zarowki.pdf

SAMOCHODOWE ŹRÓDŁA ŚWIATŁA

Obecnie na rynku jest dostępnych wiele typów żarówek samochodowych. Wielu kierowców lubi udoskonalać

oświetlenie swojego samochodu, zakładając do reflektorów „lepsze”, ale i droższe żarówki. Jednak taka

wymiana czasem nie daje spodziewanych wyników, często drogie żarówki szybko się przepalają, nie dają

wcale lepszego oświetlenia drogi, albo oślepiają innych użytkowników dróg, co może powodem wypadku,

konfliktów z innymi kierowcami zatrzymania przez policję i konsekwencji finansowych. Aby zrozumieć

parametry żarówek samochodowych warto zapoznać się z pojęciami związanymi ze światłem, technika

świetlną i parametrami żarówek.

Światło widzialne jest promieniowaniem elektromagnetycznym o długości fal zawartych w przedziale od 380

do 780 nm (nanometrów). Oko ludzkie potrafi rozróżniać fale o różnej długości, zawartej w tym przedziale,

odbierając to jako barwę światła. Najkrótszym falom odpowiada barwa fioletowa, najdłuższym barwa

czerwona. Czułość oka jest różna dla różnych barw. Największa czułość występuje w dzień dla barwy

zielonożółtej, natomiast w nocy dla zielonej.

Najlepsze właściwości dla ludzkiego wzroku mają źródła światła dające światło o widmie zbliżonym do

światła słonecznego, czyli białe. Podczas mgły, deszczu, śniegu najkorzystniejsze do oświetlenia drogi przed

samochodem jest światło żółte, ponieważ ulega najmniejszemu rozpraszaniu i poprawia kontrast widzenia.

Natomiast ogólnie bardzo niekorzystne jest światło niebieskie. Ze względu na małą długość fal ulega

znacznemu rozpraszaniu, powodując mniejszy kontrast widzenia. Daje ono więc wyraźnie gorsze oświetlenie

drogi, niż światło białe oraz powoduje oślepianie kierowców jadących z przeciwka, gdyż czas adaptacji

ludzkiego oka do światła niebieskiego jest znacznie dłuższy, niż np. do światła żółtego. Wskaźnikiem barwy

światła jest temperatura barwowa podawana w K (kelwinach). Jest to temperatura ciała doskonale czarnego,

wysyłającego światło o danej barwie.

Strumień świetlny (F) jest mocą promieniowania świetlnego wysyłanego przez źródło światła, ocenianą

według wrażenia wzrokowego. Jednostką strumienia jest lm (lumen). Odpowiada on mocy równej w

przybliżeniu 1/670 W dla światła o barwie zielonożółtej (555 nm).

Przykładowe typowe wartości strumienia świetlnego dla różnych źródeł światła są następujące:

Źródło światła

F, [lm]

Żarówka do latarki 3,5V/0,2A

5,6

Żarówka rowerowa 6V/2,7W

Żarówka samochodowa R2 45/40 W

700/450

Żarówka samochodowa H4 60/55W

1750/1000

Żarówka samochodowa H1 55W

1550

Samochodowa lampa ksenonowa D1

3000

Światłość (I) jest gęstością przestrzenną promieniowania świetlnego w danym kierunku. Jest ona stosunkiem

strumienia świetlnego wypromieniowanego w danym kierunku do kąta przestrzennego, wyrażonego w sr

(steradianach) obejmującego ten kierunek. Jednostką światłości jest cd (kandela, „świeca” ). Światłość jest

wielkością wektorową.

Światłość jest ona stosowana do podawania charakterystyk promieniowania źródeł światła (opraw

oświetleniowych), gdyż promieniowanie to jest zwykle niejednorodne w różnych kierunkach.

Luminancja (L) jest stosunkiem światłości źródła światła w kierunku patrzenia do powierzchni rzutu ciała

świecącego na płaszczyznę prostopadła do tego kierunku. Jednostką luminancji jest cd/m 2 czyli nit.

Luminancja (czyli jaskrawość) charakteryzuje subiektywne odczuwanie wrażeń świetlnych przez oko ludzkie.

Zbyt duża luminancja jest nieprzyjemna dla wzroku, powoduje oślepianie i dlatego zmniejsza się ją, np.

stosując żarówki ze szkła mlecznego, co powoduje zwiększenie powierzchni świecącej.

