Принцип работы блока розжига ксенона: Устройство и принцип работы блока розжига

Блоки розжига ксенона — принцип работы

Балласт ксенона, или блок розжига, является необходимым компонентом, без которого замена (установка) лампочек в фарах не будет иметь практического результата. Большинству автомобилистов, сталкивавшихся с процессом замены элементов автосвета, известно, что наличие данного агрегата несколько осложняет процесс монтажа автоламп. Также его необходимо надежно фиксировать в подкапотном пространстве, а место для блока важно выбрать наиболее сухое, но и не слишком прогреваемое, чтобы не спровоцировать сбой.
 

Стоит ли ксеноновое освещение таких затрат? Определенно, стоит. Помимо повышения безопасности и улучшения внешнего вида, такой свет позволит существенно сэкономить средства и электроэнергию сети автомобиля. А чтобы качество работы элемента было непреложным, блок розжига должен работать, как часы.  

     

Напряжение, необходимое для того, чтобы разжечь ксенон в дуге лампочки, должно равняться 25000 Вольт. В противном случае, безвоздушное пространство просто не отреагирует на запал, а нити накаливания, как в галогенках, здесь нет.

 

При этом, для постоянного свечения в колбе достаточно обычного напряжения, заключенного в системе электроники автомобиля. Потому блок розжига и именуется балласт постоянного/переменного тока. Говоря иначе, данное устройство выполняет следующий ряд функций:
 

• создание напряжения для старта работы лампочки;
• регулировка напряжения до оптимального уровня;
• поддержание с лампочкой обратной связи;
• перезапуск лампы в случае угасания дуги.
   

Сразу стоит отметить, что угасание дуги случается крайне редко. Это происходит по причине неисправности ксеноновой проводки автомобиля (поврежденный контакт и прочие) или чтобы обеспечить перечисленные выше операции, в блок розжига включаются такие элементы, как блок управления и повышающий трансформатор, которые, по сути, относятся к электронике.

Блоком управления как раз и осуществляется процесс обратной связи с лампой. С его подачи подключается повышающий трансформатор, создающий необходимый уровень напряжения. Им же величина напряжения снижается до нормальной отметки, а, при необходимости перезапуска, снова повышается.   

Существующие разновидности   

С момента своего появления, блок розжига претерпел немало изменений. Это связано с тем, что первые модели часто выходили из строя, что значительно повышало стоимость использования ксеноновых ламп.

Сейчас, с учетом требований о размещении, значительно изменилась форма самих устройств. Так как лампы, работающие на ксеноне, помимо фар основного света, устанавливаются еще и в противотуманки, где, как правило, мало места под капотом, в производство пошел тонкий блок розжига (Slim). Классический корпус устройства (Normal) используется в тех случаях, когда подкапотное пространство позволяет найти достаточно сухое место. Ведь, несмотря на то, что последние модели оснащены защитой от влажности, лучше, все же, минимизировать контакты балласта с водой и грязью.

           

В том, что касается дополнительных улучшений, стоит отметить существование блоков розжига с обманкой. Это такой преобразователь сигнала, который позволяет обмануть бортовой компьютер в момент розжига и работы лампочки. Из-за разницы в мощности галогеновых и ксеноновых элементов, электроника может «подумать», что в системе произошел сбой и воспринять новые лампы, как поломку. Чтобы этого избежать, и необходим специальный резистор, который будет посылать бортовому компьютеру нужный сигнал. Другими словами, современные блоки розжига предусматривают все ситуации, которые могут возникнуть при замене штатных лампочек, на ксенон.

Блоки розжига: принципы и процесс работы

• Главная
• Новости
• Блоки розжига: принципы и процесс работы

Выберите язык

• 23 апреля 2018 14:14:47

Блок розжига ксеноновой автолампы, или, как его ещё называют, балласт, является неотъемлемым элементом ксенонового освещения. Без него установка лампочек в фарах невозможна, так как именно благодаря этому устройству лампочка начинает светить и поддерживается её горение. Сегодня мы постараемся объяснить принцип, по которому эти устройства работают, и расскажем о процессах, что происходят внутри балласта.

Мы не станем ссылаться на схемы каких-либо определённых приборов, так как производители блоков розжига разрабатывают для своих моделей уникальные алгоритмы, по которым они работают. Схема электроцепи одной модели определённой торговой марки, будет не очень корректной для другой. Впрочем, это и не важно. В балласте любой модели поэтапно происходят 3 процесса, что обеспечивают свечение лампочки:

• розжиг автолампы;
• поддержание стабильного свечения;
• контроль полноты электроцепи.

Ниже мы подробнее расскажем про каждый из этих процессов.

Розжиг ксеноновой автолампы

Ксеноновая лампочка — это устройство, похожее на газоразрядные лампочки дневного света, что часто применяются в быту. Отличие лишь в том, что свечение лампочки дневного света происходит вследствие накаливания электродов, а чтобы пробить газовую смесь, что наполняет колбу ксеноновой автолампы, необходимо высокое напряжение.

Согласно стандартной схеме, величина напряжения, которое необходимо для розжига лампочки, достигается при помощи разрядника. Происходит это следующим образом. На высоковольтную часть схемы подаётся напряжение, которое постепенно накапливается и в определённый момент пробивает разрядник. Делается это циклично, притом количество циклов, необходимое для накопления напряжения нужной величины, у балластов разных производителей тоже разное. Что до величины напряжения, при котором лампочка загорается, этот показатель может варьировать от 20000 до 30000 Вольт.

Поддержание работы ксеноновой автолампы

Этот процесс, который ещё называют «тлеющим», запускается сразу после розжига. На этом этапе задача балласта — поддерживать постоянный разряд, что обеспечивает свечение. Чтобы лампочка не затухала и не моргала, а давала стабильный пучок света нужной яркости, уровень напряжения порядка восьмидесяти Вольт должен поддерживаться на протяжении всего процесса работы лампы.

Контроль полноты электроцепи

Этот этап наступает после отключения лампы. Его суть заключается в контроле высоковольтной катушки, что подаёт напряжение при старте работы. После выключения лампочки, она не должна запускаться и подавать напряжение на цепь самостоятельно. То же самое должно происходить в случае, если лампа будет разбита, или повреждена электропроводка. Иначе, если балласт после извлечения (повреждения) лампы будет пытаться её повторно разжечь, человек может получить травму от удара током.

Перезапуск ксеноновой автолампы

В ходе эксплуатации автомашины, водители часто сталкиваются с разного рода «сюрпризами» в виде малых и более серьёзных неполадок. Одной из самых распространённых проблем является периодическое падение напряжения бортовой сети автомобиля. Такие сбои сказываются на работе всех узлов и органов транспортного средства. В том числе, они напрямую влияют и на работу осветительных приборов.

После падения напряжения ксеноновые лампочки могут попросту погаснуть. Некоторые производители блоков розжига запрограммировали свои устройства автоматически перезапускать лампы в случае, если произошёл такой сбой. Осуществляет эту операцию блок управления, который в случае необходимости подключает повышающий трансформатор, что создаёт необходимый уровень напряжения.

На сегодня существует множество видов блоков розжига, которые отличаются внешним видом, габаритами и внутренними схемами работы. Разумеется, производители постоянно совершенствуют и дорабатывают балласты, однако принцип работы у них не меняется с момента выпуска самых первых моделей. Современные балласты, разработанные с использованием новейших технологий, оснащены более эффективными управляющими блоками, которые умеют прогнозировать состояние автолампы и поддерживать процесс горения непрерывно, учитывая внешние факторы. Сегодня переход от стадии поджога, до стадии тления осуществляется очень плавно, что сказывается на сроках использования ксеноновых лампочек.

← Рейтинг комплекта ксенона в 2019 году  |  Ксеноновые лампы D2S и D2R →

 

Принцип работы автомобильных ксеноновых ламп ― 130.com.ua

При выборе автомобильного света водителю часто приходится задумываться над тем, какой тип лампы лучше всего подойдет для его автомобиля. Одними из самых популярных являются ксеноновые лампы. Они тем более, что стабильно работают в любых условиях и производят мощный, точно направленный световой поток, способный очень хорошо осветить пространство перед автомобилем.

