Всё про автомобильные лампы головного света

В хорошем автомобиле используется около 200 различных источников света: наружные лампы, освещение салона, подсветка приборной доски… Но если отсутствие большинства из них создаст просто временные неудобства, то о головных лампах такого сказать нельзя: нормально работающие лампы ближнего света, лампы дальнего света и противотуманные фары – вопрос безопасности как самого водителя, так и всех окружающих на дороге.

История развития автомобильного света: погоня за комфортом

Вся история прогресса – это желание людей получить больший эффект при меньшем приложении сил. Автоиндустрия не стала исключением: и сам автомобиль, и каждая его система – результат простого стремления к комфорту и безопасности.

Первые осветительные приборы автомобилей – керосиновые фары – практически не выполняли своей прямой функции. Пришедшие им на смену ацетиленовые светильники давали яркий, но нерегулируемый свет, слепящий всех встречных водителей, и были до крайности неудобны в эксплуатации.

Как только появились первые электрические лампы, они практически сразу же стали использоваться в автомобилях, и поначалу это были мощные прожекторы. Революцию в автомобильном освещении произвела компания Bosch, выпустившая на рынок лампу с двумя нитями накаливания, которая начинает массово использоваться с 1925 года. А в 50-х годах был предложен способ неравномерного освещения дороги, который используется до сих пор.

С того времени лампы меняют свой вид и конструкцию, но уже почти 100 лет принцип действия автомобильных фар остается неизменным: разделение ближнего и дальнего света плюс асимметричный световой пучок, позволяющий не слепить водителей, едущих навстречу.

Виды ламп

Производители предлагают сегодня три основных вида автомобильных ламп: галогеновые, ксеноновые и светодиодные, и все они находят спрос у покупателей. Каждый из них имеет свои плюсы и минусы, которые учитываются при выборе. Простые лампы накаливания уже практически не используются, тем более в иномарках.

Галогеновая лампа – это модификация стандартных ламп накаливания, своего рода классика. Она также имеет вольфрамовую спираль, но нагревается до гораздо более высокой температуры (3000°С), а от перегорания (испарения вольфрама и истончения нити) ее предохраняет газ, закачанный в цоколь под большим давлением. Несомненными достоинствами таких ламп является огромный модельный ряд, отличные показатели работы при плохой погоде и на мокром асфальте, средний уровень энергопотребления, доступная цена. А основной недостаток – короткий срок службы, сравнимый с обычной лампочкой накаливания (700 часов), чувствительность к вибрации и худшие показатели светового потока, чем у других видов ламп. К тому же лампы накаливания сильно греются, постепенно приводя в негодность поликарбонатный отражатель и рассеиватель фары. Но, несмотря на появление более современных автоламп, галогеновые пользуются спросом и до сих пор устанавливаются на большинство моделей автомобилей, а производители продолжают их совершенствовать.

Ксеноновые лампы (HID или газоразрядные) – следующее поколение автомобильных ламп. В них уже не используется нить накаливания, а источником света является плазма – ионизированный газ, дающий яркое свечение. В зависимости от состава газа, лампы могут иметь как теплый, так и холодный свет, что позволяет выбрать именно такой тип ламп, как удобней самому водителю. Из преимуществ ксеноновых ламп можно выделить большой срок службы (3000-4000 часов), низкий процент отказов (лампа не боится тряски и перегрева), очень яркий свет. Недостатком ксенона является высокое потребление электроэнергии, требующее установки дополнительных преобразователей напряжения (с 12 В на 10-20 кВ), и, конечно, высокая цена. Установка ксенона требует личной ответственности: яркий свет может серьезно ослепить водителя встречной машины, если фары не будут нормально отрегулированы.

Ксеноновые лампы не ставятся в противотуманные фары: постоянно меняющий конфигурацию разряд нарушает строго рассчитанную геометрию светового пучка, и фара не выполняет свои прямые функции.

