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Sistema de iluminación del automóvil
Cada vez es más frecuente
la utilización de circuitos
electrónicos de control en el sistema de iluminación del automóvil,
de
esta forma en un auto actual es frecuente que las luces de
carretera se apaguen solas si el conductor se descuida y las deja
encendidas cuando abandona el vehículo, o, las luces de cabina utilicen
temporizadores para mantenerlas encendidas un
tiempo después de cerradas las puertas, de la misma forma existen
diversas otras cuestiones vinculadas a la iluminación gobernadas por
sistemas electrónicos. Dada esta situación se
hace muy difícil generalizar, no obstante, se tratará de
describir el sistema mínimo necesario.
En la figura
1 que sigue se muestra
un esquema de un sistema de iluminación típico de
automóvil. Todos estos circuitos se alimentan a través de fusibles para
evitar sobrecalentamiento de los cables en caso de posibles
corto-circuitos.
Figura 1.
En el esquema los elementos numerados son:
1.- Acumulador, 2.- Caja de
fusible, 3.- Interruptor
de luces traseras de reversa, 4.-
Interruptor
de luz de cabina, 5.- Interruptor
de luz de carretera, 6.- Interruptor
de luces
de ciudad, 7.- Interruptor
de luces de vía a la derecha, 8.-
Interruptor de luz de
frenos, 9.- Luces de
vía, 10.- Luces de
reversa, 11.- Luces altas de
carretera, 12.- Permutador
de luces de carretera, 13.- Interruptor
de luces de
vía, 14.- Luces bajas de
carretera, 15.- Luces
de frenos, 16.- Luces de
ciudad y tablero de instrumentos, 18.- Luces de
vía a la izquierda.
En general cualquier automóvil tiene como mínimo Seis
interruptores marcados con los números del 3 al 8 en la figura 1
y cuya función es la siguiente:
#3.- Encender las luces de reversa, #4.- Iluminar la cabina, #5.- Encender las luces de
carretera, #6.- Encender las
luces de ciudad, #7.- Poner a
funcionar las luces de vía, #8.- Encender
las luces de cola al frenar.
Aunque los interruptores se han representado como uno solo por
circuito, en algunos casos pueden ser varios conectados en paralelo
para hacer la misma función; ejemplo: puede haber un interruptor
de la luz de cabina en cada puerta y uno adicional en el tablero, o en
la propia lámpara. Es muy frecuente un interruptor adicional
para encender las luces intermitentes de avería.
Dos
permutadores de luces, uno para permutar las luces de carretera de
altas a bajas y otro para seleccionar las luces intermitentes de
vía de acuerdo al giro a efectuar. Como indicadores de
vía en algunos vehículos se usan las propias
lámparas de frenos, en otros, lámparas aparte,
comúnmente de color amarillo o ámbar.
Lámparas
Las lámparas en el automóvil pueden clasificarse
básicamente en tres tipos:
1.- Lámparas
de
gran
potencia para iluminar el camino.
2.- Lámparas
de
media
potencia para visualización
del automóvil.
3.- Lámparas
de
pequeña
potencia para
señalización de control e iluminación.
Lámparas
de
iluminación
del camino
Figura 2. Punto luminoso en el foco de la
parábola.
Figura 3. Punto luminoso por delante del foco
de la parábola.
Figura
4.
Superficie reflectora debajo del punto luminoso.
Figura 5.
Bulbo incandescente estándar.
Figura 6. Bulbo
incandescente halógeno.
Figura 7. Bulbo de arco elécrico de xenón.
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En el automóvil, por norma, deben haber dos tipos de estas
luces; las luces largas o de carretera y las luces de cruce ambas deben
estar alineadas
adecuadamente para lograr una iluminación óptima. Las
primeras son luces de gran alcance y elevada potencia que sirven para
lograr una visibilidad máxima del camino y sus alrededores
durante la conducción nocturna, y las segundas con menos alcance
y potencia se usan para alumbrar el camino durante el cruce con otro
vehículo que transita en sentido contrario en vías de
doble sentido sin deslumbrar al conductor.