Конструктивные особенности ксеноновых автомобильных ламп

Ксеноновые автомобильные лампы были специально разработаны как источники света высокой яркости. Они выдают световой поток высокой интенсивности, который образуется за счет выделения газа ксенона, спровоцированного дуговым разрядом, проходящим между двумя электродами. Светоотдача этого типа ламп может достигать 80 лм/Вт, это в несколько раз выше, чем у галогенных аналогов.

Их конструкция довольно проста. Электроды помещаются в специальную колбу, наполненную газовой смесью на основе ксенона и солей металлов. Газ находится под высоким давлением (в рабочем состоянии 30 атмосфер, а в режиме горения до 120 атмосфер). Ксеноновая лампа обычно имеет две колбы (внутреннюю и внешнюю). Внутренний просто используется как бензобак для смеси.

Особенностью этих ламп является то, что для их запуска и работы требуется специальный высоковольтный блок (блок управления или блок розжига). А от качества используемого блока управления будет зависеть надежность и стабильность работы лампы. Это необходимо для того, чтобы контролировать напряжение, необходимое для поддержания стабильного свечения лампы. Установка качественного блока розжига позволит лампе работать длительное время, благодаря тому, что на стадиях розжига, стабилизации и свечения рабочие параметры блока не будут отклоняться от установленных предельных значений нормы.

Чем отличается биксенон?

Помимо обычного ксенона производители предлагают биксеноновые лампы. Отличие их в том, что такая лампа может обеспечить сразу и ближний, и дальний свет. Какой тип ксенона выбрать, зависит от конструктивных особенностей автомобиля. Если он предусматривает, что и ближний, и дальний свет должны быть обеспечены только одной лампой в фаре, то тут как раз и требуется биксенон. Если лампы дальнего и ближнего света расположены в разных отражателях или вообще в разных фарах нужно брать классический ксенон. Для дальнего света в этом случае нужно купить еще комплект лампочек.

Принцип работы биксеноновых линз довольно прост. В таких лампах колба смещается с помощью электромагнита; в результате доступны два различных положения фокуса: ближний и дальний свет. Рефлектор отражает свет, излучаемый лампой, образуя также мощный световой поток, направленный на линзу. При этом между линзой и рефлектором находится специальная шторка. Если он находится в вертикальном положении, он отсекает небольшой участок светового потока, тем самым создавая фокус ближнего света. Если штора находится в горизонтальном положении, то световому потоку ничего не мешает, это позволяет сфокусировать основной луч.

Среди основных достоинств линз данной конструкции можно отметить: мощный, хорошо направленный световой поток, способный осветить всю ширину дороги. При езде ночью вы получаете широкий обзор, что значительно снижает вероятность аварии на дороге.

Зависимость цвета ксеноновых ламп от температуры свечения

Предлагаемые в магазинах ксеноновые лампы имеют определенные отличия. В частности, оттенок их свечения зависит от температуры свечения. Он может быть разным и желтым, и бело-голубым. От этого зависят и особенности их эксплуатации. Посмотрим какие лампы какой цвет дают.

4300К

Автомобильные ксеноновые лампы с температурой накаливания 4300К дают ровный свет с желтоватым оттенком. Как правило, их используют как антиблики или в налобных фонарях. Следует отметить, что штатные лампы, которые устанавливаются на машину на заводе, имеют температуру ровно 4300К. Это определяется их высокой светоотдачей, которая составляет около 3400 л, а также приятным для человеческого глаза цветом. Они не слепят и почти не привлекают внимание других водителей. Их свечение очень хорошо видно на мокром асфальте.

5000К

Автомобильные лампы с аналогичной температурой также имеют максимально приближенное к белому свечение. Они также обычно используются для установки в фары или противотуманные фары. Среди основных особенностей и преимуществ можно выделить то, что такие лампы имеют очень высокую светоотдачу, их мощность составляет порядка 3800-3900Л. Это максимально возможная светоотдача для автомобильных фар. В дороге их свечение не мешает другим участникам движения, так как белый цвет очень хорошо воспринимается человеческим глазом.

