Освещение автомобиля

 

Освещение автомобиля

Освещение на автомобиле появилось с мо­мента его изобретения. Сначала это были свечи, затем начали использовать керосино­вые и карбидные лампы, сегодня эти лампы можно было бы классифицировать как га­баритные огни.  Вот о том, что представляет собой освещение современного автомобиля, мы и поговорим в этой статье.

 

 

Этапы развития автомобильного освещения

 

Давайте посмотрим важные эта­пы развития освещения в автомобилях:

  • Получение асимметричной картины ближ­него света фар, которая характеризуется (при правостороннем движении автомоби­лей) растянутым визуальным диапазоном вдоль правой стороны дороги (1957);
  • Появление новых систем фар, имеющих сложные геометрические конфигурации (PES, полиэлипсоидная система, поверх­ности произвольной формы, многогран­ные отражатели) и позволивших повысить эффективность освещения на 50% (1985);
  • Система фар Litronic с газоразрядными лампами (ксеноновые лампы со светя­щейся дугой), дающих более чем вдвое больше света по сравнению с аналогич­ными галогеновыми лампами (1990);
  • Системы адаптивного освещения (AFS) с движущимися, динамическими PES- модулями (полиэлипсоидная система) или статическими, активируемыми отражате­лями для поворота (2003).

 

 

Освещение в передней части автомобиля

 

Основной функцией фар головного света яв­ляется освещение дороги, с тем чтобы води­тель мог видеть транспортную обстановку и в нужное время выявлять на дороге любые пре­пятствия и опасности. Головные фары также служат для обнаружения автомобиля води­телями транспортных средств, движущихся навстречу. Фонари указателей поворотов ин­формируют водителей других транспортных средств о намерениях изменить направление движения или о наличии опасных ситуаций.

К головным фарам и другим световым при­борам относятся:

  • Фары ближнего света;
  • Фары дальнего света;
  • Противотуманные фары;
  • Дополнительные лампы;
  • Фонари указателей поворота;
  • Стояночные фонари;
  • Габаритные фонари (для широких авто­мобилей);
  • Дневные ходовые огни (если этого тре­буют законы отдельных стран).

 

Освещение в задней части автомобиля

 

Приборы освещения, расположенные в зад­ней части автомобиля, включаются в соответ­ствии с погодными условиями и служат для указания местоположения автомобиля. Они, также информируют о характере и направле­нии движения автомобиля (например, движе­ние по прямой с торможением или без, либо намерение водителя изменить направление движения, либо сообщение о существовании опасной ситуации). Фонари заднего хода освещают дорогу при движении автомобиля задним ходом или при разворотах.

К лампам, расположенным в задней части автомобиля, относятся:

  • Лампы сигнала торможения;
  • Задние фонари;
  • Задние противотуманные фонари;
  • Лампы указателей поворота;
  • Стояночные фонари;
  • Габаритные фонари;
  • Лампы света заднего хода;
  • Лампы освещения номерного знака.

 

 

Освещение в салоне автомобиля

 

При разработке системы освещения салона предпочтение отдается надежности работы и легкости доступа к выключателям, а также качеству обеспечения водителя достаточной информацией о рабочем состоянии автомо­биля (с минимально возможной степенью отвлечения водителя от процесса вождения автомобиля). Эти приоритеты диктуют необ­ходимость эффективно освещенных панелей приборов и дискретного освещения для раз­личных секторов управления (таких как аку­стические и навигационные системы), где они удовлетворяют главному требованию — расслабленное и безопасное управление ав­томобилем. В зависимости от потребности могут применяться различные оптические и звуковые сигнализаторы для водителей.

Правила, стандарты и оборудование

 

Коды и символы сертификации, Европа/ЕЭК

 

Использование автомобильных приборов освещения подчиняется национальным и международным нормам, в соответствии с ко­торыми эти приборы должны изготовляться и испытываться. Для каждого типа осветитель­ного оборудования существует специальный код и символ, который должен быть нанесен на оборудование и быть хорошо читаемым. Предпочтительно наносить коды и символы на такие места, чтобы при открытом капоте они были хорошо видны — такие как рассеиватели фар и других ламп, а также детали блоков фар. Это положение также применимо к за­меняемым фарам и приборам освещения.

