Instalace výbojek

V předchozím článku jsem "rozpitval" teorii zástavby výbojkového zdroje světla, tedy lidově xenonů do starších vozidel, vybavených světlomety s halogenovými žárovkami H4. Teď tedy uvedu trochu praxe. Jak jinak vždy se od teorie liší. Problémů je samozřejmě daleko více.

Trochu zopakování teorie na začátek nikdy neuškodí. Výbojky nejsou úplně novým zdrojem světla, první zmínky jsem o nich našel v roce 82 ve Světu motorů, v té době ovšem hella nenašla pro ně uplatnění. O několik let později se však začaly prosazovat ve vyšší třídě a v lepších výbavách drahých automobilů. Postupně se také vyvíjely, a tak zde teď máme druhou generaci výbojek, kterou zastupují typy D2R a D2S.  Rozdíl mezi těmito dvěma výbojkami je patrný na dalším obrázku.

Vlevo je typ D2S vpravo D2R.
Rozměrově jsou v podstatě shodné, liší se klíčem tak, aby nebyly v paticích záměnné. Typ D2R má "stínítko" nanesené na skle a toto stínítko by mělo zamezovat výbojce svítit jako žárovka v dálkovém módu. Podle typu se určuje i použití, zatímco D2S je určen do čočkových světlometů, D2R je určen do klasických světlometů, tedy lze ho použít i pro zástavbu místo H4. Při náhradě H4 je nutno vzít v potaz, že žárovka H4 má dvě vlákna a tedy dvě ohniska a není ji tedy možné v obou módech (tlumené/dálkové) nahradit výbojkou. Proto se výbojka používá pouze pro tlumené světlo. Výjimkou jsou jednotky typu P.E.S., viz obrázek.

Na obrázku je komplet P.E.S. čočkového světlometu s výbojkou D2S. Světlomet je na "zádech", aby byl dobře viditelný mechanismus elektromagnetu, který dělá celý zázrak bi-xenonů, tj. mechanicky odklápí clonku zpřed paraboly a přepíná tak mezi tlumenými a dálkovými.

Dále tu mám trochu nudných údajů o zastavovaném zařízení. Jednalo se o Litronic 4. generace, což je plně procesorově řízená jednotka (ECU). Pro každou výbojku je potřeba jedna tato jednotka, jednotky spolu komunikují sériovým rozhraním. Jednotky přímo ovládají motory řízení sklonu světlometů. Jako výbojku jsem použil D2R. Výbojka má dvojnásobnou svítivost při třetinové spotřebě. Výbojka potřebuje v autě se jinak nevyskytující napětí, pro start až 27kV, pro běžné napájení po startu pak 85V SS 400Hz. Spotřeba je 40A při startu (asi 400us), dále pak cca 20A po dobu 10 vteřin po startu a poté cca 10A, po ustálení je spotřeba 3A. Všechno jsou to však údaje, které jsou pro zástavbu nezajímavé, všechna potřebná napájení si jednotka vyrábí sama. Jediné co je podstatné je maximální proudový odběr při startu, pro který je nutno dimenzovat pojistky světel a průřez kabelů. Výrobcem doporučený průřez kabelů je 1,5mm2 a kabel pro každé světlo zvlášť.  Při poklesu napětí se výbojky samy vypnou, bohužel to však nezabrání případnému vybití akumulátoru při opomenutí zapnutých světel. Operační napětí je od 8-18V. Další z výhod výbojkového světla je nízká spotřeba, vysoká životnost. Mezi nevýhody pak patří především vyšší pořizovací cena a mnoho komponentů, vždy znamenajících vetší riziko závady. Barva (teplota) světla je také mnohem přirozenější, tedy bližší dennímu světlu na které jsme zvyklí.

Barevná teplota halogenových žárovek, výbojek a denního světla.

