Галоген, Ксенон, LED — сравниваем, изучаем, выбираем
Эволюция транспортных средств неумолима. Последние десятилетия стали для автопрома и вовсе взрывными — гибридные и полностью электрифицированные автомобили, еще вчера казавшиеся дорогими игрушками, сегодня уже стали повседневностью. Интересно, что отдельные компоненты и системы автомобиля также претерпевают динамичные изменения, и освещение здесь не исключение: новые источники света в последнее время значительно потеснили традиционные лампы накаливания.
Сегодня сложилась уникальная ситуация — одновременно на дороге можно встретить машины, оснащенные тремя принципиально разными источниками света. Максимальное разнообразие — в головной оптике. Здесь пока еще на равных конкурирует традиционный галогенный, современный ксеноновый и перспективный диодный свет. Дополняют ли эти системы друг друга или конкурируют, и в чем принципиальная разница в характеристиках ламп?
Предлагаем в нашем сравнении начать «плясать» как раз от характеристик, ведь в конечном счете потребителя интересуют только они.
Освещение участка дороги и прилегающих к ней «окрестностей», а также объектов в прямой видимости — главная задача головного света. Освещенность определенных участков зависит от многих факторов, в том числе от расстояния от источника света, характеристик среды (наличие в воздухе тумана, капель дождя и т.д.) и в огромной степени от светового потока, который способна выдать лампа. Световой поток, в свою очередь, зависит от того, как эффективно та или иная конструкция может переводить электрическую энергию в свет. Сравнительные тесты показывают, что по соотношению мощности в Ваттах к световому потоку в Люменах, однозначным фаворитом являются светодиоды. Эти компактные источники света эффективно конвертируют электричество в свет. Так 25-ваттная LED-лампа Philips формата H7 способна выдать 1500 лм светового потока, в то время как галогенной лампе Philips для создания такого светового потока понадобится уже 55 Вт, то есть более чем в 2 раза больше!
Однако световой поток — это еще не все. Важную роль играет сила света, которая отражает распределение светового потока в пространстве. Благодаря изменению конструкции и материалов, производителям удается сконцентрировать поток световых частиц, что при общем регламентированном потоке позволяет добиться лучшей освещенности. Так, в частности, и появляются более мощные галогенные лампы (+90 %, +120 % и т.д.). Также действуют и ксеноновые, и LED-лампы, установленные в линзованную оптику. Благодаря концентрации и распределению светового потока, уменьшению рассеивания удается добиться высокой освещенности.
Цветовая температура и спектр
Чтобы правильно оценивать видимую картинку ночью важно, чтобы освещение было максимально приближено по своим качествам к естественному свету. Именно к цветовой температуре солнечного света наш глаз приучен миллионами лет эволюции. Однако спектр излучаемого искусственными источниками света отличается от солнечного.
Как видно из графиков, спектр «галогенок» сильно уходит в инфракрасный (тепло), что подтверждается и практикой — галогенные лампы очень сильно нагреваются и тратят много полезной энергии именно на «отопление», а не на освещение. Спектр ксенона дискретен: помимо хорошо воспринимаемого глазом дневного, он имеет и УФ-участок. Ультрафиолетовое излучение ксеноновых ламп обязательно нужно улавливать, поскольку оно разрушает пластик, что критично для современных фар. В Philips для этого используют патентованное кварцевое стекло с УФфильтром. В видимом же глазу человека спектре ксеноновые лампы (впрочем, как и любые газоразрядные, например, бытовые лампы дневного света) наиболее близко подходят по своим характеристикам к естественному освещению. Спектр же светодиодов очень сильно «завален» в синий, что в итоге дает холодный свет, который обеспечивает высокую контрастность освещённой поверхности, хорошо выделяя предметы на ней и способствуя быстрому определению расстояния. Однако такой свет может быть для некоторых водителей утомительным.
