Принцип устройства фар головного освещения.

Принцип работы автомобильных фар.

Если точечный источник света помещен в фокусе параболоидного отражателя математически точной формы, то лучи источника, попадающие на отражатель, после отражения от последнего идут параллельно оптической оси отражателя узким пучком постоянного поперечного сечения.

Часть светового потока источника проходит мимо отражателя в пределах телесного угла. Эти прямые лучи (2) идут сильно расходящимся пучком и освещают лишь близкие участки дороги в пределах 5-10м. Эта часть светового потока называется непреобразованной и обычно экранируется ( дополнительный экран в фаре или чернение вершины колбы лампы ), так как из-за большого угла рассеяния она ухудшает видимость при движении в тумане или в дождливую погоду. Поэтому при расчетах освещения удаленных участков дороги принимают во внимание только пучок отраженных лучей (1).

Точечные источники света и математически точные параболоиды являются математическими абстракциями. В действительности источник света имеет конечные размеры, а поверхность отражателя имеет отклонения от математически точной формы, поэтому лучи реального источника света после отражения от параболоидного отражателя всегда идут слабо расходящимся пучком .

На рисунке изображен источник сферической формы. Лучи исходящие из всех точек светящейся поверхности источника, попадая на элемент поверхности отражателя, образуют конус с углом при вершине 2α, отраженные от этого элемента поверхности лучи, так же образуют конус с тем же углом 2α, ось которого параллельна оптической оси отражателя. Весь отражаемый световой пучок, образуется суммой элементарных конических пучков лучей, отраженных от всех элементов отражателя. На отражатель падает световой поток источника, распространяющейся в пределах широкого телесного угла Ѡ1, и после отражения концентрируется в пучке с малым телесным углом Ѡ2, т.к. световой поток F=I* Ѡ, то пренебрегая потерями на отражение и считая, что падающий на отражатель световой поток равен отраженному световому потоку;

F_{пад =} I_падѠ; F_эф = I_эф *Ѡ₂;I_под* Ѡ₁ = I_эф* Ѡ₂ =>I_эф/ I_{пад =} Ѡ₁/ Ѡ_2;

т.к.Ѡ₁>>Ѡ₂, то сила света отражающих лучей возрастает во много раз, по сравнению с силой света нити покоя лампы.

Степень использования светового потока источника характеризуется углом охвата 2γ, который представляет собой плоский угол, составляемый крайними лучами, попадающими на отражатель и, следовательно, соответствует телесному углу Ѡ1.

При увеличении угла охвата 2γ возрастает популярная часть светового потока источника света, отражаемая вдоль отражателем. Увеличение угла охвата отражателя при неизменном фокусном расстоянии f, либо уменьшением фокусного расстояния f при прежнем диаметре отражателя. Но увеличение диаметра отражателя ограничивается конструктивными и эстетическими соображениями, а при уменьшении f отражатель приобретает форму глубокого параболоида, что затрудняет его штамповку, кроме того при малом фокусном расстоянии сильнее искажается распределение света в отраженном пучке лучей. Поэтому угол охвата делают не более 240 град. , соответствующим использованием 75% светового потока равномерно измеряющего источника света. Оптические системы в зависимости от величины угла охвата могут быть мелкими и глубокими мелкие – это когда плоский угол охвата в одну сторону от оптической оси больше 90 град, глубокие – когда этот угол меньше 90.

Назначение светосигнальных приборов. Требования, предъявляемые к светораспределению светосигнальных приборов, углы видимости, типы оптических систем. Международная система обозначений светосигнальных фонарей.

Назначение светосигнальных приборов – передача информации участникам дорожного движения, о намерениях водителя.

Для передачи различных сигналов участникам движения, на транспортное средство устанавливаются следующие обязательные осветительные фонари:

- передние и задние габаритные фонари

- передние и задние указатели поворота

- фонарь освещения номерного знака

- фонарь заднего хода

- сигнал торможения

- повторители указателей поворота

- световозвращатели

Кроме обязательных осветительных фонарей на транспортном средстве могут быть установлены дополнительные светосигнальные фонари, повышающие безопасность дорожного движения.

Все светосигнальные фонари должны обеспечивать требуемую силу света в различных направлениях ( углах ).

Сила света любого светового сигнала регламентируется минимально и максимально допустимыми значениями сил света.

Минимальное значение силы света для отдельных углов видения сигнала определяется пороговым уровнем освещенности на зрачке глаза водителя для дневных условий, при которых сигнал может быть обнаружен с вероятностью более 50% ( способность человека различать световой сигнал в солнечный день).

Максимальное значение силы света регламентируется величиной яркости, исключающей ослепление водителя в темное время суток.

Существующие светосигнальные фонари по акту оптической системы разделяются на 2 основные группы:

- фонари со смешанной оптической системой

- фонари с линзовой оптической системой

Обеспечение требуемого светораспределения смешанной оптической системой выполняются светосигнальные фонари, к которым предъявляются требования по созданию светосилы значительных величин ( указатели поворота, сигнал торможения, фонарь заднего вида и т.д. )

Линзовые оптические системы светосигнальных фонарей обеспечивают требуемое светораспределение за счет рассеивания светового потока источника и перераспределения этого потока за счет микроэлемента рассеивателя.

Линзовые оптические системы применяются для фонарей освещения номерного знака, боковых повторителей указателя поворота и т.д.

Геометрическая видимость световых приборов характеризуется углами в вертикальной и горизонтальной плоскостях, ограничивающих зону телесного угла, в пределах которого световой сигнал должен быть виден без каких-либо помех. Автомобильные светосигнальные фонари имеют обычно ассиметричное светораспределение.

Для всех светосигнальных фонарей углы геометрической видимости по вертикали ±15 градусов. Если высота установки светосигнального прибора меньше 1200мм, угол геометрической видимости в сторону дорожного полотна можно уменьшить до -5 градусов. В горизонтальной плоскости углы геометрической видимости составляют+80 градусов и -45 градусов для передних и задних габаритных фонарей и указателей поворота, 45^одля сигналов торможения.