Charakterystyka i żywotność różnych świateł samochodowych

Znajomość żywotności różnych świateł samochodowych pozwala przewidzieć, kiedy należy wymienić ten element. Zapewnia to kierowcy większe bezpieczeństwo, zwłaszcza podczas jazdy nocą. Pamiętaj, że żywotność nie jest taka sama dla wszystkich typów żarówek. Zależy od technologii, warunków, częstotliwości i czasu użytkowania, a także jakości wykonania. Dlatego spośród wielu modeli halogenowych, ksenonowych lub LED musisz wybrać technologię żarówki, która będzie najbardziej odpowiednia. Oto, co warto wiedzieć.

Żarówki halogenowe

Reflektory halogenowe to tradycyjne żarówki żarowe. To najstarszy i najpopularniejszy model. Działają tak jak żarówki używane w domach, wykorzystując żarnik do wytwarzania światła.

Żarówka halogenowa składa się ze szklanej bańki. W jej wnętrzu gaz zwany „halogenem” pozwala jednocześnie zwiększyć temperaturę wewnętrzną i uzyskać wiązanie chemiczne z wolframem, aby wytworzyć jaśniejsze światło. W środku żarówki znajduje się prosty żarnik wolframowy, złożony z kilku zwojów ułożonych na określonej długości i o określonej średnicy, zależnie od żywotności i mocy żarówki: 35w, 55w, 60w, 65w, 100w itd. Pod napięciem spiralny żarnik stawia duży opór przepływającemu prądowi elektrycznemu, co powoduje jego nagrzewanie i stopienie. Opary wolframu w połączeniu z gazem halogenowym wytwarzają w ten sposób bardzo mocne światło.

Zwykła żarówka żarowa to technologia, która stopniowo znika z przemysłu motoryzacyjnego. Żarnik wytwarza bowiem około 90 % ciepła, które jest tracone, i tylko 10 % światła. Technologia halogenowa powoduje duże straty energii z powodu czerwonych i podczerwonych fal elektromagnetycznych. To właśnie dlatego zużywa dużo energii elektrycznej i ma krótką żywotność. Żywotność tych tradycyjnych żarówek z żarnikiem wynosi od 200 do 600 godzin. Pamiętaj, że żarówki halogenowe są również bardzo delikatne i źle znoszą uderzenia oraz wibracje.

Żarówki ksenonowe

Spośród różnych świateł samochodowych żarówki ksenonowe są najczęściej stosowane w samochodach klasy premium. W przeciwieństwie do żarówek halogenowych żarówki ksenonowe nie mają żarnika. Zamiast gazu halogenowego, takiego jak jod lub brom, wykorzystują ksenon. Ksenon to bardzo rzadki na Ziemi gaz szlachetny, który jest obojętny w większości reakcji chemicznych.

Żarówka ksenonowa, czyli żarówka wyładowcza, działa w złożony sposób i nie może działać bez elektronicznego modułu sterującego zwanego „ statecznikiem”. Wyposażony w system bezpieczeństwa, pełni on funkcję wzmacniającego „startera” i elektronicznego regulatora. Po włączeniu żarówki statecznik wytwarza wyładowanie elektryczne o napięciu około 25 000 woltów, które jest przykładane między dwiema elektrodami. Powstaje łuk elektryczny, który zapala ksenon zamknięty w małej szklanej bańce, nadając światłu charakterystyczny, lekko niebieskawy odcień. Aby utrzymać łuk elektryczny przy określonej mocy, podtrzymywany jest prąd o napięciu 85V. Można więc regulować moc, aby uzyskać światło mniej lub bardziej białe, z lekkim niebieskawym, a nawet fioletowym odcieniem, zależnie od zastosowanego prądu.

To wyjaśnia naturalne zabarwienie reflektorów ksenonowych, które emitują niebieskie światło, w przeciwieństwie do żarówek halogenowych, emitujących światło raczej żółte. W przypadku tych ostatnich biało-niebieski kolor światła uzyskuje się dzięki kolorowemu filtrowi fabrycznie umieszczonemu wokół żarówki.

Podsumowując, żarówki ksenonowe to złożona technologia, która w swoim czasie była prawdziwą rewolucją pod względem wydajności energetycznej, mocy i barwy światła. Ich odcień jest zbliżony do światła dziennego, w przeciwieństwie do światła żarówki halogenowej. Żarówka ksenonowa nie traci energii na ogrzewanie żarnika wolframowego: wytwarza jedynie łuk elektryczny, który zapala ksenon, co wymaga mniejszego zużycia energii elektrycznej. Reflektory ksenonowe działają więc dłużej niż żarówki wolframowo-halogenowe: ksenonowe przez około 1 000 do 2 500 godzin, a halogenowe tylko przez 200 do 600 godzin.

Główną zaletą ksenonu jest jego natężenie światła: 3 000 lumenów przy minimalnym zużyciu energii elektrycznej wynoszącym 35 W, w porównaniu z zaledwie 1 500 lumenami w przypadku żarówki halogenowej zużywającej 55 watów. Technologia ksenonowa zapewnia kierowcy lepszą widoczność i jaśniejszą wiązkę światła. Pamiętaj, że reflektory ksenonowe mają wprawdzie dobrą wydajność energetyczną, ale powodują duże straty elektromagnetyczne, zwłaszcza w zakresie fioletu i ultrafioletu.

Różne światła samochodowe: żarówki LED

LED to skrót od angielskiego wyrażenia „Light-emitting diode”, czyli po polsku „dioda elektroluminescencyjna”. Żarówka LED to układ optoelektroniczny, który emituje światło, gdy przepływa przez niego prąd elektryczny. Przekształca energię elektryczną w światło o precyzyjnie określonej barwie. W przeciwieństwie do ksenonu i halogenu wszystkie fale magnetyczne emitowane przez diodę LED znajdują się w zakresie widzialnym dla ludzkiego oka.

Początki reflektorów LED

Początkowo reflektory w technologii LED były zarezerwowane dla supersportowych samochodów z najwyższej półki: Audi, Lexus itd. Czasami stosowano je wyłącznie jako światła do jazdy dziennej, kierunkowskazy, światła cofania i światła stopu. Jednak od 2020 roku są coraz częściej stosowane w tak zwanych „standardowych” pojazdach. Coraz więcej pojazdów oferuje opcję full LED, czyli całe oświetlenie samochodu jest LED-owe. Jest to zrozumiałe, biorąc pod uwagę potencjał technologii LED. Oferuje ona jedną z najwyższych wydajności świetlnych na świecie, reakcję w tysięcznej części sekundy i piękny wygląd. Jedynym minusem dla producentów jest jej wyższy koszt w porównaniu z samochodem wyposażonym w żarówki halogenowe.

Dzięki upowszechnieniu diod LED i postępowi technicznemu samochodowe żarówki LED zrobiły prawdziwy krok naprzód. Nie mają nic wspólnego z pierwszymi żarówkami LED wprowadzonymi na rynek! Pamiętasz pierwsze generacje diod LED sprzedawanych jako zamienniki. Te żarówki LED były wyposażone w chipy COB (Chip on board), zapewniające wysoką wydajność świetlną (100 Lm/W). Nie zapewniały jednak dobrego oświetlenia drogi na światłach mijania ani drogowych, ponieważ światło emitowane przez chipy COB miało zbyt szeroki kąt.

Większość sprzedawanych wówczas diod COB sprawiała, że jazda była prawdziwą udręką dla osób, które miały pecha minąć samochód wyposażony w takie diody. Oślepianie było nieuniknione, nawet na światłach mijania! Światło było tak rozproszone i nieprecyzyjne, że mogło oświetlać bardzo szeroki obszar aż po wierzchołki drzew, nie oświetlając przy tym najważniejszych stref. Skutkowało to bardzo słabym skupieniem światła na drodze, gorszą widocznością przeszkód, krótszym zasięgiem oświetlenia i brakiem możliwości przejścia badania technicznego. To niezadowalające oświetlenie w dużej mierze przyczyniło się do złej reputacji zamiennych diod LED na początku ich stosowania.

Dzisiejsza technologia LED

Obecnie spośród różnych świateł samochodowych reflektory LED są bardzo wysokiej jakości. Najczęściej są wyposażone w nowej generacji chipy CSP High Power, z których większość przekracza 100 Lm/W, osiągając nawet 180 Lm/W. Najwydajniejsza technologia CSP to typ PIG (fosfor w szkle). Składa się z miniaturowych, bardzo mocnych i precyzyjnych chipów LED, rozmieszczonych w połączeniu eutektycznym na wysokiej jakości płytce PCB. Zmniejszony i precyzyjnie określony kąt świecenia pozwala uzyskać bardzo dokładne oświetlenie i niezwykle wysoką gęstość optyczną. To prawdziwa rewolucja w świecie oświetlenia samochodowego.

Niektóre żarówki LED osiągają bardzo wysoki strumień świetlny: do 7 500 lumenów brutto i 3 900 lumenów zmierzonych w rzeczywistych warunkach, przy zużyciu zaledwie 45 watów, w porównaniu z 2 200 rzeczywistymi lumenami w przypadku żarówki halogenowej o mocy 100 W, która zużywa dużo energii. Rzeczywista moc świetlna ksenonu o mocy 35 W wynosi około 3 000 lumenów, a niektóre współczesne diody LED osiągają około 5 000 rzeczywistych lumenów.

Zarządzanie ciepłem — prawdziwe wyzwanie

Największym wyzwaniem w przypadku samochodowych żarówek LED jest zarządzanie ciepłem. Podczas pracy chip LED wytwarza dużo ciepła wewnątrz. Część energii rozprasza się w postaci ciepła w wyniku dobrze znanego zjawiska zwanego „efektem Augera”. W przypadku żarówek LED o dużej mocy zjawisko to jest jeszcze bardziej wyraźne. Z tego powodu naukowcy opracowują w laboratoriach liczne systemy chłodzenia zintegrowane z żarówkami LED.

W zależności od mocy świetlnej żarówki LED stosuje się dwa rodzaje chłodzenia:

• Chłodzenie pasywne, stosowane w diodach LED o małej mocy. Najczęściej wykorzystują one system chłodzenia składający się z licznych aluminiowych żeberek lub miedzianych plecionek wykonanych z bardzo drobnej siatki.
• Chłodzenie aktywne, przeznaczone do diod LED o bardzo dużej mocy, wykorzystujące wentylatory połączone z systemami „Cooling Tube”, w których ciepło jest odprowadzane przez nadprzewodzący płyn.

Klucz do maksymalizacji żywotności diody LED jest bezpośrednio związany z jej zdolnością do odprowadzania ciepła. Dobre chłodzenie wydłuża żywotność i zwiększa moc świetlną diody LED. Warto podkreślić, że żarówki LED są najtrwalsze. Ich żywotność wynosi od 2 000 do 5 000 godzin. To wystarczy, by pokryć cały okres eksploatacji wielu pojazdów, co oznacza, że być może nigdy nie będziesz musiał wymieniać żarówek LED. Zużywają mniej energii niż konwencjonalne systemy, dzięki czemu ich użytkowanie jest atrakcyjne.

Halogenowe, ksenonowe czy LED — znasz już wszystkie cechy i żywotność różnych świateł samochodowych.