Lampada frontale - Headlamp

La parte anteriore di uno scooter a motore con un numero e una varietà di fari poco pratici, aggiunti per scopi decorativi e caratteristici della cultura Mod

Un faro è una lampada attaccata alla parte anteriore di un veicolo per illuminare la strada davanti. I fari sono spesso chiamati anche fari , ma nell'uso più preciso , proiettore è il termine per il dispositivo stesso e faro è il termine per il fascio di luce prodotto e distribuito dal dispositivo.

Le prestazioni dei fari sono migliorate costantemente durante l'età dell'automobile, spinte dalla grande disparità tra incidenti stradali diurni e notturni: la National Highway Traffic Safety Administration degli Stati Uniti afferma che quasi la metà di tutti i decessi legati al traffico si verificano al buio, nonostante solo il 25% del traffico viaggiando durante l'oscurità.

Altri veicoli, come treni e aerei, devono avere i fari. I fari delle biciclette sono spesso utilizzati sulle biciclette e sono richiesti in alcune giurisdizioni. Possono essere alimentati da una batteria o da un piccolo generatore come una bottiglia o una dinamo al mozzo .

Storia dei fari automobilistici

Uno dei primi obiettivi per fari ottici, il Corning Conaphore. In figura la versione in vetro "Noviol" giallo selettivo .
1917 pubblicità per la lente del proiettore Corning Conaphore mostrata sopra

Origini

Le prime carrozze senza cavalli utilizzavano lampade da carrozza, che si rivelarono inadatte per viaggiare in velocità. Le prime luci usavano le candele come il tipo più comune di carburante.

Meccanica

I primi proiettori, alimentati ad acetilene o olio, funzionavano dalla fine degli anni '80. Le lampade ad acetilene erano popolari perché la fiamma è resistente al vento e alla pioggia. I primi fari elettrici furono introdotti nel 1898 sulla Columbia Electric Car dalla Electric Vehicle Company di Hartford, Connecticut , ed erano opzionali. Due fattori hanno limitato l'uso diffuso dei fari elettrici: la breve durata dei filamenti nel duro ambiente automobilistico e la difficoltà di produrre dinamo abbastanza piccole, ma abbastanza potenti da produrre una corrente sufficiente.

Un certo numero di produttori ha offerto luci ad acetilene "Prest-O-Lite" come equipaggiamento standard per il 1904 e Peerless ha reso i fari elettrici standard nel 1908. Un'azienda di Birmingham chiamata Pockley Automobile Electric Lighting Syndicate ha commercializzato le prime luci per auto elettriche al mondo come un set completo nel 1908, che consisteva in fari, luci di posizione e luci posteriori alimentati da una batteria da otto volt.

Nel 1912 Cadillac integrò il sistema elettrico di accensione e illuminazione Delco del loro veicolo , formando il moderno sistema elettrico del veicolo.

La Guide Lamp Company introdusse i fari "anabbaglianti" (anabbaglianti) nel 1915, ma il sistema Cadillac del 1917 consentiva di abbassare la luce utilizzando una leva all'interno dell'auto piuttosto che richiedere al conducente di fermarsi e scendere. La lampadina Bilux del 1924 fu la prima unità moderna, con la luce sia per i raggi bassi (anabbaglianti) che alti (principali) di un proiettore che emetteva da una singola lampadina. Un design simile fu introdotto nel 1925 da Guide Lamp chiamato "Duplo". Nel 1927 fu introdotto l'interruttore dimmer a pedale o dip switch, che divenne lo standard per gran parte del secolo. 1933-1934 Packards caratterizzato da fari a tre raggi, le lampadine a tre filamenti. Dal più alto al più basso, i fasci sono stati chiamati "paese di passaggio", "guida in campagna" e "guida in città". Anche la Nash del 1934 utilizzava un sistema a tre raggi, sebbene in questo caso con lampadine del tipo convenzionale a due filamenti, e il raggio intermedio combinava gli anabbaglianti lato guida con gli abbaglianti lato passeggero, in modo da massimizzare la visuale del bordo della strada riducendo al minimo l'abbagliamento verso il traffico in arrivo. Gli ultimi veicoli con un interruttore dimmer a pedale sono stati i furgoni Ford F-Series e E-Series [Econoline] del 1991 . I fendinebbia erano nuovi per le Cadillac del 1938 e il loro sistema "Autronic Eye" del 1954 automatizzava la selezione degli abbaglianti e degli anabbaglianti.

L'illuminazione direzionale, che utilizza un interruttore e un riflettore spostato elettromagneticamente per illuminare solo il marciapiede, è stata introdotta nel raro Tatra del 1935, della durata di un solo anno . L'illuminazione collegata allo sterzo era presente sul faro centrale della Tucker Torpedo del 1947 ed è stata successivamente resa popolare dalla Citroën DS . Ciò ha permesso di girare la luce nella direzione di marcia quando il volante girava.

Il faro circolare sigillato da 7 pollici (178 mm) standardizzato , uno per lato, era richiesto per tutti i veicoli venduti negli Stati Uniti dal 1940, praticamente congelando la tecnologia di illuminazione utilizzabile in vigore fino agli anni '70 per gli americani. Nel 1957 la legge è cambiata per consentire travi sigillate rotonde più piccole da 5,75 pollici (146 mm), due per lato del veicolo, e nel 1974 sono state autorizzate anche travi sigillate rettangolari .

Due Mercedes-Benz SL: a destra con fari del tipo a fascio sigillato con specifiche statunitensi; sinistra con fari normali per altri mercati

Anche la Gran Bretagna, l'Australia e alcuni altri paesi del Commonwealth , così come il Giappone e la Svezia , fecero ampio uso di travi sigillate da 7 pollici, sebbene non fossero obbligatorie come lo erano negli Stati Uniti. Questo formato di proiettore non è stato ampiamente accettato nell'Europa continentale, che ha trovato lampadine sostituibili e variazioni nella dimensione e nella forma dei fari utili nel design automobilistico.

La tecnologia è andata avanti nel resto del mondo. Nel 1962 un consorzio europeo di produttori di lampadine e proiettori introdusse la prima lampada alogena per fari di veicoli, la H1 . Poco dopo sono stati introdotti in Europa i proiettori che utilizzano la nuova sorgente luminosa. Questi erano effettivamente vietati negli Stati Uniti, dove i fari a fascio sigillato di dimensioni standard erano obbligatori e le normative sull'intensità erano basse. I legislatori statunitensi hanno dovuto affrontare pressioni per agire, a causa sia dell'efficacia dell'illuminazione che dell'aerodinamica del veicolo/risparmio di carburante. L'intensità di picco degli abbaglianti, limitata a 140.000 candele per lato dell'auto in Europa, è stata limitata negli Stati Uniti a 37.500 candele su ciascun lato dell'auto fino al 1978, quando il limite è stato aumentato a 75.000. Un aumento dell'intensità degli abbaglianti per sfruttare la maggiore tolleranza non poteva essere ottenuto senza il passaggio alla tecnologia alogena, e così i proiettori a fascio sigillato con lampade alogene interne divennero disponibili per l'uso sui modelli del 1979 negli Stati Uniti. Dal 2010 i fari alogeni sigillati dominano il mercato dei fari sigillati, che è diminuito drasticamente da quando nel 1983 sono stati autorizzati i fari a bulbo sostituibile .

I sistemi di scarica ad alta intensità (HID) sono apparsi all'inizio degli anni '90, per la prima volta nella BMW Serie 7 . La Lincoln Mark VIII del 1996 è stata uno dei primi tentativi americani di HID ed è stata l'unica auto con DC HID.

Design e stile

Oltre agli aspetti ingegneristici, prestazionali e di conformità normativa dei proiettori, c'è la considerazione dei vari modi in cui sono progettati e disposti su un veicolo a motore. I fari sono stati rotondi per molti anni perché quella è la forma nativa di un riflettore parabolico . Utilizzando i principi della riflessione, la semplice superficie riflettente rotonda simmetrica proietta la luce e aiuta a focalizzare il raggio.

Stile dei fari al di fuori degli Stati Uniti, prima del 1983

Configurazioni dei fari europei (in alto) e statunitensi (in basso) su una Citroën DS
Faro rettangolare con lampadina gialla selettiva su Citroën Ami 6

In Europa non vi era alcun requisito per i proiettori di dimensioni o forma standardizzati e le lampade potevano essere progettate in qualsiasi forma e dimensione, purché le lampade soddisfacessero i requisiti tecnici e prestazionali contenuti nelle norme di sicurezza europee applicabili . I fari rettangolari furono utilizzati per la prima volta nel 1960, sviluppati da Hella per la Ford Taunus P3 tedesca e da Cibié per la Citroën Ami 6 . Erano vietati negli Stati Uniti, dove erano necessarie lampade rotonde fino al 1975. Un altro concetto di stile dei fari anteriori prevedeva lampade rotonde convenzionali carenate nella carrozzeria dell'auto con coperture in vetro aerodinamico, come quelle sulla Jaguar E-Type del 1961 e su quelle precedenti al 1967 Maggiolini VW .

Stile dei fari negli Stati Uniti, 1940-1983

Proiettore standard USA da 7 pollici che combina anabbaglianti e abbaglianti con indicatori di direzione in basso su un Nash 600 . del 1949
Fari anteriori sigillati da 5¾" rivestiti in vetro su una Chrysler 300 . del 1965
Fari rettangolari a fascio sigillato con indicatore di direzione in basso su un AMC Concord del 1979

Il design dei fari negli Stati Uniti è cambiato molto poco dal 1940 al 1983.

Nel 1940, un consorzio di amministratori di veicoli a motore statali standardizzò un sistema di due fari a fascio sigillato rotondo da 7 pollici (178 mm) su tutti i veicoli, l'unico sistema consentito per 17 anni. Questo requisito ha eliminato i problemi dei riflettori appannati sigillandoli insieme alle lampadine. Inoltre ha reso più semplice puntare i fasci dei fari ed ha eliminato lampadine e lampade non standard.

Il Tucker 48 includeva una caratteristica "occhio di ciclope": un terzo faro centrale collegato al meccanismo di sterzo dell'auto. Si illuminava solo se lo sterzo veniva spostato di più di dieci gradi fuori centro e gli abbaglianti erano accesi.

Un sistema di quattro lampade rotonde, anziché due, una alta/bassa e una abbagliante 5+ Trave sigillata da 34 pollici (146 mm) su ciascun lato del veicolo, è stata introdotta su alcuni modelli Cadillac, Chrysler, DeSoto e Nash del 1957 negli stati che consentivano il nuovo sistema. Le lampade separate anabbaglianti e abbaglianti hanno eliminato la necessità di compromessi nella progettazione delle lenti e nel posizionamento del filamento richiesti in una singola unità. Altre auto seguirono l'esempio quando tutti gli stati consentirono le nuove lampade nel momento in cui i modelli del 1958furono introdotti sul mercato. Il sistema a quattro lampade ha consentito una maggiore flessibilità di progettazione e migliori prestazioni di anabbaglianti e abbaglianti. Stilisti automobilistici come Virgil Exner hanno condotto studi di progettazione con gli anabbaglianti nella loro posizione fuoribordo convenzionale e gli abbaglianti impilati verticalmente nella linea centrale dell'auto, ma nessuno di questi progetti ha raggiunto la produzione in serie.