Спектр определяет и световую температуру, которая варьируется от 3500 К для галогеновых (самый желтый или теплый свет) до 5000 К у ксеноновых (нейтральный, дневной свет) и до 6500 К у светодиодов (холодный свет, хоть и близкий к дневному). Производители стараются делать современные галогенные лампы максимально холодными, приближая их к ксеноновым. Однако из-за упомянутой нами специфики спектра это — чисто технически — возможно только в определённых границах. Галогенные лампы менее утомительны для глаз, но их яркость может быть недостаточна, что вызовет утомление. Ксенон оптимален по цветовой температуре и утомляет меньше всего. Холодный свет LED-лампы создает высококонтрастную картинку, способствуя улучшению контроля за ситуацией. Однако он может подойти не всем водителям, вызывая усталость у некоторой их части.
Как бы ярко и мощно не светила лампа, как бы ни был приятен ее свет глазу — все это не стоит ничего, если такая лампочка работает два-три дня или боится любого дуновения ветерка. Итак, поговорим о надежности и долговечности. Без лишних слов — по этому показателю «галогенки» проигрывают конкурентам просто без шансов. Сравним: несмотря на то, что срок службы лучших галогенных ламп способен составлять до 1500 часов (например, для особых ламп Philips LongLife EcoVision), средний ресурс обычных лампочек не превышает 500 часов. А самый производительный и мощный ксенон легко переваливает за 2500 часов гарантированной работы. Про светодиоды и говорить нечего — в теории они практически вечные, однако с учетом всех нюансов все же рано или поздно «перегорают». Тем не менее ресурс работы LED-ламп составляет на менее 5000 часов. В 10 раз дольше галогенных! Такая разница понятна: как ни защищай спираль лампы накаливания, она все равно выгорит. В ксеноне перегорать нечему — светится не спираль, а газ внутри колбы. Но сама колба стеклянная, потому боится вибрации и ударов. С диодами еще проще — если обеспечить их нормальное охлаждение, то выгорать там вообще нечему, а расположение на массивной подложке обеспечивает защиту от вибрации. Именно поэтому светодиодная лампа — самая надежная и долговечная. Единственное чего она боится (и от чего в итоге когда-нибудь приходит в негодность) — скачки силы тока и напряжения, а также перегрев.
Стоимость и доступность
Цена готового изделия зачастую является определяющим фактором, как бы ни были высоки характеристики изделия. Лампа по цене атомного реактора никому не нужна. И этот «экономический» довод, пожалуй, то единственное, что до сих пор удерживает «галогенки» на плаву. Если по яркости и надёжности они полностью уступают конкурентам, то по цене за штуку они бьют светодиоды и ксенон наповал. Что не менее важно, галогенная лампа просто и быстро меняется в случае выхода из строя. Соблюдая правило «не трогать голыми руками за стекло», с заменой галогена способен справится практически любой.
С ксеноном сложнее, для своей работы он требует специального высоковольтного блока розжига, механизма управления линзой и шторкой и т.д. Сама по себе ксеноновая оптика дороже в разработке и установке, что сказывается на цене машины с таким светом. Обслуживание ксенона следует доверять только профессионалам.
То же самое — даже в большей степени — относится и к светодиодам. Несмотря на низкое энергопотребление, они также требуют особого подключения к бортовой сети с помощью устройств-драйверов, управляющих силой тока и напряжением, поступающим на диод. Также требуется установка системы охлаждения и вентиляции светодиодов. Поэтому сегодня, до принятия европейского стандарта на LED-лампы для рефлекторной оптики (хотя это событие уже не за горами), готовые LED-фары остаются прерогативой автомобилей в довольно дорогих комплектациях.
Что же в сухом остатке? Вкратце. Галоген: наименее долговечен, светит хуже всего, но при этом дешев и прост в установке, эксплуатации и обслуживании, чем и обусловлено его «место под солнцем». Ксенон: светит отлично, но довольно дорог и требует грамотного обслуживания. Кроме того, из-за специфики лампы свет включается с определённой задержкой. Светодиоды: наиболее долговечны, их изначально высокая цена постепенно снижается, а также только они позволяют реализовать перспективные технологии «умного» освещения, вплоть до проекции информации для водителя на дорожное полотно. Весьма вероятно, что «светлое» (и яркое!) будущее именно за ними.
Но вот что совершенно точно не подлежит сомнению. Какой бы свет вы ни выбрали, стоит помнить о необходимости использования исключительно качественных ламп, оптики и всего, что с этим связано. Иными словами, выбирайте продукцию известного и опытного производителя, который может позволить себе контроль качества и многоэтапные испытания. Свет — это безопасность, а на безопасности не экономят.
Светодиодные лампы для замены галогеновых
Приветствую уважаемые читатели. Меня достали этими вопросами и примерами что сосед ездит и всем доволен. Постараюсь довести до вас что это за хрень такая и почему не стоит обращать на неё внимание и уж тем более думать о приобретении.
Сразу скажу что я не буду рассматривать декоративные лампы для подсветки отражателя с множеством маломощных светодиодов.
Такие сборки сделаны для выставки чтобы красиво подсвечивать отражатель или линзу с наименьшим потреблением энергии. Видео с подобными лампами в фаре можно посмотреть здесь.
И так новейшие светодиодные лампы под цоколи H7/H4 и тому подобные содержат один или пару сверхярких чипов, выглядят они следующим образом. При этом считается что чем больше чип — тем лучше светит.
Все вы знаете как выглядит спираль накаливания, и для вас не является секретом что формирователь света — отражатель рассчитывается исходя именно из размеров этого источника света.
Вот к примеру два чипа, используемых в специально рассчитанной под светодиоды оптике от именитых производителей. Что они напоминают? Правильно — нить накаливания — именно так проще размещать и рассчитывать светодиодный источник света.
А вот как светят они в модулях ближнего света спроектированных для именно этих чипов — совершенно правильное светораспределение.
И так согласно физике — в фокус отражателя, то есть иными словами испускать фотоны именно туда куда нужно будет только маленькая полоска на большом китайском светодиодном чипе. Остальная часть чипа будет светить куда угодно, но никак не в правильном направлении.
Мало того, оказывается боковые части отражателя как раз отвечают за формирование свето-теневой границы, а всё что сверху — за свет перед машиной. То есть чисто теоретически поставив данную лампу в обычный отражатель лампы H7 мы лишаемся света в дали. Совсем.
Теперь перейдём к практике. Я не идиот чтобы приобретать самому подобные светильники, посему всё взято из сети Интернет. И так для начала смотрим видео:
Как видно светодиодные лампы в простом отражателе светят менее интенсивнее чем галогеновые и создают засвет прям перед машиной как нормальные ПТФ. Вы готовы лишиться ближнего?
Этот засвет перед машиной видно даже на рекламных картинках продавцов. Ближний должен быть ближним, а никак не пятном у бампера!
Что же касается линз — ведь не секрет что сторонники подобной ерудны пишут что линза всё стерпит, что в неё не засунь. Смотрим на многообещающее фото:
Где интенсивность света? Галогеновая лампа в разы пересвечивает светодиодную лампу. А теперь смотрим как светят линзы с подобными лампами. Видео для ознакомления от IvanASh из этой его записи.
и видео Дмитрия Кулешова где он эти поделки установил на новый кашкай, особое внимание обратите на 5-ую минуту, где как раз видно разница интенсивности свечения.
И так если вы смотрели внимательно то заметили что света далее чем 5-10м нет вообще. Если нормально настроенный ближний галогеновый должен светить на 40-45м, и еще нормально заметен на 30м, то со светодиодами дистанция освещения существенно сокращена. Передвигаться с ними крайне небезопасно, особенно на неосвещённых трассах как бы красиво внешне они не светили.
В линзе свет у свето-теневой границы формируют части отражателя у цоколя, светодиодные лампы же светят в бок, что даёт совершенно неправильную картину светораспределения:
Помимо этого для того чтобы приблизиться по интенсивности свечения к галогеновой лампе светодиоды используют по максимуму, охлаждение же остаётся желать лучшего — максимум что протягивают данные лампы это полгода. Затем чип деградирует, даже трескается от перегрева. Самое главное чтобы при перегреве они не испарили летучие соединения на отражателе вашей фары, ибо я бы побоялся даже вставлять подобное в линзу — там вентиляция затруднена и вся гадость хорошо отложится сверху — зону, отвечающую за ближний свет.
Факты таковы что эти лампы заслуживают внимание только у людей, прогуливавших физику, видно у них есть достаточно желания и денег чтобы выбрасывать деньги в мусорную корзину или продолжать ездить, подвергая опасности свою и жизни окружающих.
Миф о возможности легко и просто заиметь свет лучше штатного простой заменой лампы развеян.
PS: Речь не идёт о самоделках, где люди мучаются попадая в фокус и фары начинают светить похоже. К примеру раз и два
Почему установка светодиодов в фары вместо галогенных ламп не очень хорошая идея: мнение эксперта
Почему не стоит менять галогенные лампы на светодиодные (LED)
Самостоятельная замена галогенных ламп светодиодами на автомобильных фарах, как ни странно, но это популярная модификация, к которой прибегает немалое количество автомобилистов по всему миру. Зачем люди это делают? Таким образом, как они предполагают, можно улучшить безопасность передвижения по дорогам ночью. Ведь, как известно, современные светодиодные фары освещают дорогу значительно лучше, чем старые галогенки, а значит, и уровень защищенности должен быть выше. Так ли это, давайте попробуем разобраться в нашем материале, прибегнув к экспертному мнению.
И для начала хотелось бы отметить следующее, так сказать, главную мысль-предостережение поста: может, фары на светодиодах и правда выглядят ярче, чем лампы накаливания, но «выглядеть ярче» и «светить лучше» — не одно и то же. Это вполне доходчиво объяснил зарубежный эксперт, уже много лет занимающийся вопросом осветительных приборов автомобилей и модернизации головного автомобильного света при помощи светодиодов.
Установка светодиодов туда, где должны быть установлены галогенные лампы, на самом деле не является разумным обновлением
Что именно мы подразумеваем под светодиодными фарами?
В этом материале мы поговорим о типах светодиодных LED-ламп (прим.: аббревиатура LED расшифровывается как «Light Emitting Diode»), которые помещаются в корпус фар автомобиля, последние из которых изначально были разработаны для работы с галогенными лампами накаливания. Обычно такую установку называют просто — «светодиодные лампы».
Конечно же, мы не будем рассматривать здесь автомобили, на которые ставят светодиоды с завода, или так называемые высокоразрядные HID-лампы (High-Intensity Discharge) и другие ответвления. Только светодиоды.
Полупроводниковые источники света — технология в автомобильном мире не новая и освоенная (но при кустарном применении все еще нерабочая)
Светодиодное освещение в быту, как и автомобильная технология, существует уже несколько десятилетий, и на рынок автозапчастей оно распространялось волнами, во всем мире примерно совпадающими. Более-менее массово появление технологии началось в 2005 году, когда на полках автомагазинов можно было впервые увидеть светодиодную «замену лампочки накаливания».
В частности, тогда же появился распространенный теперь вид LED-лампочек, который вставляется в то же гнездо, что и стандартные лампы накаливания.
Тогда они были примитивными. Все диоды были направлены в одну сторону, и светоотдача была явно плохой.
Перенесемся примерно в 2015 год, когда доступность светодиодных технологий еще больше расширилась. К тому времени количество компаний, предлагающих замену светодиодным лампам для фар с галогенками, значительно расширилось, появилась куча более-менее стандартизированных размеров.
Оборудованная светодиодами фара стала светить ярче, но даже галогенная (пусть и высокоэффективная) лампа по-прежнему лучше справлялась с задачей освещения дороги.
В 2020 году ситуация вновь поменялась, и, при первом взгляде, в лучшую сторону. Сегодня на рынке присутствует бесчисленное множество компаний, продающих светодиодные лампы на замену, вроде Bluechip, Sylvania. В том числе и гиганты, например Philips.
И, конечно же, eBay и Amazon просто переполнены дешевыми предложениями за хоть за 500, хоть за 1,5 тысячи рублей. И это при том, что ценник на более-менее качественные LED-лампы для головного света стартует от 6 тысяч рублей.
Но самое плохое, что по большей части ни одна из этих ламп не будет работать как положено, за очень редкими исключениями, и те будут с натяжкой.
Наказание за установку светодиодов в фары в России в 2020 году
Также не стоит забывать и о таком минусе, как законодательные ограничения на установку подобных диодных ламп в фары, предназначенные для галогенок (или самовольная установка фар в автомобили, у которых на аналогичные модели также устанавливаются и светодиоды).
В этом случае имеет место быть нарушение пункта 3.1 перечня неисправностей и условий, при которых запрещается эксплуатация транспортных средств:
Количество, тип, цвет, расположение и режим работы внешних световых приборов не соответствуют требованиям конструкции транспортного средства.