En general hay dos formas de colocar estas luces en el vehículo;
en un solo faro con un el uso de dos elementos independiente
generadores de luz (larga y corta) o en faros aparte, cada uno con su
respectivo elemento generador de luz, uno para la luz de carretera y
otro para la de cruce. En los esquemas que siguen (figuras 2, 3, y 4)
se
muestra el
principio de funcionamiento de estos focos.
Para lograr aprovechar al
máximo la luz procedente del punto luminoso, en este caso
representado como un filamento incandescente, todos los faros de
iluminación del camino están dotados de un reflector
parabólico perfectamente plateado y pulido en su interior, que
refleja casi el 100% de la luz que incide desde el punto luminoso. La
colocación del emisor de luz dentro de la parábola
determina como será reflejada la luz al exterior. Observe
(figura 2) que cuando el punto brillante se coloca en el foco de la
parábola la luz reflejada sale como un haz concentrado formado
por lineas paralelas dirigidas rectas al frente del foco, en este caso
el haz luminoso tiene el máximo alcance y representa la luz de
carretera.
Si el filamento luminoso se coloca por delante del foco (figura 3), los
rayos reflejados salen de la lámpara con un ángulo de
desviación con respecto al eje de la parábola y el
alcance se reduce. En este caso si colocamos una superficie reflectora
de forma adecuada por debajo del bulbo, que impida la
iluminación de una zona de la parábola, nuestro haz de
luz se inclina hacia abajo como muestra el dibujo de la figura 4. De
esta forma se consigue la luz corta o de cruce, esto es, se concentra
la iluminación en la zona próxima por delante del
automóvil para garantizar la iluminación adecuada del
camino mientras se coloca al chofer que circula en sentido contrario en
una zona de sombra. Esta superficie reflectora no es simétrica
con respecto al eje del bulbo, de manera que está
diseñada para impedir la iluminación de la zona de la
parábola que tiende a iluminar la senda contraria, mientras
permite la iluminación del borde del camino y sus áreas
adyacentes para mejorar la seguridad de conducción.
Estos dos tipos de iluminación pueden conseguirse en un mismo
faro utilizando el bulbo con dos filamentos en las posiciones adecuadas
que se permutan por el conductor, o con un faro de luz de cruce (casi
siempre permanentemente encendido) y otro de luz de carretera que se
enciende y apaga a voluntad del conductor de acuerdo a la necesidad.
Una adecuada construcción del lente transparente exterior del
faro o la estratificación apropiada de la superficie del
reflector parabólico, completan la óptima
distribución de la luz al frente del camino.
Tipos
de bulbos de alta potencia.
Aunque se fabrican faros de iluminación del camino en los que
todos los componentes están integrados como una unidad sellada,
nos ocuparemos aquí de aquellos en los que bulbo generador de
luz es intercambiable. Hay tres tipos básicos:
1.- De filamento
incandescente estándar
2.- De filamento
incandescente en atmósfera de
halógeno.
3.- De arco eléctrico en
atmósfera de gas
xenón.
Bulbo
incandescente estándar
Los bulbos
incandescentes estándares fueron utilizados durante
muchos años por todos los vehículos, comúnmente
con el filamento de luz de carretera de 55 vatios y el de luz de cruce
de 45 vatios para los sistemas de 12 voltios. No obstante han ido
cayendo en desuso debido a las ventajas de los otros dos tipos de
bulbos. La figura 5 muestra uno de estos bulbos.
Bulbo
incandescente halógeno
Este tipo de bulbo incandescente
halógeno ha
venido reemplazando al incandescente estándar en casi todas las
aplicaciones y especialmente en las luces de camino, debido a que puede
tener una vida mas larga y produce una iluminación mas
brillante, con lo que se mejora el alcance del faro. La figura 6
muestra un típico bulbo halógeno.
