В чем измеряется ксенон

В чем измеряется ксенон

Ксеноновая лампа представляет собой стеклянную колбу в которую закачана под большим давлением (около 30 атм. в нерабочем состоянии и 120 атм. в разогретом) смесь инертных газов (основу которой составляет тот самый ксенон) и солей металлов. В колбе находятся два электрода. Для розжига дуги между ними требуется высоковольтные импульсы напряжения (до 25000 В), затем работа лампы поддерживается при напряжении в 85 В. Дуговой разряд между электродами инициирует яркое свечение газовой смеси.

Яркость источника света характеризуется цветовой температурой. Например, у Солнца цветовая температура 5000 К, у ксеноновых ламп — 4300 К, а у галогеновых всего лишь 2800 К. Спектр свечения ксеноновых ламп ближе к спектру свечения Солнца, т. е. дневному свету. Поэтому, свет ксеноновых фар имеет слегка голубоватый оттенок, а обычных галогеновых — желтоватый.

Основным плюсом ксеноновых фар перед галогеновыми является более мощное освещение при низком потреблении энергии. Такое свойство очень важно для обеспечения безопасности на дороге. Чем дальше и отчетливее водитель видит дорогу — тем меньше риск возникновения ДТП. Свет от ксеноновых ламп по спектру ближе к дневному, поэтому позволяет водителям лучше оценивать обстановку на дороге.Появляется больше времени для реакции, что очень важно при поездках ночью, когда организм человека устал.

Свет ксеноновых ламп лучше «пробивает» туман и дождь, освещая дорогу, а не капли воды в воздухе. Видимость в таких условиях намного выше, чем при использовании «галогенок». Свет «ксенона» не ослепляет водителя, в отличии от света обычных ламп, — так как имеет более высокую частоту, и лучше рассеивается.

Другой плюс ксеноновых ламп — их долговечность. Средний ресурс таких «светил» составляет до 3000 часов против 500 часов галогеновых ламп. То есть, если вы используете фары в среднем по 2 часа в сутки каждый день в году, срок службы ксеноновых ламп составит до 3-4-х лет, «галогенок» же вам хватит максимум на полгода.

Газоразрядные лампы на основе ксенона имеют меньшую потребляемую мощность — 35 Вт, галогеновые же — 55 Вт и выше. Но при этом сила света обычных ламп почти в два раза ниже — 1550 люмен против 3000 ксеноновых.

Наверняка, каждый водитель знает, как трудно оттирается грязь на фарах после длительной поездки. Происходит это потому, что лампа (и стекло) фары нагреваются, подсушивая дорожную грязь, попавшую на стекло. При потреблении мощности в 35 Вт ксеноновые лампы переводят в тепло лишь 10%, а галогеновые около 35-40% — при потреблении в 55 Вт. Поэтому при использовании ксеноновых ламп, стекло фары не будет перегреваться и лопаться при попадании на него воды, а грязь будет легче отмываться.

Повреждение стеклянной колбы;
Разгерметизация внешнего уплотнения или повышение хрупкости трубки разряда;

Что такое цветовая температура?

Цветовая температура ксеноновой лампочки равная 6000 кельвинов вовсе не означает, что Ваша лампочка нагревается на поверхности до такой температуры (6000 кельвинов = 5727 градусов по цельсию). Данная величина означает, что распределение энергии в видимом спектре излучения лампочки будет соответствовать распределению энергии в видимом спектре черного тела нагретого до 6000 кельвинов.

