Lystekniske grundprincipper

Basic principles of vehicle interior lighting technology

Lysteknikken spiller en stor rolle i biler med hensyn til sikkerheden for både en selv og andre trafikanter På denne side gennemgår vi grundprincipperne i lysteknik i biler og viser opbygning og funktion for de mest udbredte lyskilder. Sidst, men ikke mindst, kan du herunder finde årsagerne til, at lyskilder svigter, samt praktisk tips til udskiftning af dem.

De følgende tekniske informationer og praktiske tips er udarbejdet af HELLA for at hjælpe bilværkstederne professionelt med deres arbejde. De informationer, der gives på denne hjemmeside, må kun benyttes af brancheuddannede fagfolk.

Lystekniske størrelser

Herunder følger en oversigt over de vigtigste lystekniske grundbegreber og tilknyttede enheder til måling af pærers/lygters funktioner:

Lysstrøm Φ

Enhed: lumen [lm]

Lysstrømmen F er betegnelsen for en lyskildes samlede udstrålende lyseffekt

Lysstyrke I

Enhed: candela [cd]

Lysstyrken er den del af lysstrømmen, der udstråles i en bestemt retning.

Belysningsstyrke E

Enhed: lux [lx]

Belysningsstyrken E angiver forholdet mellem den lysstrøm, der rammer en flade, og det belyste areal.

Belysningsstyrken er 1 lx, når en lysstrøm på 1 lm fordeles jævnt på et areal på 1 m².

Lysintensitet L

Enhed: Candela pr. kvadratmeter [cd/m2]

Lysintensiteten L er det indtryk af lyset, som øjnene får af en lysende eller belyst flade.

Lysudbytte ŋ

Enhed: lumen pr. watt [lm/W]

Lysudbyttet h angiver, med hvilken effektivitet den tilførte elektriske effekt omsætter til lys.

Farvetemperatur K

Enhed: Kelvin [K]

Kelvin er enheden for farvetemperatur. Jo højere temperatur en lyskilde har, desto højere er andelen af blåt lys i farvespektret, og andelen af rødt lys tilsvarende mindre.

En glødepære med varmt hvidt lys har en farvetemperatur på ca. 2700 K. En gasudladningspære (D2S) har med 4250 K et køligt hvidt lys, som med sin farve ligger tættere på dagslys (ca. 5600 K).

Lyskilder

Lyskilder er temperaturudstrålende elementer, der frembringer lys via varmeenergi. Det betyder, at jo kraftigere en lyskilde opvarmes, desto højere er lysstyrken.

Den beskedne virkningsgrad af temperaturudstrålende enheder (8 % lysstråling) muliggør kun et relativt ringe lysudbytte i modsætning til gasudladningspærer (28 % lysstråling). I den senere tid er man også begyndt at anvende LEDer, også kaldet lysdioder, som lyskilde i biler.

Glødepære

Glødepærer (vakuumpærer) hører til temperaturudstrålende enheder, hvor tilførslen af elektrisk energi får en glødetråd af wolfram til at gløde.

Som nævnt er lyseffekten fra en standardpære relativt lav. Hertil kommer at alle lystekniske værdier reduceres, og et levetiden er relativt kort, pga. fordampede wolframpartikler, hvilket ses som en tydeligt sværtning af glaskolben.

Halogenpære

Halogenpæren har en række klare fordele i forhold til den klassiske glødepære. Ved at tilføre en lille mængde halogenatomer, som f.eks. jod, kan sværtningen af pærens glaskolbe reduceres.

I kraft af den såkaldte "kredsproces" kan halogenpærer drives med højere temperaturer, med samme holdbarhed, og de giver dermed en højere virkningsgrad.

Kredsprocessen i en halogenpære

Wolframtråden bringes til at gløde ved tilførsel af elektrisk energi. Derved fordamper der metal fra glødetråden. Som følge af en halogenfyldning (jod eller brom) i pæren stiger glødetrådens temperatur til tæt på smeltepunktet for wolfram (ca. 3400 °C).

Herved fremkommer den høje lyseffekt. Det fordampede wolfram forbinder sig i umiddelbar nærhed af den varme væg i glaskolben med fyldgassen til en gas (wolframhalogenid), som er gennemsigtig. Hvis gassen igen kommer i nærheden af glødetråden, nedbrydes den pga. den glødetrådens høje temperatur og danner et ensartet lag af wolfram.

For at kredsprocessen kan fortsætte, skal den udvendige temperatur af pærens kolbe være 300 °C. Derfor skal kolben, der består af kvartsglas, ligge tæt på glødetråden.
En yderligere fordel herved er, at man kan arbejde med et højere tryk og dermed modvirke fordampningen af wolfram.

Også gassammensætningen i kolben er bestemmende for lysudbyttet. Ved tilførsel af små mængder ædelgasser, f.eks. xenon, reduceres varmeoverførslen fra glødetråden.