Bulbo de
arco eléctrico de xenón
Estos bulbos de arco
son sumamente brillantes debido a que la
iluminación la produce un arco eléctrico en el interior
del bulbo relleno con gas xenón, esto hace que
los faros dotados
de estos bulbos tengan un gran alcance. Además de la intensidad
luminosa, tienen otras ventajas como; una mayor economía de
electricidad para producir la misma iluminación y una extensa
vida útil.
Tiene la desventaja de que
funcionan a voltaje elevado por lo que necesitan un dispositivo
elevador de voltaje que los hace mas caros y requieren mas cuidado en
la manipulación. Otra desventaja es que se demoran cierto breve
tiempo para alcanzar el brillo máximo, esta demora hace que
exista un tiempo de oscuridad si se permutan de alta a baja como en el
resto de los bulbos, por lo que su
utilización está restringida solo a las luces de
carretera mientras que la luz de cruce se deja a un bulbo mas
convencional. Algunos automóviles mas caros están dotados
de
un sistema de apantallamiento mecánico que los hace
útiles también para las luces de cruce, al tapar parte
del haz de luz producido.
En la figura 7 puede verse una imagen de uno de estos bulbos.
Debido a la intensidad del brillo y alcance de estos bulbos, las
legislaciones de los diferentes países establecen que los faros
que los utilizan, deben estar dotados de un mecanismo de
compensación de la posible inclinación del
vehículo por la carga y otras razones, para evitar el
deslumbramiento de los conductores que circulan en sentido contrario.
Lámparas
de
posición
y
señalización
Como mínimo en el vehículo actual están
incorporadas lámparas para las funciones siguientes:
1.- Dos faros traseros,
uno a cada lado del automóvil,
de color rojo y visibles en la oscuridad hasta una distancia de mas de
1km. Llamados luces de cola o pilotos.
2.- Dos faros
delanteros, uno a cada lado del vehículo,
de color blanco o ámbar que pueden ser iluminados a
voluntad del conductor para mostrar la posición de
vehículo cuando la visibilidad es baja o para señalar el
ancho del vehículo en la oscuridad. En la mayor parte de los
automóviles estas luces funcionan sincronizadas con las luces de
cola.
3.- Dos faros traseros,
uno a cada lado del automóvil,
de color rojo o ámbar de mas intensidad que los anteriores que
se iluminan cuando el conductor acciona los frenos. Las luces de los
frenos y las piloto pueden estar en un mismo faro con diferentes bulbos
o con un bulbo de dos filamentos. Llamados cuarto de luz o luz de
ciudad.
4.- Uno o dos faros
de iluminación del camino, de luz
blanca, en la parte trasera, que se iluminan cuando el conductor coloca
la marcha hacia atrás, sirven para visualizar el área
detrás del vehículo cuando el conductor ejecuta una
maniobra en esa dirección.
5.- Dos luces, una
trasera y otra delantera, de color
rojo o
ámbar, a cada lado del vehículo, que funcionan de manera
simultánea e intermitente y que pueden ser puestas en
funcionamiento de uno u otro lado a voluntad del conductor, para
indicar que el automóvil realizará una maniobra de cambio
de vía o giro en ese sentido. El conductor podrá
también poner a funcionar las cuatro luces de manera
simultánea e intermitente para indicar que el automóvil
está detenido en la vía por alguna razón,en este
caso son llamadas luces de avería.Algunas veces los bulbos para
las luces de avería son diferentes y de menos potencia que los
intermitentes de giro.
6.- Una o dos
lámparas blancas que iluminen en la noche
la placa o matrícula trasera. Estas luces funciona sincronizadas
con las luces de cola.
7.- Un faro trasero de
color rojo sincronizado con las
luces de
los frenos colocado en la parte alta del vehículo.
Tradicionalmente se han utilizado para estas lámparas los bulbos
incandescentes convencionales de diferente potencia según la
aplicación, lo más común es que se usen las potencias
siguientes:
1.- Bulbos de 5 vatios
para las luces piloto y las de
ciudad.
