Eri auton valojen ominaisuudet ja käyttöikä

Eri autojen valojen käyttöiän tunteminen auttaa ennakoimaan tämän lisävarusteen vaihtamista. Se parantaa kuljettajan turvallisuutta etenkin yöaikaan ajettaessa. Huomaa, että käyttöikä ei ole sama kaikilla polttimotyypeillä. Se vaihtelee tekniikan, olosuhteiden, käyttötiheyden ja -ajan sekä valmistuslaadun mukaan. Sinun on siis valittava sopivin polttimotekniikka lukuisten halogeeni-, ksenon- tai LEDmallien joukosta. Tässä on, mitä sinun tulee tietää.

Halogeenipolttimot

Halogeeniajovalot ovat vanhanaikaisia hehkulamppuja. Ne ovat vanhin ja suosituin malli. Ne toimivat kuten kodeissa käytettävät lamput: valo tuotetaan hehkulangan avulla.

Halogeenipolttimo koostuu lasikapselista. Sen sisällä halogeeniksi kutsuttu kaasu nostaa sisälämpötilaa ja muodostaa kemiallisen sidoksen volframin kanssa, jolloin syntyy kirkkaampaa valoa. Polttimon keskellä on suoraviivainen volframihehkulanka, joka koostuu useista kierteistä. Niiden pituus ja halkaisija määräytyvät polttimon käyttöiän ja tehon mukaan: 35w, 55w, 60w, 65w, 100w jne. Jännitteisenä spiraalimainen hehkulanka vastustaa voimakkaasti sähkövirtaa, minkä seurauksena se kuumenee ja sulaa. Volframihöyryt muodostavat yhdessä halogeenikaasun kanssa erittäin voimakasta valoa.

Tavallinen hehkulamppu on tekniikka, joka on vähitellen katoamassa autoteollisuudesta. Hehkulanka tuottaa nimittäin noin 90 % hukkalämpöä ja vain 10 % valoa. Halogeenitekniikassa energiaa häviää runsaasti punaisten ja infrapunaisten sähkömagneettisten aaltojen vuoksi. Tämä ilmiö aiheuttaa suuren sähkönkulutuksen ja lyhyen käyttöiän. Näiden perinteisten hehkulankapolttimoiden käyttöikä vaihtelee 200–600 tunnin välillä. Huomaa, että halogeenipolttimot ovat myös hyvin herkkiä eivätkä kestä hyvin iskuja ja tärinää.

Ksenonpolttimot

Erilaisista auton valoista ksenonpolttimoita käytetään enimmäkseen korkealuokkaisissa ajoneuvoissa. Toisin kuin halogeenipolttimoissa, ksenonpolttimoissa ei ole hehkulankaa. Niissä käytetään ksenonkaasua halogeenikaasun, kuten jodin tai bromin, sijaan. Ksenon on maapallolla hyvin harvinainen jalokaasu, joka on useimmissa kemiallisissa reaktioissa inertti.

Ksenonpolttimo eli purkauslamppu toimii monimutkaisesti, eikä se voi toimia ilman elektronista ohjausyksikköä, jota kutsutaan ballastiksi. Turvajärjestelmällä varustettu ballast toimii vahvistavana käynnistimenä ja elektronisena säätimenä. Kun polttimo sytytetään, ballast tuottaa noin 25 000 voltin sähköpurkauksen, joka kohdistuu kahden elektrodin välille. Syntyy sähkökaari, joka sytyttää pieneen lasikupuun suljetun ksenonkaasun. Tämä antaa valolle sen erityisen, hieman sinertävän sävyn. Sähkökaaren ylläpitämiseksi ennalta määritetyllä teholla pidetään yllä 85 V:n virtaa. Tehoa säätämällä voidaan siis saada aikaan enemmän tai vähemmän valkoista valoa, jossa on hieman sinertävä tai jopa violetti sävy käytetyn virran tehon mukaan.

