Лампочки используются в качестве источников света в осветительных приборах автомобилей. Когда через лампочку проходит электрический ток, нить накала нагревается и начинает излучать свет при определенной температуре. Энергия светового излучения, воспринимаемая человеческим глазом, составляет лишь малую часть электрической энергии, потребляемой лампой. Основная часть электрической энергии находится в форме тепла.
Автомобильная лампа состоит из лампы 1 (рис. 2), одной или двух нитей накаливания 2 и 3, цоколя 7 с фокусирующим фланцем 5 или без него и провода 6. Нити накаливания в лампе с двойной нитью имеют разное функциональное назначение. Лампы с двойной нитью накаливания обеспечивают работу фар автомобиля в режиме дальнего и ближнего света.
Нить должна выдерживать высокие температуры и быть короткой. Поэтому он изготавливается из тонкой вольфрамовой проволоки, скрученной в цилиндрическую спираль. Нить накала прикреплена к электроду и обычно имеет форму прямой линии или дуги. Температура плавления жаропрочного вольфрама составляет 3380 °C. Змеевик нагревается до температуры от 2300 до 2700 °C. С увеличением температуры спирали увеличивается яркость и светоотдача лампы. Однако при температуре выше 2400 °C вольфрам начинает сильно испаряться, оседая на стеклянных стенках лампы и образуя темную пленку, которая снижает световой поток лампы.
Рисунок 2. Фары накаливания в автомобилях: a — фары с европейской асимметричной системой распределения света — b — галогенные класса H1, c — галогенные класса HZ — d — галогенные класса H4- e — двойной игольчатый штифт — f — одинарный игольчатый штифт — g — поддон — софит — 1 — лампочка — 2 — дальний свет Нить накаливания — 3 — Нить ближнего света — 4 — Экран — 5 — Фланец фокусировки — 6 — Провод — 7 — Гнездо.
Вольфрам сильнее испаряется в вакуумных лампах. Поэтому лампы мощностью свыше 3 Вт заполняются смесью инертного газа, состоящей из аргона и азота или крипто и ксенона. Более высокое давление инертного газа в колбе газовых ламп обеспечивает более высокую температуру нити накала. Это позволяет достичь светоотдачи до 14-18 лм/Вт при сроке службы 125-200 часов.
Галогенные лампы могут достигать более высоких температур нити накала до 2700-2900 °C при световой эффективности на 50-60% выше, чем у обычных ламп. Колбы галогенных ламп заполнены инертным газом и небольшим количеством паров йода или брома. В этих лампах частицы вольфрама, прилипшие к стенке лампы после испарения нити накаливания, соединяются с парами йода, образуя йодид вольфрама. Когда температура лампы из кварцевого стекла достигает 600-700 °C, падающий на нее йодистый вольфрам испаряется, диффундирует в горячую зону вокруг нити накала и разлагается на вольфрам и йод. Вольфрам оседает на нити накала, а пары йода остаются в газовом пространстве лампы.
Галогенные лампы отличаются от обычных ламп накаливания меньшим размером колбы и большей яркостью нити накаливания. Вольфрам не осаждается на поверхности лампы и поэтому остается прозрачным в течение всего срока службы лампы.
Основание помогает закрепить лампу на светильнике и обеспечить питание электродов, которые соединяют контакты основания с нитями. Автомобильные лампы (см. рис. 2) имеют камни или фланцы различной конструкции. При использовании ламп на основе шипов трудно обеспечить правильное совмещение нитей со штифтами. Штыревые цоколи не позволяют надежно закрепить лампу в гнезде. По этой причине шиповые цоколи в основном используются в светильниках, где нет строгих требований к светотехническим характеристикам.
Для того чтобы нить была точно закреплена в фокусе параболоидного отражателя, плафоны автомобильных фар оснащены садиком. При проектировании фланца лампа должна размещаться только в указанном положении на оптическом блоке. Снижение вибрационной нагрузки на цоколь и основание лампы достигается за счет упругой подвески цоколя или светового прибора в транспортном средстве.
Ток питания лампы, световой поток и характеристики лучистого света зависят от напряжения источника питания. Цена конструкции, сила тока, температура нити, световой поток и световые характеристики увеличиваются, но срок службы лампы резко сокращается. При более низком напряжении нить нагревается меньше, что приводит к снижению светового потока и световых характеристик. При снижении напряжения на 50-60% лампы светят очень слабо.
Напряжение питания автомобильных ламп зависит от регулятора напряжения, состояния источника питания, схемы питания системы освещения, количества включенных потребителей, а также от пересечения и длины автомобильного соединительного кабеля. Лампы должны выдерживать колебания напряжения, допускаемые электрической системой автомобиля.
Очень важно выбрать соответствующее номинальное напряжение для автомобильных ламп. Отечественная промышленность выпускает лампы с номинальным напряжением 6, 12 и 24 вольта. Их номинальное напряжение выше 6,3-6,75, 12,8-13,5 и 28 вольт соответственно. Если номинальное напряжение очень высокое, лампы горят с недостаточным блеском и не обеспечивают требуемых световых характеристик. Если номинальное напряжение слишком низкое, срок службы лампы значительно сократится.
Обычно работоспособность светильников оценивается при установке в них ламп 12 В. В других номинальных направлениях требуемая функциональность одного и того же светильника достигается за счет соответствующих изменений в конструкции лампы.
Автомобильные лампы накаливания различаются по назначению, конструкции, электрическим и светотехническим характеристикам.
В названии автомобильных ламп (например, А12-45±40) буква А определяет тип лампы (автомобильная) — первая цифра — вторая и третья цифры обозначают номинальное напряжение (6, 12 или 24 В) — + указывает на потребляемую мощность в нити (в случае нитевых ламп отображаются цифры). Для галогенных ламп добавляются буквы K (кварцевые) и G (галогенные). AKG12-60 +55. Тип лампы обозначается третьей или четвертой цифрой, написанной через тире.
Для фар с европейской системой подачи света специальный одинарный фланец P45T-41 позволяет получить двухстороннюю линзу (см. рис. 2, A). Фланец 5 5 постепенно прилегает к основанию 7 диаметром 22 мм. Наличие двух опорных поверхностей позволяет использовать лампу в визуальных фарах с фокусным расстоянием 27 и 22 мм. Лампа имеет три шипа 6 для клеммных колодок. Они вставляются в визуальный элемент с задней стороны отражателя и фиксируются пружинными креплениями. Бытовые лампы A12-45 + 40 и A24-55 + 50 с накаливаемым цоколем типа P45/-41 по конструкции и характеристикам аналогичны двухсторонней лампе R2.
Фары с американской системой распределения света включают лампы A12-50 + 40 с двойной нейтралью и прорезями 2FD42 (международная маркировка P42D). Фланец диаметром 42 мм, приваренный к основанию, имеет углубление, которое предотвращает неправильное расположение лампы в отверстии отражателя. В соответствии с нормами ГОСТа на основе типа BA20D выпускаются лампы A6-35+35+35 и A12-35+35 с двойным краем.
Лампы A12-35 с одним нейтральным цоколем BA20S предназначены для противотуманных фар. Они совместимы с категорией F2.
Галогенные лампы выпускаются четырех категорий: H1, H2, Hz и H4. В однониточных лампах категорий H1 и H2 нити расположены в виде прямых цилиндров вдоль основания цоколя. В рампах Hz резьба перпендикулярна оси основания. Лампы H4 имеют большую нить пучка и поперечный пучок и предназначены для фар с европейскими системами подачи света. Однако они не взаимозаменяемы с категорией R2 из-за изменений, необходимых для конструкции диффузора. Все категории галогенных ламп имеют разные цоколи. В соответствии с требованиями международных стандартов, галогенные лампы имеют специальные фланцы, исключающие их использование в обычных фарах.
Отечественная промышленность выпускает Акт 12-60+55 и Акг24-75+70 (категория H4) для фар с европейским светораспределением и АКГ12-55 однонитевые, АКГ24-70 (H1) и АКГ12-55-1, АКГ24-70-. 1 (категория NC) для фар и противотуманных фар.
Устройства световой сигнализации транспортных средств обеспечивают необходимые фототехнические функции при интенсивности света до 700 Кд. Мощность индикаторных ламп не превышает 21 Вт.
ГОСТ устанавливает пять категорий автомобильных ламп для световой сигнализации и четыре маломощные лампы для габаритных огней, освещения салона, освещения кабины и багажника.
Тормозные огни и мигалки включают лампы A12-21-3 и A24-21-2 на базе BA15S/19. Двойные линии на основе шипа Bay15D/19 предназначены для комбинированной работы лампы и вспышки. Лампы A12-5 и A24-5 с одним кабелем и цоколем BA15S/19 расположены на габаритных огнях. Лампы A12-8 имеют одинаковый цоколь. Фонари на крышу AC12-5 и AC24-15 также доступны на базе SV 8.5/8. Лампы АМН-12-3, А24-2 и АМН-24-3 также производятся для габаритных огней, а лампа А12-08 на основе BA7S/11 используется для подсветки приборов. Лампы A12-4 микроскопические BA9S/14 на базе ламп A12-4 могут использовать один конец.
