32. 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.

32. 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.

Углы видимости световых сигналов и знаки официального утверждения

1а.1б – передних габаритных огней;

2а.2б – задних габаритных огней;

3а.3б – стоп сигналы.

Международные обозначения светосигнальных фонарей:

Габаритные огни:

А-передний габаритный огонь;

R-задний габаритный огонь;

Фонарь заднего хода: - AR;

Сигнал торможения:

S1 – однорежимный сигнал торможения;

S2 – двухрежимный сигнал торможения;

R-S1 – совмещенный задний габаритный огонь и однорежимный сигнал торможения.

Противотуманный фонарь – B.

Указатели поворота:

Категория 1 – передний указатель поворота;

Категория 2а – однорежимный задний указатель поворота;

Категория 2в – двухрежимный задний указатель поворота;

Категория 3 – передние боковые указатели поворота, устанавливаются на транспортном средстве, где нет других указателей поворота;

Категория 4 – передние боковые указатели поворота, устанавливается на транспортном средстве, где уже установлены указатели поворота 2а и 2в;

Категория 5 – дополнительные боковые указатели поворота;

Световозвращатели:

Категория 5 – дополнительные боковые указатели поворота;

Категория I- для транспортных средств шириной 1.6м и более;

Категория II – для транспортных средств шириной менее 1.6м;

Категория III – для прицепов и полуприцепов.

32. Таблица нормального, пространственного распределения силы света светосигнальных фонарей. Особенности фотометрирования светосигнальных фонарей.

В соответствие с требованиями международных Правил и отечественных стандартов, каждый светосигнальный фонарь должен обеспечивать видимость сигнала в пределах установленных углов видимости и определенную силу света, как вдоль оптической оси, так и в соответствующих координатах этих углов.

Светотехнические характеристики светосигнальных фонарей проверяют путем их фотометрирования с использованием Таблицы нормального пространственного распределения силы света.

Рисунок 7.1 Таблица нормального пространственного распределения светосилы для исследования светотехнических характеристик светосигнальных фонарей.

Числовые значения в координатах таблицы указывают, в процентном отношении, минимальную величину силы света, которая должна быть обеспечена исследуемым фонарем в соответствии с требованиями международных Правил. Для каждого светового сигнала международными Правилами и отечественными стандартами рекомендуется максимальное и минимальное значение силы света вдоль оптической оси.

Таблица 7.1

светосигнальные фонари	сила света
	минимальная по оптической оси	максимальная по оптической оси
1	2	3
Габаритный огонь
передний	4	60
задний	2	12
Сигнал торможения
Однорежимный	40	160
Двухрежимный
днем	130	520
ночью	30	80
Указатели поворотов
передний	175	700
задний
Однорежимный	50	200
Двухрежимный
днем	175	700
ночью	40	120
Боковой одиночный
вперед	175	700
назад	50	200
Боковой
вперед	175	700
назад	0,3	200
Боковые повторители
	0,3	200

Максимальное значение силы света светосигнального определяется значением величины яркости, исключающей ослепление водителя в темное время суток, а минимальное значение - пороговым уровнем освещенности, необходимой для различения данного сигнала в дневное время суток.

Для проверки светотехнических характеристик, фонарь устанавливается от таблицы на расстояние не менее 1.5 м, так, чтобы оптическая ось фонаря проходила перпендикулярно измерительному экрану ( Таблице ) и пересекала-бы его в центре ( точка 100 ).

По значениям, указанным в Таблице, проводится проверка соответствия сил света в каждой координате таблицы по минимальному и максимальному значению.

У проверяемого светосигнального фонаря сила света в каждой контрольной координате должна находиться в диапазоне между максимальным и минимальным значениями, указанными в Таблице нормального пространственного распределения. 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;