Автомобильные лампы накаливания

В качестве источника света в световых приборах автомобилей используют электрические лампы накаливания. 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 тепла.

Автомобильная лампа состоит из колбы 1 (рис. 2), одной или двух нитей накала 2 и 3, цоколя 7 с фокусирующим фланцем 5 или без него и выводов 6. Нити накала в двухнитевых лампах имеют различное функциональное назначение. Двухнитевые лампы обеспечивают работу автомобильных фар головного освещения в режимах ближнего и дальнего света.

Нить накала должна выдерживать высокие температуры, иметь малые размеры. Поэтому ее изготовляют из тонкой вольфрамовой проволоки, свитой в цилиндрическую спираль. Спираль крепится к электродам и обычно имеет вид прямой линии или дуги окружности. Тугоплавкий вольфрам имеет температуру плавления 3380 °С. Спираль нагревают до температуры 2300-2700 °С. С повышением температуры спирали увеличивается яркость и световая эффективность излучения лампы. Однако при температуре свыше 2400 °С вольфрам начинает интенсивно испаряться и, оседая на стенках стеклянной колбы, образует темный налет, уменьшающий световой поток лампы.

Рисунок 2. Автомобильные лампы накаливания:
а - фар головного освещения с европейской асимметричной системой светораспределения; б - галогенная категории Н1, в - галогенная категории НЗ; г - галогенная категории 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.

Вольфрам интенсивнее испаряется в вакуумных лампах. Поэтому лампы мощностью свыше 3 Вт заполняют смесью инертных газов аргона и азота или криптона и ксенона. Благодаря большему давлению инертных газов в колбе газонаполненной лампы допускается более высокая температура нагрева спирали, что позволяет увеличить световую эффективность до 14-18 лм/Вт при сроке службы 125-200 часов.

Повышение температуры нити накала до 2700-2900 °С достигается в галогенных лампах, имеющих большую на 50-60 % световую эффективность, чем лампы обычного типа. Колба галогенной лампы заполняется инертным газом и небольшим количеством паров йода или брома. В этих лампах частицы вольфрама, осевшие на стенках колбы после испарения нити накала, соединяются с парами йода и образуют йодистый вольфрам. При температуре колбы из кварцевого стекла 600-700 °С попадающий на нее йодистый вольфрам испаряется, диффундирует в зону высокой температуры вокруг нити накала и распадается на вольфрам и йод. Вольфрам оседает обратно на нить, а пары йода остаются в газовом пространстве колбы.

Галогенные лампы отличаются от обычных ламп накаливания меньшими размерами колбы и повышенной яркостью нити накала. Так как вольфрам не оседает на поверхности колбы, она остается прозрачной в течение всего срока службы лампы.

Цоколь служит для крепления лампы в патроне светового прибора и подведения тока от источника энергии к электродам, соединяющим контакты цоколя с нитями накала. Автомобильные лампы (см. рисунок 2) имеют штифтовые или фланцевые цоколи различной конструкции. В лампе с штифтовым цоколем трудно обеспечить точное расположение нити накала относительно штифтов. Штифтовый цоколь не позволяет надежно фиксировать лампу в патроне. Поэтому лампы с штифтовыми цоколями применяют в основном в световых приборах, к светотехническим характеристикам которых не предъявляют жестких требований.

Для точной фиксации нитей накала относительно фокуса параболоидного отражателя лампы автомобильных фар снабжают фокусирующим фланцевым цоколем. В конструкции фланца обязательно предусматривается элемент, позволяющий устанавливать лампу в оптический элемент только в одном определенном положении. Снижение вибрационных нагрузок на нить накала и на устройство для крепления лампы в патроне достигается эластичной подвеской патрона или светового прибора на автомобиле.

Сила тока, потребляемого лампой, световой поток и световая эффективность излучения зависят от напряжения источника электроэнергии. При повышении напряжения относительно расчетного значения увеличиваются сила тока, температура спирали, световой поток и световая эффективность, но резко сокращается срок службы лампы. При понижении напряжения нить накала нагревается меньше, поэтому световой поток и световая эффективность излучения уменьшаются. При снижении напряжения на 50-60% лампа практически не излучает свет.

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

Очень важно правильно выбрать расчетное напряжение автомобильных ламп. Отечественная промышленность выпускает лампы с номинальным напряжением 6, 12 и 24 Вольт. Их расчетное напряжение выше и составляет соответственно 6,3-6,75, 12,8-13,5 и 28 Вольт. При слишком высоком расчетном напряжении лампы будут гореть с недостаточным накалом и не обеспечат требуемых светотехнических характеристик светового прибора. При слишком низком расчетном напряжении существенно снижается срок службы лампы.

