Разделы

Авто
Бизнес
Болезни
Дом
Защита
Здоровье
Интернет
Компьютеры
Медицина
Науки
Обучение
Общество
Питание
Политика
Производство
Промышленность
Спорт
Техника
Экономика

Система освещения и сигнализации

Назначение системы освещения и сигнализации — обеспечить требуемую освещенность дороги в любое время суток, подачу четких сигналов о маневрах автомобиля. Нормы на светотехнические характеристики приборов системы освещения и сигнализации полностью определяются требованиями безопасности движения.

Все световые приборы преобразуют электрическую энергию в лучистую. В светотехнике используют понятие «лучистый поток», который характеризует энергию излучения в единицу времени — мощность лучистой энергии. Так как глаз человека воспринимает не весь спектр лучистой энергии, то вводят понятие «световой поток», который оценивает световое ощущение, воспринимаемое человеком. Световой поток F - это мощность лучистой энергии, ощущаемой человеком через зрение. Так как он распределяется в пространстве неравномерно, то используют такой параметр, как сила света I - световой поток, заключенный в единице телесного угла ω: I = F/ω. Единица измерения силы света — канделла (кд).

Условия освещения оценивают освещенностью Е – световым потоком, приходящимся на единицу площади поверхности s: Е= F/s= I·cosα/r2 (здесь α - угол падения света; r расстояние от источника света до поверхности). Единица измерения освещенности — люкс (лк).

Требования к системе освещения и сигнализации достаточно сложны и противоречивы. Она должна обеспечить максимальный КПД источника света, определенные распределение светового потока в пространстве и освещенность дороги, необходимую дальность видимости предметов, исключение ослепления встречных водителей, комфортность восприятия и точность информации о маневрах автомобиля; не увеличивать аэродинамическое сопротивление автомобиля.

Сложность выполнения этих требований заключается в том, что при малой мощности источников света (максимально 90 Вт) с низкой световой отдачей (менее 13,5 лм с 1 Вт) нужно получить силу света до 150000 кд, сконцентрировать световой поток и неравномерно его распределить.

Система освещения состоит из фар головного света и противотуманных фар. Возможно также наличие фар заднего света. Минимальный комплект системы сигнализации включает габаритные огни, сигналы торможения, указатели поворота, бортовые повторители сигналов поворота, световозвращатели, фонарь освещения номерного знака.

Система освещения. Принципы формирования светораспределения. Световые приборы состоят из оптического элемента, корпуса и элементов электрической цепи. Под оптическим элементом понимают совокупность лампы, отражателя и рассеивателя. Концентрацию светового потока обеспечивает параболоидный отражатель (рис. 15). При помещении в его фокусе точечного источника света лучи, отражаясь от параболоидной поверхности, образуют пучок, параллельный оси отражателя (штриховые линии). При реальном источнике света лучи будут отражаться и рассеиваться в пределах малого угла 2α (сплошные линии). На отражатель попадает не весь световой поток, а только его часть Ф =Iср ω1 (здесь Iср - среднее значение силы света источника излучения; ω1 - телесный угол). Чем больше телесный угол, или угол охвата 2φ, тем выше степень использования светового потока.

В современных конструкциях фар угол охвата 2φ, как правило, не превышает 240°, что соответствует использованию 75 % светового потока источника излучения.

Рис. 15. Распределение светового потока (а) и угол охвата отражателя (б):

2α - угол рассеивания луча; 2φ - угол охвата отражателя:f - фокусное расстояние

 

Рассеиватель (стекло оптического элемента) формирует окончательное светораспределение. На внутренней его поверхности выполнены преломляющие элементы: цилиндрические, сферические линзы, призмы и линзопризмы, с помощью которых в определенных направлениях фокусируются пучки света или рассеиваются. Рассеиватель также защищает оптический элемент и отражатель от различных внешних воздействий (пыли, грязи, осадков и т.п.), которые могут нарушить его функции.

Классификация систем освещения: по типу светораспределения - европейская и американская; способу исполнения светораспределения - двух- и четырехфарные, гомофокальные; форме оптических элементов - с круглыми и прямоугольными фарами. Фары головного света обозначают буквами R (дальнего света), С (ближнего) и CR (дальнего и ближнего света).

В режиме дальнего света дальность обнаружения препятствия должна быть достаточной для остановки автомобиля. Для этого освещенность предмета должна быть не менее 2 лк. Так как путь для остановки автомобиля пропорционален квадрату скорости движения, а необходимая сила света пропорциональна квадрату расстояния, то необходимая сила света фар будет пропорциональна скорости в четвертой степени. В режиме ближнего света необходимо обеспечить безопасное движение встречных автомобилей. Адаптация водителей после ослепления дальним светом достигает нескольких секунд, что может привести к аварии. Ближний свет обеспечивает освещение на небольшом участке дороги, пучок света сдвинут вправо, что исключает ослепление.

