Основные принципы формирования светораспределения систем освещения и сигнализации

Электрооборудование транспортных и

Транспортно-технологических машин

Лекция 6

Приборы освещения

Учебные вопросы:

Основные принципы формирования светораспределения систем освещения и сигнализации.

Классификация систем освещения.

Основные принципы формирования светораспределения систем освещения и сигнализации

Система освещения занимает особое место в элект­рооборудовании автомобилей, так как эффективность автономного ос­вещения определяет безопасность дорожного движения в темное время суток.

Естественно, что значения норм на светотехнические характерис­тики также определяются требованиями безопасности и существую­щими условиями дорожного движения.

Техническое обеспечение современного светораспределения сис­тем освещения и сигнализации представляет собой достаточно слож­ную компромиссную задачу. Сложность задачи заключается в том. что для обеспечения безопасности и рентабельности перевозок в ночное вре­мя суток, т. е. перевозок с достаточно большими скоростями, удовлет­воряющих требованиям безопасности движения, необходимо при от­носительно малой мощности источников света (максимально 90 Вт) с низкой светоотдачей (максимально 13,5 лм с 1 Вт), ограниченных мощностью современных автомобильных источников питания (ак­кумуляторов, генераторов), добиваться не только большой силы света до 150 000 кд, но распределять световой пучок неравномерно, до­стигая при этом для систем освещения необходимую дальность видимо­сти в том или ином направлении, нужную яркость адаптации, исклю­чения ослепления водителей встречных транспортных средств. Для системы сигнализации необходимо обеспечение равномерной яркости, комфортности восприятия и полноты световой информации о режиме движения и маневре.

Естественно, что в ряде случаев необходимо сконцентрировать световой поток источника света, распределив его затем нужным обра­зом в требуемых направлениях. В ряде случаев достаточно его только перераспределить и изменить цвет излучения, в некоторых случаях функции концентрации светового потока и его распределения можно объединить. Поэтому в зависимости от характера создаваемого све­тораспределения принципы его формирования могут быть различными.

Окончательно светораспределение формируется рассеивателем, изготавливаемым из оптически прозрачного материала. На внутрен­ней поверхности рассеивателя выполняются преломляющие элементы различной конфигурации, при помощи которых добиваются перераспределения сконцентрированного отражателем светового пучка ис­точника света по нужным направлениям.

Концентрация светового потока источника света обеспечивается в традиционных конструкциях фар и фонарей параболоидным отра­жателем.

Параболоидная форма отражающей поверхности наиболее приспо­соблена для выполнения этой функции, так как основной характеристи­кой такой поверхности является равноудаленность ее точек от фокуса и плоскости, проходящей через директрису. Поэтому, если в фокус па­раболоида поместить источник света достаточно малых размеров, лучи от источника света, падающие на его рабочую поверхность, будут от­ражаться в соответствии с законами геометрической оптики и распро­страняться вдоль оптической оси отражателя (рис. 1) в пределах ма­лого угла 2 а, обусловленного размерами тела накала.

Рисунок 1 Распределение светового потока реальным отражателем и распределенным источником света

На отражатель попадает не весь световой поток источника света, а его часть, равная:

где I_1ср – средняя сила света источника излучения, распространяющаяся в пре­делах телесного угла ω₁.

Световой поток, отраженный от отражателя:

где I_2ср – средняя сила света отраженного излучения, распространяющегося в пределах телесного угла ω₂.

Если пренебречь потерями на отражение, считая, что Ф₁ = Ф₂, получим, I_1ср ω₁ = I_2ср ω₂, а так как ω₁ ≥ ω₂, то сила света отражен­ных лучей существенно возрастает по сравнению с силой света источ­ника. Очевидно, что чем больше значение ω₁ или, как это показано на рис. 2, угол охвата 2 φ, тем выше степень использования светового потока. Однако, поскольку φ является функцией диаметра D и фокус­ного расстояния f, его эффективное значение определяется как альтернативное между большим диаметром, ограниченным конструк­тивными, экономическими и эстетическими соображениями, и малым фокусным расстоянием, обусловливающим увеличенную глубину и тем самым затрудняющим штамповку.

Рисунок 2 Угол охвата отражателя

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

Степень концентрации светового потока можно уменьшить рас­фокусировкой тела накала, т. е. изменением его положения относи­тельно точки фокуса и соответствующим изменением хода лучей.