6000К

Лампы с цветовой температурой 6000К дают свет с легким голубым оттенком. Их сила света составляет около 2900-3000 л. То есть по мощности свечения они немного уступают своим собратьям с температурой 4300 и 5000К. У них есть еще один, более существенный недостаток, на мокрой дороге их света недостаточно для обеспечения хорошего уровня освещенности. Лампы с более низкой температурой гораздо лучше справляются с дорожным освещением в сырую дождливую погоду.

Преимущества ксеноновых ламп

Лампы этого типа очень практичны и имеют много преимуществ по сравнению с обычными лампочками. Есть несколько важнейших преимуществ:

• Высокая светоотдача.
• Экономически эффективны, они потребляют меньше энергии, что продлевает срок службы батареи.
• Световой поток высокой интенсивности.
• Свет генерируется посредством электрической дуги, он получается максимально естественным, очень похожим на дневной свет, который очень мягко воспринимается человеческим глазом.
• Долгий срок службы, такие лампы могут непрерывно светить более 2 тысяч часов, кроме того, они устойчивы к вибрациям, что также благотворно сказывается на времени их эксплуатации.
• Хорошее отражение от дорожной разметки и предупреждающих знаков, что значительно повышает безопасность вождения в сумерках или ночью.
• Отличная видимость в неблагоприятных погодных условиях (дождь, туман, снег). Это способствует тому, что водитель может заметить опасность на дороге. Особенность в том, что ксеноновые лампы не создают так называемый эффект «световой стены», то есть водитель будет видеть не капли дождя, а дорожное полотно.
• Низкий нагрев. В процессе работы в этих лампах в тепло преобразуется всего 6% энергии, для сравнения, у галогенных этот показатель составляет 40%.
• Бережное отношение к оптике. Установка ксеноновой лампы не влияет на состояние фар, оптика остается прозрачной. Нет лишнего тепла, поэтому фары не деформируются и не мутнеют.

Если вы хотите купить ксенон в Киеве, Харькове или Одессе, то в интернет-магазине 130.com.ua вы сможете подобрать варианты для любой марки автомобиля.

Купить автомобильные ксеноновые лампы

Материал по теме:

Ремонт старинного 40-киловольтного запальника ксеноновой лампы

Что общего между ксеноновыми лампами и изобретением радио? Коробка ниже представляет собой немецкий высоковольтный блок 1960-х годов, полученный CuriousMarc. в рамках аукциона. После некоторых исследований мы определили, что это воспламенитель Osram12, который генерирует импульс 40 киловольт3 зажечь ксеноновую дуговую лампу. Устройство не работало, так что я открыл его, разобрался с его схемой и починил, чтобы мы могли генерировать искры. Схема получилась очень похожей на катушку Тесла, хотя искры намного меньше.

Запальник, дающий хорошую искру 40 кВ.

Дуговая ксеноновая лампа излучает свет, создавая высокотемпературную плазму ионизированного ксенона между два электрода. Он излучает яркий белый свет со спектром, близким к дневному свету, и полезен для кинопроекторов, прожекторов и лабораторных работ. Хотя лампа питается от низковольтного сильноточного источника постоянного тока, для зажигания дуги требуется высоковольтная искра, и в этом состоит роль этого воспламенителя на 40 кВ.

Крупный план ксеноновой дуговой лампы Osram мощностью 4 кВт для кинотеатра. Изображение Hyperlight, CC BY-SA 2.5.

Искал информацию по этому запальнику. Единственное, что я нашел, это статья 1964 года под названием «Спектрофторофосфориметр». в котором описывалась экспериментальная установка для измерения спектров флуоресценции и фосфоресценции. В эксперименте использовалась ксеноновая дуговая лампа Osram мощностью 450 Вт, зажигаемая запальником Z2201, таким же, как этот. Исследование было проведено в SRI (Стэнфордский научно-исследовательский институт), всего в нескольких милях отсюда, так что есть большая вероятность, что Марк получил именно то устройство, которое использовалось в этом исследовании.

Выход воспламенителя находится на конусе, торчащем из коробки. Он также имеет пять винтовых клемм для входа 220 В, балласта и заземления. Фото предоставлено Марком Вердьелем.

Мы открыли блок, и я осмотрел необычные компоненты внутри. Большой трансформатор от 220 В до 7 кВ находится справа на фотографии ниже. Выходной трансформатор представляет собой красноватый плоский цилиндр сзади слева; выход этого трансформатора представляет собой соединительную стойку на передней панели устройства. Перед этим трансформатором темный желтоватый диск, конденсатор 1000пФ 20кВ. Самым необычным компонентом является керамический цилиндр спереди.

Внутри воспламенителя: трансформаторы, конденсаторы и разрядник.

Я проследил схему устройства6. Это высоковольтная цепь, которая также иногда используется в катушках Теслы (подробности). Это работает следующим образом: высоковольтный трансформатор повышает входное напряжение 220 В до 7 кВ. Это заряжает высоковольтный «накопительный» конденсатор до тех пор, пока на нем не будет достаточно напряжения, чтобы пробить искровой разрядник, вызывая искру на нем. Когда искровой разрядник срабатывает, он проводит ток при низком сопротивлении. Это создает высокочастотный резонансный контур между накопительным конденсатором и первичной обмоткой выходного трансформатора. Энергия передается во вторичную обмотку при гораздо более высоком напряжении, что дает выходное напряжение 40 кВ. По мере того, как энергия перемещается между первичной и вторичной обмотками, она рассеивается, пока разрядник не перестанет проводить ток и процесс не повторится. раз в секунду.5

Схема цепи катушки Тесла. Это менее популярная топология катушки Тесла, но именно она используется в запальнике. (У воспламенителя есть выход, а не тор, конечно.) Схема от Омегатрона.

Так где в этом блоке искровой разрядник? Оказывается, это керамический цилиндр. Я открыл цилиндр и обнаружил стопку из восьми металлических дисков с (возможно) угольными электродами в центре. Диски разделены слюдяными шайбами, оставляя зазоры 0,33 мм между каждой парой. Это образует серию из 7 крошечных искровых промежутков.

Искровой разрядник в разобранном виде, видна стопка контактных дисков и слюдяных изоляторов внутри керамической трубки.

Этот тип искрового разрядника известен как «гасящий искровой разрядник». Передатчики с искровым разрядником были первой формой радиопередатчика, использовавшейся с 1887 по 1920 год. Они использовали искру, чтобы передавать азбуку Морзе по радиоволнам (подробности). Гасящий искровой разрядник был одним из типов искрового разрядника, используемого в этих передатчиках, как показано на диаграмме ниже. Комбинируя несколько небольших зазоров, погашенный искровой разрядник может эффективно охлаждаться.

Схема погашенного разрыва, из телеграфа.

Ремонт

Мы осторожно подключили запальник к сети 220В, чтобы проверить его, но ничего не произошло. Я проверил различные части схемы, и все выглядело нормально. На фотографии ниже обратите внимание на розовый блок слева, который выглядит как деталь Lego. Это защитная блокировка, отключающая вход 220 В при снятии корпуса; на корпусе есть штыри, которые входят в зацепление с блокировкой, чтобы замкнуть цепь. В конце концов, мы выяснили, что в защитной блокировке было несколько ослабленных винтов, которые не соприкасались. Это было сложно найти, потому что, когда корпус был открыт, блокировка безопасности (конечно) была открыта.

Внутри воспламенителя. Выходной трансформатор (красноватый круглый блок) находится вверху, над ним находится желтоватый накопительный конденсатор. Керамический разрядник представляет собой цилиндр посередине. Розовый блок Lego-link — это защитная блокировка. Силовой трансформатор высокого напряжения находится внизу (видна этикетка). Т.

После затяжки всех винтов запальник заработал. Поскольку у нас не было ксеноновой дуговой лампы, вместо нее мы использовали устройство для генерации искр. Марк прикрепил медную полоску к центральному выходу и белый провод к земле. согнув их, чтобы образовался небольшой зазор. Он нажал на выключатель питания, чтобы получить короткие искры, как видно на видео ниже. (Поскольку текст на устройстве указывает, что устройство должно быть включено в течение менее 0,5 секунд, мы держали искры короткими, чтобы предотвратить перегрев.) Хоть ремонт и был разочаровывающим, по крайней мере, мы получили несколько хороших искр.