Vzhledem k tomu, že světlomet, který původně sloužil pro tlumené a dálkové světlo, funguje nyní pouze pro tlumené světla, je nutno zajistit také další zdroj světla pro dálkové světlomety. Jednoduché je to u vozidel, které mají v rámci hlavního světlometu, tlumený a dálkový světlomet každý s vlastní parabolou.

Elektronická jednotka - ECU

Trafo a konektor výbojky

Výbojka D2R

Problémy se dají lokalizovat čtyři:

• výroba redukce mezi H4 a D2R
• úprava světlometu pro uchycení
• úprava okolí světlometu
• úprava elektroinstalace vozidla

Problémy budou rozebrány v jednotlivých kapitolách instalace.
 

Redukce
Redukci je možno získat dvěma způsoby, nejlehčí je redukci koupit. Potom jsou vcelku dvě možnosti, jak redukci vyrobit. V předchozím článku jsem psal, že je možné vyrobit redukci i z části staré H4. Bohužel tato varianta se ukázala být prakticky neschůdnou. Plech, z kterého je tato část vyrobena, nevydrží vytažení o 3-4mm, které je nutné pro docílení správného umístění ohniska výbojky. Navíc při pokusech s tímto provedením se velmi špatně přidělávala clona a D2R nebyla v redukci dobře fixována.
Druhou možností, kterou doporučuji, je vyrobit redukci dle nákresu.

Nákres části pro vyfrézování.

Takto vypadá součást po 1. fázi, z kulatiny min. pr. 52 je vysoustružen tento tvar

V druhé fázi jsou vypilovány či vybroušeny plochy mimo úchyty na pr. 42.

Druhá fáze v reálu, vyřízneme, vybrousíme
Všechny rozměry jsou v mm, neuvedené údaje lze zjistit z patice H4, případně je volíme dle dalších potřeb, např. sílu vnitřního lemu tak, aby do něj bylo možno zašroubovat šroub. Nákresy nejsou v měřítku.
Tato redukce zajistí, že výchozí postavení zdroje světla (bodu) bude ve stejném místě jako tlumené vlákno u H4. Redukce je navržena tak, aby do ní šly použít jak D2R tak D2S.

V třetí fázi je potřeba udělat "klíč" pro výbojku, přesně v 0st (nahoře) uděláme závit a zašroubujeme dvojku šroubek, ten postačí jako klíč. Dále je třeba udělat stínítko tak, aby se výbojka chovala stejně jako H4. Rozuměj, H4 má přímo pod tlumeným vláknem zrcátko, které odřezává část paprsků směrem dolů. Výbojka toto nemá, proto musíme udělat kryt vnější, který bude dělat to samé. Neuvádím zde rozměry na něj, protože se v podstatě konstruuje podle světlometu. Některé světlomety totiž mají již vnitřní stínítko a je je tedy nutno vzájemně upravit tak, aby si nepřekážely. Jediné co zůstává, je uchycení šroubem v 180st. (dole) do redukce.

Obrázek hotové redukce se stínítkem. V horní části je vidět šroubek, který dělá klíč.

V některých případech je možno přední část stínítka úplně vynechat, vše je potřeba vyzkoušet. Záleží na tom, jaké stínítko je již ve světlometu.
Dále je potřeba redukci nabarvit, já použil vypalovací barvu, která pak dobře odolává zvýšeným teplotám.
 

Upevnění výbojky
Další problém přichází s upevněním výbojky, původní upevnění většinou nelze použít. Já měl na svém voze H4 upevněné pomocí pružných drátů. Vzhledem k tomu, že jsem nesehnal žádné pružné dráty, z kterých bych mohl vytvarovat vlastní držáky, použil jsem obyčejné svářecí dráty. Ze svářecího drátu jsem vytvaroval úchyt a pružnost, lépe řečeno nepružnost, drátu nahradil gumou mezi drátem a paticí výbojky. Bohužel se mi nepodařilo vymyslet vzhledem ke konstrukci světlometu uchycení přímo výbojky, takže i když je to nouzové řešení, držím výbojku přes patici.

Úprava okolí
Úprava okolí světlometu spočívá v nalezení nejvýhodnější polohy umístění pro jednotku a trafo, přičemž jste značně omezeni délkou VN kabelů. Proto je nutné u vozidel se zavazadlovým prostorem vpředu (Š120) udělat ke světlům přístup z "kufru". Dále pak upravit hrnce světel a samozřejmě udělat vhodné záslepky. Umístěním jednotek v zavazadlovém prostoru však naštěstí odpadá další problém mechanického zabezpečení a zabezpečení proti vniknutí nečistot vody atd. U vozidel s motorem vpředu je to jednodušší, prostoru je více, přístup lepší.
 

Elektroinstalace
Úprava elektroinstalace je vcelku jednoduchá. Zapojení jednotky, které má 17 kabelů, lze celkem zjednodušit na 3 kabely. Zem, zapalování a tlumená sv. S tím, že zbytečnou komunikační linku mezi moduly odbouráme, protože stejnak nebudeme používat elektrické nastavování sklonu a další vymoženosti. Protože ani nebudeme využívat diagnostiku, pouze jednotku jako měnič, můžeme původní signál zapalování, který napájí jen elektroniku, spojit s tlumenými sv.
Potřebujeme upravit signál světel tak, aby byl přítomen při tlumených i při dálkových a dále aby při přepínání ani na chvilku nespadl. Toto zadání jsem vyřešil nejjednodušším způsobem. Signály tlumených a dálkových světel jsem přes diody svedl dohromady a dále zapojil kondenzátor, který ovládané relé přidrží cca 500ms, což bez problému postačuje na přemostění doby přepnutí ovladače pod volantem a případně relátek jednotlivých světel.

Legenda
56A - tlumená
56B - dálková
D1,2 dioda např. 1N4148
C1 kondenzátor min. na 25V, kapacitu spočítat dle spotřeby cívky relátka, tak aby bylo drženo alespoň těch 500ms, v mém případě to bylo 2200uF
HID jednotka výbojek

Bohužel při konstrukci tohoto zapojení jsem opomněl jeden logický stav, tím je světelná houkačka, ta totiž v tomto zapojení "blikne" i s výbojkami, což není žádoucí. Proto se již připravuje další verze zapojení, kde nebude reagovat na dálková, pokud nejsou zapojené obrysovky. Toto zapojení ale vyzkouším asi až s bixenony, protože znova nehodlám mrznout při práci na autě.

Závěr
Na závěr jsem vzhledem k absenci automatického seřizování sklonu věnoval zvláštní pozornost seřízení světlometů a kontrole funkce ručního ovládaní sklonu.
Osobní zkušenosti z provozu, osvětlení vozovky je mnohem lepší, schopnost rozeznání předmětů se posune asi o třicet metrů. Světlo je teplotou a spektrem mnohem bližší dennímu. Přestože světlo neoslňuje o nic více než klasické halogenové, je protijedoucím řidičům daleko méně příjemné. Osvětlení dálkovými se téměř nezměnilo, akorát se divně mísí bílé světlo xenonů a obvyklé nažloutlé světlo dálkových.

UPOZORNĚNÍ:
Tato zástavba není povolena a navíc se nedá jednoduše "zatlouci". Zatím mne zastavil s těmito světly policista jen jednou a chtěl mi dát pokutu za použití modrých žárovek...
 

Slovník výrazů:
ECU - electronic control unit, elektronická řídící jednotka
HID - high intensity discharge
GDL - gas discharge lamp - výbojka
Ballast - jednotka, jednotky (trafa), vyrábějící vše potřebné pro provoz výbojky
 

A další vývojovou etapou bude zástavba bixenonů, které už zkouším doma na stole.

Nakonec bych chtěl ještě poděkovat za spolupráci při zástavbě Pavlovi Tatarovi