Un esempio di disposizione include l'accatastamento di due fari su ciascun lato, con gli anabbaglianti sopra gli abbaglianti. L' ambasciatore di Nash ha utilizzato questa disposizione nell'anno modello 1957. Pontiac ha usato questo progetto a partire dall'anno modello del 1963; American Motors , Ford , Cadillac e Chrysler seguirono due anni dopo. Anche nell'anno modello 1965, la Buick Riviera aveva fari impilati occultabili. Vari modelli Mercedes venduti in America hanno utilizzato questa disposizione perché i loro fari a lampadina sostituibile sul mercato interno erano illegali negli Stati Uniti.

Alla fine degli anni '50 e all'inizio degli anni '60, alcune auto Lincoln , Buick e Chrysler avevano i fari disposti in diagonale con le luci anabbaglianti fuoribordo e sopra le luci abbaglianti. Anche le auto britanniche, tra cui la Gordon-Keeble , la Jensen CV8 , la Triumph Vitesse e la Bentley S3 Continental, utilizzavano tale disposizione.

Nel 1968, il nuovo standard federale di sicurezza dei veicoli a motore 108 richiedeva a tutti i veicoli di avere il sistema di fari sigillati a doppio o quadruplo e vietava qualsiasi elemento decorativo o protettivo davanti a un proiettore funzionante. I fari ricoperti di vetro come quelli utilizzati sui modelli Jaguar E-Type , VW Beetle pre-1968 , Chrysler e Imperial del 1965 , Porsche 356 , Citroën DS e Ferrari Daytona non erano più consentiti e i veicoli dovevano essere dotati di fari scoperti per il mercato statunitense. Ciò ha reso difficile per i veicoli con configurazioni dei fari progettate per una buona prestazione aerodinamica raggiungerlo nelle configurazioni del mercato statunitense.

L'FMVSS 108 è stato modificato nel 1974 per consentire i fari rettangolari a fascio sigillato. Ciò ha permesso ai produttori di flessibilità per abbassare i cofani sulle nuove auto. Questi potrebbero essere posizionati in array orizzontali o in coppie impilate verticalmente. Come in precedenza con le lampade rotonde, gli Stati Uniti consentivano solo due dimensioni standardizzate di lampade a fascio sigillato rettangolari: un sistema di due unità abbaglianti/anabbaglianti da 200 x 142 mm (7,9 x 5,6 pollici) corrispondenti al formato rotondo da 7 pollici esistente, o un sistema di quattro unità da 165 x 100 mm (6,5 x 3,9 pollici), due alti/bassi e due abbaglianti. corrispondente al 5 . esistente+3 / 4  in (146 mm) formato tondo.

Il design dei fari rettangolari divenne così prevalente nelle auto prodotte negli Stati Uniti che solo pochi modelli continuarono a usarli nel 1979.

Stile internazionale dei fari, 1983-oggi

Nel 1983, concedendo una petizione del 1981 dalla Ford Motor Company, le normative sui fari degli Stati Uniti furono modificate per consentire proiettori architettonici a lampadina sostituibile, di forma non standard con lenti aerodinamiche che potevano essere per la prima volta in policarbonato con rivestimento duro . Ciò ha permesso la prima auto sul mercato statunitense dal 1939 con fari a lampadina sostituibili: la Lincoln Mark VII del 1984 . Questi fari compositi venivano talvolta chiamati fari "Euro" poiché i fari aerodinamici erano comuni in Europa. Sebbene concettualmente simili ai fari europei con forma non standardizzata e costruzione a lampadina sostituibile, questi fari sono conformi alle specifiche di progettazione, costruzione e prestazioni dei fari dello standard federale statunitense per la sicurezza dei veicoli a motore 108 piuttosto che agli standard di sicurezza europei internazionalizzati utilizzati al di fuori del Nord America. Tuttavia, questa modifica alle normative statunitensi ha permesso allo stile dei fari nel mercato statunitense di avvicinarsi a quello europeo.

Fari nascosti

Fari a scomparsa su una Mazda 323F

I fari nascosti furono introdotti nel 1936, sulla Cord 810/812 . Erano montati nei parafanghi anteriori, che erano lisci fino a quando le luci non venivano spente, ognuna con la sua piccola manovella montata sul cruscotto, dall'operatore. Hanno aiutato l' aerodinamica quando i fari non erano in uso ed erano tra le caratteristiche di design distintive di Cord.

I fari anteriori nascosti successivi richiedono uno o più servocomandi e serbatoi azionati dal vuoto , con impianto idraulico e collegamento associati, o motori elettrici , ingranaggi e collegamenti per sollevare le lampade in una posizione esatta per garantire una mira corretta nonostante il ghiaccio, la neve e l'età. Alcuni progetti di fari nascosti, come quelli della Saab Sonett III, utilizzavano un collegamento meccanico azionato a leva per sollevare i fari in posizione.

Durante gli anni '60 e '70, molte auto sportive di rilievo utilizzavano questa caratteristica come la Chevrolet Corvette (C3) , la Ferrari Berlinetta Boxer e la Lamborghini Countach poiché consentivano linee del cofano basse ma alzavano i fari all'altezza richiesta, ma dal 2004 nessun volume moderno. i modelli di auto prodotti utilizzano fari nascosti perché presentano difficoltà nel rispettare le disposizioni sulla protezione dei pedoni aggiunte alle normative internazionali sulla sicurezza automobilistica relative alle protuberanze sulle carrozzerie per ridurre al minimo le lesioni ai pedoni colpiti dalle auto.

Alcuni fari nascosti stessi non si muovono, ma piuttosto sono coperti quando non sono in uso da pannelli progettati per fondersi con lo stile dell'auto. Quando le luci sono accese, i coperchi vengono spostati da una parte, di solito verso il basso o verso l'alto, ad esempio sulla Jaguar XJ220 del 1992 . Il meccanismo della porta può essere azionato da pentole sottovuoto , come su alcuni veicoli Ford della fine degli anni '60 fino all'inizio degli anni '80, come il Mercury Cougar del 1967-1970 , o da un motore elettrico come su vari prodotti Chrysler della metà degli anni '60 fino alla fine degli anni '70 come la Dodge Charger del 1966-1967 .

Regolamenti e requisiti

I fari moderni sono azionati elettricamente, posizionati in coppia, uno o due su ciascun lato della parte anteriore di un veicolo. È necessario un sistema di proiettori per produrre un fascio anabbagliante e uno abbagliante, che può essere prodotto da più coppie di lampade a raggio singolo o da una coppia di lampade a doppio raggio o da una combinazione di lampade a raggio singolo e doppio. Gli abbaglianti proiettano la maggior parte della loro luce in avanti, massimizzando la distanza di visibilità ma producendo troppo abbagliamento per un uso sicuro quando altri veicoli sono presenti sulla strada. Poiché non c'è un controllo speciale della luce verso l'alto, gli abbaglianti causano anche l'abbagliamento causato da nebbia , pioggia e neve a causa della retroriflessione delle gocce d' acqua . Gli anabbaglianti hanno un controllo più rigoroso della luce verso l'alto e dirigono la maggior parte della loro luce verso il basso e verso destra (nei paesi con traffico a destra) o verso sinistra (nei paesi con traffico a sinistra), per fornire visibilità in avanti senza abbagliamento eccessivo o retroilluminazione.

Anabbaglianti

ECE anabbaglianti/anabbaglianti
Illuminazione anabbagliante asimmetrica del manto stradale – viene mostrato il fascio di luce di destra

I fari anabbaglianti (anabbaglianti, anabbaglianti, fascio di luce) forniscono una distribuzione della luce progettata per fornire un'illuminazione anteriore e laterale, con limiti alla luce diretta verso gli occhi degli altri utenti della strada per controllare l'abbagliamento. Questo raggio è destinato all'uso ogni volta che altri veicoli sono presenti davanti, sia in arrivo che in fase di sorpassamento.

I regolamenti internazionali ECE per i proiettori a filamento e per i proiettori a scarica ad alta intensità specificano un fascio con un taglio netto e asimmetrico che impedisce che quantità significative di luce vengano proiettate negli occhi dei conducenti delle auto che precedono o si avvicinano. Il controllo dell'abbagliamento è meno rigoroso nello standard sui fasci SAE nordamericano contenuto in FMVSS / CMVSS 108 .

Abbagliante

ECE abbaglianti/abbaglianti
Illuminazione abbagliante simmetrica del manto stradale

I fari abbaglianti (abbaglianti, abbaglianti, abbaglianti) forniscono una distribuzione della luce brillante e ponderata al centro senza alcun controllo particolare della luce diretta verso gli occhi degli altri utenti della strada. In quanto tali, sono adatti solo per l'uso da soli sulla strada, poiché il bagliore che producono abbaglierà gli altri conducenti.

Le normative internazionali ECE consentono di fari abbaglianti di intensità maggiore rispetto a quanto consentito dalle normative nordamericane .

Compatibilità con la direzionalità del traffico

Proiettore venduto in Svezia non molto tempo prima che Dagen H passasse dalla circolazione a sinistra a quella a destra. La decalcomania opaca blocca la parte della lente per il sollevamento degli anabbaglianti a destra e reca l'avvertenza: "Da non rimuovere prima del 3 settembre 1967".

La maggior parte dei fari anabbaglianti è progettata specificamente per l'uso su un solo lato della strada . I fari per l'uso nei paesi con traffico a sinistra hanno fari anabbaglianti che "si abbassano a sinistra"; la luce è distribuita con un'inclinazione verso il basso/sinistra per mostrare al guidatore la strada e la segnaletica davanti senza accecare il traffico in arrivo. I fari per i paesi con traffico a destra hanno anabbaglianti che "si abbassano a destra", con la maggior parte della luce diretta verso il basso/destra.

In Europa, quando si guida un veicolo con luci di circolazione a destra in un paese a circolazione di sinistra o viceversa per un periodo di tempo limitato (come ad esempio in vacanza o in transito), è obbligatorio per legge regolare temporaneamente i fari in modo che il loro errato -la distribuzione del raggio laterale non abbaglia i conducenti in arrivo. Ciò può essere ottenuto con metodi che includono l'adesione di decalcomanie opache o lenti prismatiche a una parte designata della lente. Alcuni proiettori di tipo proiettore possono essere realizzati per produrre un corretto fascio di traffico sinistro o destro spostando una leva o un altro elemento mobile all'interno o sul gruppo lampada. Molti fari a codice europeo al tungsteno (pre-alogeno) prodotti in Francia da Cibié, Marchal e Ducellier potevano essere regolati per produrre un anabbagliante a sinistra oa destra per mezzo di un portalampada a due posizioni.

