Что лучше: галоген или ксенон для установки в фары машины

Эволюция автомобильных фар – весьма занимательное чтиво. Знаете ли вы, что первые фары были обычными керосиновыми горелками? Такими же, которые применялись для конных экипажей? А что вы слышали об ацетиленовых фарах? Такой осветительный прибор состоял из двух бочонков, с водой и карбидом кальция. С помощью краников оба реагента смешивались, образуя ацетилен, генерирующий при сгорании достаточно мощный световой поток. Да, неудобно, но это был прогресс по сравнению с тусклым освещением керосинки.

Галогенные (слева) и ксеноновые (справа) автомобильные фары

С тех пор технологии ушли далеко вперёд, и на сегодняшний день в качестве головного света используется два типа осветительных приборов: лампы накаливания (галогенки) и газоразрядные источники света с рабочим веществом в виде инертного газа. Светодиодные фары пока еще не получили достаточного распространения в силу несовершенства их характеристик именно для освещения дороги, так что выбор у рядового автолюбителя небольшой: ксенон или галоген.

Но было бы неправильным утверждать, что единственным важным отличием ксеноновой автооптики от галогенной является высокая стоимость. Попробуем разобраться в этом вопросе более тщательно.

Особенности галогенных автомобильных ламп

Несмотря на появление новых экзотических источников света (лазеров, светодиодов), отказываться от испытанных «нелинзованных» фар производители автомобильной светооптики пока не собираются. Тем более что такую в такую коробку можно поместить и классические галогенки, и ксенон, и даже LED. Конструкция такой оптики несложна: генерируемый лампой световой поток попадает сначала на металлический отражатель, после чего луч света попадает на рассеиватель – стеклянную оболочку, состоящую из большого количества маленьких линз. После замещения стекла пластиком появилась возможность формировать отражатель, включающий множество небольших сегментов, каждый из которых генерирует световой поток, направленный в определённую область. Таким образом, инженерам удалось решить сразу несколько задач: облегчить и удешевить автооптику, а также отказаться от использования рассеивателя.

«Линзованная» фара, или светотехническое изделие проекторного типа, работает по иному принципу: генерируемый лампой световой поток падает сначала на отражатель, после чего его принимает специальный экран, формирующий с помощью линзы собирающего типа направленный световой пучок. Такой световой прибор отличается более компактными размерами и возможностью генерации светового луча с более предсказуемой геометрией, однако изначально проекторная оптика имела два существенных недостатка: сильно перегревалась, а также имела резкую границу между светом и тенью. Проблему удалось решить для обоих типов фар, галогена и ксенона. В частности, на «галогенках» – монтажом автоматического корректора. Сегодня эта компонента является обязательной для автомобильной светотехники газоразрядного типа, и в России, и на территории Европы.

Но хватит об оболочке.

Рассмотрим, что собой представляет современная автомобильная галогенная лампа. Отдалённо она напоминает всем привычную лампу накаливания – та же герметичная стеклянная колба, только другой формы и размера, та же вольфрамовая нить накаливания, те же электроды. Единственное существенное отличие – наличие внутри колбы газовой смеси, основной компонентой которой является галоген. Она нужна для того, чтобы улавливать испаряющиеся под воздействием высокой температуры атомы вольфрама и по возможности «приклеивать» их обратно к нити, то есть частично регенерировать её. Это позволяет существенно пролить срок службы галогенки по сравнению с обычной лампой накаливания.

О достоинствах и недостатках галогенных источников света мы поговорим позже, когда будем сравнивать ксеноновые лампы и галоген.

Остаётся лишь отметить, что кажущаяся простота галогенок – явление не постоянное. Инженеры ведущих светотехнических компаний постоянно работают над совершенствованием их конструкции, и уже сегодня имеются разработки, которые ставят галогенные лампы на один уровень с ксеноновыми аналогами по всем важным светотехническим характеристикам. Речь идёт о замене материала изготовления колбы – вместо тугоплавкого стекла используют кварц. Есть варианты с оптической полировкой стеклянной поверхности колбы, интересной является идея нанесения на стеклянную колбу купола из палладия…

Наконец, проводятся эксперименты и с газовой смесью, куда вводят ксенон для увеличения температуры вольфрамовой нити, что позволяет увеличить яркость светового потока и приблизить спектр свечения к естественному.

