Лампы

В Великобритании первую лампочку продемонстрировал Джозеф Сван в 1878 г. С этого момента происходит их постоянное совершенствование. Формы и размеры ламп, используемых на транспортных средствах, а также их количество непрерывно меняются, соответственно растет номенклатура используемых ламп. На рисунке показан самый распространенный набор. Большинство ламп для освещения автомобиля — это лампы накаливания с вольфрамовой нитью, обычные или галогенные.

Рис. Стандартный набор ламп

В обычной лампе накаливания вольфрамовая нить нагревается электрическим током до раскаленного состояния. В вакууме температура нити приблизительно 2300 ‘С. Металл вольфрам — тяжелый химический элемент, его символ W, атомное число — 74, удельный вес — 19,3 г/см^3. Чистый металл имеет цвет от серо-стального до оловянно-белого. У него самая высокая точка плавления среди всех металлов — 3410 ‘С. Чистый вольфрам легко куется, гнется, тянется и прессуется, но в присутствии примесей становятся ломким и может быть обработан с большим трудом. Вольфрам окисляется на воздухе, особенно при высоких температурах, но стоек к коррозии и весьма незначительно подвержен воздействию большинства минеральных кислот. Поэтому вольфрам или его сплавы идеальны для использования в качестве нити электрических лампочек. Нить обычно намотана «спиралью в спирали», чтобы создать подходящую длину тонкого проводника в маленьком объеме и обеспечить малое механическое натяжение нити. На рисунке показана типичная нить лампы.

Рис. Нить в лампе выглядит как спираль из спирали

Если упомянутая выше температура превышена, даже в вакууме, то нить становится очень непрочной и разрушается. Вот почему напряжение, при котором эксплуатируется лампа, должно поддерживаться в строгих пределах. Вакуум в лампе предотвращает поток тепла от нити к корпусу, но ограничивает рабочую температуру.

Все более привычны становятся газонаполненные лампы, где стеклянная лампа заполнена под давлением инертным газом, например аргоном. Это позволяет нити, не перегорая, работать при более высокой температуре и испускать более яркий свет. Эти лампы дают больше света по сравнению с вакуумной лампой (около 17 лм/Вт против 11 лм/Вт).

Почти все транспортные средства теперь используют для фар вольфрамовые галогенные лампы, поскольку они в состоянии создавать примерно 24 лм/Вт (некоторые современные конструкции даже больше). Такая лампа служит долго, и ее колба не чернеет через некоторое время, как другие лампы. Почернение стекло происходит потому, что в обычных газонаполненных лампах за определенный период времени около 10% металла нити испаряется и оседает на стенках лампы. В галогенных лампах в газ, наполняющий колбу, вводится некоторое количество галогенов — главным образом, соединений йода. Название «галогены» происходит от греческих слов hal(os)- и gen(os), что означает «создающие соли». Четыре галогена — бром, хлор, фтор и йод — образуют группу VIIА периодической таблицы элементов. Они являются очень активными элементами и в свободном состоянии в природе не встречаются. Лампа заполняется газом под давлением в несколько бар.

Стеклянная колба, используемая для вольфрамовой галогенной лампы, сделана из расплавленного кремния или кварца. Вольфрамовая нить испаряется и здесь, но, продвигаясь к стенке лампы, атом вольфрама объединяется с двумя или более атомами галогена, образуя галоид вольфрама, который не осаждается на стенках лампы. Молекула галоида вольфрама двигается в потоке внутри газа лампы до тех пор, пока не коснется раскаленной нити, где распадется, возвращая атом вольфрам нити и освобождая атомы галогена. Вследствие этого баллон не чернеет, и световой поток лампы останется постоянным в течение всего срока службы. Кроме того, колба может быть сделана настолько малой, насколько позволяет размер нити, обеспечивая таким образом лучшую фокусировку. На рисунке показана вольфрамовая галогенная лампа фары.

Рис. Галогенная лампа

Ниже обсуждаются некоторые распространенные типы ламп.

Стержневая лампа

Стеклянная колба имеет трубчатую форму, нить натянута между медными колпачками, закрепленными по концам трубки. Эта лампа нашла широкое применение для освещения номера автомобиля и внутреннего освещения салона.

Миниатюрная лампочка с центральным контактом

Миниатюрная лампочка с центральный контактом (miniature centre contact — МСС) снабжена цилиндрическим байонетным цоколем с двумя расположенными по бокам направляющими штырьками. Лампа фиксируется в патроне поворотом на 90 градусов. Диаметр цоколя — приблизительно 9 мм. Лампа имеет единственный центральный контакт (single central contact — SCC), а второй контакт, обычно соединяемый с «землей», образован металлическим поколем. Выпускаются лампы различной мощности в пределах 1-5 Вт.

Бесцокольная лампа

Колба этих ламп имеет вид цилиндра с полусферическим донышком. Второй конец трубки сплющен и поддерживает проволочные выводы, изогнутые в противоположные стороны так, чтобы сформировать два контакта. Мощность ламп — до 5 Вт. они используются для подсветки приборной панели, боковых и стояночных огней. Они теперь очень популярны из-за низкой цены.

Однонитевая лампа со стандартным цоколем

Диаметр байонетного цоколя этих ламп — порядка 15 мм. В сферической или грушевидной колбе расположена единственная нить накала. Первый контакт в такой лампе — одиночный центральный контакт (SCC), второй контакт образован металлическим цоколем. Мощность лампы — обычно 5 или 21 Вт. Малая лампа (5 Вт) использует для передних или задних габаритных огней, большая (21 Вт) — для указателей поворотов, аварийных сигналов, огней заднего хола и задних противотуманных фар.

Двухнитевая лампа со стандартным цоколем

По форме и размеру эта лампа не отличается от рассмотренной выше, но содержит две нити. Один конец каждой нити связан со своим изолированным выводом, а два других конца присоединены к металлическому цоколю, образующему третий контакт (обычно соединяется с «землей»). Штырьки на цоколе смещены таким образом, чтобы две нити, которые имеют различную мощность потребления, не могли быть подключены неправильно. Одна нить используется для стоп-сигнала, а другая — для заднего габаритного огня. Они соответственно имеют мощность 21 и 5 Вт (лампа обозначается 21/5 Вт).