Классификация систем освещения

Современные системы освещения можно разделить:

1. По типам создаваемого светораспределения:

· европейская;

· американскую.

2. По способу реализации системы светораспределе­ния:

· двухфарная система;

· четырехфарнаясистема.

3. По форме оптических элементов:

· с круглымиоптическими элементами;

· с прямоуголь­нымиоптическими элементами.

Автомобильные фары должны удовлетворять двум противоречивым требова­ниям: хорошо освещать дорогу перед автомобилем и не ослеплять водителей транспортных средств при встречном разъезде. Ослепление светом фар води­телей встречных автомобилей является серьезной проблемой, непосредствен­но связанной с обеспечением безопасности движения. В настоящее время она частично 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 обеспечивает освещение дороги перед автомобилем при движении в населенных пунктах или при разъезде со встречным транспортным средством на шоссе. Ближний свет 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 транспорт­ных 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 т.н. американской и европейской системами асимметричного светораспределения ближнего света. Асимметричный световой пучок обеспечивает лучшую освещенность той стороны дороги, по которой дви­жется автомобиль, и уменьшает ослепление водителей встречного транспорта.

В лампах фар с американской и европейской системами светораспределе­ния нить накала дальнего света располагают в фокусе отражателя. Световой пучок дальнего света с малым углом рассеивания может быть получен при ми­нимальных размерах спирали, выполняемой в виде дуги, лежащей в горизон­тальной плоскости. Большие линейные размеры нити дальнего света по гори­зонтали обуславливают большее рассеивание светового пучка в горизонталь­ной плоскости.

В фарах с американской системой светораспределения нить 2 ближнего све­та (рис. 1, а) 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.

Рисунок 1 Автомобильные фары с различными системами распределения ближнего света

а – американская система; б – европейская система; в – расположение экрана под нитью ближнего света; 1 – нить дальнего света; 2 – нить ближнего света; 3 – экран.

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 от вершины до фокальной плоскости АА, отражается вправо и вниз относительно оптической оси. Остальная часть светового пучка, отражаемая от внешней части параболоида между фокальной плоскостью АА и плоскостью светового отверстия ВВ, 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 рассеивания 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. Светораспределение фар американской системы регламентируется силой света в контрольных точках измери­тельного экрана.

В фарах с европейской системой светораспределения нить 2 ближнего света (рис. 2, б) цилиндрической формы выдвинута вперед по отношению к нити 1 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 3, расположенный под нитью 2 ближнего света, исключает попадание световых лучей на нижнюю половину отражателя, поэтому глаза во­дителя встречного транспортного средства находятся в теневой зоне. Одна сто­рона экрана 3 отогнута вниз на угол 15° (рис. 1, в), 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^е 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.

Распределение ближнего света фар европейской системы регламентирует­ся освещенностью в контрольных точ­ках и зонах специального экрана (рис. 2, а). Экран предназначен для лабо­раторной проверки фар на соответствие их светораспределения европейским нормам и представляет собой имита­цию перспективы двухполосной автомобильной дороги. ГОСТ 3544-75 устанав­ливает минимально и максимально допустимую освещенность для контрольных точек и зон экрана при проверке фар с лампой R2 (табл. 1).

Таблица 1 Допустимая освещенность для контрольных точек и зон экрана

Рисунок 2 Экраны для проверки фар европейской асимметричной системы:

а – разметка экрана для проверки ближнего света; б – контрольные точки экрана для проверки дальнего света; 1 – 1У – зоны.

Вертикальная линия VV на экране соответствует оси, а линии ОG и ОG* - краям правой полосы дороги, по которой движется автомобиль. Фактически линия ОG* является осью дорожного полотна. Линия ОЕ приблизительно соответствует тра­ектории глаз водителя встречного автомобиля. Линии ОF и ОF* являются соответ­ственно внешним краем и осевой линией левой полосы дороги. Контрольная точка В50L. находится на уровне глаз водителя встречного автомобиля, когда расстояние между автомобилями равно 50 м. Точки 50R и 75R характеризуют освещенность правого края правой полосы дороги соответственно на расстояниях около 50 и 75м.

Опасная в отношении ослепления зона III расположена выше светотеневой границы НОD. Для нее установлен очень низкий уровень допустимой освещен­ности. Для зоны IV, отражающей видимость дорожного полотна, установлена минимальная освещенность. В зоне II освещенность должна быть наивысшей. Зона I соответствует участку дороги на расстоянии до 25 м перед автомобилем. Чтобы избежать излишней яркости ближнего к автомобилю участка дороги и чрезмерного контраста с более удаленными участками, для зоны I нормируют максимально допустимый уровень освещенности. Для оптических элементов с галогенными лампами введены дополнительные контрольные точки экрана В75L, 50L и 50V. Нормы освещенности экрана в контрольных точках и зонах эк­рана для фар с галогенными лампами выше.

Фару, подвергаемую контрольной проверке, располагают на расстоянии 25 м от вертикального экрана. Фара должна быть установлена таким образом, чтобы левая горизонтальная часть светотеневой границы на экране находилась на расстоянии 250 мм ниже горизонтальной плоскости, проходящей через фокус отражателя фары (на 250 мм ниже нормали ННэкрана). Направление лучей фа­ры регулируется поворотом ее в вертикальной и горизонтальной плоскостях до тех пор, пока левая горизонтальная часть светотеневой границы не совпадет с нормалью ННэкрана, а точка перелома этой границы - с точкой О. Правая на­клонная часть светотеневой границы должна совпадать с линией ОD, проведен­ной из точки О под углом 15° к нормали ННэкрана.

Освещенность измеряют люксметром, состоящим из измерителя и отдельно­го фотоэлемента с насадками, помещая его в контрольных точках и зонах экра­на. Измерение можно проводить, оставляя фотоэлемент неподвижным в точке О и поворачивая фару в горизонтальной и вертикальной плоскостях на углы, со­ответствующие координатам контрольных точек.

Для проверки светораспределения дальнего света фар измеряют освещен­ность в пяти точках экрана (рис. 2, б), расположенных на нормали НН, соот­ветствующей горизонтальной плоскости, проходящей через фокус фары. Даль­ний свет контролируют после проверки ближнего света, оставляя фары в том же положении, что и при проверке ближнего света. Нормы освещенности в кон­трольных точках экрана (на расстоянии 25 м от фары) в соответствии с Прави­лами ЕЭК ООН приведены в табл. 2.

Поворотом фары на небольшие углы в вертикальной и горизонтальной плос­костях на экране отыскивают точку с максимальной освещенностью Е_тах и из­меряют эту освещенность. На экране показано приблизительное расположение изолюкс, соответствующее Правилам 1 и 5 ЕЭК ООН.

Фары европейской системы имеют более рациональное светораспределение.

Таблица 2 Нормы освещенности в контрольных точках экрана для дальнего света фар

Сила света лучей, идущих выше оптической оси, у фар с американской системой выше. Для точки В50Lи зоны III контрольного экрана она составляет 800 и 1500 кд, тогда как для фар европейской системы - соответственно 200 и 440 кд. 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.

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, 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.