Европейская и американская системы освещения определяют условия освещения в режиме ближнего света. Они различны по структуре светового пучка и способу его организации. В нашей стране принята европейская система. Светотехнические нормы для фар этой системы регламентированы Правилами № 1 ЕЭК ООН для обычных ламп и № 20 для галогенных и ГОСТ 3544-75.

В фаре типа CR применена двухнитевая лампа. Нить дальнего света расположена по оптической оси в фокусе отражателя. Световой пучок концентрируется с отклонениями ±1,5° в горизонтальной плоскости и ±0,75° в вертикальной. Нить ближнего света находится впереди выше оси. Под ней установлен экран со срезанным левым краем под углом 15°, который перекрывает нижнюю часть отражателя. Поэтому отраженный пучок света при данном режиме направлен вниз и немного вправо. Экран перекрывает прямое излучение.

Головные фары. Многие годы заводы выпускали круглые фары с оптическим элементом диаметром 178 мм (для двухфарной системы) и 146 мм (для четырехфарной). Оптический элемент такой фары выполнен в виде склеенных между собой стеклянного рассеивателя и металлического отражателя, в котором установлен на фланце с пружинными зажимами источник света — лампа. Питание к ней подводится через патрон. Впереди лампы установлен экран круглой формы из тонкой металлической ленты. Он перекрывает прямые лучи от лампы. Держатель установлен в корпусе фары подвижно, что позволяет винтами регулировать его положение в двух плоскостях: вертикальной и горизонтальной. Корпус металлический с фланцем для поджатая его к краю оптического элемента. В задней части корпуса имеется отверстие для проводов питания со штекерными разъемами.

В фаре прямоугольной формы уменьшен вертикальный размер. Благодаря этому снижен коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля и повышена его топливная экономичность. Отражатель такой фары представляет собой усеченный параболоид и имеет диаметр до 250 мм. Он дает возможность увеличить зону освещенности в горизонтальном направлении и улучшить освещение в режиме ближнего света. Рассеиватель помещен в корпус и закреплен винтами или приклеен. Отражатель установлен на трех шаровых шарнирах, благодаря чему его можно поворачивать с помощью винта в горизонтальной плоскости. Положение отражателя в вертикальной плоскости регулируют двумя винтами, привод которых может быть выведен в кабину водителя для подрегулировки (например, при изменении развесовки автомобиля).

К недостаткам прямоугольных фар (по сравнению с круглыми) можно отнести более высокую трудоемкость в изготовлении и необходимость большего пространства в подкапотном объеме. Прямоугольные фары часто выполняют в виде неразъемных блок-фар. Их рассеиватель и отражатель изготовлены из стекла. При изготовлении отражатель алюминирован, внутри смонтирована система нитей накала, после чего из него откачан воздух и колба заварена.

Гомофокальные фары. Тенденция снижения коэффициента аэродинамического сопротивления автомобиля обусловила требование снижения высоты фары до 60 мм. Поскольку в традиционных фарах этого достичь невозможно, то созданы фары с оптическим элементом в виде компоновки двух-трех усеченных параболоидов с различным фокусным расстоянием (20 и 40 мм). Они позволяют так подобрать и скомпоновать отражатель, чтобы обеспечить заданное распределение света при ближнем и дальнем режиме. Габаритные размеры этих фар полностью удовлетворяют требованиям аэродинамики автомобиля. Однако стоимость гомофокальных фар еще очень высока, так как требуется новая технология их изготовления.

Противотуманные фары. Использование обычных фар в условиях тумана, снегопада и ливневых дождей ухудшает видимость, так как при рассеивании света на частичках воды возникает световое пятно, размывающее контрастность восприятия. Низкое расположение противотуманных фар резко ограничивает световой поток выше горизонтальной плоскости, проходящей через оптическую ось фар. Характеристики этих фар определены Правилом № 19 ЕЭК ООН. Отражатель противотуманной фары выполнен параболоидным. Источником света чаще всего является галогенная лампа. Рассеиватель имеет на наружной поверхности элементы в виде усеченных прямолинейных цилиндрических линз, которые дают широкий диапазон рассеивания. Рассеиватель часто изготовляют из стекла желтого цвета, хотя спектр излучения фар практически не влияет на условия видимости в тумане. Перед лампой установлен экран для прямых лучей, которые в тумане создают вуалирующую пелену и резко снижают дальность видимости. Корпус фары металлический, а крепление его на машине допускает регулировку направления светового потока.

Система сигнализации.Минимальный обязательный комплект светосигнальных приборов для всех автомобилей: два передних и два задних габаритных огня, два сигнала торможения, два передних и два задних указателя поворота, два боковых повторителя, два задних световозвращателя, фонарь освещения номерного знака, аварийный сигнал. Некоторые категории автомобилей оснащены дополнительно контурными огнями (грузовые автомобили), опознавательными огнями и сигналом преимущественного проезда.

