자동차의 HID 램프(고휘도방전램프)

HID헤드램프란

Xenon HID(High intensity Discharge)전구는 Xenon을 포함한. 여러 종류의 초정밀 방전전구입니다. Xenon ligh.t는 가스방전의 원리를 근간으로 하는데 금속염제와 불활성 기체가 채워진 관에 들어있는 두개의 전극사이에서 둥근호 모양의 둥근 호 모양의 빛이 만들어집니다

 

발광 원리

HID램프의 기본원리는 형광램프와 동일하며, 발광관내의 방전에 의해 빛을 발산합니다. 그러나, 형광램프에 비하여 발광관내에 첨가된 화합물의 내부압력(밀도)과 온도가 높기 때문에 다량의 가시광선이 발생합니다.

따라서, 형광램프는 방전시 낮은 증기압으로 자외선이 대부분이지만, HID램프는 발광관내의 첨가물(금속 할로겐화물)의 종류에 따라 다양한 광색을 고효율로 발광시킬 수 있습니다. 수은 및 고압나트륨 램프는 발광관내에 단일의 화합물을 첨가하여 각각 특유의 광색을 발산합니다. 그러나, 메탈 할라이드램프는 수은, 나트륨, 토-륨, 인-듐, 스칸듐등의 금속을 요소와 화합시 폭 넓은 연속 스펙트럼을 발생시켜 자연광에 가까운 연색성이 우수한 백색광을 방출할 수 있습니다. 

 

점등 방식

HID램프를 점등하기 위해서는 백열램프와 달리 반드시 안정기가 필요하며, 램프를 시동시키는 방법에는 아래와 같이 2가지 방식이 주로 사용됩니다.

 

보조전극을 이용한 점등회로

전원이 인가되면, 주 전극과 보조 전극사이에 미약한 방전이 발생합니다. 방전의 열로 주 전극간의 주 방전으로 발전시켜 램프를 시동시키는 방식으로 주로 수은램프에 채택됩니다

 

이그나이터를 이용한 점등회로

점등 보조장치(이그나이터)를 사용하여 고전압 펄스를 발생시켜 램프를 점등하는 방식으로, 주로 고압 나트륨 및 메탈 할라이드램프에 이용됩니다. 

 

기본원리

HID램프의 기본원리는 형광램프와 동일하며, 발광관내의 방전에 의해 빛을 발산합니다. 그러나, 형광램프에 비하여 발광관내에 첨가된 화합물의 내부압력(밀도)과 온도가 높기 때문에 다량의 가시광선이 발생합니다.

따라서, 형광램프는 방전시 낮은 증기압으로 자외선이 대부분이지만, HID램프는 발광관내의 첨가물(금속 할로겐화물)의 종류에 따라 다양한 광색을 고효율로 발광시킬 수 있습니다. 수은 및 고압나트륨 램프는 발광관내에 단일의 화합물을 첨가하여 각각 특유의 광색을 발산합니다. 그러나, 메탈 할라이드램프는 수은, 나트륨, 토-륨, 인-듐, 스칸듐등의 금속을 요소와 화합시 폭 넓은 연속 스펙트럼을 발생시켜 자연광에 가까운 빛을 만들어 주게 됩니다.

 

 

 

구성품

전구 (BULB)

 

성분 : 제논(XENON) 가스 - 초기반응을 활성화시켜 점등이 빨리되도록 함.

- 몰리브덴전극 : 양극에서 아크방전. 메탈핼리드솔트(Metal Halide Salts) : 칼라 구성요소.

 

발광원리 : 얇은 캡슐안에 제논가스, 메탈 핼리드 솔트가 양극의 몰리브텐 전극에 방전을 하면 에너지화 되어 빛을 방출합니다.

 

이그나이터 (IGNITOR): BALLAST로부터 전류를 받고, 모든 환경에서 아크라이트 쏘스를 점등하기 위해 승압시키는 전자기 변압기입니다.

 

BALLAST: 일반 순정 할로겐 램프의 필라멘트 전등식 램프가 아니라 방전형 램프이기 때문에 헤드램프의 스위치를 켬과 동시에 약 24000V로 전압을 0.3~0.5초간 안전하게 상승시켜주는 기능을 합니다.

 

   - Ignitor전극에 순간 고압의 펄스를 전달함으로써 쏘스내의 방전을 초기화시킵니다.

 

구조

램프의 종류에 따라, 발광관내의 봉입가스 및 첨가물이 다르지만, 기본구조는 거의 동일합니다.발광관은 프레임에 의해 외구내부에 견고하게 장착된 구조로 발광관 양단에는 방전이 쉽도록 특별히 고안된 전극이 있으며, 베이스를 통하여 전원이 공급됩니다.

 

HID 헤드램프의 특징과 장점

첫째, 광도 및 조사거리가 향상되었습니다.

 

HID 헤드램프는 백열등과 같은 필라멘트가 없으며 형광등과 같은 구조로 되어 있습니다. 얇은 캡슐형태의 방전관내에는 Xenon Gas, 수은 Gas, 금속 할로겐 성분 등이 들어 있습니다.

 

첫째 전원이 공급되면 방전관 양끝에 설치된 몰리브덴 전극에서 플라즈마 방전이 일어나면서 에너지화되어 빛을 방출합니다. 방출된 빛은 반사경에 의해 조사가 되기 때문에 광도가 뛰어 나고 조사거리가 길어지게 됩니다.

 

둘째, 램프의 수명이 깁니다.

HID 헤드램프는 필라멘트가 없어 차체진동에 의한 전극 손상의 우려가 없습니다. 또한 Ballast라는 전자제어 유니트가 있어 항상 안정된 전원이 램프에 공급되어 램프의 수명을 연장시키는데 기여를 합니다.

 

셋째, 점등이 빠릅니다.

초기 작동시 Ballast가 고압의 전원을 전극에 공급하여 점등이 빨리 되도록 해줍니다.

 

넷째, 전력소모가 적습니다.

기존 할로겐 램프의 경우 55W의 전력을 소모하는데 반해, HID 헤드램프는 이보다 40%나 적은 35W의 전력으로 안정된 작동을 시킬 수 있어 발전기의 부하를 그만큼 줄일 수 있습니다.

 

주의사항

HID는 넓은 범위로 밝은 빛을 방사하기 때문에 마주 오는 차량의 운전자가 눈부심을 느낄 수 있습니다. 그러므로, 처음부터 HID로 장착된 차량은 광축을 자동으로 조절하는 장치를 같이 장착하여야 합니다. 따라서, 차량 출고 후에 HID헤드라이트를 장착한 차량은 반드시 광축을 재조절하여, 상대방의 안전도 배려해야 합니다.

 

일반차량에 HID 헤드램프 불법개조시 화재위험

 - HID 헤드램프 초기 점등시 아크방전에 의한 고전압(약 20,000V) 및 고전류(12-13A)로 인해 와이어 및 휴즈가 일반램프(HALOGEN)대비 사양 다름으로 화재의 위험이 있음.

각사의 램프 칼라 온도가 다르기 때문에 빛의 이질감 발생을 초래

 

출처 : 현대/기아자동차 연수원 하이테크팀, 교통안전공단

출처: http://safetyroad.tistory.com/entry/자동차의-HID-램프고휘도방전램프 [도로교통안전이야기 road design safety]