Der findes to forskellige typer af halogenpærer. H1, H3, H7, H9, H11, HB3 har kun én glødetråd. De benyttes til nærlys og fjernlys. H4-pæren har to glødetråde, én til nærlys og én til fjernlys.

Glødetråden til nærlys har en afdækningskappe. Den har til opgave at dække for den blændende del af lyset og at danne lys-mørke grænsen.

H1+30/50/90 og H4+30/50/90 er videreudviklinger af de konventionelle H1- og H4-glødepærer med en fyldning af beskyttelsesgas.

Fordele / forskelle for halogenpærer i forhold til standardpærer

Tyndere glødetråd
Kan drives med højere temperaturer
Højere lysintensitet, op til 30/50/90 % mere mellem
50 og 100 meter foran bilen og omkring 20 meter længere belysning af vejbanen.
Større køresikkerhed om natten og i dårligt vejr

H7-pærer har i sammenligning med H1-pærer større lysintensitet, reduceret effektforbrug og bedre lyskvalitet. Disse pærer fås også som H7+30/50/90.

Halogenpærer med blåt skær

I nogen tid har man også kunne få halogenpærer med et blåt skær. Disse pærer har i modsætning til de normale halogenpærer et blåhvidt lys (op til 4000 K) og er dermed tættere på dagslyset. Øjet opfatter lyset som kraftigere og rigere på kontrast. Det skal bidrage til, at man kan køre længere uden at trættes. Det er imidlertid et subjektivt indtryk.

Hvis man ønsker den maksimale lyseffekt, er man bedre tjent med +30/50/90-pærerne.

Blinklygter

I blinklygter har man hidtil benyttet pærer med kolber, der var lakeret gule. Til designorienterede bilejere fås der også Magic-Star-blinklyspærer Når de er slukket, er de næsten ikke til at se i den sølvfarvede reflektor. Først når de tændes, afgiver de det karakteristiske gule lys med den normale lysstyrke.

Ved at påføre flere interferenslag på pærens kolbe blokeres der for bestemte dele af det lysspektrum, der udstråles af glødetråden. Kun det gule lys kan trænge gennem lagene, så det er synligt.

Gasudladningspærer

Gasudladningspærer genererer lys på basis af det fysiske princip om elektrisk udladning. Ved at påtrykke en tændspænding fra en forkoblingsenhed (op til 23 KV ved 3. generations HELLA-strømforsyninger) ioniseres gassen mellem pærens elektroder (fyldning af ædelgassen xenon og en blanding af metaller og metalhalogenider), så den bringes til at lyse vha. en lysbue.

Under en kontrolleret tilførsel af vekselstrøm (ca. 400 Hz) fordamper de flydende og faste stoffer pga. den høje temperatur. Pæren når først sin fulde lysstyrke efter nogle sekunder, når alle bestanddele er ioniserede.

For at undgå, at pæren ødelægges som følge af ukontrolleret, voksende strøm, bliver strømmen styret af en forkoblingsenhed. Når den fulde lyseffekt er nået, kræves der kun en driftsspænding (ikke tændspænding) på 85 V for at holde den fysiske proces i gang. Lysstrøm, lysudbytte, lysintensitet og levetid er væsentligt bedre end i halogenglødepærer.

Gasudladningspærer inddeles efter deres udviklingstrin: D1, D2, D3 og D4. Her står „D“ for „Discharge“, dat engelske ord for udladning. Der er til dels betydelige forskelle mellem de enkelte generationer. Således har D1-pærer – de oprindelige xenon-pærer – et integreret tændelement. Derimod består D2-pærerne kun af selve pæren med sokkel, og de har i modsætning til alle andre udviklingstrin af automotive gasudladningspærer ikke nogen ydre beskyttelseskolbe af glas omkring udladningsrøret. Alle videreudviklede versioner har en UV-beskyttelseskolbe og er væsentligt mere stabilt udformet.

Det forekommer ofte, at den gamle D1-pære forveksles med den nuværende D1-S/R pære med integreret tændmodul. De nuværende videreudviklede trin af D1- og D2-pærerne, D3-, hhv. D4-pærerne, er mere miljøvenlige uden kviksølv. På grund af de forskellige elektriske parametre (42 V i stedet for 85 V brændespænding ved samme effekt) kan D3- og D4-pærer ikke benyttes sammen med styreenheder til D1- eller D2-pærer.