Такие лампы уже имеются в продаже. Стоят они пока ещё дорого – дороже ксенона/биксенона, но зато их мощность вдвое выше, чем у обычной галогенки, срок службы тоже увеличился на 100%, по светосиле такая лампа практически не уступает ксенону. А что касается стоимости – то со временем она неизбежно снизится. Так что галогенные лампы ещё рано списывать со счетов.

А теперь подробно о ксеноне

Инертные газы считаются наилучшим наполнителем для всех типов ламп накаливания. Особенно в почёте ксенон, благодаря которому удается повысить температуру нити практически до точки плавления вольфрама. Но ксеноновые лампы накаливания и газоразрядные автомобильные ксеноновые источники света – это, строго говоря, совершенно разные вещи.

Источником фотонов в газоразрядных лампах является не раскалённая металлическая нить, а сам газ. Если быть точным – то это электрическая дуга, возникающая между парой электродов в момент подачи высоковольтного импульса. По многим показателям ксеноновая лампа в несколько раз, а то и на порядок эффективнее ламп накаливания последнего поколения. Так, потери электроэнергии на нагрев окружающей газовой атмосферы (бесполезные) у ксеноновой лампы составляют жалкие 8%, в то время как у лампы накаливания этот показатель – 40%, то есть почти половина уходит, как говорится, в воздух. Соответственно, рознится и потребление электроэнергии – 35 Вт у ксенона против 55 Вт у галогенок, и яркость пучка света (3200 люмен против 1500).

Ксеноновые лампы

Но и устройство ксеноновых ламп гораздо сложнее, не говоря уже о биксеноне. Для генерации высоковольтных импульсов требуется наличие специального блока поджига, у которого одна задача – сформировать газовый разряд. Для этого требуется короткоживущий импульс переменного тока мощностью порядка 25 КВ, в то время как бортовая электросеть оперирует величинами не более 12 В постоянного тока. Высоковольтный блок как раз и отвечает за генерацию таких импульсов с очень большой частотой – около 400 Гц.

Впрочем, 25 тысяч вольт требуется для первоначального поджига – в дальнейшем для поддержания процесса достаточно 80-85 В.

Поскольку изначально конструкция ксеноновой лампы не способна менять пространственные и амплитудные характеристики генерируемого светового потока, такая лампа не в состоянии обеспечить одновременно и ближний, и дальний свет. Оказалось, что при установке ксенона в качестве дальнего света он просто слепит водителей, поэтому основная сфера применения ксенона первого поколения – исключительно ближний свет, в то время как дальний остался вотчиной галогенки.

То есть длительное время был распространён гибрид лампы из ксенона и галогена.

Со временем проблему решили в рамках одной блок-фары, объединив дальний/ближний свет. Такая оптика получила название биксенон.

В настоящее время наиболее распространёнными конструкциями биксеноновых фар считаются следующие:

• прожекторный тип. Здесь за переключение между двумя режимами освещения отвечает экран, расположенный в отражателе эллипсоидной формы во втором фокусе. Когда водитель включает ближний свет, шторка выдвигается и банально прячет часть светового потока, направленного вверх. При переключении на дальний свет шторка убирается;
• отражающий тип. В этом случае разделение потоков света осуществляется посредством взаимных пространственных перемещений электродного блока и рефлектора. В результате изменяется фокусное расстояние, а вместе с ним – и распределение светового луча.

Экспериментальным путём было установлено, что если использовать для ближнего/дальнего света отдельные фары, то освещённость дорожного полотна увеличивается примерно на 40%, но в этом случае потребуется уже четыре комплекта ксеноновой оптики. Это уже реализовано в автомобиле Volkswagen Phaeton W12.

Для большей ясности в вопросе эволюции ксеноновой автомобильной оптики считаем полезным рассказать об основных особенностях разных поколений таких устройств:

• первое поколение ксеноновых ламп принято обозначать G1. Это были несовершенные, технически очень сложные приборы, генерирующие пусковой ток огромного номинала. Характерной особенностью G1 считается очень высокий процент брака – количество неработоспособных ламп оставляло порядка 50%;
• G2 – оптика второго поколения – всё ещё недостаточно надёжна. Пока не удалось добиться обратной связи с ксеноновой лампой, а разброс напряжения для поддержки горения остаётся недостаточно большим;
• в ксеноне G3 появилась надёжная обратная связь, существенно выросла стабильность характеристик газового разряда. Блок розжига научился вовремя улавливать затухание разряда, чтобы тут же подать очередной импульс. Блок питания и катушку объединили в одном корпусе, процент брака снизился до 30%. Но номинал пускового тока остался очень большим, что приводило к быстрому выгоранию оптики. Из-за невысокого питающего напряжения производители не рекомендовали включать ксенон до момента пуска мотора;
• G4 – это уже качественно другой уровень. В лампах четвёртого поколения блок розжига снова становится разделённым: БП помещают в металлический короб, высоковольтную катушку – в отдельный пластиковый корпус. Внедрение внешнего умножителя позволило устанавливать ксенон на автомобили с бортовым напряжением 12/23 В, то есть на большинство массовых транспортных средств, включая мотоциклы. Потребление тока удалось снизить до 1.5-3.0 А, что позволило исключить зависимость от ёмкости АКБ или мощности автогенератора, снизив до минимума влияние на работу бортовой сети. Брак снизился до уровня порядка 3-5%;
• современная ксеноновая оптика – это лампы пятого поколения. У G5 высоковольтный блок вернулся в главный модуль, его стали заливать компаундом. Современная цифровая начинка существенно улучшила характеристики блока розжига. Стала возможной реализация режима моргания ксеноновых ламп без нанесения вреда блоку розжига и самим лампам. Снизились габариты лампы, уменьшилось тепловыделение, возросла надёжность. Процент выходного брака уменьшился до стандартных для сферы автооптики величин (0.3%). Использование микропроцессорных компонентов вместо отдельных электронных позволило увеличить надёжность ламп до величин, недостижимых ранее.

Теперь поговорим о цветовой температуре ксеноновых автоламп. Термин температура здесь следует понимать не в общепринятом смысле – это характеристика источника световых волн, определяющая цветоощущение человеческого глаза. Градация цветовой температуры выполнена в чётком соответствии со спектром. Измеряется цветовая температура в Кельвинах, при этом каждому значению соответствует определённая спектральная составляющая.

Отметим, что наше зрение устроено таким образом, что максимальное восприятие окружающего происходит при дневном свете, когда основным его источником является наше светило.

Лампы с ксеноном

Если говорить о ксеноновой автомобильной оптике, то наиболее распространёнными являются лампы, имеющие следующую цветовую температуру:

4300 К – воспринимается глазом как бело-молочный цвет;

5000 К – белый, напоминающий дневной;

6000 К – отдающий голубизной (он так и называется – «Голубой кристалл»).

Другими словами, цветовая температура изменяется от жёлтой полосы спектра (минимальные значения) до голубой. При увеличении ЦТ яркость светового потока уменьшается и наоборот, лампы с низкими показателями цветовой температуры – самые яркие.

В отличие от ксенона, галогеновые лампы имеют температуру, не превышающую 4000 К, поэтому они не могут иметь ту голубизну, за которой так гоняются автолюбители.

Впрочем, заводские ксеноновые лампы тоже имеют приблизительно такую же ЦТ – 4300 К – именно такое значение обеспечивает наилучшую видимость дороги в тёмное время суток.

И те 6000 К, которые дают благородный голубой оттенок, в ненастье уже не обеспечивают требуемый уровень освещённости, так что приобретения таких ламп без особой необходимости следует избегать.

Оптимальным считается значение в интервале 4300-4000 К.

И напоследок следует упомянуть, насколько правомерным является использование ксеноновой автомобильной оптики в России. Сам ксенон у нас не запрещён, но действующая правовая база чётко оговаривает сферу использования ксеноновых/биксеноновых ламп. Они допустимы только на автомобилях, конструкция фар которых предусматривает их использование. Другими словами, «колхозный» ксенон недопустим, а нарушившие часть третью статьи 12.05 КоАП рискуют лишиться прав сроком до года с конфискацией ксеноновой оптики со всеми её компонентами.

Сравнительные характеристики ксенона и галогена

Из приведенной выше информации в принципе можно понять, чем в общих чертах отличается ксенон от галогена.

Но есть и ряд других особенностей, о которых стоит упомянуть. Галогенные лампы имеют более низкую температуру, и это означает, что они ярче. С точки зрения освещения дороги это хорошо, но от более яркого свет глаза быстро устают, что приводит к снижению остроты зрения. У ксенона свет менее яркий и гораздо более стабильный, не вызывающий раздражения слизистой.

Но это касается исключительно цветовой температуры. А если учесть собственно яркость, измеряемую в люменах, то здесь преимущество на стороне ксенона, у которого средний показатель – порядка 3200 лм против 1400-1500 у галогенок. Ксенон выгоднее и сточки зрения энергосбережения – одна лампа потребляет примерно 30-40 Вт, тогда как галогенный аналог с таким же световым потоком – 50-60 Вт.

Яркость источника света напрямую влияет на способность освещать дорогу в ненастье. Поэтому ксенон светит намного лучше галогена, он с лёгкостью пробивает капельки дождя, снежинки и даже туман. У ламп накаливания с этим намного хуже: свет галогенок, освещая источник непогоды, быстро затухает, создавая небольшой шар света, через который трудно разглядеть дорожное полотно.

Если первые поколения ксеноновых ламп отличались откровенно плохой надёжностью, то у нынешнего поколения с этим всё в порядке. У галогенной лампы имеется такой компонент, как вольфрамовая нить накаливания. Она, как и у любой другой лампы накаливания, и является самым слабым звеном. Любая встряска, без которой езда в принципе невозможна, рискует повредить нить, так что средний ресурс такой светотехники, несмотря на все старания конструкторов, не удаётся повысить до уровня ксенона. Среднее время наработки на отказ у лампы накаливания составляет 600-800 часов, тогда как у ксеноновых ламп типа G5 колеблется в пределах 2400-3000 часов. Разница ощутимая.

Наконец, с точки зрения практичности ухода за фарами газоразрядная светооптика опять же предпочтительнее: она меньше греется, так что попавшая на стекло фары грязь не успевает засохнуть и легко убирается во время мойки.

Что касается галогена, то отличие таких фар от ксенона заключается в простоте конструкции – их рабочее напряжение не отличается от бортового, им не требуется высоковольтный блок розжига, но и цветовая температура галогенок существенно ниже.

Галогенные лампы для авто

Наиболее распространены лампы со следующим номиналом:

• 2400 К – это минимальный показатель цветности, обеспечивающий свет с насыщенным жёлтым оттенком. О достаточно яркости здесь речь не идёт – такая лампа пригодна разве что для подсвечивания автотрассы в непогоду;
• 3200 К – это галогенки с оптимальной светосилой, цвет которых смещается в светлую сторону;
• 4000 К – максимальный показатель для ламп накаливания с галогеновой газовой смесью. Характеризуется насыщенным белым светом, обеспечивая приемлемую освещённость дороги, включая дальний свет.

Среди других особенностей галогена следует отметить наличие газовой среды, способствующей более медленному износу вольфрамовой нити. Благодаря этому и удалось повысить ресурс с 200 часов (показатель, характеризующий обычные лампы накаливания) до 600, а у лучших представителей данного класса – до 900 часов.

Различия между ксеноном и галогеном будут заметнее, если мы вкратце перечислим достоинства и недостатки обеих видов автомобильной светотехники – это будет своеобразное резюме предыдущих разделов.

Начнём с достоинств ксенона:

• поскольку главный фактор, заставляющий конструкторов автомобильной оптики совершенствовать существующие и искать новые источники света, – безопасность, то основным достоинством ксеноновых фар принято считать увеличенный световой поток, существенно улучшающий освещённость и дорожного полотна, и правой обочины, и в тёмное время суток, и в непогоду. При лучшем освещении заметить препятствие можно намного раньше, а значит, увеличивается время на реагирование водителя на возникновение нештатной дорожной ситуации;
• достижения современной микроэлектроники позволили повысить надёжность до уровня, о котором лампы другого типа могут только мечтать. При этом удалось снизить влияние блока розжига на бортовую сеть до минимума, уменьшим нагрузку на генератор до уровня среднего потребителя;
• если не использовать лампы с цветовой температурой, не превышающей значение в 5 тысяч кельвинов, то такой свет будет достаточно ярким для освещения дорожного полотна и в то же время не будет действовать раздражающе на глаза водителя, даже по прошествии 6-8 часов – всё потому, что показатели порядка 4000-5000 К наиболее приближены к естественному свету;
• поскольку ксеноновые лампы не используют нить розжига, они практически не греются. Во всяком случае, не настолько, чтобы повредить пластиковые детали блок-фары. К тому же большая часть энергии, затрачиваемой на розжиг, тратится именно на формирование газового разряда – на нагрев уходит не больше 10%.

Ксеноновые лампы

Но у галогенок тоже имеются свои достоинства:

• поскольку каждый водитель по большому счёту меркантилен, основным преимуществом ламп накаливания галогенного типа является их низкая стоимость. Цена вопроса – примерно 200 рублей за пару. Впрочем, можно найти предложения и дешевле.
• фактор, выплывающий из стоимости (или наоборот) – простота конструкции. Галогенкам не требуется блок розжига, чтобы формировать высоковольтные импульсы. Достаточно обычных 12 вольт для полноценной работы такой светотехники;
• замена галогенных ламп – операция тривиальная, её сможет выполнить даже начинающий автолюбитель. С демонтажем/монтажом ксеноновых ламп придётся повозиться.

