Источники света автомобильных световых приборов

Автомобильные лампы накаливания

В качестве источника света в традиционных автомобильных свето­вых приборах используют электрические лампы накаливания. Требования к их параметрам и применяемости нормируются Правилом № 37 ЕЭК ООН.

Конструкцию, применяемость и способы контроля лампы оценива­ют по следующим характеристикам: категория, тип лампы, номиналь­ное и расчетное напряжения, номинальное и предельное значения мощ­ности и светового потока, средняя продолжительность горения, свето­вая отдача, тип цоколя, масса, геометрические координаты положения нитевой системы относительно базовой (установочной) плоскости.

Контрольный световой поток — номинальный световой поток эта­лонной лампы, при котором измеряются оптические характеристики осветительного прибора.

Базовая плоскость — плоскость, по отношению к которой опреде­ляются основные размеры лампы.

Световая отдача — отношение излучаемого источником света светового потока к потребляемой мощности.

К основным световым параметрам источников света относятся: номинальный световой поток лампы, измеряемый в люменах, максималь­ная сила света, измеряемая в канделах; яркость тела накала, измеряемая в канделах на квадратный метр.

Устройство ламп накаливания

з)

ж)

Автомобильная лампа накаливания состоит из колбы 1 (рис. 1), од­ной или двух нитей накала 2 и 3, цоколя 7 с фокусирующим фланцем 5 или без него и выводов 6. Стеклянная колба лампы может быть шаровидной, каплевидной, грушевидной

Рис. 1. Автомобильные лампы накаливания:

а — фар головного освещения с европейской асимметрической системой светораспре-деления;б—галогенная категория Н1; в—галогенная категория НЗ; г—галогенная ка­тегория Н4; д — двухнитевая штифтовая; е — однонитевая штифтовая; ж — пальчико­вая; з — софитная; 1 — колба; 2 — нить дальнего света; 3 — нить ближнего света; 4 — экран; 5 — фокусирующий фланец; 6 — выводы; 7 — цоколь

или цилиндрической формы. Нити накала в двухнитевых лампах имеют различное функциональное назна­чение.

Цоколь лампы служит для крепления лампы в патроне светового прибора и подведения тока от источника электроснабжения к электро­дам, соединяющим контакты цоколя с нитями накала. Автомобильные лампы имеют штифтовые и фланцевые цоколи различной конструкции. В лампе со штифтовым цоколем трудно обеспечить точное расположе­ние нити накала относительно штифтов. Поэтому лампы со штифтовы­ми цоколями применяются в основном в световых приборах, к которым не предъявляются жесткие требования в отношении светотехнических характеристик.

Для точной фиксации нитей накала относительно фокуса параболоидного отражателя лампы автомобильных фар головного освещения снабжают фокусирующим фланцевым цоколем. Конструкция фланца позволяет устанавливать лампу в оптический элемент лишь в одном оп­ределенном положении.

Размеры и расположение нити накала в лампе нормируются отечественными и международными стандартами для того, чтобы при заме­не лампы характеристики светового прибора существенно не измени­лись.

При прохождении электрического тока нить накала лампы нагрева­ется и при определенной температуре начинает излучать свет. Энергия светового излучения, воспринимаемого человеческим глазом, состав­ляет только небольшую часть потребляемой лампой электрической энергии. Большая часть электрической энергии выделяется в виде теп­лового излучения.

Нить накала должна выдерживать высокие температуры, иметь ма­лые размеры. Ее изготовляют из тонкой вольфрамовой проволоки, сви­той в цилиндрическую спираль. Спираль крепится к электродам и обегано имеет форму прямой линии или дуги окружности.

Галогенные лампы

Повышение температуры нити накала до 2700—2900 °С достигает­ся в лампах с галогенным циклом. Это обеспечивает на 50—60 % боль­шую световую отдачу лампы. Колба галогенной лампы также заполня­ется инертным газом (аргон, ксенон, криптон и другие) и, дополнитель­но, небольшим количеством паров йода или брома. В лампах с йодным циклом частицы вольфрама, осевшие на стенках колбы после испаре­ния нити накала, соединяются с парами йода и образуют йодистый вольфрам. При температуре колбы из жаростойкого кварцевого стекла 600—700 °С йодистый вольфрам испаряется, диффундирует в зону высокой температуры вокруг нити накала и распадается на вольфрам и йод. Вольфрам оседает на нити накала, а пары йода остаются в газо­вом пространстве колбы, участвуя в дальнейшей реализации йодного цикла.

Вольфрам испаряется быстрее с более нагретых участков нити нака­ла. Так как температура выше у дефектных участков, испарение вольф­рама с таких участков происходит интенсивнее. С другой стороны, воз­вращаясь к телу накала, вольфрам оседает на более холодных его участ­ках, поэтому йодно-вольфрамовый цикл не компенсирует усиленное испарение вольфрама с дефектных участков и не способствует сущест­венному увеличению срока службы лампы.

Световая отдача галогенных ламп составляет 22—25 лм/Вт, что в 1,5 раза превышает световую отдачу обычных ламп. Для реализации га­логенного цикла необходима высокая температура стенок колбы — до 600—700 °С. Поэтому колбу галогенной лампы изготовляют из кварце­вого стекла. Колба имеет небольшие размеры. Для обеспечения более равномерного отложения вольфрама на спиральной нити накала, она должна быть выполнена в виде прямого цилиндра. Выводы галогенной лампы сделаны из молибдена, температурный коэффициент расшире­ния которого близок к коэффициенту расширения кварцевого стекла.

Однонитевые галогенные лампы категорий HI, H2 и НЗ применяют­ся в противотуманных фарах, фарах-прожекторах и фарах рабочего ос­вещения. Кроме того, они могут быть использованы в четырехфарных системах головного освещения. Лампы HI и Н2 имеют нить, располо­женную вдоль оси колбы и отличаются конструкцией цоколя. Нить на­кала в лампе НЗ расположена перпендикулярно оси колбы.

Двухнитевая галогенная лампа категории Н4 устанавливается в фа­рах головного освещения. Специальный цоколь P43t/38 исключает ус тановку лампы в оптический элемент, непредназначенный для нее. Ни­ти дальнего и ближнего света лампы категории Н4 имеют форму ци­линдров и расположены вдоль оптической оси.

Параметры ламп накаливания

Сила тока, потребляемого лампой от источника электроэнергии, световой поток и световая отдача зависят от напряжения. Отечествен­ная промышленность выпускает лампы с номинальным напряжением 6, 12 и 24 В. Расчетное напряжение ламп выше и составляет соответст­венно 6,3—6,75, 12,6—13,5 и 28 В. При повышении напряжения отно­сительно расчетного значения увеличиваются сила тока, температура спирали, световой поток и световая отдача, но резко сокращается срок службы лампы. При понижении напряжения нить накала нагревателя меньше, поэтому световой поток и световая отдача уменьшаются. При снижении напряжения на 50—60 % лампа практически не излучает света.

Напряжение питания ламп накаливания на автомобиле зависит от настройки регулятора напряжения, состояния источников электроэнер­гии в цепях питания световых приборов, от числа включенных потре­бителей, сечения и протяженности соединительных проводов. Лампы должны выдерживать возможные в системе электрооборудования авто­мобиля колебания напряжения.

Автомобильные лампы работают в условиях вибрации и тряски, по­этому должны быть механически прочными. Крепление колбы к цоко­лю должно выдерживать усилие, прилагаемое к лампе, когда она встав­ляется в патрон или вынимается из него. Лампы должны надежно удер­живаться в патронах при значительной вибрации, характерной для эксплуатации автомобиля. Снижение вибрационных нагрузок на нить накала и устройство для закрепления лампы в патроне достигается за счет эластичной подвески патрона в световом приборе или светового прибора на автомобиле.

Лампы накаливания отличаются по назначению, конструкции, по электрическим и светотехническим параметрам.