Характеристики световых приборов обычно нормируют при установке в них ламп напряжением 12 Вольт. При других номинальных напряжениях требуемые характеристики тех же световых приборов обеспечивают путем соответствующих изменений в конструкции лампы.

Автомобильные лампы накаливания отличаются по назначению, конструкции, по электрическим и светотехническим параметрам.

В обозначении отечественных автомобильных ламп (например, А12-45 ± 40) буква А указывает тип лампы (автомобильная); первая цифра - номинальное напряжение (6,12 или 24 В); вторая и третья цифры, соединенные знаком +, потребляемую мощность нитей накала (в случае однонитевой лампы указывают одну цифру). Для галогенных ламп дополнительно вводят буквы К (кварцевая) и Г (галогенная), например, АКГ12 - 60 + 55. Модификацию лампы указывает третья или четвертая цифра, записываемая через тире.

Для фар головного освещения с европейской системой светораспределения выпускают двухнитевую лампу со специальным унифицированным фланцевым цоколем типа Р45t-41 (см. рис. 2, а). Фланец 5 ступенчатой формы напаян на цоколь 7 диаметром 22 мм. Наличие двух базовых опорных поверхностей фланца позволяет применять лампу в оптических элементах фар с фокусными расстояниями 27 и 22 мм. Лампа имеет три штекерных вывода 6 под контактную колодку. Ее вставляют в оптический элемент с задней стороны отражателя и закрепляют пружинящими защелками. Отечественные лампы А12 - 45 + 40 и А24 - 55 + 50 с фланцевым цоколем типа Р45/-41 по конструкции и характеристикам аналогичны двухнитевой лампе категории R2.

В фарах с американской системой светораспределения установлены двухнитевые лампы А12 - 50 + 40 с цоколем 2ФД42 (международное обозначение P42d). Припаянный к цоколю фланец диаметром 42 мм имеет вырубку, которая исключает неправильную установку лампы в отверстии отражателя. По ГОСТу двухнитевые лампы А6 - 35 + 35 и А12 - 35 + 35 выпускаются с штифтовым цоколем типа BA20d.

Однонитевая лампа А12 - 35 с штифтовым цоколем типа BA20s предназначена для противотуманных автомобильных фар. Она соответствует лампе категорйи F2.

Установлены четыре категории галогенных ламп: H1, Н2, НЗ и Н4. В однонитевых лампах категорий H1 и Н2 нить накала в виде прямого цилиндра расположена вдоль оси цоколя. Нить накала лампы категории НЗ закреплена на электродах перпендикулярно оси цоколя. Лампа категории Н4 имеет нити дальнего и ближнего света и предназначена для фар с европейской системой светораспределения. Однако она не взаимозаменяема с лампой категории R2, так как требует изменения конструкции рассеивателя. В галогенных лампах всех категорий конструкции цоколей различны. В соответствии с требованиями международных норм галогенные лампы имеют специальные фланцы, которые исключают их применение в обычных фарах головного освещения.

Отечественной промышленностью выпускаются двухнитевые галогенные лампы АКТ 12 - 60 + 55 и АКГ24 - 75 + 70 (категории Н4) для головных фар с европейским светораспределением и однонитевые лампы АКГ12-55, АКГ24-70 (категории H1) и АКГ12 - 55-1, АКГ24 - 70-1 (категории НЗ) для прожекторов и противотуманных фар.

Светосигнальные приборы автомобиля обеспечивают необходимые светотехнические характеристики при силе света до 700 кд. Номинальная мощность ламп светосигнальных приборов не превышает 21 Вт.

ГОСТ устанавливает пять категорий автомобильных ламп для светосигнальных фонарей и четыре категории ламп малой мощности для габаритных фонарей, для внутреннего освещения, салона, кабины, багажника и т. д.

Для сигналов торможения и указателей поворота выпускают лампы А12-21-3 и А24-21-2 с штифтовым цоколем типа BA15s/19. Двухнитевая лампа А12-21 +5 с цоколем типа BAY15d/19 предназначена для фонарей, совмещающих функции габаритного огня и сигнала торможения. В габаритные фонари устанавливают однонитевые лампы А12-5 и А24-5 с цоколем типа BA15s/19. Такой же цоколь имеет лампа А12-8. Выпускают также софитные лампы АС12-5 и АС24-15 с цоколем типа SV8,5/8. Для габаритных фонарей дополнительно выпускают лампы АМН-12-3, А24-2 и АМН-24-3, а для освещения приборов - лампы А12-08 с цоколем BA7s/11. Миниатюрный цоколь BA9s/14 имеет однонитевая лампа А12-4.