Активные светосигнальные приборы (имеющие свой источник света) могут быть ночного (габаритные огни и т. п.) и круглосуточного (сигналы торможения, указатели поворота и аварийные) действия. Для обеспечения видимости приборов ночного действия достаточна небольшая сила света 2... 12 кд; для приборов круглосуточного действия, видимость которых должна быть обеспечена даже в солнечный день, необходима сила света 200...700кд. Для приборов каждого вида существуют требования их силы света, размещения на автомобиле, углов видимости, цветности сигнала.

Для передних огней принят белый цвет, для задних — красный. К преимуществам красного цвета относятся сохранение ощущения цвета человеком почти до нулевой интенсивности, хорошая проницаемость сквозь дождь, туман и дымку, контрастность на фоне других огней и др. Для мигающих огней правилами ЕЭК ООН допускается оранжевый цвет. У оперативных машин применяется мигающий сигнал синего цвета.

Габаритные огни максимально расставляют по краям автомобиля. Мощность их источника света до 5 Вт. Сила света под углами ±20° по горизонтали и ±10° по вертикали должна быть 4...6кд у передних огней и 2...12 кд у задних.

Сигналы торможения предназначены для предупреждения участников движения о замедлении хода или остановке автомобиля. Они относятся к сигналам круглосуточного действия, должны быть хорошо видимы днем и не слепить участников движения ночью. Мощность их источника света 21 Вт. Осевая сила света (по оси движения автомобиля) должна быть от 40 до 100 кд. В современных моделях автомобилей применяют двухрежимные приборы: дневной режим — сила света 130...520 кд, ночной — 30...80 кд. Низкое расположение приборов часто приводит к тому, что в интенсивных транспортных потоках водители второго, третьего и следующих автомобилей не получают информацию о маневре, что может привести к аварии. Поэтому в верхней части салона у заднего стекла стали дополнительно устанавливать сигнальные огни.

Сигналы поворота и боковые повторители работают в проблесковом режиме. Минимальная частота проблесков должна быть не менее 1 Гц (60 миганий в минуту) и не более 2 Гц, так как в этом случае они могут восприниматься как слитные. Скважность проблесков (соотношение сигнала и паузы) должна быть 0,4...0,7. В передних и задних фонарях мощность ламп составляет 21 Вт, в боковых повторителях — 3 Вт.

Светосигнальные приборы обычно объединяют в один блок. Передние приборы могут быть совмещены с фарой. Каждый сигнал имеет свою секцию, включающую рассеиватель и отражатель, являющийся частью корпуса.

Световозвращатели обозначают габариты автомобиля, стоящего с погашенными огнями в ночное время. Они отражают падающий на них с отклонениями до ±20° от оси свет внешнего источника (от другого автомобиля). Наиболее эффективен кубический световозвращатель. Стекло его рассеивателя состоит из трехгранных призм, которые обладают высоким обратным отражающим эффектом.

Источники света. Лампы накаливания имеют тело накаливания (одно или два), помещенное в стеклянную колбу на электродах, соединенных с цоколем. Внутренняя полость колбы заполнена инертным газом или смесью газов, уменьшающих испарение материала тела накаливания. Тело накаливания выполняют из вольфрама, который имеет температуру плавления 3390 °С, с присадками оксида кремния, оксида алюминия и др. Вольфрамовую проволоку свивают в спираль или биспираль. Форму и монтаж нитей выполняют с высокой точностью (особенно для фар). Основные электрические параметры ламп: номинальное напряжение (6, 12, 24 В) и мощность (в ваттах). Световые параметры: номинальный световой поток (в люменах) и максимальная сила света (в канделах). Согласно международным правилам в фарах типа CR используют лампу с нитью подковообразной формы для дальнего света и цилиндрической формы для ближнего. В марке лампы указывают тип лампы (А - автомобильная), номинальное напряжение (первая цифра) и мощность (остальные цифры). Например, А12 45 + 40 означает следующее: номинальное напряжение 12 В, две нити - 45 Вт дальнего и 40 Вт ближнего света.

Галогенные лампы. Для снижения осаждения на колбе частиц испаряющегося вольфрама в состав газов вводят галогены (особенно эффективны соединения брома), с помощью которых устанавливается цикл возврата вольфрама обратно на нить. Наличие возвратного цикла позволяет поднять рабочую температуру нити до 3000...3200 °С и повысить ее световую отдачу в 1,5 раза по сравнению с обычными лампами. Но для работы галогенной лампы температура колбы должна быть около 600...700 °С, поэтому колбу изготовляют из кварцевого стекла, а спираль выполняют цилиндрической формы. Правило № 37 ЕЭК ООН определяет маркировку однонитевых ламп HI, Н2, НЗ, двухнитевых Н4. Отечественные галогенные лампы маркируют АКГ (автомобильная кварцевая галогенная).

 

Дата публикации:2014-01-23

Просмотров:1416

Вернуться в оглавление:

Комментария пока нет...


Имя* (по-русски):
Почта* (e-mail):Не публикуется
Ответить (до 1000 символов):







 

2012-2018 lekcion.ru. За поставленную ссылку спасибо.