Представим себе абсолютно чёрное тело, то есть тело, которое не отражает никакие световые лучи. Для примитивного эксперимента пусть это будет спираль из вольфрама в электрической лампочке. Соединим эту несчастную лампочку с электрической цепью через реостат (изменяемое сопротивление), выгоним всех из ванной комнаты, выключим освещение, подадим ток и будем наблюдать за цветом спирали, постепенно понижая сопротивление реостата.
В один прекрасный момент наше абсолютно чёрное тело начнёт светиться еле заметным красным цветом. Если замерить в этот момент его температуру, то окажется, что она будет примерно равна 900 градусам по Цельсию.
Поскольку все излучения происходят от скорости движения электронов, которая равна нулю при нуле градусов Кельвина (-273С), то в дальнейшем забудем про шкалу Цельсия, и будем пользоваться шкалой Кельвина. Таким образом, начало видимого излучения абсолютно чёрного тела наблюдается уже при 1200К, и соответствует красной границе спектра. То есть, попросту говоря, красному цвету соответствует цветовая температура 1200К. Продолжая нагревать нашу спираль, замеряя при этом температуру, мы увидим, что при 2000К её цвет станет оранжевым, а затем, при 3000К — жёлтым. При 3500К наша спираль перегорит, так как будет достигнута температура плавления вольфрама.

Однако если бы этого не произошло, то мы увидели бы, что при достижении температуры 5500К цвет излучения был бы белым, становясь при 6000К голубоватым, и при дальнейшем нагревании вплоть до 18000К всё более голубым, что соответствует фиолетовой границе спектра. Эти цифры и назвали «цветовой температурой» излучения. Каждому цвету соответствует его цветовая температура. Психологически трудно привыкнуть к тому, что цветовая температура пламени свечи (1200К) в десять раз ниже (холоднее) цветовой температуры морозного зимнего неба (12000К). Тем не менее это так, цветовая температура отличается от обычной температуры.

800 К — начало темно-красного свечения раскаленных тел;
2000 К — свет пламени свечи;
2360 К — лампа накаливания вакуумная;
2800—2854 К — газонаполненные (газополные) лампы накаливания с вольфрамовой спиралью;
3200 К — типичные киносъемочные лампы;
5500 К — дневной свет, прямой солнечный;
6500 К — стандартный источник дневного белого света, он близок к среднедневному солнечному свету;
7500 К — дневной свет, с большой долей рассеянного от неба;
10000 К — цвет источника с «бесконечной температурой» Ксеноновые лампы имеют температуру от 4050К и выше.

Максимальная яркость достигается только на температуре 4300К и с ростом или уменьшением температуры яркость падет. Однако 4300К многим не нравится из-за цвета — это яркий бело-желтый свет.Поэтому большинство предпочитает температуру 6000К яркий холодный белый свет. Яркость ниже незначительно зато красиво.

Температура выше 6000К уже мало пригодна для практического применения так как голубой(7000К) и синий(8000К) цвет по яркости не намного лучше обычных галогеновых ламп.

На графике показана зависимость мощности светового потока от цветовой температуры.

Мощность светового потока — количественная величина, показывающая, насколько интенсивен весь поток света. Мощность светового потока измеряется в люменах.

Что влияет на срок эксплуатации ксеноновых ламп?

Частое включение и выключение( при каждом новом включении частицы электродов разряжаются);
Включение горячих ламп ( происходит сгорание цветодающих примесей в лампах, последствие: изменение цвета в красноватые или зеленоватые оттенки);
Некачественные приборы для зажигания;
Неправильное место положения лампы;
Повреждение стеклянной колбы;
Разгерметизация внешнего уплотнения или повышение хрупкости трубки разряда;

Меры предосторожности при обращении с ксеноновой лампой.

Поскольку система ксенон включает в себя устройства, являющиеся источником высокого напряжения, установка этих устройств сопровождается определенными опасностями. В случае необходимости установки ксенона или замены ее неисправных компонентов пользуйтесь услугами ремонтных мастерских, обладающих соответствующей квалификацией, которыми обладают специалисты автоцентра «Бэст Мастер» Не пытайтесь устанавливать систему .ксенон самостоятельно.

1.Не производить проверку работоспособности ксеноновых ламп методом включения вне корпуса осветительного прибора (фары головного света). Давление в колбе лампы около 30 атмосфер в нерабочем состоянии и около 120 атмосфер в разогретом, треснувшая лампа может нанести телесные увечья;

2.Смертельно опасное напряжение розжига ксеноновой лампы является также опсным. Не прикасайтесь к ксеноновым лампам, балластам и проводам перед и после включения и выхода на рабочий режим. В момент запуска балласт системы генерирует напряжение до 25000В и может вызвать пробой не в лампе, которая является нагрузкой, а пробить на тело, расположенное ближе к массе автомобиля чем ксеноновая лампа.