Светодиодные или LED лампы – самый современный, новейший вариант. Из бытового использования светодиоды быстро перешли в автомобильную отрасль, и поначалу использовались в основном для габаритных, боковых фонарей и подсветки салона, и только в последние годы начали применяться в качестве головного света. Преимущества LED ламп позволяют им успешно конкурировать с ксеноновыми: низкое энергопотребление (1,4 А против 5 А у галогеновых ламп и 3-4 А у ксенона), длительный срок службы, большой выбор температуры свечения, отсутствие УФ-лучей в спектре (не портят фару). Светодиодные лампы не боятся вибрации за счет отсутствия газа (твердотельные источники света). Но есть и недостатки: достаточно высокая цена, меньше дальность рассеивания и дальность пучка света (по сравнению с ксеноновыми лампами), а значит, меньше эффективность при скоростной езде по загородным (неосвещенным) трассам. При этом светодиодные фары дальнего света могут серьезно ослеплять водителей встречного транспорта (лампы последнего поколения уже лишены этого недостатка). А в самом тяжелом испытании – на мокром асфальте – ксенон и LED показывают себя хуже, чем классические галогеновые лампы.

Технологии не стоят на месте: уже в новейших автомобилях можно увидеть светодиодные лазерные фары, дающие рекордный по дальности световой пучок – до 600 метров.

Последние несколько лет компания Philips ведет работы над технологией органических светодиодов (OLED), работающих благодаря эффекту электролюминесценции органических материалов. Сегодня уже готовы осветительные приборы для помещений и первые автолампы на их основе, что предвещает серьезный прорыв в технологиях создания света.

Классификация автоламп по IEC (тип цоколя)

Классификация типов ламп принята по стандартам IEC (International Electrotechnical Commission – Международной электротехнической комиссии). В соответствии с ней можно по кодировке определить характеристики лампы и ее назначение.
Самые распространенные галогеновые лампы, используемые для ближнего, дальнего света и противотуманных фар, обозначаются как R2, H1, H3, H4, H7, HB3, HB4.

Типы галогеновых ламп

Эти же обозначения используются для светодиодных ламп с аналогичными цоколями. Производители предлагают LED лампы, взаимозаменяемые с галогеновыми.

Взаимозаменяемость галогеновой и LED лампы

Ксеноновые лампы обозначаются D1S, D2S, D2R, D3S, D3R, D4S, D4R. В этой маркировке D читается как discharge – газоразрядный. Лампы D_S предназначены для линзованных фар (в которых помимо отражателя установлена еще и линза), лампы D_R – для рефлекторных (без линзы, только с отражателем).

Типы ксеноновых ламп

Мощность, маркировка

На каждой лампе указана номинальная мощность в ваттах (В), для ламп ближнего света немного ниже, для дальнего света – выше. Суммарная мощность всех электроприборов автомобиля определяет общую нагрузку на генератор и аккумулятор. Поэтому лучше не устанавливать лампы, сильно отличающиеся по мощности от штатных: перегрузка электросети автомобиля не всегда проходит без последствий.

Маркировка на цоколе галогеновой лампы

Страна сертификации лампы:
1.Германия, 2.Франция, 3.Италия, 4.Нидерланды, 5.Швеция, 6.Бельгия, 7.Венгрия, 8.Чешская Республика, 9.Испания, 10.Югославия, 11.Великобритания, 12.Австрия, 13.Люксембург, 14.Швейцария, 16.Норвегия, 17.Финляндия, 18.Дания, 19.Румыния, 20.Польша, 21.Португалия, 22.Россия, 23.Греция, 24.Ирландия, 25.Хорватия, 26.Словения, 27.Словакия, 28.Беларусь, 29.Эстония, 31.Босния и Герцеговина, 32.Латвия, 34.Болгария, 37.Турция, 40.Македония, 42.ЕС (Евросоюз), 43.Япония, 45.Австралия, 46.Украина, 47.Южная Африка.

Указанное рабочее напряжение 12 V является номинальным показателем. Фактически все лампы работают при напряжении 12,6-13,8 V.

Обозначение U (вид лампы) означает галогеновую лампу с усиленной защитой от УФ излучения. Такая защита является обязательной для всех ламп, выпускаемых в Европе.

Иногда в конце строки пишется название страны производства лампы.

Характеристики света

Световая температура – пожалуй, один из самых важных показателей удобства автомобильных ламп. Означает он пропорцию желтого и синего цвета в световом потоке: чем больше желтого, тем ниже световая температура, и чем больше синего – тем она выше.