Tämä selittää ksenonajovalojen luonnollisen värin: ne säteilevät sinistä valoa, kun taas halogeenipolttimot tuottavat pikemminkin keltaista valoa. Halogeenipolttimoissa sinertävänvalkoinen valaistusväri saadaan aikaan polttimon ympärille tehtaalla asennetulla värisuodattimella.

Yhteenvetona voidaan todeta, että ksenonpolttimot ovat monimutkaista tekniikkaa, mutta ne olivat aikanaan todellinen vallankumous niin energiatehokkuuden, tehon kuin valaistuksen värinkin osalta. Niiden sävy muistuttaa päivänvaloa, toisin kuin halogeenipolttimon valo. Ksenonpolttimo ei hukkaa energiaa volframihehkulangan lämmittämiseen, vaan se muodostaa sähkökaaren, joka sytyttää ksenonkaasun ja kuluttaa siten vähemmän sähköä. Ksenonajovalot kestävät näin pidempään kuin volframi-halogeenipolttimot: ksenonpolttimoiden käyttöikä on noin 1 000–2 500 tuntia, kun taas halogeenipolttimon käyttöikä on vain 200–600 tuntia.

Ksenonin tärkein etu on sen valoteho: 3 000 lumenia ja vain 35 W:n sähkönkulutus. Halogeenipolttimo tuottaa vain 1 500 lumenia ja kuluttaa 55 wattia. Ksenontekniikka parantaa kuljettajan näkyvyyttä ja tuottaa kirkkaamman valokeilan. Huomaa, että ksenonajovalot ovat kyllä energiatehokkaita, mutta niissä tapahtuu suuria sähkömagneettisia häviöitä erityisesti violetin ja ultraviolettisäteilyn alueella.

Erilaiset auton valot: LED-polttimot

LED on lyhenne englanninkielisestä ilmauksesta ”Light-emitting diode”, joka tarkoittaa suomeksi valodiodia. LED-polttimo on optoelektroninen järjestelmä, joka säteilee valoa sähkövirran kulkiessa sen läpi. Se muuntaa sähköenergian valoksi, jolla on tarkka spektri. Toisin kuin ksenon- ja halogeenivaloissa, kaikki LEDin säteilemät magneettiset aallot ovat ihmissilmälle näkyvällä spektrialueella.

LED-ajovalojen alkuperä

Alun perin LED-tekniikkaa käyttävät ajovalot oli varattu erittäin urheilullisiin ja huippuluokan autoihin, kuten Audiin ja Lexukseen. Niitä käytettiin joskus vain päiväajovaloina, suuntavilkuissa, peruutusvaloina ja jarruvaloina. Vuodesta 2020 lähtien niitä on kuitenkin käytetty yhä enemmän niin sanotuissa ”tavallisissa” ajoneuvoissa. Yhä useampiin ajoneuvoihin on saatavana täys-LED-varustelu, eli auton kaikki valot ovat LED-valoja. Tämä on ymmärrettävää LED-tekniikan tarjoamien mahdollisuuksien vuoksi. Sen valotehokkuus on maailman korkeimpia, se reagoi millisekunnissa ja näyttää upealta. Valmistajien ainoa ongelma on sen korkeampi hinta verrattuna halogeenipolttimoilla varustettuun autoon.

LEDien yleistymisen ja teknisen kehityksen myötä autojen LED-polttimot ovat kehittyneet valtavasti. Ne ovat aivan eri tasolla kuin ensimmäiset markkinoille tulleet LED-polttimot! Muistatko ensimmäiset jälkiasennettavat LED-sukupolvet? Näissä LED-polttimoissa oli COB-siruja (Chip on board), joiden valotehokkuus oli suuri (100 Lm/W). Ne eivät kuitenkaan tuottaneet hyvää tievalaistusta lähi- tai kaukovaloina, sillä COB-sirujen säteilemän valon keila oli liian leveä.

Useimmat tuolloin myydyt COB-LEDit tekivät niiden kanssa vastaantulevien autojen kuljettajien elämästä todellista piinaa. Häikäisy oli väistämätöntä jopa lähivaloilla! Valo oli niin hajanaista ja epätarkkaa, että se saattoi valaista laajan alueen aina puiden latvoihin asti valaisematta kuitenkaan olennaisia alueita. Seurauksena oli, että tielle suuntautui hyvin vähän valoa, esteet näkyivät huonommin, valaistusetäisyys oli lyhyempi eikä auto läpäissyt katsastusta. Tämä heikkolaatuinen valaistus vaikutti merkittävästi jälkiasennettavien LEDien huonoon maineeseen niiden alkuaikoina.

LED-tekniikka nykyään

Nykyään erilaisista auton valoista LED-ajovalot ovat erittäin laadukkaita. Niissä käytetään enimmäkseen uuden sukupolven tehokkaita CSP-siruja, joista useimpien valotehokkuus ylittää 100 Lm/W ja voi olla jopa 180 Lm/W. Tehokkain CSP-tekniikka on PIG-tyyppinen (fosfori lasissa). Se koostuu erittäin tehokkaista ja tarkasti suunnatuista pienistä LED-siruista, jotka on kiinnitetty eutektisella liitoksella erittäin laadukkaaseen piirilevyyn. Kapea ja tarkasti määritelty valokeila tuottaa erittäin tarkan valaistuksen ja erittäin suuren optisen tiheyden. Tämä on todellinen vallankumous autojen valaistuksessa.

Joidenkin LED-polttimoiden valovirta on erittäin suuri: jopa 7 500 lumenia bruttona ja 3 900 lumenia todellisissa käyttöolosuhteissa mitattuna, vaikka sähkönkulutus on vain 45 wattia. Vertailun vuoksi paljon sähköä kuluttava 100 W:n halogeenipolttimo tuottaa todellisuudessa 2 200 lumenia. 35 W:n ksenonpolttimon todellinen valoteho on noin 3 000 lumenia, ja joidenkin nykyisten LEDien todellinen valoteho on noin 5 000 lumenia.

Lämmönhallinta on todellinen haaste

Suurin haaste autojen LED-polttimoissa on lämmönhallinta. Käytössä LED-siru kuumenee voimakkaasti sisältä. Tämä tunnettu ilmiö, jota kutsutaan Augerin ilmiöksi, muuttaa osan energiasta lämmöksi. Suuritehoisissa LED-polttimoissa ilmiö korostuu entisestään. Siksi tutkijat kehittävät laboratorioissa lukuisia LED-polttimoihin integroituja jäähdytysjärjestelmiä.

LED-polttimon valotehosta riippuen jäähdytystapoja on kaksi:

• Passiivinen jäähdytys pienitehoisille LEDeille. Niissä käytetään useimmiten jäähdytysjärjestelmää, joka koostuu useista alumiinirivoista tai erittäin tiheästä kuparipunoksesta.
• Aktiivinen jäähdytys erittäin tehokkaille LEDeille. Siinä käytetään tuulettimia, joihin on yhdistetty ”Cooling Tube” -järjestelmiä, joissa lämpö siirtyy suprajohtavan nesteen avulla.

LEDin käyttöiän maksimointi riippuu suoraan sen kyvystä poistaa lämpöä. Hyvä jäähdytys pidentää LEDin käyttöikää ja lisää sen valotehoa. On tärkeää huomata, että LED-polttimot ovat kaikkein pitkäikäisimpiä. Niiden käyttöikä vaihtelee 2 000–5 000 tunnin välillä. Tämä riittää monien ajoneuvojen koko käyttöiäksi, joten sinun ei ehkä koskaan tarvitse vaihtaa LED-polttimoita. Ne kuluttavat vähemmän energiaa kuin perinteiset järjestelmät, mikä tekee niiden käytöstä houkuttelevaa.

Halogeeni, ksenon tai LED – nyt tunnet erilaisten auton valojen ominaisuudet ja käyttöiän.