3.Включайте и выключайте фары только при необходимости. Частые включения \выключения отрицательно сказываются на сроке службы ламп и являются причиной более быстрого испарения металла электродов лампы, что в свою очередь приведет к выходу из строя балласта.

4.Если Вы обнаружили повреждения в оборудовании или его неправильную работу:
Немедленно прекратите использование оборудования и обратитесь в установочный центр. Использование поврежденного или неисправного оборудования может привести к поражению током или пожару.

5.Когда свет внезапно погас.
Остановитесь в безопасном месте, выключите свет и через некоторое время повторно включите. Если это действие не исправило ситуацию, выключите свет на переключателе с повторным включением через 15 минут. Если фары включились нормально, то это означает что произошел случайный сбой, вызвавший срабатывание защиты в балласте.

6.Регулировка света фар.
Яркость ксеноновых фар вдвое превышает яркость галогенных. По этой причине неправильно отрегулированные фары могут привести к ослеплению других участников движения с возникновением опасных аварийных ситуаций. Установите правильное распределение световых пучков в специализированной мастерской.

Автомобильный ксенон: преимущества и характеристики

Что представляет собой автомобильный ксенон? Вопрос, конечно, интересный, но для начала немного истории. Инертный газ ксенон, являющийся побочным продуктом разделения воздуха на азот и кислород, был выделен в 1898 году британскими учеными М. Треверсом и У. Рамзаем. Применение ксеноновых ламп в автоиндустрии началось в 1992 году.

Характеристики автомобильного ксенона

Ксеноновые лампы имеют принципиальную конструктивную особенность – у них отсутствует нить накаливания, которая чаще всего разрушается вследствие вибраций и естественного износа. Такая лампа состоит из двух электродов, которые впаяны в колбу, и заполнена газом. Для розжига газоразрядной лампы необходимо напряжение порядка 25 000 вольт, которое не способна выдать заводская автомобильная сеть, поэтому применяются специальные блоки розжига. После того как лампа загорается, напряжение в ней опускается до 80-100 вольт, достаточных для ее рабочего состояния.

Ксеноновые лампы различаются между собой по температуре свечения, которая и определяет цвет излучаемого света. Измеряется она в Кельвинах. Ксеноновые лампы с температурой свечения 4300К выдают белый цвет свечения с легкой желтизной, 5000К – белый, 6000К – бело-голубой, а 8000К – голубой. Если температура ксенона превышает 8000К, то он теряет свою эффективность, и ездить с ним в мокрую погоду будет практически невозможно.

Преимущества автомобильного ксенона

Автомобильный ксенон имеет ряд преимуществ над другими видами ламп. Для начала – это длительный срок службы, который превышает таковой у галогенных ламп в среднем в пять раз. Кроме того, ксеноновые лампы потребляют примерно на 40% электричества меньше, что благотворно влияет на расход топлива, да и автомобильная сеть при этом менее перегружена.

Газоразрядные лампы не подвержены сильному нагреванию, благодаря чему происходит меньший нагрев оптики. Ну а основным преимуществом ксенона можно назвать их сильную яркость, которая примерно в три раза больше, нежели у галогенных. Если ксеноновый свет установлен грамотно, то его использование не утомляет зрение, а также улучшает видимость в плохих условиях и в ночное время. Свет газоразрядных ламп интенсивнее отражается от дорожных знаков и разметки, что особенно важно по ночам. Также стоит отметить, что ближний ксеноновый свет способствует расширению зоны освещения, а дальний – удлинению.

Ксеноновые лампы. Виды и устройство. Работа и цветовая температура

Технология применения ксенона для освещения возникла несколько лет назад. Сегодня она уже достаточно популярна, и занимает значительную часть рынка. Ксеноновые лампы являются искусственным прибором освещения, в которых основным источником светового потока является не спираль, а электрическая дуга, возникающая в стеклянной колбе с газом, называемым ксеноном. Такие лампы способны светить очень ярким белым светом, который по своему спектру аналогичен дневному свету.

Конструктивные особенности

Ксеноновые лампы состоят из стеклянной колбы, вольфрамовых электродов и общего корпуса. Из колбы выкачан воздух, и ее объем заполнен специальным газом – ксеноном. У некоторых моделей имеется вспомогательный разжигающий электрод, например, у ламп вспышек.

Электроды предназначены для обеспечения прохождения электрического тока через газовую среду. Для того, чтобы газ начал светиться, требуется высокая мощность энергии, которая способна накопиться в конденсаторе, соединенном параллельно посредством резисторов. Эта энергия преобразуется в импульс высокого напряжения с помощью мощного повышающего трансформатора. Он разряжает конденсатор, тем самым пропускает через лампу большие токи за короткое время.

Колба из кварцевого стекла газоразрядной лампы изготавливается в виде прямой или согнутой трубки в виде буквы «U», спирали, или окружности (для расположения лампы вокруг объектива фотокамеры для получения фотографии без теней). В продаже можно найти лампу с колбой из сапфирового стекла. Разные виды стекол обеспечивают разный цвет свечения. Сапфир придает более чистый и яркий свет, а кварцевое стекло хуже пропускает поток света.

Электроды лампы впаиваются в трубку и соединяются с конденсатором, имеющим заряд высокого напряжения, достигающего 2000 вольт, в зависимости от состава газа и длины стеклянной трубки.

Третий дополнительный электрод имеется не во всех моделях ламп. Он называется разжигающим и предназначен для начальной ионизации газов, запускающей процесс разряда в лампе. В лампах вспышках обычно в качестве дополнительного электрода применяют рефлектор света.

Как работают ксеноновые лампы

Вспышка света возникает при пропускании через газ мощного импульса электрического тока, и ионизации, которая требуется для снижения электрического сопротивления газа, и более легкого протекания большого тока через газовое пространство лампы.

Начальная ионизация обеспечивается специальным трансформатором. Высоковольтный кратковременный импульс, подведенный на разжигающий электрод, образует первые ионы газа. В результате электрический ток начинает проходить через газ, от чего возбуждаются атомы ксенона. Это побуждает электроны переходить на орбиты, обладающие более высокой энергией. После возвращения электронов на свои прежние орбиты, они излучают фотоны, являющиеся разницей энергии этих орбит.

Давление газа в лампе может различаться в зависимости от величины лампы, и может быть от 0,01 до 0,1 атмосферы.

Разновидности

Ксеноновые лампы делятся на несколько видов по конструкции и сфере применения:

• Шаровые.
• Трубчатые.
• Керамические.

Шаровые ксеноновые лампы стали наиболее популярными из всех видов. Они используются в автомобилях для обеспечения его передним светом фар. Их устройство состоит из небольшой колбы, наполненной ксеноном. Электроды в лампе расположены на очень близком расстоянии друг от друга.

Керамические ксеноновые лампы применяются в фармацевтическом производстве. Их особенностью является использование керамической колбы и отверстия в ней для прохождения ультрафиолетового излучения. Такой свет применяется в медицине для лечения грибковых болезней головы и кожи.

Трубчатые ксеноновые лампы являются устройствами для создания освещения в жилых зданиях и помещениях. Электроды в них находятся на большом удалении между собой, поэтому для их функционирования необходим балласт. Такие лампы применяются для внешнего освещения складов, вокзалов и других общественных или промышленных объектов.

В зависимости от сферы применения ламп, они могут иметь цоколи разных исполнений, которые изображены на рисунке.

Цветовая температура

Основным параметром любых ксеноновых ламп считается цветовая температура светового потока. Этот условный параметр характеризует интенсивность и спектр светового излучения, и измеряется в кельвинах.