Sammenligning af glødetrådspære (halogen) og lysbue-gasudladningspære (xenon)

Sammenligning af glødetrådspære (halogen) og lysbuepære (xenon)

	Halogen-pære (H7)	Gasudladningspære
Lyskilde	Glødetråd	Lysbue
Lysintensitet	1450 cd/m2	3000 cd/m2
Effekt	55 W	35 W
Energiresultat	8 % lysstråling 92 % varmeudstråling	28 % lysstråling 58 % varmeudstråling 14 % UV-stråling
Levetid	ca. 500 t	2500 t
Vibrationsfast	Delvis	Ja
Tændspænding	Nej	Ja, 23.000 V (3. generation)
Styreelektronik	Nej	Ja

Bilpærer — Pærer til biler skal være standardiserede iht. ECE-R37 hhv. -R99. Det skal gøre det muligt at skifte pærer, og på den anden side skal forveksling med andre typer af pærer undgås.

Der kan findes følgende påskrifter på pærer

Producentens navn
6 eller 6 V, 12 eller 12 V, 24 eller 24 V står for den nominelle spænding i henhold til ECE-regulativ 37.
H1, H4, H7, P21 W står for den internationale kategoribetegnelse for ECE-standardiserede pærer, f.eks. 55 W.
E1 angiver, hvilket land lyskilden er testet og godkendt i. 1 står for Tyskland.
"DOT" betyder: også godkendt til det amerikanske marked.
„U“ betyder UV-reducerede pærer iflg. ECE. Disse pærer benyttes f.eks. i forlygter med dækglas af plast.
Det godkendelsessymbol, som den godkendende myndighed har tildelt, f.eks. E1 (Kraftfahrtbundesamt i Flensburg) står også på pæren og er enten 37 R (E1) + et femcifret tal eller blot (E1) + et trecifret tal (også alfanumeriske tegn, se ill.).
De fleste pærer har kodede producentsymboler. Det gør det muligt at følge den tilbage til producenten.
Da det ikke er alle pærer, der har plads til mærkning, er det kun følgende oplysninger, der kræves af myndighederne: producent, effekt, afprøvningssymbol og godkendelsessymbol.

Faktorer der påvirker en lyskilde

På trods af regenereringen inde i pæren opbruges wolframtråden efterhånden, hvilket begrænser levetiden.

Negative faktorer

Mekanisk belastning som følge af stød og vibrationer
Høje temperaturer
Tænding
Spændingsspidser
For høj spænding i ledningsnettet
Høj lysintensitet som følge af ekstrem
glødetrådstæthed

Positive faktorer

Fyldetryk
Fyldgas

Levetiden og lysudbyttet afhænger kraftigt af bl.a. den faktiske forsyningsspænding.

Som tommelfingerregel gælder: hvis forsyningsspændingen til en pære øges med 5 %, så stiger lysstrømmen med 20 %, men samtidigt halveres levetiden.

Påvirkninger: diagram over levetid vs. spændingsforøgelse

Derfor benyttede man formodstande i nogle biler, således at forsyningsspændingen ikke oversteg 13,2 V. I moderne biler sikrer pulsbreddemoduleringen, at spændingen tilpasses.

Ved underspænding, f.eks. i tilfælde af en defekt generator, er forholdene helt omvendt. Lyset er nu mere rødligt, og lysudbyttet er tilsvarende mindre.

Lysteknik, tips - lyskilder

Xenon-forlygter anvender højspænding til tændingen, og derfor skal stikket til forkoblingsenhedens spændingsforsyning altid tages af inden arbejde på forlygterne.
Ved isætning af en ny pære må man ikke berøre glaskolben, da fingeraftryk kan brænde fast og sløre lyset.
Hvis en xenon-pære går i stykker i et lukket rum (værksted), skal lokalet udluftes for at undgå sundhedsfare pga. giftige gasser. D3- og D4-xenon-pærer indeholder ikke kviksølv, og de er derfor mere miljøvenlige.
Standard glødepærer og halogenpærer indeholder ingen miljøskadelige stoffer og kan bortskaffes med almindeligt husholdningsaffald.
Xenon-pærer er farligt affald. Hvis pæren er defekt, men glaskolben stadig er intakt, skal den bortskaffes som farligt affald, da blandingen af gas-metaldamp indeholder kviksølv og derfor er meget giftig at indånde. Hvis glaskolben er ødelagt, f.eks. ved en ulykke, kan xenon-pæren bortskaffes med almindeligt affald, da kviksølvet er fordampet.
I D3- og D4-xenon-pærer er kviksølvet erstattet med det ugiftige zinkjodid. Disse pærer kan bortskaffes med almindeligt husholdningsaffald.
Affaldskategorinummeret til bortskaffelse er: 060404.
Vedrørende LEDer er der ingen særlige råd, da de som regel ikke kan udskiftes.

Slet ikke nyttigt

Meget nyttigt

Find reservedele

Registreringsnummer Manuel køretøjsidentifikation OE-nr.

Find reservedele

Simpel identifikation af køretøjer med KBA-nummer Bestem også reservedele med OE-numre Detaljerede produktoplysninger Find grossister i nærheden af dig