Есть ли смысл ставить светодиоды в лампы?
Светодиоды при правильном размещении и правильной регулировке (в теории) могут преобразовывать минимальную потребляемую мощность в большое количество света, что в целом делает эту технологию привлекательной.
При прочих равных похоже, что замена энергоемких разрядных ламп на более яркие светодиоды с меньшим потреблением энергии убивает сразу двух зайцев. Плюс к этому у LED присутствует эффект «мгновенного включения» и визуальная четкость света (что на практике утомляет водителей в длинных поездках больше из-за резкого перехода от яркого света к темноте, чем мягкий градиент обычных газоразрядных ламп и даже ксенона), что заставляет экспериментаторов ставить их на свои автомобили. А еще, и это один из главных плюсов, светодиоды могут придать старым автомобилям современный стиль.
Проще говоря, светодиодные фары — это легкоустанавливаемые и легкодоступные «игрушки» с флером безопасности и технологичности, благодаря которым автомобили выглядят круче.
Почему светодиодные лампочки, скорее всего, не подойдут в обычные фары?
Большинство автомобильных фар — это больше, чем просто лампочка в отражателе, присоединенная к плюсу и минусу. Это действительно высокоточная система, оттачиваемая поколениями инженеров. В научной среде даже отдельное направление изучения влияния света есть, основа основ любой инженерной мысли — фотометрия называется.
Фотометрия — общая для всех разделов прикладной оптики научная дисциплина, на основании которой производятся количественные измерения энергетических характеристик поля излучения.
Интенсивность, или мощность светового потока (единица силы света измеряется в кандела), световой поток, измеряемый в люменах (Лм), освещенность, световая эффективность и множество других, не менее важных параметров.
Вплоть до отражателей (сложной системы зеркал), которые имеют строго выверенную для каждого типа источника света форму. Для эллиптической оптики — одну, для ламп с двойным накаливанием H4 — другую. Ну а для светодиодов — третью.
И все это для того, чтобы свет, излучаемый лампой, попадал на дорогу таким образом, чтобы обеспечить максимальную видимость для водителя, не ослепляя встречный транспорт.
Большинство светодиодов не излучают свет из того же места в корпусе фары, что и лампы накаливания, и с этого момента они обречены на посредственные результаты!
Как насчет светодиодных ламп, которые действительно испускают световой пучок правильно?
Как мы видим, в борьбу за покупателя уже вступают крупные игроки. Быть может, они делают идеальные запчасти для замены?
Как говорит эксперт из США:
«Ряд из наиболее известных компаний, реализующих, разрабатывающих и тестирующих светодиодные лампы для фар, рассчитанных на газоразрядные лампы, в 2020 году, стараются имитировать расположение ламп накаливания для решения данной проблемы, но это лишь часть решения уравнения».
Дэниел Стерн также поясняет, почему светодиод с физическими параметрами, схожими с обычной лампочкой (идентичные размеры и форма), не будут работать в реальности:
«Продольное положение источника света (того, где источник света начинается и заканчивается, если производить замеры по базовой лампочке накаливания) — это только один из важных аспектов. Но дело не только в нем. Также крайне важны форма, размер, ориентация и распределение светового пучка, а также яркости источника. Получение правильного результата по одному из пяти лучше, чем ноль из пяти, но это все равно 20 процентов от номинала, и это очень плохой показатель».
«Если бы мы могли взмахнуть волшебной палочкой и создать цилиндрический светодиодный излучатель тех же размеров, что и лампу с нитью накаливания с необходимой яркостью и световым потоком, то несовместимость исчезла бы. В обозримом будущем это технически невозможно, поэтому у нас в основном плоские двухмерные светодиоды вместо трехмерной формы привычной лампочки».
Дэниел продолжает:
«Между двумя расположенными спинами друг к другу плоскими светодиодами имеется определенное пространство (оно должно быть, иначе некуда будет поместить материал, отводящий тепло от нагрева работающей лампы), таким образом, наш источник света радикально отличается от привычной лампы как по форме, размеру, так и по положению и распределению света. Даже если мы приложили все усилия, чтобы расположить излучатели точно в том же продольном положении, что и исходные нити, это сработать не сможет по ряду причин, как физических, так и экономических».
И вновь стоит обратить внимание на отражатели фар
Как мы уже сказали выше, проблема в том, что светоотражатели, разработанные для галогенных ламп, по своей природе несовместимы со световой отдачей светодиодов.
«… распределение светового пучка при работе ближнего и дальнего света сильно отличается от того, для чего была разработана оптика обычной фары. В результате диаграмма направленности света будет не такая, какой должна быть, не будет соответствовать конструкции автомобиля и во всех отношениях будет неоптимальной».
Аллегория эксперта такова:
«Я ношу очки, также как и мой сосед. Для нас было бы вредно и контрпродуктивно меняться ими, потому что даже если они подойдут мне и я буду выглядеть в них потрясающе, оптика вряд ли будет соответствовать моим глазам (даже если мне покажется, что вижу с ними нормально)».
«И это не потому, что я выбрал соседа слева, а не соседа справа. То же самое относится и к очкам обоих соседей, даже если у одной пары линзы стеклянные, а у другой пластиковые, у одного набора круглые линзы, а у третьего прямоугольные, один комплект фотохромный, а другой нет. Главное то, что один человек будет более дальновиден, чем я, а другой более близорук и т. д.».
Перенеся объяснение на фары, получим следующее: светодиоды в корпусах фар, предназначенных для галогенных ламп, направляют неправильное количество света в неправильные места.
Большинство обзоров светодиодных ламп в Интернете бесполезны, равно как и критерии, которые в них часто цитируют (резкие границы, цветовая температура и т. д.)
Почему не стоит доверять экспериментам из Сети?
«Если мы говорим о фото- и видеоэкспериментах из сети Интернет, то они будут вводить в заблуждение, даже если у фотографа будут самые лучшие намерения. Пиксели и пленка имеют гораздо более узкий динамический диапазон, чем зрительная система человека, поэтому даже фотограф, который тщательно сохраняет все настройки камеры идентичными при фотографировании с разными световыми лучами, не может предоставить больше, чем в целом общую сравнительную информацию: например, более резкую границу по сравнению с менее четкой или более широкий луч вместо более узкого».
Но даже если у вас есть сопоставимые источники света перед вашими глазами, возможно, вы не вычислите лучший свет только по тому параметру, что он «ярче».
Здесь замеры нужны и профессиональное оборудование со специалистами, а не на глазок «мерить» и доверять ложной информации, где также не предоставляется никаких нормативов, ГОСТов и не используется никаких приборов, например реглоскопа.
Так работают ли светодиодные лампы в обычных фарах? Мнение специалистов журнала «За рулем»
Чтобы не прибегать к мнению только одного иностранного эксперта, приведем доводы отечественных специалистов из журнала «За рулем». В крайне показательной и очень интересной обзорной статье-эксперименте «Светодиоды вместо галогенок в штатных фарах: полный провал!» экспертами были описаны результаты испытаний пяти моделей светодиодов.
Эксперимент состоял из нескольких испытаний. Кратко дадим их описание и результаты (подробнее о тесте читайте на «За рулем», перейдя по ссылке выше).
1. Реглоскоп (прибор, знакомый всем по прохождению ТО) — проверяет светораспределение: три LED-лампы из пяти провалили тест ;
2. Второе, заключительно практическое испытание проводили на соответствие требований Правил ЕЭК ООН № 112–00 в отношении ближнего света. То есть по ГОСТу или Национальному стандарту РФ, предписывающему единообразие для работы автомобильных фар. Результат удивил даже видавших виды тестировщиков: ТЕСТ ПРОВАЛИЛИ ВСЕ ЛАМПЫ! Даже самые дорогие.
«Все светодиодные источники света, поочередно размещенные сотрудниками испытательной лаборатории в фаре ГАЗели, слепили встречного водителя, а самые дешевые вдобавок отказались нормально освещать правую обочину», – пишут эксперты автомобильного журнала.
Светораспределение в реглоскопе
Итого: вывод на 2020 год ясен. Полупроводниковые источники света все еще остаются не только вне закона, но и вне оптического формата. Ослепление водителей и не ахти какая видимость при установке диодов в обычные фары будет обеспечена. Ждем, что будет через пять лет?