Poiché i fari posizionati sul lato sbagliato della strada accecano i conducenti in avvicinamento e non illuminano adeguatamente la strada del conducente, e le strisce oscuranti e le lenti prismatiche adesive riducono le prestazioni di sicurezza dei fari, alcuni paesi richiedono che tutti i veicoli immatricolati o utilizzati su un permanente o semi- base permanente all'interno del paese per essere dotato di proiettori progettati per la corretta manualità. I proprietari di veicoli nordamericani a volte importano e installano privatamente i fari del mercato giapponese (JDM) sulla propria auto nella convinzione errata che le prestazioni del raggio saranno migliori, quando in realtà tale applicazione errata è piuttosto pericolosa e illegale.

Adeguatezza

È stato riscontrato che i fari dei veicoli non sono in grado di illuminare una distanza libera garantita a velocità superiori a 60 km/h (40 mph). Potrebbe essere pericoloso e, in alcune zone, illegale guidare a una velocità superiore di notte.

Utilizzare durante il giorno

Alcuni paesi richiedono che le automobili siano dotate di luci di marcia diurna (DRL) per aumentare la visibilità dei veicoli in movimento durante il giorno. La normativa regionale disciplina le modalità di erogazione della funzione DRL. In Canada, la funzione DRL desiderata sui veicoli effettuate o importate dal 1990 può essere fornito dai fari, il fendinebbia , funzionamento stazionario di illuminazione delle anteriori indicatori di direzione , o da lampade speciali diurne. Le luci di marcia diurna funzionalmente dedicate che non coinvolgono i fari sono richieste su tutte le auto nuove vendute per la prima volta nell'Unione Europea dal febbraio 2011. Oltre all'UE e al Canada, i paesi che richiedono DRL includono Albania, Argentina, Bosnia ed Erzegovina, Colombia (non più da agosto/2011), Islanda, Israele, Macedonia, Norvegia, Moldavia, Russia, Serbia e Uruguay.

Costruzione, prestazioni e obiettivo

Nel mondo sono in uso due diversi schemi di fascio e standard di costruzione dei fari: lo standard ECE , consentito o richiesto praticamente in tutti i paesi industrializzati ad eccezione degli Stati Uniti, e lo standard SAE , obbligatorio solo negli Stati Uniti. Il Giappone in precedenza aveva regolamenti di illuminazione su misura simili agli standard statunitensi, ma per il lato sinistro della strada. Tuttavia, il Giappone ora aderisce allo standard ECE. Le differenze tra gli standard SAE ed ECE sui proiettori sono principalmente nella quantità di abbagliamento consentita verso gli altri conducenti sugli anabbaglianti (SAE consente un abbagliamento molto maggiore), la quantità minima di luce richiesta per essere proiettata direttamente lungo la strada (SAE richiede di più), e le posizioni specifiche all'interno del raggio in cui sono specificati i livelli di luce minimo e massimo.

Gli anabbaglianti ECE sono caratterizzati da una distinta linea orizzontale di "taglio" nella parte superiore del raggio. Sotto la linea è luminoso e sopra è scuro. Sul lato del raggio rivolto lontano dal traffico in arrivo (destra nei paesi con traffico a destra, sinistra nei paesi con traffico a sinistra), questo taglio spazia o sale verso l'alto per dirigere la luce sui segnali stradali e sui pedoni. Gli anabbaglianti SAE possono avere o meno un cutoff, e se è presente un cutoff, può essere di due diversi tipi generali: VOL , che è concettualmente simile al raggio ECE in quanto il cutoff si trova nella parte superiore del lato sinistro del fascio e puntato leggermente al di sotto dell'orizzontale, o VOR , che ha il taglio in alto a destra del fascio e puntato verso l'orizzonte.

I fautori di ciascun sistema di fari denunciano l'altro come inadeguato e pericoloso: i sostenitori statunitensi del sistema SAE affermano che il taglio degli anabbaglianti ECE offre distanze di visibilità ridotte e un'illuminazione inadeguata per i segnali stradali sopraelevati, mentre i sostenitori internazionali del sistema ECE affermano che il sistema SAE produce troppo abbagliamento. Studi comparativi hanno ripetutamente dimostrato che c'è poco o nessun vantaggio in termini di sicurezza per le travi SAE o ECE; l'accettazione e il rifiuto dei due sistemi da parte dei vari paesi si basa principalmente su quale sistema è già in uso.

In Nord America, la progettazione, le prestazioni e l'installazione di tutti i dispositivi di illuminazione per autoveicoli sono regolati dallo standard federale e canadese per la sicurezza dei veicoli a motore 108 , che incorpora gli standard tecnici SAE . Altrove nel mondo, le normative internazionalizzate ECE sono in vigore sia per riferimento che per incorporazione nei codici veicolari dei singoli paesi.

Le leggi statunitensi richiedevano proiettori a fascio sigillato su tutti i veicoli tra il 1940 e il 1983 e anche altri paesi come il Giappone, il Regno Unito e l'Australia facevano ampio uso di fasci sigillati. Nella maggior parte degli altri paesi, e negli Stati Uniti dal 1984, predominano i fari con lampadine sostituibili.

I fari devono essere mantenuti nella giusta direzione. I regolamenti per la mira variano da paese a paese e da specifica del raggio a specifica del raggio. Negli Stati Uniti, i fari standard SAE sono mirati indipendentemente dall'altezza di montaggio del proiettore. Ciò offre ai veicoli con fari montati in alto un vantaggio in termini di distanza di visibilità, al costo di un maggiore abbagliamento per i conducenti dei veicoli più bassi. Al contrario, l'angolo di mira del proiettore ECE è collegato all'altezza di montaggio del proiettore, per dare a tutti i veicoli una distanza di visione approssimativamente uguale e tutti i conducenti all'incirca lo stesso abbagliamento.

Colore chiaro

bianco

I fari sono generalmente tenuti a produrre luce bianca, secondo gli standard ECE e SAE. Il regolamento ECE 48 attualmente richiede che i nuovi veicoli siano dotati di fari che emettono luce bianca. Le diverse tecnologie dei proiettori producono diversi tipi caratteristici di luce bianca; la specificazione del bianco è piuttosto ampia e permette un'ampia gamma di colori apparenti dal bianco caldo (con una dominante marrone-arancio-giallo ambra) al bianco freddo (con una dominante blu-violetta).

Giallo selettivo
Citroën 2CV del 1957 con fari gialli selettivi e luce ausiliaria

Le precedenti normative ECE consentivano anche la luce gialla selettiva . Un esperimento di ricerca condotto nel Regno Unito nel 1968 utilizzando lampade al tungsteno (non alogene) ha rilevato che l'acuità visiva è circa il 3% migliore con i fari gialli selettivi rispetto a quelli bianchi di uguale intensità. Una ricerca condotta nei Paesi Bassi nel 1976 ha concluso che i fari gialli e bianchi sono equivalenti per quanto riguarda la sicurezza del traffico, sebbene la luce gialla provochi un abbagliamento meno fastidioso rispetto alla luce bianca. I ricercatori notano che le lampade a filamento di tungsteno emettono solo una piccola quantità di luce blu bloccata da un filtro giallo selettivo, quindi tale filtrazione fa solo una piccola differenza nelle caratteristiche dell'emissione luminosa e suggeriscono che i proiettori che utilizzano nuovi tipi di sorgenti come Le lampadine ad alogenuri metallici (HID) possono, attraverso la filtrazione, emettere una luce che distrae meno visivamente pur avendo un'emissione luminosa maggiore rispetto a quelle alogene.

I fari gialli selettivi non sono più comuni, ma sono consentiti in vari paesi in tutta Europa e in paesi extraeuropei come Corea del Sud, Giappone e Nuova Zelanda. In Islanda , i fari gialli sono ammessi e le normative sui veicoli a Monaco richiedono ancora ufficialmente la luce gialla selettiva dai fari anabbaglianti e abbaglianti di tutti i veicoli e dai fendinebbia se presenti.

In Francia, una legge approvata nel novembre 1936 su consiglio della Commissione centrale per le automobili e la circolazione in generale, richiedeva l'installazione di fari gialli selettivi. Il mandato per i fari gialli è stato emanato per ridurre l'affaticamento del guidatore dovuto all'abbagliamento fastidioso . Il requisito inizialmente si applicava ai veicoli immatricolati per l'uso su strada dopo l'aprile 1937, ma era destinato a estendersi a tutti i veicoli attraverso l'adeguamento delle luci gialle selettive sui veicoli più vecchi, dall'inizio del 1939. Le fasi successive dell'attuazione furono interrotte nel settembre 1939 dal scoppio della guerra .

Il mandato francese della luce gialla si basava sulle osservazioni dell'Accademia francese delle scienze nel 1934, quando l'Accademia registrò che la luce gialla selettiva era meno abbagliante della luce bianca e che la luce si diffondeva meno nella nebbia rispetto alle luci verdi o blu. La luce gialla era ottenuta a forza di vetro giallo per la lampadina o la lente del faro, un rivestimento giallo su una lampadina, una lente o un riflettore incolore o un filtro giallo tra la lampadina e la lente. Le perdite di filtrazione hanno ridotto l'intensità della luce emessa di circa il 18%, il che potrebbe aver contribuito alla riduzione dell'abbagliamento.

Il mandato era in vigore fino al dicembre 1992, quindi per molti anni i fari gialli hanno contrassegnato visivamente le auto immatricolate in Francia ovunque fossero viste, anche se si dice che alcuni conducenti francesi siano passati a fari bianchi nonostante il requisito per quelli gialli.

Il requisito è stato criticato come una barriera commerciale nel settore automobilistico; Il politico francese Jean-Claude Martinez l'ha descritta come una legge protezionista .

La ricerca formale ha riscontrato, nella migliore delle ipotesi, un piccolo miglioramento dell'acuità visiva con i fari gialli anziché bianchi e la casa automobilistica francese Peugeot ha stimato che i fari bianchi producono dal 20 al 30 percento in più di luce, anche se senza spiegare perché questa stima fosse maggiore del 15-18. % di valore misurato nella ricerca formale e voleva che i conducenti delle loro auto ottenessero i vantaggi di un'illuminazione extra. Più in generale, i regolamenti tecnici dei veicoli specifici per paese in Europa sono stati considerati una seccatura costosa. In un sondaggio pubblicato nel 1988, le case automobilistiche hanno fornito una serie di risposte quando è stato chiesto quanto costava fornire un'auto con i fari gialli per la Francia. General Motors e Lotus hanno affermato che non ci sono costi aggiuntivi, Rover ha affermato che il costo aggiuntivo è marginale e Volkswagen ha affermato che i fari gialli hanno aggiunto 28 marchi tedeschi al costo di produzione del veicolo. Affrontare il requisito francese per le luci gialle (tra gli altri requisiti di illuminazione specifici per paese) è stato intrapreso nell'ambito di uno sforzo verso standard tecnici comuni per i veicoli in tutta la Comunità europea . Una disposizione della Direttiva del Consiglio UE 91/663, emessa il 10 dicembre 1991, specificava i fari bianchi per tutte le nuove omologazioni di veicoli rilasciate dalla CE dopo il 1 gennaio 1993 e stabiliva che da quella data gli Stati membri della CE (successivamente UE) non sarebbero stati autorizzato a rifiutare l'ingresso a un veicolo conforme agli standard di illuminazione contenuti nel documento modificato, quindi la Francia non sarebbe più in grado di rifiutare l'ingresso a un veicolo con i fari bianchi. La direttiva è stata adottata all'unanimità dal consiglio, e quindi con il voto della Francia.