Заключение

Искровые разрядники генерируют радиоволны широкого спектра5; изобретатель Дэвид Хьюз впервые заметил эти помехи в 1878 году. Маркони экспериментировал с передатчиками с искровыми разрядниками. в 1890-х годах, обнаружив, как передавать телеграфные сигналы на короткие расстояния, а затем между континентами. Эта работа принесла Маркони Нобелевскую премию за изобретение радио. Видео CuriousMarc ниже более подробно объясняет, как генератор искрового разрядника привел к радио. Вакуумные лампы сделали передатчики с искровым разрядником устаревшими к 19 веку.20-х годов, но эти цепи искрового разрядника живут до сих пор, зажигая ксеноновые дуги в современных фарах.

Я сообщаю о своих последних сообщениях в блоге в Твиттере, так что следите за мной @kenshirriff для будущих статей. У меня также есть RSS-канал.

Примечания и ссылки

1. Возможно, вы знаете Osram как производителя фар4 и других источников света. История начинается с австрийского химика Карла Ауэра фон Вельсбаха, который открыл четыре элемента, а также изобрел газовую мантию (используемую в лампах Коулмана). и металлический кремень, используемый в зажигалках. Он зарегистрировал Osram в качестве товарного знака в 1906; название было комбинацией осмия и вольфрама (вольфрама), двух элементов, которые он использовал в нитях накаливания лампы. В 1919 году в Германии была образована компания Osram. ↩

2. В документе «Рекомендации Osram по устройствам управления и воспламенителям» обсуждаются свойства ксеноновых дуговых ламп, способы их питания. их и характеристики воспламенителей. ↩

3. Ниже показана передняя часть устройства. Siemens-Schuckertweke AG — немецкая инжиниринговая компания. который, я думаю, принадлежал Osram в то время. Под ним находятся предупреждения «Vorsicht! Hochspannung» («Опасно! Высокое напряжение») и круг с надписью «In diesen Zone keine Metallteile» («В этой зоне нет металлических деталей»). В центре обведенной зоны находится столб с винтовым зажимом; это соединение для выхода 40 кВ. Внизу находятся соединения для 220 В / 50 Гц, которые можно подавать максимум на 0,5 с, а также «zum Vorschaltgerät» (к балласту).

   Воспламенитель, вид спереди. Черный текст плохо читается под коричневой лицевой стороной.

   Наклейка на задней панели устройства (ниже) гласит ZX 501, Höchstzulässiger Lampenstrom 25 A (максимальный ток лампы 25 A), Zündkreis (цепь зажигания) 220 В/50 Гц, Zündsp. ок. 40 кВ (напряжение зажигания примерно 40 кВ), ОСРАМ — Лучший. — № (номер заказа) Z2201. »

   ↩

   Этикетка на задней панели устройства. Фото предоставлено Марком Вердьелем.

4. Ксеноновые фары также известны как фары HID (разряд высокой интенсивности). Эти фары излучают большую часть своего света от дуги через испаренные галогениды металлов, такие как йодид скандия. Однако для того, чтобы свет нагрелся настолько, чтобы испарить эти галогениды, требуются секунды или минуты. В течение этого времени запуска ксеноновая дуга обеспечивает освещение фары. Другими словами, ксеноновая дуга предназначена только для временного освещения, пока не начнут действовать галогениды металлов. Ксеноновым фарам требуется цепь воспламенителя/балласта для обеспечения высокого напряжения (25 кВ) для зажигания. и регулируемое напряжение (например, 0,41 А, 85 В) для питания фонаря. В этих автомобильных схемах используются современные технологии импульсного питания и намного меньше нашего воспламенителя. ↩

5. Мы измерили мощность воспламенителя и обнаружили, что он производит 2000-4000 очень коротких импульсов в секунду. Пики затухают очень быстро, поэтому они имеют длину около 1 мкс и представляют собой случайный шум в десятки мегагерц. Этот случайный шум имеет очень широкую полосу пропускания, что свидетельствует о том, что генераторы с искровым разрядником производят радиошум в широком спектре.

   Осциллограф регистрирует электрические помехи от воспламенителя в эфире. Изображение из видео CuriousMarc.

    ↩↩

6. Я проследил схему устройства и сделал грубую схему ниже. Прямоугольник без маркировки — это керамический цилиндр искрового разрядника.