33 Причины перегорания нитей ламп накаливания.
Тем не менее рано или поздно любая лампа перегорает. Ученые Берлинского университета совместно со специалистами фирм «Филипс» и «Фольксваген» выяснили что причиной перегорания нити является не только испарение вольфрама. Элекронный микроскоп выявил кристаллическую структуру металла, которая при высокой температуре самопроизвольно изменяется, стремясь к состоянию с минимальной поверхностной энергией. Вследствие этих изменений гладкая нить превращается в ребристое образование (рис. 5.3), которое к тому же работает как радиатор, охлаждая спираль и уменьшая световой поток.
Это – стадия износа лампы, за которой следует её отказ. Из-за потери прочности рыхлая спираль разрушается, и в месте разрыва образуется дуговой разряд: он расплавляет вольфрам и сваривает соседние витки. Лампа скачкообразно начинает светить ярче и потреблять повышенную мощность. Таких скачков до полного перегорания обычно бывает 3…4 (рис. 5.4). При этом оказалось, что на срок службы «галогенки» мало влияют вибрации; гораздо опаснее превышение напряжения в бортовой сети.
Расчетное напряжение питания ламп больше 12В и составляет 12,8…14,3В, так как лампы горят обычно при работающем генераторе. Отклонение напряжения от этого значения влияет на светоотдачу и очень сильно на ресурс лампы. Повышение напряжения всего на 10% на 25…40% увеличивает светоотдачу, но в 3…4 раза уменьшает срок службы ламп. Неожиданными оказались результаты исследования того, как влияют на долговечность лампы её медленное включение и выключение популярными ныне диммерами. До сих пор считалось, что плавные разогрев и остывание спирали продлевают срок её службы. Оказалось наоборот: резкое остывание как бы «закаливает» нить, а медленное ведет к её пластической деформации и преждевременному замыканию витков , пятикратно сокращая срок службы.
34 Газоразрядные ксеноновые лампы. Устройство и принцип действия.
Ксеноновая лампа представляет собой газоразрядный источник света высокого и сверхвысокого давления, в котором дуговой разряд происходит непосредственно в ксеноне.
Первая автомобильная ксеноновая лампа была разработана фирмой «Philips (Филипс)» в 1992 году. Такие лампы не имеют нитей накаливания, чем объясняется продолжительный срок службы, равный сроку службы автомобиля. Светоотдача такой лампы в 3 раза больше чем у галогеновой лампы такой же мощности.
Рис.5.8. Ксеноновая лампа: 1 – высоковольтный контактный разъем; 2 – цоколь; 3 – кварцевая трубка; 4 – рабочая зона лампы; 5 – стержневые электроды; 6 – высоковольтный токовод в керамической трубке.
Цветовая температура лампы задаётся искусственно производителем в пределах от 4000 до 120000С. Оптимальной для комфортного восприятия человеческим глазом считается цветовая температура 4500…60000С .
Электродные стержни лампы покрыты галогенными соединениями (галогенидами), которые защищают электроды от выгорания в электрической дуге. Газоразрядная лампа обладает инерционностью возгорания, что совершенно недопустимо в автомобильных фарах. Для увеличения скорости возгорания на электроды приходится подавать поджигающее напряжение порядка 15000…30000В. Происходит кратковременный высоковольтный искровой разряд при токе 2,5…3,0 А, и между электродами лампы мгновенно возникает электрическая дуга. Далее электронный блок управления устанавливает ток в дуге порядка 0,3…0,4 А и лампа начинает работать устойчиво от преобразователя 400 Гц под напряжением 100 В, при напряжении в бортовой сети 12 В.
Газоразрядная лампа допускает импульсный режим работы, что удобно для реализации мощных световых спецсигналов.
Несмотря на хорошие светотехнические характеристики, ксеноновые фары не лишены недостатков: нужны высоковольтный источник питания и устройство поджига, особая конструкция фары, чтобы перемещать лампу из положения ближнего света в положение дальнего. Все это ради светового потока, составляющего у ксеноновой фары 1000 лм против 400 у обычной галогенной. Ксеноновые фары, давая яркий свет, не являются идеальным источником света. Ксенон излучает свет преимущественно в коротковолновой части видимого спектра, которая плохо отражается рефлектором и интенсивно поглощается и рассеивается грязью или водой на стеклах фар, вызывая ослепляющий эффект. Газоразрядная трубка по габаритам значительно превосходит нить накаливания и поэтому ксеноновый свет плохо фокусируется. Кроме того, яркий свет с большой долей ультрафиолета (как у ксенона) постепенно приводит к помутнению хрусталика и отслоению сетчатки глаза.