Разновидность головной оптики

Министерство образования и науки РФ

ФГБоУ ВПО

«УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт искусств и дизайна

КАФЕДРА ДИЗАЙНА ПРОМЫШЛЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ

направление Дизайн

ГОЛОВНАЯ СВЕТОТЕХНИКА АВТОМОБИЛЯ

Методическое пособие

Работу выполнил

студент группы

В.А. Неймышев

Научный руководитель

к.т.н., профессор

А.Т. Гильманов ________________

«20» февраля 2015 г.

Ижевск 2015

Содержание

Определение…………………………………………2 стр.

История создания……………………………….3 – 5 стр.

Типы ламп …………………………………………..6 стр.

Разновидность головной оптики……………….7 – 9 стр.

Биксеноновые линзы…………………………..9 – 10 стр.

Технические отличия………………………...11 – 12 стр.

Принцип работы ксеноновой и галогенной оптики…………………………………………13 – 16 стр.

Разработки и новые технологии……………17 – 20 стр.

Определение

Головная оптика автомобиля — источник направленного света, установленный спереди на транспортном средстве, предназначенный для освещения окружающей местности, дороги. Фара состоит из источника света, отражателя (рефлектора), рифлёного стекла (рассеивателя света) и корпуса с держателем (креплением). Источник света (лампа накаливания, светодиодная, металлогалогенная лампа, ксеноновая, галогеновая лампа) обычно имеет регулируемую/переключаемую мощность. В лампах накаливания это обычно наличие двух нитей накаливания: дальний свет даёт нить большой мощности (либо одновременное включение обеих), расположенная в фокусе отражателя, ближний свет даёт нить малой мощности, как правило, смещенная от фокуса отражателя вперед. Практически любое транспортное средство оборудуется фарами (в случае двух фар они должны располагаться симметрично продольной оси транспортного средства).

История создания и развития

Со времен создания автомобиля и перехода его в статус полноценного транспортного средства возник вопрос о возможности круглосуточного использования автомобиля. А это в свою очередь требовало наличия осветительных приборов. Самые первые фонари использовали керосин, но решали проблему освещения очень плохо. Скорее керосиновые фонари просто обозначали транспортное средство. Летчик и авиаконструктор Луи Блерио в 1896 году предложил использовать ацетиленовые светильники. Подобные светильники к тому времени использовались в качестве паровозных прожекторов. Для получения газа ацетилена использовался специальный бак установленный на подложке со стороны водителя, в который засыпался карбид кальция и вода. Для включения фар водителю приходилось открывать кран подачи ацетилена, открывать фары и зажигать встроенные в них горелки спичкой.

Начиная с 1920 годов стали использоваться электрические лампы. Фары, имеющие лампы накаливания, представляли собой прожекторы, которые слепили встречных водителей. При разъезде со встречным автомобилем водителю приходилось наклонять фары вниз, используя для этих целей специальный рычаг с тросовым или гидравлическим механизмом. Другой способ снижения ослепления был основан на уменьшении интенсивности свечения путем снижения тока накала ламп с помощью реостата. Но все эти ухищрения отвлекали водителя, и не давали возможности установить фары после изменения в исходное положение.

На более дорогие машины устанавливались индивидуальные фары для ближнего и дальнего света. Мощность таких фар была различна: для ближнего света составляла 30 Вт, для дальнего 50 Вт. Угол пучка фар ближнего света устанавливался для освещения дороги на 15-20 метров вперед, в то время как свет дальних — на 40-60 метров. Это позволяло водителю переключать фары на нужный режим освещения намного удобнее.

Мощность и дальность света удалось увеличить, используя разработки Ивана Петровича Кулибина в области параболического отражателя. Таким образом, фара, имеющая параболический рефлектор и линзы могла освещать на несколько сотен метров.

В дальнейшем производители стали усложнять конструкции ламп. Фирма Bosch в 1925 году первая стала изготавливать двунитиевые лампы накаливания, одна нить которой использовалась для ближнего света, другая для дальнего. В массовое использование попали галогенные лампы, имеющие лучшие характеристики и большую надежность. Также стало возможным уменьшить вес аккумуляторных батарей за счет появления в автомобилях генератора, который осуществлял питание мощных электроламп и снял проблему необходимости подзарядки батарей на станциях.

Изменения светотехники сопровождалось введением новых правил освещения. В 1957 году в Европе был узаконен асимметричный свет, по которому свет от водителя светил ближе, чем свет со стороны пассажира. Это снижало риск ослепления встречного водителя и повышало безопасность. Другое направление модернизации осветительной техники

заключалось в изменении формы фары. Если раньше все фары имели круглый профиль, то начиная с 1961 года Citroën попробовал квадратные фары. Это позволило улучшить аэродинамику автомобиля, усилить световой поток благодаря светоотражателю Hella эллипсоидной формы с двумя осями, где две пары лучей из разных фокусов собирались в одну собирающую линзу. А в 1986 году на автомобили BMW устанавливали трехосные фары.

Благодаря вычислительным мощностям современных компьютеров стали возможными расчет и изготовление фар имеющих практически любую форму подходящую по желанию дизайнера автомобиля. Сложность устройства современной фары заключается в множестве фокусов светоотражателя фары, отвечающих за освещение определенного участка дороги.

Типы автомобильных ламп

Лампа накаливания (галогенная лампа). Осветительный прибор, внутри лампы располагается вольфрамовая нить, которая нагревается при прохождении через нее электрического тока, и издает свечение, которое и производит видимый свет. Лампа накаливания, колба которой наполнена инертным газом, в народе именуется «галогенка», и широко применяется в автомобильной промышленности. Инертный газ внутри лампы призван повысить предельную температуру нагрева спирали, тем самым заставляет ее светить сильнее.

