Лекция_ Системы освещения и световой сигнализации. Лекция. Системы освещения и световой сигнализации
 Скачать 0.79 Mb.
|
|
Фары головного освещения Формирование светового пучка в фарах прожекторного типа В темное время суток при высоких скоростях движения необходимо освещать дорогу и обочину перед автомобилем на расстоянии 50—250 м. Это позволяет водителю своевременно оценивать дорожную обстановку и избегать столкновений с препятствиями. Для освещения дороги на автомобили и другие автотранспортные средства устанавливают фары и прожекторы. Распределение света фары на дороге зависит от конструкции оптического элемента и установленной в нем лампы. Световой пучок фары может быть сформирован прожекторным или проекторным методом. Наиболее распространенный прожекторный метод обеспечивает концентрацию светового потока источника тока отражателем и его перераспределение в соответствии с заданным режимом освещения рассеивателем. Для концентрации светового пучка при таком методе его формирования используется параболоидный отражатель с круглым или прямоугольным (усеченным) отверстием. В качестве преломляющих элементов используются цилиндрические, сферические и эллипсоидные линзы, призмы и линзы-призмы. В зависимости от преломляющей структуры рассеивателя добиваются изменения как формы светового пучка, так и силы света в различных направлениях светораспределения. Поверхность отражателей, штампуемых из стали, покрывают слоем лака (для создания более гладкой поверхности) и алюминируют. Коэффициент отражения алюминиевого покрытия достигает 0,9. Качество отражающего слоя, так же как и точность геометрической формы отражателя, существенно влияет на характеристики светораспределения фары. Отражатели в оптических элементах автомобильных фар и прожекторов предохраняют от воздействия окружающей среды защитными стеклами. В фарах головного освещения защитные стекла — рассеиватели осуществляют вторичное распределение светового потока в вертикальной и горизонтальной плоскостях, обеспечивая требуемый уровень освещенности на различных участках дорожного полотна. При изготовлении в пресс-формах на внутренней поверхности рассеивателя формируют линзы и призмы. Вертикальные цилиндрические линзы рассеивают световой пучок в стороны. Сферические линзы позволяют получить световой пучок, одинаково рассеянный в обеих плоскостях. При эллипсоидных линзах получают различные углы рассеяния светового пучка во взаимно перпендикулярных плоскостях. В случае использования призм добиваются изменения распространения части светового потока в результате соответствующей ориентации ее преломляющей грани. Системы светораспределения Автомобильные фары должны удовлетворять двум противоречивым требованиям: хорошо освещать дорогу перед автомобилем и не ослеплять водителей автотранспортных средств при встречном разъезде. Ослепление светом фар водителей встречных автомобилей является серьезной проблемой, непосредственно связанной с обеспечением безопасности движения. В настоящее время она решается применением двухрежимных систем головного освещения с дальним и ближним светом. Дальний свет фар предназначен для освещения дорожного полотна перед автомобилем при отсутствии встречного транспорта. Ближний свет фар обеспечивает освещение дороги перед автомобилем при движении в населенных пунктах или при разъезде с встречным автотранспортным средством на шоссе. Ближний свет фар значительно снижает ослепление участников дорожного движения при достаточном уровне освещенности дороги и правой стороны обочины. Фары головного освещения должны обеспечивать необходимую видимость дороги и объектов на ней при дальнем и ближнем свете. Переключение с дальнего света на ближний при встречном разъезде должно осуществляться водителями обоих автотранспортных средств одновременно при расстоянии между машинами не менее 150 м. Для получения дальнего и ближнего света в двухфарных системах освещения используют двухнитевые лампы накаливания. Современные автомобили оборудуют фарами головного освещения с американской и европейской системами асимметричного светораспределения ближнего света. Асимметричный световой пучок обеспечивает лучшую освещенность той стороны дороги, по которой движется автомобиль, и уменьшает ослепление водителя встречного автотранспортного средства. В лампах фар с американской и европейской системами светораспределения нить накала дальнего света располагают в фокусе отражателя. Световой пучок дальнего света с малым углом рассеяния может быть получен при минимальных размерах спирали, выполняемой в виде дуги, находящейся в горизонтальной плоскости. Большие линейные размеры нити дальнего света по горизонтали