Если на каком-то компоненте освещения имеется такой код или символ, это значит, что он проверен технической инспекцией, напри­мер, в Германии – это, Институт осветительных технологий Университета Карлсруэ, и серти­фицирован лицензионным органом (в Герма­нии — Федеральное бюро автотранспорта). Все приборы серийного производства, на которые нанесен специальный код или символ, должны во всех аспектах соответствовать принятым нормам. Примеры символов:

E1— знак сертификации ЕЭК (ЕСЕ),

e1— знак сертификации ЕС (EU).

Цифра 1 после буквы означает проведенное типовое испытание и сертификацию согласно Правилам ЕЭК (Европейской экономической комиссии) для Германии с признанием во всей Европе. В Европе установка всех при­боров освещения автомобиля и визуально воспринимаемых сигнализаторов подчиня­ется не только национальным нормативным предписаниям, но также и общеевропейским нормам (ЕЭК: вся Европа, ЕС, Новая Зеландия, Австралия, ЮАР и Япония). В условиях про­исходящего объединения Европы введение норм в значительной мере упрощается путем гармонизации директивных предписаний и принятых законов.

Правостороннее или левостороннее движение

 

Правила ЕЭК аналогичным образом применя­ются к право- и левостороннему движению. Технические требования к освещению зер­кально отображаются вокруг центрального перпендикуляра окна испытаний (см. рис.3)

Согласно Венской Конвенции 1968 года, при передвижении по странам, где транспорт движется по противоположной стороне до­роги, все участники движения обязаны при­нять меры по предотвращению ослепления встречного транспорта ночью из-за асим­метричности светового пучка. Этого можно добиться либо с помощью наклеивания спе­циальных полосок, предоставляемых авто­производителями, либо с помощью двухпо­зиционных выключателей в фарах (в случае с PES).

 

 

Правила для США

 

В США приборы освещения соответствуют нормам, которые в значительной степени от­личаются от принятых в Европе. Принцип собственной сертификации продукции за­ставляет каждого производителя, выступаю­щего в качестве импортера приборов освеще­ния, гарантировать, а в особых случаях и приводить доказательства того, что его про­дукция на 100% соответствует FMVSS 108 (Федеральному стандарту по безопасно­сти движения транспортных средств), изло­женному в Федеральном Реестре. Единый порядок утверждения приборов освещения в США отсутствует. Стандарт FMVSS 108 ча­стично основывается на промышленном стандарте SAE.

Модернизация и конверсия

 

Автомобили, импортируемые в Европу из других регионов, должны подвергаться мо­дификациям, чтобы соответствовать евро­пейским директивам. Это, в частности, отно­сится к осветительному оборудованию. В качестве прямой замены можно использо­вать идентичные компоненты, предлагаемые для европейского рынка. Другие решения, такие как изделия из розничной торговли и, в некоторых случаях, оставление оригиналь­ного оборудования, требуют инженерного заключения. В Германии ст. 22а StVZO (Пра­вила регистрации транспортных средств) предписывает наличие «Сертификатов при­ближения» для осветительного оборудова­ния. Такие сертификаты выдаются Институ­том осветительных технологий Университета Карлсруэ.

Последующие изменения сертифицирован­ных фар и патронов ламп аннулируют сер­тификацию и, следовательно, общий допуск автомобиля к эксплуатации.

Источники света на автомобиле

 

В отношении автомобильных источников света различают термолюминесцентные из­лучатели (термо-излучатели) и электролюминесцентные излучатели. Внешние элек­тронные оболочки атомов могут поглощать определенное количество энергии путем воз­буждения (потребление энергии). Переход оболочки с более высоких на более низкие энергетические уровни каждый раз сопрово­ждается выделением кванта света.

Тепловые излучатели

 

Энергетический уровень кристаллографиче­ской системы повышается за счет тепловой энергии. Эмиссия является непрерывной в широком диапазоне длин волн. Общая излу­чаемая мощность пропорциональна 4-й сте­пени абсолютной температуры (закон Стефана-Больцмана). С ростом температуры максимум кривой распределения смещается в сторону более коротких длин волн (закон смещения Вина).

Лампы накаливания

 

Лампы накаливания с вольфрамовыми ни­тями (температура плавления 3660 К) также являются тепловыми излучателями. Испаре­ние вольфрама и последующее неблагопри­ятное потемнение колбы лампы ограничи­вают срок ее службы.