Самым комфортным для глаз является аналог солнечного освещения – белый свет без ярко выраженных оттенков, что соответствует диапазону 5000-6000 К (кельвин). Как правило, ксеноновые лампы имеют цветовую температуру 4500-5500 К, дающую максимальную эффективность.

Сравнение ламп дальнего света с разной световой температурой

Световой поток – это количество света, излучаемого лампой. Чем мощней световой поток, тем ярче получается свет лампы. Но тут есть определенные ограничения: чтобы ближний свет был достаточно эффективным и при этом не слепил водителей встречных машин, законодательно установлено ограничение в 1000±15% лм (люмен). Для дальнего света этот показатель может быть выше: 1650±15% лм. От мощности светового потока зависит качество освещения дороги впереди, то есть фактически эффективность самой лампы.

Конструктивные особенности ламп

Несмотря на развитие LED технологий, производители продолжают совершенствовать галогеновые лампы, которые пользуются спросом благодаря своей невысокой цене. Одной из таких модернизаций стало использование кварцевого стекла для колбы вместо обычного тугоплавкого. Это дало сразу несколько преимуществ: во-первых, кварцевое стекло практически не пропускает УФ-лучи, а значит, рассеиватель фары прослужит дольше. Во-вторых, у кварцевого стекла намного выше прочность и оно выдерживает большее давление. Это позволяет повысить давление газа внутри колбы, а значит, продлить срок службы лампы. И в-третьих, само стекло обладает большей прозрачностью, чем обычное, а значит, меньше поглощает свет. Разница кажется небольшой, но из таких мелких нюансов складывается общая эффективность лампы.

Окрашивание колбы в голубой цвет (полностью или частично) позволяет сделать свет более белым, поглощая желтый оттенок. Это часто используется на усиленных лампах (типа +80%), которые при грамотной настройке и качественных фарах будут светить ненамного хуже ксенона.

Галогеновые лампы для противотуманных фар могут окрашиваться в желтый цвет (в кодировке такой лампы будет буква Y – yellow). Они могут использоваться для получения максимально эффективного желтого света, если рассеиватель фары прозрачный.

Экологические требования заставили производителей отказаться от использования ртути в ксеноновых лампах. Это немного ухудшило их характеристики (уменьшилась сила светового потока), но избавило от необходимости специальной утилизации отработанных ламп.

Многие светодиодные лампы имеют своеобразный «кулер» - систему охлаждения, отводящую тепло. При работе светодиод греется (1/4 энергии уходит на свечение и 3/4 на тепло). В некоторых особо мощных лампах используются и миниатюрные вентиляторы.

Требования к фарам

Сама по себе лампа, какой бы хорошей и дорогой она ни была, требует соответствующего оснащения фары. При проектировании автомобиля производится компьютерное моделирование формы отражателя и рассеивателя, которые вместе с лампой строго заданных характеристик формируют оптимальное освещение дороги.

В первую очередь важно состояние рассеивателя: мелкие царапины (которые могут появиться даже при обтирании фары сухой тряпкой) и грязь на его поверхности рассеивают и частично поглощают поток света, и даже отрегулированные фары могут слепить встречных водителей. Также производители настоятельно рекомендуют следить за герметичностью фар: пыль и грязь, попадающие на отражатель, пригорают к нему (в первую очередь при использовании сильно греющихся галогеновых ламп) и выводят его из строя.

Вопреки распространенному мнению, при установке нештатных ламп часто может понадобиться и замена самой фары: ее геометрия строго рассчитана под определенную лампу и не подходит для другой, даже очень похожей. При установке ксенона вместо галогена игнорирование этой особенности приводит к разочарованиям: вроде и лампы дорогие, а разница в качестве освещения не такая уж большая.

И, конечно, на качество работы ламп влияет и техническое состояние электропроводки: окислы на контактах (особенно на «массе») ухудшают работу ламп в среднем на 20%.

Ксенон и биксенон

Фара с разделенными лампами ближнего и дальнего света (слева)
и биксеноновая (справа)

Установка газоразрядных ламп вместо галогеновых типа H4 (широко используемая лампа с двумя отдельно включающимися спиралями и встроенным отражателем для одной из них) требует полной замены фар: биксеноновые фары работают по другому принципу. Ксеноновая лампа светит всегда в полную силу, а переключение с ближнего света на дальний выполняется либо поворотом самой лампы, либо смещением светоотсекающей шторки.