Natężenie oświetlenia (E) jest stosunkiem strumienia świetlnego padającego prostopadle na powierzchnie

oświetlana, do tej powierzchni. Jednostką natężenie oświetlenia jest lx (luks), czyli lm/m 2 .

Natężenie oświetlenia jest podstawową wielkością w technice świetlnej. Charakteryzuje ono ilość światła

padającą na powierzchnię oświetlaną, albo inaczej jasność powierzchni oświetlanej. Maleje ono wraz z

kwadratem odległości od źródła światła, czyli np. w odległości 20 m będzie ono 4-krotnie mniejsze, niż w

odległości 10 m od źródła. Jest proporcjonalne do cosinusa kąta padania promieni świetlnych na daną

powierzchnię – maksymalne natężenie oświetlenia występuje, gdy światło pada prostopadle do powierzchni

(czyli pod kątem 0°).

Rozkład natężenia oświetlenia drogi (światło mijania) samochodowym reflektorem prostokątnym z żarówką

H4 (z lewej) i soczewkowym z żarówką H1 (z prawej) przedstawia poniższy rysunek:

Rodzaje samochodowych źródeł światła

Żarówki są nadal najpopularniejszym źródłem światła, stosowanym w samochodach. Źródłem światła jest w

nich żarnik wykonany z drutu wolframowego i umieszczony w bańce szklanej wypełnionej gazem. Zwykłe

żarówki są wypełniane argonem, natomiast halogenowe (oznaczane literą H w symbolach) gazem, zwanym

halogenem, powstałym ze związków jodu i bromu. Dodatek ten pozwala na podwyższenie temperatury

żarnika, co daje bielsze i jaśniejsze światło. W latach 90-tych XX wieku pojawiły się lampy wyładowcze D1

wypełnione ksenonem (stąd nazwa „ksenony”). Źródłem światła jest w nich łuk elektryczny, palący się

pomiędzy dwoma elektrodami. Do zapłonu tego łuku potrzebne jest wysokie napięcie o wartości 6...12 kV,

natomiast do podtrzymania wystarczy napięcie 85 V. Lampa taka pobiera tylko ok. 35 W mocy i daje 3-

krotnie większy strumień świetlny, niż żarówka H4 (światło mijania), o barwie zbliżonej do światła

dziennego. Ponieważ zdecydowana większość samochodów wyposażona jest w żarówki, świecące żółto w

porównaniu ze światłem dziennym, natomiast ulice oświetlone są przeważnie lampami sodowymi, dającymi

światło o barwie zbliżonej do pomarańczowej, „ksenony” w samochodach w nie wyposażonych sprawiają

wrażenie świecenia na niebiesko bądź fioletowo. Lampy ksenonowe wymagają specjalnych przetwornic

zasilających, oraz (na podstawie obowiązujących m.in w Polsce przepisów, ze względu na możliwość

oślepiania silnym światłem kierowców jadących z przeciwka ) reflektorów wyposażonych w układ

automatycznego poziomowania i urządzenie czyszczące szkła (spryskiwacz lub wycieraczki). Wszystko to

sprawia, że oświetlenie ksenonowe jest bardzo drogie i stosowane na razie w niewielu modelach

samochodów. Inną nowością jest zastępowanie żarówek w lampach sygnalizacyjnych (światła pozycyjne,

światła stop) diodami LED. Pobierają one niewielką moc z porównaniu z żarówkami dającymi ten sam efekt

świetlny, zapalają się o ułamek sekundy szybciej (co ma znaczenie w lampach stop) i są bardzo trwałe.

Porównanie oświetlenia drogi reflektorami z żarówkami halogenowymi (z lewej) oraz ksenonowymi (po

prawej) przedstawiają fotografie:

Parametry i własności żarówek

Termin

Opis

Napięcie

nominalne

Napięcie przy którym żarówka jest używana, np. 6V, 12V , 24V

Napięcie, na jakie została zaprojektowana żarówka. Dla żarówek reflektorowych

przeznaczonych do samochodów osobowych wynosi ono 13,2 V

Strumień świetlny Moc promieniowania świetlnego („ilość światła wychodzącego poza żarówkę w różnych

kierunkach”)

Wydajność

świetlna

(sprawność)

Stosunek strumienia świetlnego żarówki do mocy elektrycznej [lm/W]

Zużycie lumenów • Wskaźnik wydajności światła żarówki używanej w porównaniu z nową

• Pomiar dokonany po 75% określonej (T c ) trwałości żarówki

• Wyrażony w procentach początkowego strumienia

• Przykład: zażycie lumenów = 60%, co oznacza, że używana lampa daje 40% mniej

światła niż nowa lampa

Trwałość Czas, który upływa od momentu przepalenia skrętki i braku emisji światła (B3 = 35, T c = 63.2%

uszkodzonych żarówek). Trwałość żarówek halogenowych wynosi od kilkuset do ponad tysiąca

godzin, ale np. firma Philips zaleca wymianę żarówek co 2 lata, lub co 50000 km.

Zależność strumienia (F), mocy (P) i

temperatury barwowej (Tc) żarówek

halogenowych od napięcia zasilającego

U. Zależności podane są w procentach, w

odniesieniu do napięcia 13,2 V.

Zależność trwałości żarówek

halogenowych od napięcia zasilającego,

podana w procentach trwałości dla

napięcia 13,2 V.

Z wykresów widać, że trwałość żarówek silnie zależy od napięcia zasilającego. Zmiana wartości napięcia

tylko o 5% powoduje około dwukrotną zmianę żywotności żarówek. Dlatego ten sam typ żarówki stosowany

w różnych samochodach (gdzie napięcie w instalacjach wynosi np. 13,8V i 14,4V) może wykazywać bardzo

różną trwałość. Ponadto żywotność żarówek maleje, gdy samochód jest eksploatowany na wyboistych

drogach (wstrząsy podczas jazdy). Także strumień świetlny żarówek zależy dość mocno od napięcia, dlatego

nawet małe spadki napięcia w instalacji elektrycznej samochodu, np. spowodowane brudnymi, zaśniedziałymi

połączeniami (klemy akumulatora, konektory żarówek, połączenia alternatora) mogą osłabiać jasność

świecenia reflektorów (zauważalne w nocy).

Napięcie

znamionowe

Regulacje Europejskie ECE

• Regulacje ECE (Europejskiego Komitetu Elektrotechnicznego) zapewniają bezpieczeństwo w ruchu

drogowym.

• Wszystkie wymienne żarówki używane jako oświetlenie zewnętrzne pojazdów muszą być zgodne z

regulaminem 37 (R37) ECE. Żarówki używane wewnątrz pojazdu nie muszą posiadać homologacji na

zgodność z R37.

• Żarówki wymienne, które nie mają homologacji nie są dopuszczone do stosowania w reflektorach

samochodowych i światłach sygnalizacji w normalnym ruchu drogowym w Europie.

• Wszystkie rodzaje (światła reflektorowe, sygnalizacyjne i żarówki), które posiadają homologację ECE

są oznaczone znakiem E (E1, E2, ...). Żarówki posiadają również numer certyfikatu homologacji , np.

E1 - 2AB.

Wybrane typy samochodowych źródeł światła

Żarówka halogenowa H1 12V 55W z trzonkiem

P14,5s. Zastosowanie: reflektory główne

Żarówka halogenowa H3 12V 55W z trzonkiem

PK22s. Zastosowanie: reflektory

przeciwmgłowe

Żarówka halogenowa H4 12V 60/55W z

trzonkiem P43t-38. Zastosowanie: reflektory

główne (światło mijania i drogowe).

Najpopularniejsza żarówka reflektorowa.

Żarówka halogenowa H7 12V/55W z

trzonkiem PX26d. Zastosowanie: reflektory

główne. Jest to ulepszona wersja H1

Żarówka halogenowa HB3 12V 60W z

trzonkiem P20ds. Zastosowanie: reflektory

główne

Żarówka halogenowa HB4 12V 51W z

trzonkiem P22ds. Zastosowanie: reflektory

główne

Żarówki nowej generacji, „high performance „

(o wysokiej wydajności). Typy: H9 12V 65W z

trzonkiem PGJ 19-1(z lewej); H11 12V 55W z

trzonkiem PGJ 19-2 (z prawej). Dają większy

strumień świetlny (H11: 1350 lm ; H9: 2100 lm)

w porównaniu do H4.

Żarówka R2 12V 45/40W z trzonkiem P45t-41.

Zastosowanie: reflektory główne. Obecnie

rzadko stosowana (np. Fiat Uno, starsze wersje

126p).

Lampa ksenonowa D2S 85V 35W z trzonkiem

P32d-2. Zastosowanie: reflektory główne typu

soczewkowego.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: