Газоразрядные и светодиодные фары

Газоразрядные лампы

Сейчас но транспортные средства устанавливаются фары с газоразрядными лампами (GDL). Они позволяют обеспечить более эффективное освещение

и предоставляют новые возможности для конструктивного оформления части автомобиля. Конфликт- между аэродинамическим моделированием и подходящим положением ламп освещения - компромисс между экономией и безопасностью - крайне нежелателен. Новые фары вносят существенный вклад в улучшение этой ситуации потому что они могут быть относительно малыми по своим размерам. Система GDL состоит из трех основных компонентов.

Лампа

Она работает не так, как обычные лампы. Для нее необходимое более высокое напряжение. На рис. 11.15 показан принцип действии газоразрядной лампы.

Балластная система

Система содержит блок зажигании и управления и преобразует электрическое напряжение источника питания системы в рабочее напряжение, необходимое газоразрядной лампе. Блок управляет стадией воспламенения и начала работы лампы, осуществляет ее регулировку в течение цикла

непрерывной работы и. наконец, контролирует работу лампы с точки зрения безопасности. На рис. 11.16 показана схема лампы и связанные с ней компоненты.

Фара

Конструкция фары в целом подобна обычным модулям. Однако чтобы удовлетворить ограничениям в отношении ослепления других участников движения, в данном случае необходимо выдерживать большую точность параметров, что влечет дополнительные издержки производства.

Источник света в газоразрядной лампе является электрическая дуга. Поперечник колбы газоразрядной в лампы веет 10 мм. Колба изготовлена из кварцевого стекла, в ней расположены два электродов, промежуток между которыми составляет 4 мм. Расстояние между конном электрода и опорной поверхностью лампы составляет 25 мм это соответствует размерам стандартной галогенной лампы.

При комнатной температуре лампа содержит смесь ртути, солей различных металлов и ксенона под давлением. Когда лампа включается, ксенон сразу начинает светиться и испаряет ртуть и металлические соли. Высокая световая эффективность возникает за счет смеси паров металлов. Ртуть производит больную часть света, а металлические соли определяют теговой спектр. На рис. 11.17. показан спектр излучения, создаваемого газоразрядной лампой в сравнении со спектром галогенной лампы. В табл11.1 Привезены различия между газоразрядной (Di) и галогенной (HI) лампами (цифры приблизительные и ланы только для сравнения).

Высокий уровень ультрафиолетового излучения от газоразрядной лампы означает, то по соображениям безопасности требуется использовать специальные фильтры. На рис. 11.18 ещё раз показана светимость газоразрядной лампа в сравнении с

 

галогенной. Отдача газоразрядной лампы примерно в три раза больше.

 

Чтобы зажечь газоразрядную лампу, необходимо последовательно пройти следующие четыре стадии:

1. Воспламенение - высокий импульс напряжения создает искру между электродами, что вызывает ионизацию промежутка, — создается трубчатая дорожка разряда.

2. Мгновенное свечение — ток, текущий по дорожке разряда, возбуждает ксенон, который далее испускает свет в количестве 20% от максимального значения лампы.

3. Разгон — лампа теперь работает при возрастающей мощности, температура быстро повышается, ртуть и металлические соли испаряются. Давление в лампе увеличивается по мере увеличения светового потока, и происходит смешение спектра от синего цвета к белому.

4. Непрерывный режим - теперь лампа работает при стабилизированной мощности около 35 Вт. Такой режим гарантирует, что поддерживается горение дуги и световой выходной поток не мерцает. К этому моменту достигается световой поток порядка 28 ООО лм и цветовая температура 4500 ⁰К.

Чтобы управлять описанными выше стадиями работы лампы, требуется балластная система. Для создания дуги необходимо высокое напряжение, которое может достигать 20 кВ. В течение разгона балластная система ограничивает ток, а затем ограничивает также и напряжение. Контроль потребляемой мощности позволяет световому потоку расти очень быстро, но предохраняет от превышения заданного уровня, которое уменьшило бы срок службы лампы. Балластная система также включает в себя схемы подавления радиоизлучения и схемы обеспечения безопасности. Полный модуль фары может быть сконструирован различными способами, поскольку газоразрядная

лампа производит в 2,5 раза больший световой поток при температуре, вдвое меньшей, чем у обычных галогенных ламп. Это предоставляет большие возможности в моделировании фары и, следовательно, в дизайне передней части автомобиля.

Если система GDL используется как луч ближнего света, требуются модули фар с автоматическим выравниванием потока света из-за высоких интенсивностей свечения. Однако использование её для дальнего света может создавать проблему вследствие природы процесса включения и выключения лампы. Подходящим решением может быть система GDL с непрерывным лучом ближнего» света, снабженная дополнительно обычными фарами дальнего света (система с четырьмя фарами). На рис. ll.5 показано распределение света D1 и H1 ламп, используемых в фарах.

Ультрафиолетовые фары

GDL может использоваться для создания ультрафиолетовых(УФ) огней. Так как УФ излучение невидимо, оно не будет ослеплять движущийся навстречу транспорт, но высветит флуоресцирующие объекты, нанесенные специальной краской на дороге или одежде. Они пылают в темноте, очень напоминая белые рубашки под огнями дискотеки. УФ свет также проникает через туман и дым, поскольку свет, отряженный водными капельками, невидим. Он проходит даже через несколько сантиметров снега.

Автомобили с УФ огнями используют систему с четырьмя фарами. Она состоим из двух обычных галогенных ламп с переключением дальнего/ближнего света и двух УФ огней. УФ огни включаются одновременно с ближним спетом, эффективно удваивая диапазон освещенного пространства, но не ослепляя других водителей.

Чтобы задержать видимую часть спектра, используются двухкаскадные синие светофильтры. Необходим точный контроль цвета фильтра, чтобы гарантировать фильтрацию участков UVB и UVC ультрафиолетового спектра, поскольку они могут вызвать повреждение глаз и рак кожи. Фильтрация оставляет только часть спектра UVA, которая лежит вне видимого спектра и используется, например, в лампах загара. Однако все еще существует некоторая опасность, например, ребенок может захотеть заглянуть с близкого расстояния в слабый синий луч огней. Чтобы предотвратить такую ситуацию, огни действуют лишь тогда, когда транспортное средство перемещается. УФ огни —очень многообещающий вклад в дорожную безопасность.