Sebbene non siano più richiesti in Francia, i fari gialli selettivi rimangono legali lì; la normativa vigente prevede che "ogni autoveicolo deve essere munito, anteriormente, di due o quattro luci, che creino in avanti una luce selettiva gialla o bianca che permetta un'efficace illuminazione notturna della strada per una distanza, in condizioni di buona visibilità, di 100 metri".

Sistemi ottici

Ottica dell'obiettivo, vista laterale. La luce viene dispersa verticalmente (mostrata) e lateralmente (non mostrata).
Un faro rotondo a fascio sigillato da 7 pollici (180 mm) con ottica a lente su una Jaguar E-type . I flauti e i prismi diffondono e distribuiscono la luce raccolta dal riflettore.

Lampade riflettori

Ottica dell'obiettivo

Una sorgente luminosa ( filamento o arco) è posta in corrispondenza o vicino al fuoco di un riflettore, che può essere parabolico o di forma complessa non parabolica. L' ottica Fresnel e prisma modellata nella lente del proiettore rifrangono (spostano) parti della luce lateralmente e verticalmente per fornire il modello di distribuzione della luce richiesto. La maggior parte dei fari a fascio sigillato ha lenti ottiche.

Ottica del riflettore

Ottica riflettore, vista laterale
Un faro con ottica riflettore su una Jeep Liberty . La lente trasparente del coperchio anteriore ha solo una funzione protettiva.

A partire dagli anni '80, i riflettori per proiettori hanno iniziato a evolversi oltre la semplice parabola in acciaio stampato . L' Austin Maestro del 1983 è stato il primo veicolo dotato di riflettori omofocali Lucas-Carello , che comprendevano sezioni paraboliche di diversa lunghezza focale per migliorare l'efficienza della raccolta e della distribuzione della luce. La tecnologia CAD ha consentito lo sviluppo di proiettori con riflettore con riflettori non parabolici e di forma complessa. Commercializzati per la prima volta da Valeo con il marchio Cibié, questi fari avrebbero rivoluzionato il design automobilistico.

Le gemelle Dodge Monaco/Eagle Premier del 1987 per il mercato statunitense e la Citroën XM europea sono state le prime auto con fari a riflettori complessi con lenti ottiche sfaccettate. La divisione lampade guida della General Motors in America aveva sperimentato lampade con riflettore complesso a lente chiara nei primi anni '70 e aveva ottenuto risultati promettenti, ma la Honda Accord del 1990 sul mercato statunitense era stata la prima con fari multiriflettore a lente chiara; questi sono stati sviluppati da Stanley in Giappone.

Le ottiche per distribuire la luce nel modello desiderato sono progettate nel riflettore stesso, piuttosto che nell'obiettivo. A seconda degli strumenti di sviluppo e delle tecniche in uso, il riflettore può essere progettato fin dall'inizio come una forma su misura, oppure può iniziare come una parabola che sostituisce le dimensioni e la forma del pacchetto completato. In quest'ultimo caso, l'intera superficie viene modificata in modo da produrre singoli segmenti di contorni complessi e specificamente calcolati. La forma di ciascun segmento è progettata in modo tale che il loro effetto cumulativo produca lo schema di distribuzione della luce richiesto.

I riflettori moderni sono comunemente realizzati in plastica stampata a compressione o stampata a iniezione , sebbene esistano anche riflettori ottici in vetro e metallo. La superficie riflettente è in alluminio depositato a vapore, con un rivestimento trasparente per evitare l'ossidazione dell'alluminio estremamente sottile. Nella progettazione e nella produzione di proiettori con riflettori complessi devono essere mantenute tolleranze estremamente ristrette.

Fari con riflettore a doppio raggio

La guida notturna è difficile e pericolosa a causa del bagliore accecante dei fari del traffico in arrivo. Da tempo si cercavano fari che illuminino in modo soddisfacente la strada da percorrere senza causare abbagliamento. Le prime soluzioni prevedevano circuiti di attenuazione di tipo resistivo, che riducevano l'intensità dei fari. Ciò ha portato a riflettori inclinabili e in seguito a lampadine a doppio filamento con un raggio alto e uno anabbagliante.

In un proiettore a due filamenti, può esserci un solo filamento esattamente nel punto focale del riflettore. Esistono due metodi principali per produrre due fasci diversi da una lampadina a due filamenti in un unico riflettore.

sistema americano

Un filamento si trova nel punto focale del riflettore. L'altro filamento viene spostato assialmente e radialmente lontano dal punto focale. Nella maggior parte dei raggi sigillati a 2 filamenti e nelle lampadine sostituibili a 2 filamenti di tipo 9004, 9007 e H13 , il filamento abbagliante è nel punto focale e il filamento anabbagliante è sfocato. Per l'uso in paesi con traffico a destra, il filamento anabbagliante è posizionato leggermente verso l'alto, in avanti e a sinistra del punto focale, in modo che quando è eccitato, il raggio si allarghi e si sposti leggermente verso il basso e verso destra dell'asse del proiettore. Le lampadine a filamento trasversale come la 9004 possono essere utilizzate solo con i filamenti orizzontali, ma le lampadine a filamento assiale possono essere ruotate o "sincronizzate" dal progettista del proiettore per ottimizzare il fascio di luce o per influenzare il traffico degli anabbaglianti. Quest'ultimo si ottiene facendo sincronizzare il filamento anabbagliante in una posizione verso l'alto-avanti-sinistra per produrre un anabbagliante per il traffico a destra, o in una posizione verso l'alto in avanti-destra per produrre un anabbagliante per il traffico a sinistra.

La tattica opposta è stata impiegata anche in alcune travi sigillate a due filamenti. Posizionare il filamento anabbagliante nel punto focale per massimizzare la raccolta della luce da parte del riflettore e posizionare il filamento abbagliante leggermente all'indietro, a destra, in basso rispetto al punto focale. Lo spostamento direzionale relativo tra i due raggi è lo stesso con entrambe le tecniche: in un paese con traffico a destra, l'anabbagliante è leggermente in basso a destra e l'abbagliante è leggermente in alto a sinistra, l'uno rispetto all'altro - ma l'ottica dell'obiettivo deve essere abbinato ai posizionamenti del filamento selezionati.

sistema europeo

Il metodo tradizionale europeo per ottenere luci anabbaglianti e abbaglianti da un'unica lampadina prevede due filamenti lungo l'asse del riflettore. Il filamento abbagliante si trova sul punto focale, mentre il filamento anabbagliante si trova circa 1 cm davanti al punto focale e 3 mm sopra l'asse. Sotto il filamento anabbagliante c'è uno scudo a forma di coppa (chiamato " scudo di Graves ") che copre un arco di 165°. Quando il filamento anabbagliante è illuminato, questo schermo proietta un'ombra sulla corrispondente area inferiore del riflettore, bloccando i raggi di luce verso il basso che altrimenti colpirebbero il riflettore e verrebbero proiettati sopra l'orizzonte. La lampadina viene ruotata (o "sincronizzata") all'interno del proiettore per posizionare lo schermo Graves in modo da consentire alla luce di colpire un cuneo di 15° della metà inferiore del riflettore. Questo viene utilizzato per creare la caratteristica upsweep o upstep delle distribuzioni della luce anabbagliante ECE . La posizione di rotazione della lampadina all'interno del riflettore dipende dal tipo di fascio luminoso da produrre e dalla direzionalità del traffico del mercato a cui è destinato il proiettore.

Questo sistema è stato utilizzato per la prima volta con la lampadina a incandescenza al tungsteno Bilux/Duplo R2 del 1954, e successivamente con la lampadina alogena H4 del 1971. Nel 1992, le normative statunitensi sono state modificate per consentire l'uso di lampadine H4 ridisegnate HB2 e 9003, e con tolleranze di produzione stabilite. Questi sono fisicamente ed elettricamente intercambiabili con le lampadine H4. Vengono utilizzate tecniche ottiche simili, ma con diverse ottiche del riflettore o dell'obiettivo per creare un modello di raggio statunitense anziché europeo.

Ogni sistema ha i suoi vantaggi e svantaggi. Il sistema americano storicamente ha consentito una maggiore quantità complessiva di luce all'interno degli anabbaglianti, poiché viene utilizzata l'intera area del riflettore e della lente, ma allo stesso tempo, il sistema americano ha tradizionalmente offerto un controllo molto minore sulla luce verso l'alto che provoca abbagliamento, e per questa ragione è stata ampiamente respinta al di fuori degli Stati Uniti. Inoltre, il sistema americano rende difficile creare distribuzioni della luce anabbaglianti e abbaglianti nettamente differenti. L'abbagliante è di solito una copia approssimativa dell'anabbagliante, spostato leggermente verso l'alto e verso sinistra. Il sistema europeo tradizionalmente produceva anabbaglianti contenenti meno luce complessiva, poiché solo il 60% della superficie del riflettore viene utilizzato per creare il raggio anabbagliante. Tuttavia, la messa a fuoco anabbagliante e il controllo dell'abbagliamento sono più facili da ottenere. Inoltre, il 40% inferiore del riflettore e della lente è riservato alla formazione degli abbaglianti, il che facilita l'ottimizzazione sia degli anabbaglianti che degli abbaglianti.

Sviluppi negli anni '90 e 2000

La tecnologia del riflettore complesso in combinazione con i nuovi design delle lampadine come l'H13 consente la creazione di fasci di luce anabbagliante e abbagliante di tipo europeo senza l'uso di Graves Shield, mentre l'approvazione statunitense del 1992 della lampadina H4 ha reso tradizionalmente europeo il 60% / 40% di divisioni dell'area ottica per anabbaglianti e abbaglianti comuni negli Stati Uniti. Pertanto, la differenza nell'area ottica attiva e nel contenuto di luce del fascio complessivo non esiste più necessariamente tra i fasci US ed ECE. I fari HID a doppio raggio che utilizzano la tecnologia dei riflettori sono stati realizzati utilizzando adattamenti di entrambe le tecniche.

Lampade per proiettori (poliellissoidali)

Ottica del proiettore, vista laterale
Fari del proiettore su una Mercedes Benz Classe C

In questo sistema un filamento si trova in corrispondenza di un fuoco di un riflettore ellissoidale e ha una lente condensatrice nella parte anteriore della lampada. Sul piano dell'immagine, tra il riflettore e l'obiettivo, si trova una tonalità e la proiezione del bordo superiore di questa tonalità fornisce il taglio degli anabbaglianti. La forma del bordo del paralume e la sua esatta posizione nel sistema ottico determinano la forma e la nitidezza del taglio. Il paralume può essere abbassato da un perno azionato da solenoide per fornire un raggio anabbagliante e rimosso dal percorso della luce per il raggio abbagliante. Tali ottiche sono note come proiettori BiXenon o BiHalogen . Se il paralume è fissato nel percorso ottico, sono necessarie lampade abbaglianti separate. La lente del condensatore può avere leggeri anelli di Fresnel o altri trattamenti superficiali per ridurre la nitidezza di taglio. Le moderne lenti a condensatore incorporano caratteristiche ottiche progettate specificamente per dirigere una parte della luce verso l'alto verso le posizioni dei segnali stradali sopraelevati retroriflettenti .

Hella ha introdotto l'ottica ellissoidale per i fari ad acetilene nel 1911, ma in seguito all'elettrificazione dell'illuminazione dei veicoli, questa tecnica ottica non è stata utilizzata per molti decenni. La prima lampada automobilistica moderna poliellissoidale (proiettore) è stata la Super-Lite , un proiettore ausiliario prodotto in una joint venture tra Chrysler Corporation e Sylvania e installato facoltativamente nelle automobili Dodge a grandezza naturale del 1969 e 1970 . Utilizzava una lampadina alogena al tungsteno a filamento trasversale da 85 watt ed era inteso come un raggio medio, per estendere la portata degli anabbaglianti durante i viaggi in autostrada quando gli anabbaglianti da soli erano inadeguati ma gli abbaglianti producevano un bagliore eccessivo.

I fari principali del proiettore sono apparsi nel 1981 sull'Audi Quartz, una concept car progettata da Pininfarina per il Salone dell'Auto di Ginevra. Sviluppato più o meno contemporaneamente in Germania da Hella e Bosch e in Francia da Cibié, il proiettore anabbagliante permetteva un'accurata messa a fuoco del fascio e un pacchetto ottico di diametro molto più piccolo, anche se molto più profondo, per ogni data uscita del fascio. La BMW Serie 7 (E32) del 1986 è stata la prima vettura di serie a utilizzare fari anabbaglianti poliellissoidali. Il principale svantaggio di questo tipo di proiettore è la necessità di adattarsi alla profondità fisica del gruppo, che può estendersi molto indietro nel vano motore.

Sorgenti luminose

Tungsteno

La prima fonte di luce del proiettore elettrico era il filamento di tungsteno , operante in un'atmosfera di vuoto o di gas inerte all'interno della lampadina del proiettore o del fascio sigillato. Rispetto alle sorgenti luminose di nuova tecnologia, i filamenti di tungsteno emettono piccole quantità di luce in relazione alla potenza che consumano. Inoltre, durante il normale funzionamento di tali lampade, il tungsteno bolle dalla superficie del filamento e si condensa sul vetro del bulbo, annerendolo. Ciò riduce l'emissione luminosa del filamento e blocca parte della luce che passerebbe attraverso un vetro a bulbo non annerito, sebbene l'annerimento fosse meno problematico nelle unità a trave sigillate; la loro ampia superficie interna riduceva al minimo lo spessore dell'accumulo di tungsteno. Per questi motivi, i filamenti di tungsteno semplici sono quasi obsoleti nel servizio di fari automobilistici.

Tungsteno-alogeno

Tungsteno-alogeno tecnologia (chiamato anche "quarzo-alogeno", "quarzo-iodio", "ciclo iodio", ecc) aumenta la luminosa effettiva efficacia di un tungsteno filamento: quando si opera ad una temperatura filamento superiore che si traduce in più lumen uscita per watt in ingresso, una lampada alogena al tungsteno ha una durata della luminosità molto più lunga rispetto a filamenti simili che funzionano senza il ciclo di rigenerazione dell'alogeno. A parità di luminosità, le lampadine a ciclo alogeno hanno anche una durata maggiore. Le sorgenti luminose per fari alogeni di progettazione europea sono generalmente configurate per fornire più luce allo stesso consumo di energia delle loro controparti in tungsteno a bassa emissione. Al contrario, molti progetti con sede negli Stati Uniti sono configurati per ridurre o ridurre al minimo il consumo energetico mantenendo l'emissione luminosa al di sopra dei requisiti minimi legali; alcune sorgenti luminose per fari anteriori alogene al tungsteno degli Stati Uniti producono meno luce iniziale rispetto alle loro controparti non alogene. Quando l'industria americana ha scelto per la prima volta come implementare la tecnologia al tungsteno-alogeno, i vantaggi dichiarati sono stati un leggero vantaggio teorico sul risparmio di carburante e la riduzione dei costi di costruzione del veicolo grazie a cavi e interruttori più bassi. C'è stato un miglioramento nel vedere la distanza con gli abbaglianti alogeni statunitensi, che sono stati autorizzati per la prima volta a produrre 150.000 candele (cd) per veicolo, il doppio del limite non alogeno di 75.000 cd ma ancora ben al di sotto del limite internazionale europeo di 225.000 cd. Dopo che le lampadine alogene sostituibili furono autorizzate nei proiettori degli Stati Uniti nel 1983, lo sviluppo delle lampadine statunitensi continuò a favorire una lunga durata della lampadina e un basso consumo energetico, mentre i progetti europei continuarono a dare priorità alla precisione ottica e alla massima potenza.

La lampada H1 è stata la prima sorgente luminosa alogena al tungsteno. È stato introdotto nel 1962 da un consorzio di produttori europei di lampadine e proiettori. Questa lampadina ha un singolo filamento assiale che consuma 55 watt a 12,0 volt e produce 1550 lumen ±15% quando funziona a 13,2 V. H2 (55 W a 12,0 V, 1820 lm a 13,2 V) seguito nel 1964, e la trasversa- filamento H3 (55 W @ 12,0 V, 1450 lm ±15%) nel 1966. H1 vede ancora un ampio uso in anabbaglianti, abbaglianti e fendinebbia ausiliarie e luci di guida , così come H3. L'H2 non è più un tipo attuale, poiché richiede un'intricata interfaccia portalampada alla lampada, ha una vita breve ed è difficile da maneggiare. Per questi motivi, H2 è stato ritirato dal regolamento ECE 37 per l'uso in nuovi modelli di lampade (sebbene le lampadine H2 siano ancora prodotte per scopi di sostituzione nelle lampade esistenti), ma H1 e H3 rimangono attuali e queste due lampadine sono state legalizzate negli Stati Uniti nel 1993 I progetti più recenti di lampadine a filamento singolo includono H7 (55 W a 12,0 V, 1500 lm ±10% a 13,2 V), H8 (35 W a 12,0 V, 800 lm ±15% a 13,2 V), H9 (65 W a 12,0 V, 2100 lm ±10% a 13,2 V) e H11 (55 W a 12,0 V, 1350 lm ±10% a 13,2 V). Sono disponibili versioni a 24 volt di molti tipi di lampadine per l'uso in camion, autobus e altri veicoli commerciali e militari.

Lampadina H4 ( cm )
Lampadina H7

La prima lampadina alogena a doppio filamento per produrre sia anabbaglianti che abbaglianti, la H4 (60/55 W @ 12 V, 1650/1000 lm ±15% @ 13,2 V), fu lanciata nel 1971 e divenne rapidamente la lampada frontale predominante lampadina in tutto il mondo tranne che negli Stati Uniti, dove l'H4 non è ancora legale per l'uso automobilistico. Nel 1989, gli americani hanno creato il proprio standard per una lampadina chiamata HB2: quasi identica a H4 tranne che con vincoli più rigorosi sulla geometria del filamento e sulla variazione di posizione, e il consumo energetico e l'emissione luminosa espressi alla tensione di prova degli Stati Uniti di 12,8 V.

La prima lampadina alogena per fari degli Stati Uniti, introdotta nel 1983, è stata la HB1/9004. È un design a doppio filamento trasversale da 12,8 volt che produce 700 lumen sugli anabbaglianti e 1200 lumen sugli abbaglianti. Il 9004 è valutato per 65 watt (abbaglianti) e 45 watt (anabbaglianti) a 12,8 volt. Altre lampadine alogene approvate dagli Stati Uniti includono HB3 (65 W, 12,8 V), HB4 (55 W, 12,8 V) e HB5 (65/55 watt, 12,8 V). Tutte le lampadine progettate in Europa e approvate a livello internazionale, tranne la H4, sono attualmente approvate per l'uso in fari conformi ai requisiti statunitensi.

Alogena a infrarossi riflettente (HIR)

Un ulteriore sviluppo della lampadina alogena al tungsteno ha un rivestimento dicroico che trasmette la luce visibile e riflette la radiazione infrarossa . Il vetro in un tale bulbo può essere sferico o tubolare. La radiazione infrarossa riflessa colpisce il filamento situato al centro dell'involucro di vetro, riscaldando il filamento in misura maggiore di quanto si possa ottenere con il solo riscaldamento resistivo . Il filamento surriscaldato emette più luce senza aumentare il consumo di energia.

Scarica ad alta intensità (HID)

Proiettore HID faro anabbagliante illuminato su una Lincoln MKS

Le lampade a scarica ad alta intensità (HID) producono luce con un arco elettrico anziché con un filamento incandescente. L'elevata intensità dell'arco deriva dai sali metallici che vengono vaporizzati all'interno della camera d'arco. Queste lampade hanno un'efficacia maggiore rispetto alle lampade al tungsteno. A causa della maggiore quantità di luce disponibile dalle lampade HID rispetto alle lampadine alogene, i fari HID che producono un determinato fascio di luce possono essere ridotti rispetto ai fari alogeni che producono un fascio di luce comparabile. In alternativa, è possibile mantenere le dimensioni maggiori, nel qual caso il proiettore allo xeno può produrre un fascio di luce più robusto.

Automotive HID può essere chiamato "fari allo xeno", anche se in realtà sono lampade ad alogenuri metallici che contengono gas xeno . Il gas xeno consente alle lampade di produrre una luce minimamente adeguata immediatamente all'accensione e riduce il tempo di avviamento. L'uso di argon , come avviene comunemente nei lampioni stradali e in altre applicazioni fisse di lampade ad alogenuri metallici, fa sì che le lampade impieghino diversi minuti per raggiungere la loro piena potenza.

La luce dei fari HID può presentare una distinta sfumatura bluastra rispetto ai fari a filamento di tungsteno.

Retrofit

Quando un proiettore alogeno viene installato a posteriori con una lampadina HID, la distribuzione e l'uscita della luce vengono alterate. Negli Stati Uniti, l'illuminazione del veicolo non conforme a FMVSS 108 non è legale su strada. Verrà prodotto un bagliore e l'omologazione o la certificazione del proiettore non sarà più valida con la distribuzione della luce alterata, quindi il proiettore non è più omologato in alcune località. Negli Stati Uniti, fornitori, importatori e venditori che offrono kit non conformi sono soggetti a sanzioni civili. Nell'ottobre 2004, l' NHTSA aveva indagato su 24 fornitori e tutti avevano portato alla cessazione della vendita o ai richiami.

In Europa e nei molti paesi extraeuropei che applicano la normativa ECE , anche i fari HID progettati come tali devono essere dotati di sistemi di pulizia delle lenti e di autolivellamento automatico, tranne che sui motocicli. Questi sistemi sono solitamente assenti sui veicoli non originariamente dotati di lampade HID.

Storia

Nel 1992 i primi fari HID anabbaglianti di produzione sono stati prodotti da Hella e Bosch a partire dal 1992 per la disponibilità come optional sulla BMW Serie 7 . Questo primo sistema utilizza una lampadina incorporata, non sostituibile, senza schermo in vetro che blocca i raggi UV o interruttore di sicurezza elettrico sensibile al tocco, designato D1 - una designazione che sarebbe stata riciclata anni dopo per un tipo di lampada completamente diverso. Il ballast AC ha le dimensioni di un mattone da costruzione. Nel 1996 il primo sforzo americano per i fari HID è stato sulla Lincoln Mark VIII del 1996-98 , che utilizza proiettori con riflettore con una lampada ad accenditore integrale non mascherata prodotta da Sylvania e designata Tipo 9500 . Questo era l'unico sistema a funzionare in corrente continua , poiché l'affidabilità si dimostrò inferiore ai sistemi in corrente alternata. Il sistema Tipo 9500 non è stato utilizzato su nessun altro modello ed è stato interrotto dopo l'acquisizione di Sylvania da parte di Osram nel 1997. Tutti i fari HID in tutto il mondo attualmente utilizzano lampadine e reattori standardizzati a corrente alternata. Nel 1999 il primo al mondoI fari HID bi-xeno per anabbaglianti e abbaglianti sono stati introdotti sulla Mercedes-Benz Classe CL .

operazione

Le lampadine dei fari HID non funzionano con corrente continua a bassa tensione, quindi richiedono un reattore con un accenditore interno o esterno . L'accenditore è integrato nella lampadina nei sistemi D1 e D3, ed è un'unità separata o parte del reattore nei sistemi D2 e ​​D4. Il ballast controlla la corrente alla lampadina. L'operazione di accensione e zavorra procede in tre fasi:

  1. Accensione: un impulso ad alta tensione viene utilizzato per produrre un arco elettrico – in modo simile a una candela – che ionizza il gas xeno, creando un canale conduttore tra gli elettrodi di tungsteno. La resistenza elettrica è ridotta all'interno del canale e la corrente scorre tra gli elettrodi.
  2. Fase iniziale: il bulbo viene pilotato con sovraccarico controllato. Poiché l'arco viene azionato ad alta potenza, la temperatura nella capsula aumenta rapidamente. I sali metallici vaporizzano e l'arco viene intensificato e reso spettralmente più completo. Anche la resistenza tra gli elettrodi diminuisce; l'alimentatore elettronico del reattore lo registra e passa automaticamente al funzionamento continuo.
  3. Funzionamento continuo: tutti i sali metallici sono in fase vapore, l'arco ha raggiunto la sua forma stabile e l' efficienza luminosa ha raggiunto il suo valore nominale. Il ballast ora fornisce energia elettrica stabile in modo che l'arco non sfarfalla. La tensione operativa stabile è di 85 volt CA nei sistemi D1 e D2, 42 volt CA nei sistemi D3 e D4. La frequenza della corrente alternata ad onda quadra è tipicamente 400 hertz o superiore.
esempio di indicatore abbagliante
Esempio di indicatore del faro

Il comando è spesso vicino al volante e sul cruscotto viene mostrato un indicatore specifico.

Tipi di lampadine

2014 Faro Toyota Avalon con anabbaglianti HID in stile "Quadrabeam", abbaglianti alogeni e luci di marcia diurna a LED che si illuminano anche a un'intensità inferiore per fornire la funzione di luce di posizione anteriore

I fari HID producono tra 2.800 e 3.500 lumen da 35 a 38 watt di potenza elettrica, mentre le lampadine alogene a filamento producono tra 700 e 2.100 lumen da 40 a 72 watt a 12,8 V.

Le categorie di lampadine attualmente in produzione sono D1S, D1R, D2S, D2R, D3S, D3R, D4S e D4R. La D sta per scarico e il numero è il designatore del tipo. L'ultima lettera descrive lo scudo esterno. L'arco all'interno di una lampadina del proiettore HID genera una notevole luce ultravioletta (UV) a onde corte , ma nessuna di esse fuoriesce dalla lampadina, poiché uno schermo di vetro duro che assorbe i raggi UV è incorporato attorno al tubo ad arco della lampadina. Questo è importante per prevenire il degrado dei componenti e dei materiali sensibili ai raggi UV nei proiettori, come le lenti in policarbonato e i rivestimenti rigidi del riflettore. Le lampade "S" - D1S, D2S, D3S e D4S - hanno uno schermo in vetro semplice e sono utilizzate principalmente nelle ottiche di tipo proiettore. Le lampade "R" – D1R, D2R, D3R e D4R – sono progettate per l'uso in ottiche per proiettori con riflettore. Hanno una maschera opaca che copre porzioni specifiche dello schermo, che facilita la creazione ottica del confine luce-buio (cutoff) vicino alla parte superiore di una distribuzione della luce anabbagliante. Le lampade HID automobilistiche emettono una notevole luce vicino ai raggi UV, nonostante lo schermo.

2014 Toyota Corolla Gli anabbaglianti sono dotati di illuminazione a LED, abbaglianti alogene e luci di marcia diurna a LED che si illuminano anche a un'intensità inferiore per fornire la funzione di luce di posizione anteriore

Colore

La temperatura di colore correlata dei fari HID automobilistici installati in fabbrica è compresa tra 4100K e 5000K mentre le lampade alogene al tungsteno sono comprese tra 3000K e 3550K. La distribuzione della potenza spettrale (SPD) di un faro HID automobilistico è discontinua e appuntita mentre l'SPD di una lampada a filamento, come quella del sole, è una curva continua. Inoltre, l' indice di resa cromatica (CRI) dei fari alogeni al tungsteno (98) è molto più vicino di quello dei fari HID (~75) alla luce solare standardizzata (100). Gli studi non hanno mostrato alcun effetto significativo sulla sicurezza di questo grado di variazione del CRI nell'illuminazione dei fari.

Vantaggi

Maggiore sicurezza

Le lampade HID per autoveicoli offrono circa 3000 lumen e 90 Mcd /m 2 contro i 1400 lumen e 30 Mcd/m 2 offerti dalle lampade alogene. In un'ottica da proiettore progettata per l'uso con una lampada HID, produce una luce più utilizzabile. Gli studi hanno dimostrato che i conducenti reagiscono più velocemente e con maggiore precisione agli ostacoli della carreggiata con buoni fari HID rispetto a quelli alogeni. Quindi, i buoni fari HID contribuiscono alla sicurezza di guida. L'argomento contrario è che l'abbagliamento dei fari HID può ridurre la sicurezza del traffico interferendo con la visione degli altri conducenti.

Efficacia e rendimento

L'efficienza luminosa è la misura di quanta luce viene prodotta rispetto a quanta energia viene consumata. Le lampade HID offrono una maggiore efficacia rispetto alle lampade alogene. Le lampade alogene a più alta intensità, H9 e HIR1, producono da 2100 a 2530 lumen da circa 70 watt a 13,2 volt. Una lampadina D2S HID produce 3200 lumen da circa 42 watt durante il funzionamento stabile. Il consumo di energia ridotto significa minor consumo di carburante, con conseguente minore emissione di CO2 per veicolo dotato di illuminazione HID (1,3 g/km supponendo che il 30% del tempo di funzionamento del motore sia con le luci accese).

Longevità

La durata media di una lampadina HID è di 2000 ore, rispetto alle 450-1000 ore di una lampada alogena.

Svantaggi

Bagliore

I veicoli dotati di fari HID (eccetto i motocicli) sono richiesti dalla normativa ECE 48 anche per essere dotati di sistemi di pulizia delle lenti dei fari e controllo automatico del livellamento del fascio. Entrambe queste misure hanno lo scopo di ridurre la tendenza dei fari ad alto rendimento a causare alti livelli di abbagliamento agli altri utenti della strada. In Nord America, ECE R48 non si applica e sebbene siano consentiti detergenti per lenti e livellatori del raggio, non sono richiesti; I fari HID sono nettamente meno diffusi negli Stati Uniti, dove hanno prodotto notevoli abbagliamenti. Uno studio scientifico sull'abbagliamento dei fari ha dimostrato che, per un dato livello di intensità, la luce dei fari HID è il 40% più abbagliante rispetto alla luce dei fari alogeni al tungsteno.

Contenuto di mercurio

I tipi di lampadine per fari HID D1R, D1S, D2R, D2S e 9500 contengono il mercurio, un metallo pesante tossico . Lo smaltimento di parti di veicoli contenenti mercurio è sempre più regolamentato in tutto il mondo, ad esempio dalle normative US EPA . I nuovi modelli di lampadine HID D3R, D3S, D4R e D4S, in produzione dal 2004, non contengono mercurio, ma non sono elettricamente o fisicamente compatibili con i fari progettati per i tipi di lampadine precedenti.

Costo

I fari HID sono molto più costosi da produrre, installare, acquistare e riparare. Il costo aggiuntivo delle luci HID può superare i risparmi sui costi del carburante grazie al loro ridotto consumo energetico, sebbene parte di questo svantaggio di costo sia compensato dalla maggiore durata della lampadina HID rispetto alle lampadine alogene.

GUIDATO

Lampada frontale a LED all'interno
Primi fari anabbaglianti a LED di serie sulla Lexus LS 600h
Tecnologia dei fari multi-LED adattivi antiabbagliamento a controllo digitale, su Audi A4

Sequenza temporale

Le applicazioni dei proiettori automobilistici che utilizzano diodi a emissione di luce (LED) hanno subito uno sviluppo molto attivo dal 2004.

Nel 2006 i primi anabbaglianti a LED di serie sono stati installati in fabbrica sulla Lexus LS 600h / LS 600h L . Le funzioni degli abbaglianti e degli indicatori di direzione utilizzavano lampadine a incandescenza. Il proiettore è stato fornito da Koito .

Nel 2007 sono stati introdotti sulla vettura sportiva V10 Audi R8 i primi fari con tutte le funzioni fornite da LED, forniti da AL-Automotive Lighting (eccetto in Nord America).

Nel 2009 i fari Hella sulla Cadillac Escalade Platinum 2009 sono diventati i primi fari interamente a LED per il mercato nordamericano.

Nel 2010 sono stati introdotti sulla Mercedes CLS 2011 i primi fari completamente a LED con abbaglianti adattivi e quello che Mercedes ha chiamato "Intelligent Light System" .

Nel 2013 Audi ha introdotto sulla A8 restaurata i primi fari adattivi "Matrix LED" antiabbagliamento a controllo digitale , con 25 singoli segmenti LED. Il sistema attenua la luce che risplenderebbe direttamente sui veicoli in arrivo e precedenti, ma continua a proiettare la sua piena luce sulle zone tra e accanto ad essi. Questo funziona perché gli abbaglianti a LED sono suddivisi in numerosi singoli diodi emettitori di luce. I LED abbaglianti in entrambi i fari sono disposti a matrice e si adattano completamente elettronicamente all'ambiente circostante in pochi millisecondi. Vengono attivati ​​e disattivati ​​o dimmerati singolarmente da una centralina. Inoltre, i fari funzionano anche come luce di svolta. Utilizzando i dati di percorso predittivi forniti dal sistema di navigazione MMI plus , il focus del raggio viene spostato verso la curva ancor prima che il conducente giri il volante. Nel 2014: Mercedes-Benz ha introdotto una tecnologia simile sulla Classe CLS rinnovata nel 2014, chiamata Multibeam LED, con 24 segmenti individuali.

A partire dal 2010, i fari a LED come quelli disponibili sulla Toyota Prius offrivano prestazioni tra i fari alogeni e HID, con un consumo energetico del sistema leggermente inferiore rispetto ad altri fari, durate più lunghe e possibilità di design più flessibili. Poiché la tecnologia LED continua ad evolversi, si prevedeva che le prestazioni dei fari a LED sarebbero migliorate per avvicinarsi, incontrarsi e forse un giorno superare quelle dei fari HID. Ciò è avvenuto entro la metà del 2013, quando la Mercedes Classe S è arrivata con fari a LED che offrono prestazioni più elevate rispetto alle configurazioni HID comparabili.

Lenti fredde

Prima dei LED, tutte le sorgenti luminose utilizzate nei fari (tungsteno, alogeno, HID) emettevano energia a infrarossi che può scongelare la neve e il ghiaccio accumulati dalle lenti dei fari e prevenire ulteriori accumuli. I LED no. Alcuni fari a LED spostano il calore dal dissipatore di calore sul retro dei LED alla faccia interna dell'obiettivo anteriore per riscaldarlo, mentre su altri non è previsto lo scongelamento dell'obiettivo.

Laser

Lampada frontale Audi Matrix Laser al Consumer Electronics Show 2014

Una lampada laser utilizza specchi per dirigere un laser su un fosforo che poi emette una luce. Le lampade laser utilizzano la metà della potenza delle lampade a LED . Sono stati sviluppati per la prima volta da Audi per essere utilizzati come fari durante la 24 Ore di Le Mans .

Nel 2014, la BMW i8 è diventata la prima vettura di serie ad essere venduta con una luce abbagliante ausiliaria basata su questa tecnologia. L' Audi R8 LMX di produzione limitata utilizza i laser per la sua funzione di lampada spot, fornendo illuminazione per la guida ad alta velocità in condizioni di scarsa illuminazione. La Rolls-Royce Phantom VIII utilizza fari laser con un raggio abbagliante di oltre 600 metri.

Fari automatici

I sistemi automatici per l'attivazione dei fari sono disponibili dalla metà degli anni '50, originariamente solo su modelli americani di lusso come Cadillac, Lincoln e Imperial. Le implementazioni di base accendono i fari al tramonto e si spengono all'alba. Le moderne implementazioni utilizzano sensori per rilevare la quantità di luce esterna. L'UN R48 ha imposto l'installazione di fari automatici dal 30 luglio 2016. Con una luce di marcia diurna equipaggiata e funzionante, il faro anabbagliante dovrebbe accendersi automaticamente se l'auto sta guidando in condizioni ambientali inferiori a 1.000 lux come in un tunnel e in ambienti bui. Mentre in tali situazioni, una luce di marcia diurna renderebbe più evidente l'abbagliamento al conducente del veicolo imminente, che a sua volta influenzerebbe la vista del conducente del veicolo imminente, in modo tale che, commutando automaticamente la luce di marcia diurna sul proiettore anabbagliante, l'intrinseco il difetto di sicurezza potrebbe essere risolto e il beneficio per la sicurezza garantito.

Controllo della mira del raggio

Sistemi di livellamento fari

Livellamento fari

La Citroën 2CV del 1948 fu lanciata in Francia con un sistema di regolazione manuale dell'assetto dei fari, comandato dal guidatore con una manopola tramite un tirante meccanico ad asta. Ciò ha permesso al conducente di regolare l'orientamento verticale dei fari per compensare il carico di passeggeri e merci nel veicolo. Nel 1954 Cibié introdusse un sistema di regolazione automatica dell'assetto fari collegato al sistema di sospensione del veicolo per mantenere i fari correttamente orientati indipendentemente dal carico del veicolo, senza l'intervento del conducente. Il primo veicolo ad essere equipaggiato quindi era il Panhard Dyna Z . A partire dagli anni '70, la Germania e alcuni altri paesi europei hanno iniziato a richiedere sistemi di regolazione dell'assetto dei fari telecomandati che consentono al guidatore di abbassare la mira delle luci tramite una leva o una manopola di comando del cruscotto se la parte posteriore del veicolo è appesantita da passeggeri o carico, che tenderebbe ad aumentare l'angolo di mira delle lampade e creare abbagliamento. Tali sistemi utilizzano tipicamente motori passo-passo sul proiettore e un interruttore rotante sul cruscotto contrassegnato con "0", "1", "2", "3" per diverse altezze del raggio, "0" è la posizione "normale" (e più alta) per quando l'auto è leggermente caricata.

Il Regolamento ECE 48 internazionalizzato , in vigore nella maggior parte del mondo al di fuori del Nord America, prevede attualmente un intervallo limitato all'interno del quale l'orientamento verticale dei proiettori deve essere mantenuto nelle diverse condizioni di carico del veicolo; se il veicolo non è dotato di sospensioni adattive sufficienti a mantenere i fari orientati correttamente indipendentemente dal carico, è necessario un sistema di livellamento fari. Il regolamento prevede una versione più rigorosa di questa misura antiabbagliamento se il veicolo è dotato di fari con sorgenti luminose anabbaglianti che producono più di 2.000 lumen, ad esempio lampadine allo xeno e alcuni alogeni ad alta potenza. Tali veicoli devono essere dotati di sistemi di autolivellamento dei fari che rilevano il grado di tozzo del veicolo dovuto al carico del carico e all'inclinazione della strada e regolano automaticamente l'orientamento verticale dei fari per mantenere il fascio correttamente orientato senza che sia necessaria alcuna azione da parte del conducente.

I sistemi di livellamento non sono richiesti dalle normative nordamericane. Uno studio del 2007, tuttavia, suggerisce che i livellatori automatici su tutti i fari, non solo quelli con sorgenti luminose ad alta potenza, darebbero ai conducenti sostanziali vantaggi in termini di sicurezza di una migliore visibilità e meno abbagliamento.

Fari direzionali

Faro direzionale (sterzo) (centrale) su una Willys-Knight 70A Touring del 1928
Fari direzionali (sterzanti) su una Citroën DS : il guidatore può vedere chiaramente attraverso le curve.

Questi forniscono una migliore illuminazione per le curve. Alcune automobili hanno i fari collegati al meccanismo dello sterzo in modo che le luci seguano il movimento delle ruote anteriori. Il Tatra cecoslovacco fu uno dei primi ad implementare tale tecnica, producendo negli anni '30 un veicolo con un faro direzionale centrale. Anche l'americana Tucker Sedan del 1948 era dotata di un terzo faro centrale collegato meccanicamente al sistema di sterzo.

La Citroën DS francese del 1967 e la Citroën SM del 1970 erano dotate di un elaborato sistema di posizionamento dinamico dei fari che regolava la posizione orizzontale e verticale dei fari interni in risposta agli input provenienti dai sistemi di sterzo e sospensione del veicolo.

A quel tempo le normative statunitensi richiedevano la rimozione di questo sistema da quei modelli venduti negli Stati Uniti

Le vetture della serie D equipaggiate con il sistema utilizzavano cavi che collegavano i fari a lungo raggio ad una leva sul relè di sterzo mentre i fari a lungo raggio interni sulla SM utilizzavano un sistema idraulico sigillato utilizzando un fluido a base di glicerina anziché cavi meccanici. Entrambi questi sistemi avevano lo stesso design dei sistemi di livellamento dei fari delle rispettive auto. I cavi del sistema D tendevano ad arrugginirsi nelle guaine dei cavi mentre il sistema SM perdeva gradualmente fluido, facendo sì che le lampade a lungo raggio si girassero verso l'interno, con un aspetto "strabico". Era prevista una regolazione manuale ma una volta giunta a fine corsa il sistema richiedeva il rabbocco di liquido o la sostituzione dei tubi e delle marmitte.

I veicoli Citroën SM non destinati al mercato statunitense erano dotati di riscaldamento dei vetri di copertura dei fari, questo calore fornito da condotti che trasportano l'aria calda dallo scarico del radiatore allo spazio tra le lenti dei fari e i vetri di copertura. Ciò ha fornito il disappannamento/disappannamento dell'intero interno dei vetri di copertura, mantenendo il vetro libero da nebbia/appannamento su tutta la superficie. Gli occhiali presentano sottili strisce sulla superficie che vengono riscaldate dai raggi dei fari; tuttavia, l'aria calda canalizzata provvede al disappannamento quando i fari non sono accesi. Le strisce degli occhiali su entrambe le auto D e SM sembrano simili alle strisce di riscaldamento del parabrezza elettrico del parabrezza posteriore, ma sono passive, non elettrificate.

Sistema avanzato di illuminazione frontale (AFS)

Sistema avanzato di luci anteriori su Opel Vectra C

A partire dagli anni 2000, c'è stata una rinascita dell'interesse per l'idea di spostare o ottimizzare il fascio di luce dei fari in risposta non solo allo sterzo del veicolo e alla dinamica delle sospensioni, ma anche alle condizioni meteorologiche e di visibilità ambientali, alla velocità del veicolo e alla curvatura e al contorno della strada. Una task force nell'ambito dell'organizzazione EUREKA , composta principalmente da case automobilistiche, società di illuminazione e regolatori europei ha iniziato a lavorare per sviluppare specifiche di progettazione e prestazioni per i cosiddetti sistemi di illuminazione frontale adattivi, comunemente AFS . Produttori come BMW , Toyota , Škoda e Vauxhall / Opel hanno rilasciato veicoli dotati di AFS dal 2003.

Piuttosto che i collegamenti meccanici impiegati nei precedenti sistemi di fari direzionali, l'AFS si basa su sensori elettronici, trasduttori e attuatori. Altre tecniche AFS includono speciali sistemi ottici ausiliari all'interno degli alloggiamenti dei fari di un veicolo. Questi sistemi ausiliari possono essere attivati ​​e disattivati ​​quando il veicolo e le condizioni operative richiedono luce o oscurità agli angoli coperti dal raggio prodotto dall'ottica ausiliaria. Un tipico sistema misura l'angolo di sterzata e la velocità del veicolo per ruotare i fari. I sistemi AFS più avanzati utilizzano i segnali GPS per anticipare i cambiamenti nella curvatura della strada, piuttosto che limitarsi a reagire ad essi.

Commutazione automatica del raggio

Anche quando le condizioni giustificherebbero l'uso di fari abbaglianti, i conducenti spesso non li usano. Ci sono stati a lungo sforzi, in particolare in America, per ideare un efficace sistema di selezione automatica del raggio per alleviare il conducente dalla necessità di selezionare e attivare il raggio corretto quando il traffico, il tempo e le condizioni stradali cambiano. La General Motors ha introdotto il primo regolatore di luminosità automatico dei fari chiamato 'Autronic Eye' nel 1952 sui loro modelli Cadillac , Buick e Oldsmobile ; la funzione è stata offerta in altri veicoli GM a partire dal 1953. Il fototubo del sistema e i circuiti associati erano alloggiati in un tubo simile a un mirino in cima al cruscotto. Un modulo amplificatore era situato nel vano motore che controllava il relè del faro utilizzando i segnali dall'unità tubolare montata sul cruscotto.

Questa configurazione pionieristica lasciò il posto nel 1958 a un sistema chiamato "GuideMatic" in riferimento alla divisione di illuminazione Guide di GM . Il GuideMatic aveva un alloggiamento del cruscotto più compatto e una manopola di controllo che consentiva al conducente di regolare la soglia di sensibilità del sistema per determinare quando i fari sarebbero stati anabbaglianti da abbaglianti a anabbaglianti in risposta a un veicolo in avvicinamento. All'inizio degli anni '70, questa opzione fu ritirata da tutti i modelli GM tranne Cadillac , su cui GuideMatic era disponibile fino al 1988. Il fotosensore per questo sistema utilizzava una lente ambra e l'adozione di segnali stradali gialli retroriflettenti, come per le curve in arrivo , li ha fatti oscurare prematuramente, portando probabilmente alla loro interruzione.

I veicoli costruiti da Ford e Chrysler erano disponibili anche con i dimmer prodotti da GM dagli anni '50 agli anni '80. Un sistema chiamato "AutoDim" è stato offerto su diversi modelli Lincoln a partire dalla metà degli anni '50, e alla fine lo hanno offerto anche la Ford Thunderbird e alcuni modelli Mercury . I modelli Premium Chrysler e Imperial offrivano un sistema chiamato Automatic Beam Control per tutti gli anni '60 e l'inizio degli anni '70.

Dimmer Rabinow

Sebbene i sistemi basati su fotoresistenze si siano evoluti, diventando più compatti e spostandosi dal cruscotto a una posizione meno visibile dietro la griglia del radiatore, non erano ancora in grado di distinguere in modo affidabile i fari da fonti luminose non veicolari come i lampioni. Inoltre, non si abbassavano agli anabbaglianti quando il conducente si avvicinava a un veicolo da dietro, e si abbassavano falsamente agli anabbaglianti in risposta ai riflessi dei segnali stradali dei fari abbaglianti del veicolo. L'inventore americano Jacob Rabinow ha ideato e perfezionato un sistema di dimmer automatico a scansione impermeabile ai lampioni e ai riflessi, ma nessuna casa automobilistica ha acquistato i diritti e il problematico tipo di fotoresistenza è rimasto sul mercato fino alla fine degli anni '80.

Lampade Bone-Midland

Nel 1956, l'inventore Even P. Bone sviluppò un sistema in cui una banderuola davanti a ciascun faro si muoveva automaticamente e creava un'ombra davanti al veicolo in avvicinamento, consentendo l'uso degli abbaglianti senza abbagliamento per il conducente in avvicinamento. Il sistema, chiamato "Bone-Midland Lamps", non è mai stato adottato da nessuna casa automobilistica.

Dimmer basato su fotocamera

I sistemi attuali basati su telecamere CMOS di imaging possono rilevare e rispondere in modo appropriato ai veicoli in testa e in arrivo ignorando i lampioni, i segnali stradali e altri segnali spuri. La selezione del raggio basata su telecamera è stata rilasciata per la prima volta nel 2005 sulla Jeep Grand Cherokee e da allora è stata incorporata nei sistemi di assistenza alla guida completi delle case automobilistiche di tutto il mondo. I fari si affievoliscono quando un riflesso luminoso rimbalza su un segnale stradale.

Sistema di illuminazione intelligente

Sistema di illuminazione intelligente su Classe A

Intelligent Light System è un sistema di controllo del fascio di luce introdotto nel 2006 sulla Mercedes-Benz Classe E (W211) che offre cinque diverse funzioni di illuminazione bi-xeno, ognuna delle quali è adatta alle condizioni di guida o meteorologiche tipiche:

Abbaglianti adattivi

Adaptive Highbeam Assist è il nome commerciale di Mercedes-Benz per una strategia di controllo dei fari che adatta continuamente e automaticamente la gamma dei fari in modo che il raggio raggiunga solo gli altri veicoli che precedono, garantendo così sempre il massimo raggio visivo possibile senza abbagliare gli altri utenti della strada. È stato lanciato per la prima volta nella Mercedes Classe E nel 2009. Fornisce una gamma continua di raggio d'azione da un anabbagliante anabbagliante a un abbagliante abbagliante, piuttosto che la tradizionale scelta binaria tra anabbaglianti e abbaglianti.

La portata del raggio può variare tra 65 e 300 metri, a seconda delle condizioni del traffico. Nel traffico, la posizione di esclusione dei fari anabbaglianti viene regolata verticalmente per massimizzare il raggio visivo mantenendo l'abbagliamento lontano dagli occhi dei conducenti in testa e in avvicinamento. Quando il traffico non è abbastanza vicino da rendere l'abbagliamento un problema, il sistema fornisce luce abbagliante completa. I fari vengono regolati ogni 40 millisecondi da una telecamera all'interno del parabrezza anteriore che può determinare la distanza dagli altri veicoli. La Classe S , Classe CLS e Classe C offrono anche questa tecnologia. Nella CLS, gli abbaglianti adattivi sono realizzati con fari a LED, il primo veicolo che produce tutte le funzioni di illuminazione adattiva con LED. Dal 2010 alcuni modelli Audi con fari allo Xenon offrono un sistema simile: luce adattiva con controllo della profondità dei fari variabile .

In Giappone, Toyota Crown , Toyota Crown Majesta , Nissan Fuga e Nissan Cima offrono la tecnologia su modelli di alto livello.

Luce abbagliante e pixel antiriflesso

Un abbagliante senza abbagliamento è una strategia di controllo dell'illuminazione dinamica guidata da una telecamera che ombreggia selettivamente i punti e taglia fuori il fascio di luce abbagliante per proteggere gli altri utenti della strada dall'abbagliamento, fornendo continuamente al conducente il massimo raggio visivo. L'area circostante gli altri utenti della strada è costantemente illuminata ad alta intensità dei raggi, ma senza l'abbagliamento che normalmente risulterebbe dall'uso incontrollato di abbaglianti nel traffico. Questo modello di raggio in continua evoluzione richiede sensori complessi, microprocessori e attuatori perché i veicoli che devono essere oscurati dal raggio sono costantemente in movimento. L'ombreggiatura dinamica può essere ottenuta con maschere d'ombra mobili spostate all'interno del percorso della luce all'interno del proiettore. Oppure, l'effetto può essere ottenuto oscurando selettivamente emettitori LED indirizzabili o elementi riflettori, una tecnica nota come luce pixel .

Il primo abbagliante a controllo meccanico (non LED) è stato il pacchetto "Dynamic Light Assist" di Volkswagen , introdotto nel 2010 su Volkswagen Touareg , Phaeton e Passat . Nel 2012, la rinnovata Lexus LS (XF40) ha introdotto un identico sistema bi-xeno: "Adaptive High Beam System".

I primi fari anteriori a LED antiabbaglianti a comando meccanico sono stati introdotti nel 2012 sulla BMW Serie 7 : "Selective Beam" (assistente abbaglianti antiabbagliamento ). Nel 2013 Mercedes-Benz ha introdotto lo stesso sistema LED: "Adaptive Highbeam Assist Plus".

I primi fari anteriori antiabbagliamento a LED controllati digitalmente sono stati introdotti nel 2013 su Audi A8. Vedere la sezione LED .

Cura

I sistemi dei fari richiedono una manutenzione periodica. I fari a fascio sigillato sono modulari; quando il filamento si esaurisce, l'intero raggio sigillato viene sostituito. La maggior parte dei veicoli in Nord America realizzati dalla fine degli anni '80 utilizzano gruppi obiettivo-riflettore dei fari che sono considerati parte dell'auto e solo la lampadina viene sostituita quando si guasta. I produttori variano i mezzi con cui si accede e si sostituisce la lampadina. L'orientamento del proiettore deve essere controllato correttamente e regolato frequentemente, poiché le lampade errate sono pericolose e inefficaci.

Nel tempo, la lente del proiettore può deteriorarsi. Può diventare butterato a causa dell'abrasione della sabbia e dei ciottoli della strada e può rompersi, lasciando entrare l'acqua nel proiettore. Le lenti "plastiche" ( policarbonato ) possono appannarsi e scolorire. Ciò è dovuto all'ossidazione del rivestimento protettivo della lente verniciato a causa della luce ultravioletta del sole e delle lampadine dei fari. Se è minore, può essere lucidato usando una marca stimabile di un lucido per auto che ha lo scopo di ripristinare la brillantezza della vernice col gesso. Nelle fasi più avanzate, il deterioramento si estende al materiale plastico vero e proprio, rendendo inutilizzabile il proiettore e rendendo necessaria la sostituzione completa. La levigatura o la lucidatura aggressiva delle lenti, o il restauro dei fari in plastica , possono far guadagnare tempo, ma così facendo si rimuove il rivestimento protettivo dall'obiettivo, che quando viene rimosso si deteriora più velocemente e più gravemente. Sono disponibili kit per una riparazione di qualità che consentono di lucidare la lente con abrasivi progressivamente più fini e quindi di essere spruzzata con un aerosol di rivestimento trasparente resistente ai raggi ultravioletti.

Il riflettore, realizzato in alluminio vaporizzato depositato in uno strato estremamente sottile su un supporto di metallo, vetro o plastica , può sporcarsi, ossidarsi o bruciarsi e perdere la sua specularità . Questo può accadere se l'acqua entra nel proiettore, se sono installate lampadine di wattaggio superiore a quello specificato, o semplicemente con l'età e l'uso. I riflettori così degradati, se non possono essere puliti, devono essere sostituiti.

Detergenti per lenti

Lavafari in azione su una Skoda Yeti

L'accumulo di sporco sulle lenti dei fari aumenta l'abbagliamento degli altri utenti della strada, anche a livelli troppo bassi per ridurre significativamente le prestazioni di visibilità per il conducente. Pertanto, i detergenti per le lenti dei proiettori sono richiesti dal regolamento UN 48 sui veicoli dotati di proiettori anabbaglianti che utilizzano sorgenti luminose con un flusso luminoso di riferimento pari o superiore a 2.000 lumen. Ciò include tutti i fari HID e alcune unità alogene ad alta potenza. Alcune auto sono dotate di detergenti per lenti anche dove le normative non li richiedono. Il Nord America, ad esempio, non utilizza i regolamenti delle Nazioni Unite e FMVSS 108 non richiede detergenti per lenti sui fari, sebbene siano consentiti.

I sistemi di pulizia delle lenti sono disponibili in due varietà principali: un piccolo tergicristallo in gomma motorizzato o una spazzola concettualmente simile ai tergicristalli , o uno spruzzatore ad alta pressione fisso o telescopico che pulisce le lenti con uno spruzzo di liquido lavavetri. I più recenti sistemi di pulizia delle lenti sono del tipo a spruzzo perché le normative ONU non consentono l'uso di sistemi di pulizia meccanica (tergicristallo) con i proiettori con lenti in plastica e i proiettori più recenti hanno lenti in plastica. Alcune auto con fari retrattili, come l'originale Mazda MX-5 , hanno un tergipavimento nella parte anteriore dell'incavo della lampada che pulisce automaticamente le lenti quando vengono alzate o abbassate, sebbene non fornisca liquido lavavetri.

Guarda anche

Riferimenti

link esterno