Дуговая лампа, именуемая ксеноновой лампой, в качестве элемента освещения использует электрическую дугу. Колба лампы заполнена, опять же смесью газов, только на основе ксенона. Преимущество ксеноновой лампы по отношению к лампе галогенной, в том, что она дает яркий свет, максимально близкий к дневному. Ксеноновая лампа приводится в действие посредством пускателя (блока розжига, высоковольтного балласта). При работе осветительного прибора требуется соблюдение точных значений силы тока и подаваемого напряжения. За эти функции отвечает модуль розжига.

Светодиодная лампа. Осветительный прибор, в котором освещение создается светодиодом. Прогрессивная, развивающаяся технология. Имеет преимущества в виде низковольтного питания, большого срока службы, и низкой температуры свечения.

Разновидность головной оптики

Рефлекторная оптика – осветительный прибор, устанавливаемый во фронтальной части автомобиля, с лампой и зеркальным отражателем. Таких фар на сегодня большинство. Производимый лампой и распределяемый отражателем световой поток распределяется рассеивателем в горизонтальной плоскости.

Автолампа находиться в фокусе рефлектора для получения максимальной силы светового потока, а также для правильного геометрического освещения дороги. В современных автомобилях устанавливаются рефлекторные фары свободной формы (FF) с достаточно высоким КПД. Конструкция рефлекторной фары не может обеспечить четкую светотеневую границу. Допускаются пятна на освещаемой поверхности. Когда в такую оптику устанавливаются ксеноновые лампы, и, за счет этого значительно увеличивается сила светового потока, недостатки конструкции фар проявляются более отчетливо. Рефлекторные фарыбывают двух вариантов. В первом варианте в центре фары устанавливается одна галогенная лампа с двумя нитями накала, ближнего и дальнего света соответственно. Во втором варианте установлены две лампы, для каждой имеется свой отражатель.

Прожекторная оптика, в народе именуемая "линзованой" – осветительная система, состоящая из отражателя эллиптической формы, и рассеивателя в виде линзы. Внутри этой конструкции в форме глазка, установлена, как правило, ксеноновая лампа. В некоторых автомобилях с прожекторной оптикой, установлены галогенные лампы, и это не правильно.

Прожекторная оптика рассчитана на применение лампы большей силы света, нежели обеспечивает лампа накаливания. Линзы в фарах, на сегодняшний день, признак высшей комплектации автомобиля. В прожекторной фаре световой поток фокусируется с помощью линзы, которая его проецирует на дорогу. Правильную геометрию светового потока обеспечивает шторка, которая обрезает его по верху, и сама линза, которая обеспечивает качественную светотеневую границу. Прожекторная оптика обеспечивает плотный, однородный и яркий световой поток без пятен и паразитных засветок, но более требовательна к точности регулировки и чистоте своей поверхности.

Прожекторная оптика имеет более высокий КПД, чем рефлекторная оптика. Самый лучший вариант для автомобилей с рефлекторной оптикой, это замена ее на фары с линзами. Фары с линзами могут быть заводского исполнения, а также существует способ установки линз внутрь рефлекторной оптики. Если в автомобиле не предусмотрен очиститель фар, то его желательно установить. В этом случае эксплуатация транспортного средства будет полностью законна, максимально комфортабельна и безопасна.

Биксеноновые линзы

Биксеноновые линзы – это осветительный прибор, предназначенный для переоборудования рефлекторных автомобильных фар, и оснащения их ксеноновыми лампами с высоким значением силы света. Они устанавливаются внутрь корпуса рефлекторной фары и заменяют своим действием их функции, при этом имеют больший КПД, вырабатывают световой поток, по свойствам своим превосходящий свет обычной фары.

Переоборудованная прожекторная оптика есть светооптическая система, состоящая из отражателя эллиптического типа, экрана в виде шторки с электроприводом, и сферической линзы. Сама же фара после модернизации выполняет функции корпуса для линзы, также корректором фары линза регулируется по высоте. Работает линза по принципу проектора.
В соответствии с правилами эксплуатации транспортных средств в Европе, разрешено использование прожекторной оптики с ксеноновыми лампами, только если она оснащена устройством регулировки света по дальности. Эту функцию в линзе выполняет экран, который задает светотеневой горизонт. Тем самым исключается ослепление водителей встречного потока транспорта, и обеспечивается высококачественное дорожное освещение. Прожекторная оптика требовательна к качеству настройки света. Также правилами обусловлено обязательное наличие в автомобиле устройства очистки фар, так как грязь, которая попадает на внешнюю часть стекла прожекторной оптики способна значительно усилить эффект ослепления.

Технические отличия

Вид лампы	Плюсы	Минусы
Галогенная лампа накаливания	Низкая стоимость лампы и оптики в целом, простота конструкции, не обязательна установка автокорректоров и омывателей фар.	Малый срок службы, низкий КПД, сильный нагрев оптики, слабый по сравнению с «ксеноном» свет.
Газоразрядный ксенон	Примерно вдвое ярче и в 5–6 раз долговечнее «галогенок», низкое потребление энергии, малый нагрев оптики.	Необходимость замены ламп сразу в двух фарах, высокая стоимость ламп «уменьшенной мощности».
Светодиод	Долгий срок службы; минимальное энергопотребление; эффектный дизайн; более яркий, чем у «галогенок», свет; равномерный световой поток.	В производстве пока что дороже «ксенона», эффективность света сильно зависит от дизайна оптики.

Сравнительная таблица галогеновых, ксеноновых и светодиодных ламп головных фар.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: