Немного истории об автомобильных фарах. На первых машинах использовали примитивные фонари с восковыми свечами или керосиновыми горелками внутри, заимствованные от конных экипажей. Естественно, такие фонари плохо освещали дорогу, поэтому инженеры придумали более эффективную замену — ацетиленовое освещение: пара бочонков, один — с карбидом кальция, второй — с обычной водой. Перед ночной поездкой водитель устанавливал бочонки на автомобиль, открывал краником подачу воды, а последняя, попадая на карбид, способствовала выработке газа — ацетилена, который при горении дает достаточно мощный световой поток. Правда, через несколько часов бочонки приходилось перезаряжать, а фару, состоящую из зеркального отражателя и линзы, чистить от копоти. Позже автомобили начали оснащать газовыми, а именно пропановыми лампами. Вскоре на смену им пришли вакуумные лампы накаливания, в 1899 году французская фирма Bassee & Michel установила в автомобильную фару такую лампу, но конструкция получилась неудачной, поскольку угольная нить на неровных дорогах быстро приходила в негодность, а большой расход энергии требовал громоздких аккумуляторных батарей, поскольку генераторы на автомобили тогда не устанавливали. И только повсеместное появление генераторов и выпуск лампочек с вольфрамовыми нитями позволило оборудовать автомобильный транспорт электрическим освещением. Вот только свет оказался слишком ярким. Чтобы не слепить встречных водителей, придумали дополнительные шторки и задвижки, затем появилась двухнитевая лампа (с отдельными нитями для ближнего и дальнего света). В 1955 году, внедрили асимметричное освещение — когда фара со стороны пассажира светит дальше водительской.

 Форма головной оптики определяла дизайн автомобилей, долгое время фары оставались круглыми, на машинах 1960-х удалось внедрить квадратную оптику, а современные фары со «свободным отражателем» и вовсе развязали руки дизайнерам.

Разберемся с конструкцией нелинзованной фары: свет от лампы попадает на отражатель из металла, а затем проходит через рассеиватель — наружное стекло, состоящее из множества линз. Когда появился новый пластик, не дающий усадки при формовке деталей, инженеры создали отражатель со «свободной поверхностью», состоящий из множества сегментов (каждый направляет поток света на определенную точку). Это позволило заменить тяжелое стекло легким пластиком и отказаться от рассеивателя.

Фара «линзованная» (правильное название светотехника проекторного типа) устроена другим образом: свет от лампы попадает на отражатель, а затем направляется на специальный экран и собирающую линзу, которые формируют пучок света. Сегодня «линзы» можно встретить на многих автомобилях, поскольку они компактны и обеспечивают точный световой поток, Но поначалу инженерам пришлось решить проблему перегрева и избавляться от слишком резкой светотеневой границы, так как глаза человека слишком быстро устают от четкой границы между светом и тенью. На галогенных фарах эту проблему решают дифракционные кольца (риски на линзе), а на газоразрядных — установкой автоматического корректора, наличие которого в России и в Европе обязательно.

На сегодняшний день в фарах используются три источника света: газонаполненные и газоразрядные лампы, а также светодиоды.

Вот, собственно, мы и добрались до самого главного. Чем принципиально отличаются газонаполненные, газоразрядные и светодиодные лампы.

Газонаполненные – это галогенные лампы, которые устанавливают большинство производителей на свои автомобили ещё на заводе. Они состоят из герметичной стеклянной колбы, внутри которой размещены электроды и нить накаливания из вольфрама, а также закачана газовая смесь, чтобы «ловить» испаряющийся вольфрам и регенерировать нить.

Газонаполненные лампы можно разделить еще на несколько видов: стандартные, с повышенной светоотдачей (с усиленным световым потоком), всепогодные, повышенной мощности и так называемый псевдоксенон. Рассмотрим каждый вид ламп по отдельности.

Стандартные

Стандартные лампы – это галогенные лампы установленные на заводе, как правило, мощность таких ламп составляет 60 Вт для дальнего света и 55 Вт для ближнего.

С усиленным световым потоком

Это те же галогенные лампы, но имеющие маркировку, например, +30%. Это означает, что такая лампа даёт на треть больше света, чем тандартная. Её более яркий свет обеспечивается перенакалом нити, за счет чего снижается ресурс самой лампы. Такие лампы светят очень ярко, но при этом перегорают гораздо чаще, чем стандартные.

Всепогодные

Галогенные лампы, считающиеся наиболее эффективными в ненастную погоду. Свет таких ламп, как правило, имеет желтоватый оттенок, благодаря которому достигается лучшая освещённость дороги при плохой погоде.

Повышенной мощности

Эти лампы светят ярче за счёт более толстой и длинной спирали. Такие лампы потребляют больше энергии и сильно нагреваются. Не рекомендуется ставить такие лампы в штатную оптику, поскольку из-за высокой температуры нагрева фары могут деформироваться. Кроме того, может не выдержать и электропроводка. В отличие от стандартных, такие лампы имеют другие геометрические параметры спирали, из-за чего правильно отрегулировать фары будет очень трудно.

Псевдоксеноновые

Многих автолюбителей чарует голубоватый свет ксеноновых фар, поэтому производители, начали выпуск обычных галогенных ламп накаливания, создающих именно такое голубоватое, или просто более яркое, белое свечение. Достигается это благодаря покрытию колбы голубоватыми красителями, увеличением потребляемой мощности. Они неплохо освещают дорогу в сухую погоду, но во время дождя их  эффективность становится гораздо хуже, чем при использовании простой лампы, а из-за сильного нагрева фары, при попадании воды её стекло может лопнуть. После установки этих ламп световой пучок может сбиваться настолько, что правильно отрегулировать фары становится практически невозможно.

Газоразрядные 

Газоразрядные – (чаще именуемые «ксеноном») нити накаливания не имеют: колба заполнена парами ртути с добавлением смеси солей металлов и инертных газов, один из которых – ксенон. Световой поток высокой интенсивности получается за счет свечения газа, инициированного дуговым разрядом между двумя электродами. Ксеноновая лампа обладает спектром излучения максимально приближенным к солнечному свету, обеспечивая наиболее естественное освещение. Правильное название – HID-лампы (High Intensity Discharge газоразрядные лампы высокой интенсивности или в простонародье «ксеноновая лампа») стали применяться в автомобильных фарах с 1992 года. Первая газоразрядная ксеноновая лампа для автомобиля была разработана фирмой Philips и носила имя D2S и D2R. В чем отличие? D2S для линзованой оптики, а D2R для специально разработанной под ксенон рефлекторной оптики. У D2S ярче свечение, выше световая температура и больший спектр света.

Для поддержания нужного режима работы ксеноновой лампы и её пуска применяются специальные блоки розжига (балластные блоки). Сначала на лампу подается напряжение около 25.000 вольт, а далее поддерживается 80 вольт с частотой 300 Гц.

Существует так называемый биксенон – режимы ближнего и дальнего света работают либо за счет движения шторки, либо за счет передвижения самой колбы (лучше, чем первый вариант).

Ксеноновые лампы имеют массу преимуществ перед галогенными. Основные из них: яркий свет, хорошая освещенность, долговечность и низкое энергопотребление (35 Вт, галогенные потребляют 55).

Ксеноновые лампы имеют больший срок службы и составляет порядка 2800 – 4000 часов. Гарантированный срок службы галогенных 100 – 500 часов. Высокая вибростойкость обеспечивается отсутствием нити накаливания. При ксеноновом освещении обзорность лучше. Величина светового потока ксеноновой лампы гораздо больше, чем у галогенных ламп 3200 лм против 1500 лм. Ксеноновая лампа излучает  в 2,5 раза большую интенсивность света, что значительно помогает водителю улучшить видимость дороги. Геометрия освещенного участка дороги также улучшается, поскольку пучок света ксеноновой лампы шире. Лучи ксенонового света легко «пробивают» туман и освещают не капли дождя или тумана, а именно полотно дороги.

Ксеноновая лампа греется намного меньше, чем галогенная. Так при потребляемой мощности в 35 Вт у ксенона в тепло уходит порядка 7% энергии, в то время, как у галогенной лампы при потреблении минимум 55 Вт в тепло уходит около 40% энергии.

При покупке таких ламп необходимо правильно выбрать их световую температуру – это температура на поверхности источника излучения света. Наилучшее соотношение яркости света и восприятия его человеческим глазом достигается при температуре от 4 000 до 6 000 К. Штатный ксенон, как правило, имеет температуру 4 300 К. С увеличением световой температуры свет лампы становится более ярким, а его оттенки смещаются от желтовато-красных у ламп с температурой 4000 K до синеватых у ламп с температурой 7000 K.

Недостатки ксеноновых фар относительны. Можно выделить несколько основных:

Высокая стоимость. Помимо дороговизны ксенона надо учитывать, что в случае выхода из строя лампы лучше менять их в паре, поскольку со временем лампы белеют (примерно через 200 часов работы) и изменяется спектр излучения.

Ксеноновая лампа не рассчитана на установку в обычную рефлекторную оптику, поскольку в этом случае добиться правильной регулировки фар будет очень и очень сложно, а в некоторых случаях даже невозможно. Большинство HID–ламп должно устанавливаться исключительно в линзованную оптику.

Однако на сегодняшний день существуют производители, которые выпускают ксеноновые лампы для рефлекторной оптики, но комплект таких ламп стоит порядка 400 долларов.

Запрещено использовать газоразрядные лампы в тех фарах, в которых возможность установки ксенона не предусмотрена конструкцией. Если конструкция фары позволяет использовать ксенон, значит использовать можно, но обязательное условие: при этом должен быть гидрокорректор и омыватель фар.

Светодиод — полупроводниковый прибор, который вырабатывает свет при прохождении тока. Полупроводник потребляет меньше энергии и срабатывает быстрее традиционной лампочки, отличается фактически неограниченным сроком службы и минимальными размерами. Сейчас светодиодам поручают в основном второстепенные задачи, ими оснащают стоп-сигналы, габаритные и дневные ходовые огни. Потому, что полупроводниковая оптика имеет множество недостатков. Даже лучшие светодиоды не способны по светоотдаче догнать ксеноновые лампы и остаются на уровне хороших галогенных ламп, что требует обязательного применения отражателя. Также диодные фары требуют отдельной системы охлаждения и отличаются необычайной дороговизной.