Перейдём к рассмотрению основных недостатков ксенона:

• прежде всего, это сложность конструкции. Блок-фару нужно оснастить корректором направления светового потока, работающим в автоматическом режиме, без участия водителя, а также специальными линзами. Не обойтись и без омывателя фар. Без этих приспособлений добиться правильной регулировки ксенона очень сложно, а это – риск ослепления водителей встречных транспортных средств;
• второй существенный недостаток – необходимость использования блока розжига, который тоже усложняет и удорожает конструкцию.

У галогенок единственный существенный недостаток – относительно невысокий уровень освещения дороги. По сравнению с ксеноном, конечно. Доказано, что недостаточное освещение утомляет водителя так же, как и избыточное, заставляя водителя пристально всматриваться в дорогу, то есть постоянно напрягать зрение.

Вот вы и узнали, в чём заключается разница между ксеноном и галогеном. Принятие окончательного решения – за вами.

Вместо заключения

Если после прочтения всей этой информации всё ещё не совсем ясно, что лучше, ксенон или галоген, можно прислушаться к мнению тех, что на собственном опыте ощутил разницу при езде на оптике обеих типов. Конечно, такие советы будут в определённой степени субъективными, но всё же глас народа игнорировать никак нельзя. Поэтому мы берём на себя смелость изложить наиболее важные аспекты, касающиеся противостояния, ставшего темой нашей статьи:

1. Ксеноновые лампы гораздо лучше позволяют рассмотреть в кромешной темноте как дорожную разметку, так и обочину дороги, но при их использовании важность правильной регулировки возрастает многократно. Если игнорировать этот аспект, вы будете ослеплять машины, движущиеся навстречу.
2. Галогенки в туман оказываются практически бесполезными – их свет выхватывает только небольшой участок дороги перед фарами. Ксенон в этом плане предпочтительней – он ярче, и потому не формирует белесой пелены, мешающей разглядеть дорогу дальше нескольких метров.
3. Большая яркость ксенона – это положительный фактор не только для непогоды. С ксеноном вы сможете увидеть дефект дорожного полотна на таком расстоянии, которое позволит вовремя среагировать на это. С галогенками вам просто придётся ехать медленнее.
4. Поскольку энергопотребление у ксенона тоже ниже, при их использовании вы сможете сэкономить и топливо (правда, в таком количестве, которое вряд ли будет ощутимым).
5. Надёжность галогенной лампы снижена из-за наличия нити накаливания, которая чувствительна к встряскам. У ксенона такой компоненты нет, а надёжность электронных микросхем гораздо выше – тряска и удары им не так страшны.
6. Галогенка начинает освещать дорогу сразу после включения. Ксенону нужно некоторое время для того, чтобы зажечься. Это неприемлемая ситуация в тех случаях, когда требуется «поморгать» фарами – с ксеноновой оптикой днём об этом можете и не мечтать.
7. Если галогенная лампочка перегорела, вы покупаете новую, снимаете рассеиватель, вынимаете перегоревшую лампочку и устанавливаете новую Работы на пару минут. С ксеноном дела обстоят не так радужно – их конструкция намного сложнее. К тому же если неисправна одна лампа, менять придётся обе – в противном случае вы гарантированно получите несогласованность между светотехническими характеристиками новой и старой фары.
8. С точки зрения стоимостного фактора комплект галогенок обойдётся вам как минимум на порядок дешевле ксенона.
9. Цену следует сопоставлять с ресурсом изделий. Ксеноновые лампы имеют усреднённый срок службы порядка 3000 часов, у галогенок это 400-600 часов. Здесь разница не десятикратная, но тоже ощутимая.
10. Наконец, стоит учесть и личные предпочтения. Галогенки – это жёлтый или максимум белый цвет. У ксенона – от белого до голубого. Если для вас важен именно этот фактор, то помните, что голубой ксенон очень яркий и слепит встречные машины. Лучше поискать усовершенствованную галогенку с высокой цветовой температурой – они уже выпускаются.

Сопоставив все эти факты, вы сможете самостоятельно просчитать все важные количественные характеристики, на основании которых и сделать оптимальный выбор.