2.- Bulbos de 21
vatios para las luces de frenos, las
intermitentes de giro y las de marcha atrás.
3.- Bulbos de 5 vatios o
menos para la iluminación de
las placas.
Tipos de
bulbos de media potencia.
Estos bulbos puede
contener en usa sola unidad con uno o dos filamentos de diferente
potencia
eléctrica, con el fin de realizar dos funciones en el mismo faro.
En general los bulbos de media potencia pueden clasificarse
además de por su potencia, por el tipo de zócalo de
montaje, hay cuatro tipos básicos:
1.- De zócalo cilíndrico
metálico,
llamados de bayoneta de los que hay tres diámetros en el
zócalo, 15, 9 y 6 mm.
2.- Sin zócalo
metálico.
3.- De cápsula, con
pines de conexión,
generalmente halógenos.
4.- Los cilíndricos
con conectores en los
extremos,
llamados Festoon.
A continuación en la la figura 8 aparecen vistas de algunos de ellos.
De bayoneta,
zócalo 15 mm doble filamento, 5 y 21 vatios. Útiles para
luces piloto y de freno en un solo faro.
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De
bayoneta,
simple
filamento 21 vatios y zócalo 15 mm. Muy
utilizados en las luces de reversa.
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De
bayoneta,
zócalo
15 mm sin este a tierra y doble contacto, 5
vatios. Útiles para cuando se encienden y apagan a través
de tierra.
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De
bayoneta
zócalo
6 mm y 5 vatios. De pequeño
tamaño, utilizados para iluminación de las placas.
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Sin
zócalo
metálico,
5 vatios, los hay de doble filamento de
5, 21 vatios. Muy utilizados en las luces de cola y laterales.
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Tipo
festton,
5
vatios, los hay de diferentes potencias, útiles para
lámparas de perfil bajo.
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De
cápsula
21
vatios, los hay de varias potencias y tamaños,
son de uso universal.
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Figura 8. Bulbos comunes en los automóviles
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Mas recientemente se están introduciendo con fuerza los faros
que utilizan lámparas de emisión electrónica
(LEDs), el desarrollo de estos led ha hecho que su potencia de brillo y
color, sea adecuado para ser utilizados en grupos, en
sustitución los bulbos incandescentes en las luces de cola, de
frenos, y las intermitentes de vía. La elevada durabilidad, bajo
consumo y velocidad de respuesta de estas luces las hace muy
útiles en estas funciones.
De zócalo roscado
Figura 9.
De bayoneta alargada
Figura 10. |
Lámparas
de
control
e iluminación del panel.
Se refiere a pequeñas lámparas que se utilizan como
señales de alerta en el tablero o para iluminar áreas
reducidas como los porta guantes, instrumentos de control, estribos,
cerraduras etc. Son casi siempre del tipo incandescente
estándar, aunque en ocasiones se usan LEDs, especialmente en las
señales de alerta.
La potencia eléctrica de estas lámparas es por lo general
de 5 vatios o menos y en ocasiones son verdaderas miniaturas.
Tipos de bulbos utilizados.
En algunos casos se utilizan bulbos como los representados en la figura
9, especialmente los de zócalo 6 mm, los de cápsula, los
sin zócalo y los festoon en sus variantes mas chicas.
Además se encuentran con frecuencia los que se muestran en la
figura 10.
Estos bulbos son
generalmente de 3 vatios y tienen una iluminación poco intensa
lo que los hace de vida muy larga.
Luces de LEDs
A partir de mediados de la primera década del siglo XXI se han
comenzado a incluir las luces de LED en los automóviles, principalmente
en las luces de cola y de señalización, estas luces tienen dos ventajas
claves:
1.- Consumen poca
potencia eléctrica para producir luz.
2.- Tiene una larga
vida útil.
Sin embargo, no se ha producido su aplicación masiva debido
principalmente a que son lámparas muy costosas, pero cada día se ven
más en coches de serie.
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