обусловливают большее рассеяние светового пучка в горизонтальной плоскости. В фарах с американской системой светораспределения нить ближнего света в виде спирали цилиндрической формы смещена несколько вверх и вправо относительно фокуса, если смотреть на отражатель со стороны светового отверстия. Спираль ближнего света расположена поперек оптической оси. Если источник света выведен из фокуса, отраженный параболоидом пучок света отклоняется от оптической оси. При этом пучок света разделяется на две части. Одна часть светового пучка, попадающая на внутреннюю поверхность отражателя, отражается вправо и вниз относительно оптической оси. Остальная часть светового пучка, отражаемая от внешней части параболоида, направлена влево и вверх и попадает в глаза водителя встречного автомобиля. Световой пучок фар ближнего света с американской системой распределения не имеет четкой светотеневой границы. Увеличение угла рассеяния отраженного светового пучка требует дополнительного светораспределения рассеивателем со сложной структурой оптических микроэлементов. Для уменьшения светового потока лучей, направленных вверх и влево от оптической оси, применяют отражатели с меньшей глубиной. В фарах с европейской системой светораспределения нить ближнего света цилиндрической формы выдвинута вперед по отношению к нити дальнего света и расположена чуть выше и параллельно оптической оси. Лучи от нити ближнего света, попадающие на верхнюю половину отражателя, отражаются вниз и освещают близлежащие участки дороги перед автомобилем. Непрозрачный экран, расположенный под нитью ближнего света, исключает попадание световых лучей на нижнюю половину отражателя, поэтому глаза водителя встречного автотранспортного средства находятся в теневой зоне. Одна сторона экрана отогнута вниз на угол 15 °, что позволяет увеличить площадь активной поверхности левой половины отражателя и освещенность правой обочины и правой полосы движения автомобиля. Световой пучок фар с европейской системой светораспределения при их работе в режиме ближнего света имеет четко выраженную светотеневую границу, что обеспечивает четкое разделение на освещенную зону и зону неслепящего действия. Фары европейской системы, предназначенные для правостороннего движения, при освещении ближним светом вертикального экрана должны создавать на нем светотеневую границу, имеющую с левой стороны горизонтальный участок, а с правой — участок, направленный под углом 15 ° к горизонтали. Рассеиватель фары европейской системы меньше влияет на организацию светораспределения по сравнению с фарой американской системы. Большая часть нижней половины рассеивателя при ближнем свете не используется и рассчитана на распределение дальнего света, что улучшает характеристики фары в режиме дальнего света. Фары европейской системы имеют более рациональное светораспределение. Следовательно, ослепляющее действие фар американской системы больше. В то же время освещенность дороги фарой американской системы при переключении с дальнего света на ближний меняется меньше. Фара европейской системы по сравнению с фарой американской системы лучше освещает правую полосу дороги и обочину. Однако при движении автомобиля по неровной дороге колебания светотеневой границы приводят к быстрому утомлению зрения водителя. Фары с американской системой светораспределения с размытым световым пучком ближнего света менее чувствительны к неровностям дороги. Обе системы обеспечивают безопасный встречный разъезд автомобилей только на прямой ровной дороге при условии правильной регулировки оптических элементов и своевременного переключения дальнего света на ближний. Усовершенствованные системы переднего освещения Для улучшения условий освещения дороги разрабатываются «интеллектуальные» устройства, обеспечивающие автоматическое регулирование светораспределения фар головного освещения в зависимости от метеоусловий и геометрического профиля дорожного полотна. Очевидно, что требования к структуре светового пучка фары при движении автомобиля по скоростной магистрали, по неосвещенным дорогам в сельской местности и по дорогам со значительными изгибами, не могут быть одинаковыми. Усовершенствованные системы переднего освещения (УСПО), разработанные в рамках европейской программы «Эврика AFS», показали, что получить желаемое светораспределение пучка головного света можно за счет вращения части отражателя или установки в блок-фаре дополнительных поворачиваемых фар проекторного типа, у которых к тому же может изменяться интенсивность свечения. Информация для выполнения функций «интеллектуального света» поступает с датчиков угла поворота рулевого колеса, скорости движения автомобиля и его ускорения, включения указателей поворота, направления взгляда водителя и т.д. Конструкция фар головного освещения На автомобили устанавливают две или четыре фары дальнего света и две фары ближнего света. Свет фар должен быть белым. Допускается установка фар светло-желтого селективного света. При четырехфарной системе головного освещения внешний край светового отверстия фар дальнего света должен быть расположен дальше от плоскости «бокового габарита» автомобиля, чем внешний край светового отверстия фар ближнего света. В двухфарной системе дальний и ближний свет совмещены в одной фаре с двухнитевой лампой. Расстояние между внутренними кромками световых отверстий фар ближнего света должно быть не менее 600 мм, от внешней кромки фары ближнего света до плоскости «бокового габарита» — не более 400 мм, высота установки фар по верхней кромке — не более 1200 мм, а по нижней — не менее 500 мм. В двухфарных системах головного освещения применяют круглые и прямоугольные оптические элементы. Каждая фара обеспечивает дальний и ближний свет. В четырехфарных системах используют круглые оптические элементы диаметром 136 мм. Две внутренние фары создают дальний свет. Другие две фары, расположенные ближе к плоскостям «бокового габарита» автомобиля, имеют двухнитевые лампы и обеспечивают ближний свет при встречном разъезде автотранспорта. При отсутствии встречных автомобилей включают все четыре фары, чем достигается лучшая освещенность полотна дороги. Круглые фары Наибольшее распространение в нашей стране получили круглые фары ФГ140 с европейской системой светораспределения (рис. 2). На ребра внутренней части корпуса 5 установлено опорное кольцо 4 оптического элемента. Кольцо прижимается к корпусу пружиной. По периферии опорного кольца предусмотрены пазы, в которые входят головки регулировочных винтов 3. Винты ввертывают в гайки, закрепленные на корпусе, обеспечивая необходимую регулировку направления светового пучка фары в горизонтальной и вертикальной плоскостях в пределах угла ±4°30'. Одна из сторон опорного кольца служит привалочной плоскостью для оптического элемента, который крепят к кольцу тремя винтами 14 с помощью внутреннего ободка 1. Для фиксации оптического элемента в определенном положении кольцо имеет три несимметрично расположенных окна.  Рис. 2. Автомобильная фара ФГ140: 1 — внутренний ободок; 2 — лампа; 3 — регулировочный винт; 4 — опорное кольцо; 5 — корпус; б — цоколь лампы; 7 — соединительная колодка; 8 — провода; 9 — держатель проводов; 10 — отражатель; 11— рассеиватель; 12 — экран; 13 — держатель экрана; 14 — винт Металлостеклянный оптический элемент объединяет параболоидный отражатель 10 с фокусным расстоянием 27 мм, рассеиватель 11, приклеенный к отражателю, и лампу 2. Отражатель изготавливают из стальной ленты. Отражающая поверхность для предотвращения оксидирования, повышения стойкости к воздействию влаги и механическим повреждениям покрыта тонким слоем специального лака. В оптический элемент фары ФГ140 со стороны вершины параболоидного отражателя устанавливают двухнитевую лампу с унифицированным фланцевым цоколем 6 (P45t/41). Выводы лампы выполнены в виде прямоугольных штекерных пластин, на которые надевают соединительную колодку 7 с проводами 8 и держателем 9 проводов. В оптический элемент фары устанавливают также лампы габаритного и стояночного огней. Экран 12, перекрывающий выход прямых лучей лампы накаливания, крепится к отражателю заклепками с помощью держателя 13. Прямоугольные фары Такие фары имеют параболоидный отражатель, ограниченный снизу и сверху горизонтальными плоскостями. Благодаря увеличению ширины светового отверстия в горизонтальной плоскости обеспечивается лучшее освещение дороги на большом расстоянии. Рассеиватель 8 (рис. 3) прямоугольной фары соединяют по фланцу со штампованным корпусом 6 с помощью прокладки 12 или самотвердеющей поливинилхлоридной массы (неразъемное соединение). Корпус 6 крепится к пластмассовому кожуху 4 винтами. Винты 9 с пластмассовыми гайками 10 обеспечивают регулирование направления светового пучка фары на автомобиле. В отражателе 5 с помощью пластины 3 закреплена фланцевая двухнитевая лампа 7 типа А12-45+40. В верхней части пластины 3 расположена пружинная защелка 13, которая прижимает фланец цоколя лампы. На штекеры лампы надевается соединительная колодка 2 проводов. Дополнительную лампу 11 габаритного огня типа А12-4 крепят в патроне пластины 3 с помощью пластинчатой пружины. Провод, идущий к лампе габаритного огня, зафиксирован подпружиненным зажимом на контактной пластине 1. Рис. 3. Прямоугольная фара: 1 — контактная пластина; 2 — соединительная колодка; 3 — металлическая пластина; 4 — пластмассовый кожух; 5 — отражатель; 6 — корпус; 7 — двухнитевая лампа; 5 — рассеиватель; 9 — винт; 10 — пластмассовая гайка; 11— лампа габаритного огня; 12 — уплотнительная прокладка; 13 — пружинная защелка; 14 — ободок  Г 13 3 2 омофокальные фары Для улучшения аэродинамических качеств передняя часть автомобиля должна иметь меньшую высоту, срезанные углы на виде сбоку и в плане. Для таких автомобилей необходимы фары малой высоты и большой ширины с увеличенной шириной луча для ближнего света, что позволяет применять рассеиватели с большим углом наклона в двух плоскостях. Кроме того, фары должны занимать как можно меньше места в подкапотном пространстве. Достигнуть требуемых светотехнических характеристик при приемлемых соотношениях ширины, высоты и глубины фары позволяет принцип гомофокальности, т.е. объединения нескольких усеченных параболоидных элементов с различным фокусным расстоянием (например 20 и 40 мм) при совмещенных положениях их фокусов. Гомофокальный отражатель компонуется из отдельных секторов разнофокусных отражателей таким образом, чтобы обеспечить формирование светораспределения дальнего и ближнего света при оптимальных размерах и оптимальной преломляющей структуре рассейвателя. Требуемое светораспределение в режимах как ближнего, так и дальнего света практически обеспечивается только отражателем. Отражатели сложного профиля для гомофокальных фар изготавливают из пластмасс с высокой термостойкостью, обеспечивающей работу фары с галогенными лампами. Бифокальные фары В четырехфарных системах с раздельными режимами освещения используются фары с бифокальным отражателем ближнего света со смешанной светотехнической схемой. Отражатель такой фары состоит из двух частей с положением фокальных точек по разные стороны от тела накала источника света и границей раздела между частями отражателя. Граница раздела зеркально соответствует форме, создаваемой светотеневой границей асимметричного светораспределения ближнего света. Рассеиватели приборов систем освещения с разделенными режимами имеют относительно простую преломляющую структуру. Эллипсоидные фары В последнее время получил распространение проекторный принцип формирования светораспределения с помощью проекционной оптики (конденсаторной линзы). Такой принцип реализуется светооптической системой с эллипсоидным отражателем. Тело накала устанавливается в переднем фокусе эллипсоида. После отражения световой пучок концентрируется в зоне второго фокуса отражателя на относительно малой площадке, где устанавливается экран с формой, обеспечивающей светотеневые границы, соответствующие симметричной светотеневой границе заданного режима освещения (для ближнего света головных фар или противотуманных фар). Изображение в плоскости экрана проецируется на дорожное полотно конденсаторной линзой, фокальная точка которой совпадает со вторым фокусом эллипсоидного отражателя. Блок-фара Блок-фара объединяет в одном корпусе все или часть передних световых приборов и имеет общий или составной рассеиватель. При наличии общего рассеивателя упрощается его очистка. Недостатком блок-фар является невозможность их унификации для различных автомобилей. Правая и левая блок-фары одного автомобиля невзаимозаменяемы. Фары-прожекторы Фары-прожекторы дают концентрированный световой луч и служат для освещения дальних участков дороги. Их устанавливают на автомобилях, которым разрешено движение с повышенной скоростью. Прожекторы включаются вместе с дальним светом фар при отсутствии встречных автотранспортных средств. Высота установки прожекторов не нормируется. Две фары-прожектора должны устанавливаться на одной высоте. Прожекторы-искатели Прожекторы-искатели предназначены для временного освещения предметов, расположенных вне зоны действия фар головного освещения, имеют узкий световой пучок и устанавливаются на поворотном кронштейне. Примеры схем включения фар на легковых автомобилях приведены на рис. 4.  Рис. 4. Схемы включения фар головного освещения, противотуманных фар и фонарей автомобилей: а — АЗЛК-2141; б — ЗАЗ-1102; 1 — фары головного освещения; 2 — противотуманные фары; 3 — монтажный блок предохранителей и реле; 4 — реле включения противотуманных фар; 5 — реле включения дальнего света фар; 6 — реле включения ближнего света фар; 7 — выключатель противотуманных фар; 8 — выключатель света фар; 9 — переключатель света фар; 10 — выключатель задних противотуманных фонарей; 11 — выключатель наружного освещения; 12 — контрольная лампа дальнего света фар; 13 — выключатель зажигания; 14 — лампы заднихпротивотуманных фонарей; 15 — трехры-чажный переключатель; 16 — блок предохранителей |