Существует несколько интервалов цветовой температуры:

• От 3200 до 3500 кельвин. Свет лампы с такой цветовой температурой подобен свету галогенной лампы и имеет желтоватый оттенок, отличается высокой интенсивностью освещения, достигающей 1500 люмен. В основных автомобильных фарах такого света будет недостаточно, поэтому их применяют в противотуманных фарах.
• От 4000 до 5000 кельвин. Световое излучение в этом диапазоне имеет нейтральный оттенок и наименьшие визуальные цветовые искажения. Такое излучение обладает повышенной интенсивностью освещения, более 3000 люмен. Такие качества позволяют использовать лампы для основного освещения автомобиля в основных фарах. Такие ксеноновые лампы включены в основную комплектацию новых автомобилей.
• От 5000 до 6000 кельвин. Повышение цветовой температуры более 5000 К приводит к возрастанию декоративного эффекта и снижению практической пользы. Такие лампы образуют белое освещение, что создает оригинальный эффект, но уменьшает интенсивность освещения, и снижается восприятие света глазами водителя: Предметы видны в черно-белом цвете, детали скрадываются. В некоторых зарубежных странах использование ксеноновых ламп с цветовой температурой более 5000 кельвин запрещено.
• От 6000 до 12000 кельвин. Монтаж таких ксеноновых ламп выполняется только из расчета создать некоторое впечатление, а на практике ничего хорошего от такого ксенона не будет. У таких ламп интенсивность света снижается до 2000 люмен, при движении на автомобиле в темное время водитель видит объекты в черно-белом цвете и плохо их различает. В торговых точках такие лампы уже не продаются, так как они считаются недостаточно эффективными.

Достоинства

• Повышенные параметры светоотдачи и яркости. Ксеноновые лампы обладают светоотдачей в несколько раз больше, по сравнению с галогенными лампами. Поэтому такие лампы стали использоваться значительно чаще в автомобильных противотуманных фарах для освещения ночной дороги. Они способны обеспечить идеальное освещение даже в самых темных местах.
• Длительный срок службы обеспечивается отсутствием нити накаливания, в отличие от обычных ламп или галогенных моделей. Они также могут применяться в экстремальных случаях, что является важным достоинством. В среднем такие газоразрядные лампы на автомобиле способны служить до 200 тысяч км пробега.
• Небольшой расход электрической энергии. Для функционирования лампы требуется мощность не больше 30 ватт, что позволяет продлить срок службы аккумуляторной батареи. Нагрузка ксеноновых ламп на бортовой компьютер в автомобиле также незначительная.
• Естественный цвет светового потока автомобильных фар. Галогенные лампы, также часто используемые в фарах автомобилей, создают желтоватый свет, который непривычен для человека, и иногда искажает объекты. В отличие от них, ксеноновые фары обеспечивают белый свет, повышающий безопасность движения в темное время.
• Повышенные показатели КПД. У обычной лампы накаливания этот параметр всего 30%, так как основная часть энергии расходуется на выделение тепла. Ксеноновая лампа излучает холодный свет, что означает незначительное нагревание приборов освещения. Большая часть энергии этих ламп направлена на освещение.

Недостатки

Высокая стоимость ламп относится к их недостаткам. Но это со временем окупается за счет длительного срока эксплуатации, экономии на отсутствии ремонта и редкой замены ламп.

Замена ксеноновых ламп доставляет некоторый дискомфорт. Рабочее давление лампы очень высоко, и при ее разрушении осколки лампы разлетаются на большое расстояние, повреждая предметы и объекты, находящиеся на пути. Поэтому чаще всего замена таких ламп должна выполняться только квалифицированными специалистами, имеющими при себе защитные средства в виде костюма и очков.

Советы по выбору

Подбор ксеноновых ламп зависит от конструктивных особенностей фар автомобиля, или прибора освещения. Если для фар предусмотрены лампы с одной нитью накаливания, то подойдут обычные газоразрядные лампы. Если в фары вставлялись двухнитевые лампы, то придется ставить биксеноновые лампы.

Они имеют в своей конструкции металлическую электромагнитную шторку, которая закрывает часть стеклянной колбы, чтобы обеспечивать переключение света с дальнего на ближний, и наоборот. При установке ксеноновых ламп на автомобиль часто приходится менять рефлекторы фар. Обычный рефлектор рассеивает свет, а для нормальной работы ксенона свет нужно фокусировать. Если рефлекторы не заменить, то вы будете ослеплять встречных водителей, что может привести к аварийной ситуации на ночной дороге.

К подбору завода изготовителя ксеноновых ламп нужно отнестись с большой ответственностью, так как от качества лампочек непосредственно зависит ваша безопасность во время движения, а также безопасность окружающих людей. Если лампа при движении внезапно потухнет, это может привести к непредсказуемым последствиям.

Гарантией качества ламп может послужить популярный бренд и наличие всего комплекта документов, которыми подтверждается качество товара и его оригинальность. Не следует приобретать дешевые ксеноновые лампы, если вам предлагают скидку и навязчиво рекламируют изделие. Качественные товары не могут стоить дешево.

О цветовой температуре ксеноновых ламп

Цветовая температура — термин, заслуживающий подробного рассмотрения. Она измеряется в Кельвинах (К) и используется, когда нужно описать цвет предмета, излучающего тепло и свет (например, свечка или спираль лампы накаливания). Цвет обычных предметов (например, фруктов или одежды) характеризуют длиной волны или частотой (например красный 625 — 740 нм, оранжевый 590 — 625 нм и т.д.). Отметим также, что 1 Кельвин = 1 градусу Цельсия, а градусы Цельсия переводятся в Кельвины по формуле K = °C + 273,15.

Проведем эксперимент — возьмем обычную электрическую лампочку и комнатный выключатель с регулятором освещенности. Плавно включаем свет, и в определенный момент спираль лампочки начнёт светиться еле заметным красным цветом. Если в этот момент измерить температуру спирали, то она будет равна примерно 1200 К. Говорят, что красному цвету соответствует цветовая температура 1200К. Продолжаем уменьшать сопротивление выключателя, спираль нагреется до температуры 2000 К, и ее цвет будет оранжевым, далее при 3000 К — желтым.

При 3683 K достигается температура плавления вольфрама и спираль перегорает, но если бы этого не произошло, то при температуре 4000-5500 К цвет излучения был бы белым, а при 6000 К голубоватым и далее ближе к фиолетовому. Эти цифры и есть цветовая температура нагретого излучающего тела. Цветовая температура ксенона. Ксенон разных цветов получают изменением состава газовой смеси в колбе лампы, от тепло-белого ближе к желтому

Факты из области фото и видеосъемки, например об использовании осветительных приборов и вспышек с температурой 5000-5500К, приводят сторонники мнения о том, что ксенон 5000К имеет самый что ни есть белый цвет. Но вся эта информация актуальна и полезна для фотографии и полиграфии. Если говорить об автомобильном свете, то наиболее предпочтительный – яркий и комфортный в условиях дорожного движения в темное время суток – ксенон с цветовой температурой 4300К (цвет прямого солнечного излучения). В подтверждение этому мнению есть следующие факты.

— штатный (заводской) ксенон на абсолютном большинстве автомобилей имеет цветовую температуру 4300К;
— контрастность предметов на дороге в свете ксенона 5000К ниже, чем в свете ксенона 4300К;
— чем выше цветовая температура, тем хуже воспринимаются объекты ночью на дороге и тем быстрее устают глаза водителя;
— в течение срока эксплуатации ксеноновых ламп меняется спектр их излучения в сторону повышения цветовой температуры, т.е. со временем они "синеют" (4300К перейдет в 5000К, 5000К — в 6000К и т.д.);
— при включении галогенного дальнего света (в сравнении с любым ксеноном он имеет желтый цвет) наблюдается контраст цветов, т.е. вы видите все предметы сначала в желтоватом дальнем свете, а затем по мере приближения к ним в холодно-белом или синеватом. Чем ниже цветовая температура ксенона, тем меньше контраст с дальним светом
— чем ниже цветовая температура ксеноновой лампы, тем выше ее светоотдача, т.е. лампы 4300К светят заметно ярче ламп 5000-6000К.