Схема работы биксеноновой линзованной фары

При правильной установке и регулировке биксеноновая фара дает максимальную эффективность дальнего света – до 480 м на современных автомобилях.

Технологии будущего – адаптивные фары

Разработанная технология адаптивных фар (AFS или AFL), управляемых компьютером, уже используется на современных автомобилях (в частности, ее применяют концерны Audi и BMW). Их разработка стала возможной благодаря LED-лампам: именно они могут достаточно быстро переключаться и менять яркость свечения (ксенон отличается некоторым запаздыванием). Суть новой технологии – в изменении направления и яркости ближнего и дальнего света в зависимости от дорожной ситуации. Адаптивные фары могут создать теневой участок, чтобы не слепить водителя едущей впереди или навстречу машины, дополнительно осветить зону поворота, выделить препятствия на дороге или обочине (инфракрасный датчик различает тепловые объекты – людей и животных – на расстоянии до 500 метров). Пожалуй, одна из самых удобных функций адаптивных фар в том, что больше не нужно выключать дальний свет при приближении к встречному автомобилю: автоматика сама переключит направление света таким образом, чтобы никому не создавать неудобства.

Эффективность адаптивных фар подтверждается и сухими цифрами: по статистике, оснащенные ими автомобили на 40% реже попадают в ДТП.

«Старение» света или почему портятся автолампы

Любая лампа рано или поздно выходит из строя, даже самая дорогая и качественная. Этому есть совершенно объективные причины, повлиять на которые достаточно сложно.

Галогеновые лампы страдают в первую очередь от испарения вольфрама со спирали. Этот процесс, хоть и несколько замедляется газом, всё равно приводит к истончению и перегоранию спирали. Спираль может оборваться и от сильной вибрации.

Спираль новой (слева) и старой (справа) лампы

Лампы могут выйти из строя и досрочно. Наиболее частые причины – неправильная установка, скачки напряжения и другие сбои в автоэлектрике, низкое качество самой лампы.

Например, в процессе замены галогеновые лампы нельзя трогать голыми руками: на стекле (колбе) остаются жировые следы от пальцев, теплоотдача нарушается и лампа раньше перегорает. Этот нюанс хорошо известен профессиональным автомеханикам.

У ксеноновых ламп со временем меняется температура света: повышается примерно на 250 К. Помимо этого, происходит «старение» самой лампы: через примерно 2000 часов работы интенсивность свечения падает на 30%.

Самый лютый враг автомобилиста – дешевые низкосортные лампы и компоненты. Малоэффективные блоки розжига дают недостаточно энергии на лампу, чем ускоряют ее старение, а провода недостаточного сечения окисляются и перегорают. Некачественные пластиковые элементы цоколя испаряются от перегрева и портят отражатель фары.

Сравнение выгоревшего и нового отражателя

Старение LED ламп вызывается перегревом. И чем мощней лампа, тем бо́льший ток должен проходить через нее и тем сильней она греется. Это и есть причина того, почему маломощные светодиодные лампы (габаритные, боковые) служат дольше, чем лампы головного света. Проявляется старение светодиодов уменьшением яркости. Когда они начинают светить на 40-50% хуже, их нужно менять.

Меняют всегда две лампы сразу (слева и справа), чтобы яркость обеих фар была одинаковой. Большинство ламп и продаются парами.

Даже если замену ламп можно сделать самостоятельно, регулировку света лучше поручить мастерам на СТО.

Важность качественного освещения трудно переоценить. Достаточно сказать, что это один из компонентов безопасности на дороге. Поэтому вопросы, связанные с автосветом, регулируются законодательством. Проверка ближнего и дальнего света делается при каждом ТО (раз в полгода) для предотвращения отказов и поломок. Для качественного освещения нужна хорошая аппаратура, установленная и отрегулированная хорошим специалистом. Это не то, на чём можно экономить.

О том, как выбрать лампы и какие бренды заслуживают особого внимания, наш "Гид покупателя".