно. Случалось бросить любопытный взгляд туда, откуда вырывается сноп искр при дуговой электросварке? Здесь эффект примерно тот же. Конечно, стекла лампы и фары уменьшают долю агрессивного ультрафиолета, но все же… Чтобы избежать неприятностей, с ксеноном обычно используют систему автоматического корректирования уровня и омыватель фар. Добавьте стоимость самих ламп, обслуживающей их электроники – и поймете, почему настоящий ксенон стоит так дорого. Надо сказать, что изготовители дешевого «китайского» ксенона не слишком заморачиваются обеспечением стабильного положения дуги между электродами. Разряд пляшет, выскакивает из фокуса, и луч начинает метаться, сводя на нет все меры против ослепления. Отметим также, что в тумане ксеноновый свет сильно рассеивается и создает сплошную пелену перед водителем. Наконец, со временем ксеноновые лампы тускнеют значительно сильнее галогеновых (к концу жизни лампа Н7 теряет лишь 20% первоначальной яркости, а ксеноновая – все 45%). Правда, это произойдет за более длительный срок, но кто же будет менять не «перегоревшую», а просто потускневшую дорогую лампу?

Омыватель – обязательная принадлежность фирменного ксенона, но в наших условиях эта штука почти бесполезна.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

Полноценную, ярко светящуюся плазму ксенон дает только при изрядном давлении. Пока лампа выключена (или лежит в коробочке), это 20 бар (опасайтесь разбить!). При работе давление повышается аж до сотни, но тут фара защищает. В некоторых лампах содержится ртуть, что тоже не очень полезно для здоровья. Поэтому такие изделия надо не в ведро выкидывать, а утилизировать. Впрочем, последние образцы (D3 и D4) обходятся без ртути, которую заменили натрием. Это заодно придает свету теплый оттенок.

А ДАЛЬШЕ?

Сложно? По сравнению с обычными лампочками – да. А если сравнивать со светодиодами? Со временем расскажем и о них, а пока отметим, что технических проблем там ничуть не меньше.