Галогенные лампы

 

Галогенный наполнитель (йод или бром) в лампе позволяет поднять температуру нити до близкой к температуре плавления вольфрама. Ближе к нагретой стенке колбы испаряющийся вольфрам соединя­ется с газонаполнителем, образуя галоге­нид вольфрама — газообразное вещество, передающее световые лучи и стабильное в диапазоне температур от 500 до 1700 К. Поступая к нити накаливания благодаря конвекции, оно распадается под действием высокой температуры и образует на нити накаливания равномерный вольфрамовый осадок. Для поддержания этого процесса внешняя температура колбы должна быть около 300 °С. Стенка колбы, изготавливае­мая из кварцевого стекла, должна распо­лагаться вблизи нити накала. В колбе можно создавать высокое давление напол­нения, затрудняющее испарение воль­фрама.

Газоразрядные лампы

 

Газоразрядные лампы являются электролюминесцентными излучателями и отличаются более высокой световой эффективностью. Возбуждение атомов, испускаемых газом, сопровождается столкновениями, проис­ходящими между электронами и атомами газа. Атомы, возбуждаемые во время этого процесса, отдают свою энергию в виде све­тового излучения. Газоразрядные лампы от­личаются повышенной светоотдачей.

Примеры газоразрядных ламп: флуоресцентные лампы (освещение интерьера), на­триевые лампы низкого давления (уличное освещение) и фары транспортных средств (Litronic).

Светодиоды

 

Светодиод или LED является электролюминесцентной лампой. Благодаря своей проч­ности, высокой энергетической эффектив­ности, быстрому отклику и компактности светодиоды используются как источники света и подсветки в широком спектре об­ластей. Они используются в салонах авто­мобилей для освещения, в качестве индика­торов и для подсветки дисплеев. Снаружи светодиоды устанавливаются, в частности, в дополнительных фонарях стоп-сигналов и задних фонарях и с дальнейшим ростом их световой отдачи могут все больше исполь­зоваться в лампах, применяемых в передней части автомобиля.

 

 

Автомобильные лампы

 

Сменные лампы накаливания для систем освещения автомобилей должны быть серти­фицированы согласно ЕСЕ R37, сменные газоразрядные источники света — в соответ­ствии с ЕСЕ R99. Другие источники света, не отвечающие этим требованиям (светоди­оды, неоновые трубки, специальные лампы) могут использоваться, но устанавливаться должны как фиксированный компонент лампы или «световой модуль».

Лампы, отвечающие требованиям ЕСЕ R37, обычно бывают рассчитаны на 12 В, некото­рые лампы могут быть рассчитаны на 6 В и 24 В (табл. «Спецификация основных ламп автомобилей» ). Во избежание путаницы раз­личные типы ламп идентифицируются фор­мами цоколя. У ламп с одинаковым цоколем, но с разным рабочим напряжением должна быть маркировка напряжения. Подходящий тип лампы в любом случае должен обозна­чаться на световом оборудовании.

 

Спецификация основных ламп автомобилей

 

 

Влияние рабочего напряжения на некоторые параметры галогенных лампПовышение напряжения у галогенных ламп на 10% сокращает срок службы на 70% и уве­личивает световой поток на 30% (рис. «Влияние рабочего напряжения на некоторые параметры галогенных ламп» ).

Световая отдача показывает уровень фотометрического к. п. д. лампы и является одним из основных параметров лампы. Для ламп без галогенного эффекта светоотдача находится в пределах 10-18 лм/Вт. Более вы­сокая светоотдача галогенных ламп, состав­ляющая 22-26 лм/Вт, в основном является следствием повышенной температуры нитей накала. Газоразрядные лампы обеспечивают уровень световой отдачи порядка 85 лм/Вт в целях существенного улучшения характе­ристик ближнего света фар.

Сегодня световая отдача светодиодов до­стигает порядка 50 лм/Вт (светодиоды с вы­соким энергопотреблением) или 100 лм/Вт (светодиоды с низким энергопотреблением). В ближайшие несколько лет ожидается уве­личение световой отдачи на 25%.

В следующей статье я расскажу об автомобильных фарах.

 

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *