sistema de alumbrado vehicular

SISTEMA DE ALUMBRADO

Este sistema provee iluminación al automóvil para su circulación

adecuada en condiciones de baja visibilidad, aumentando la

claridad del vehículo y ofreciendo a los demás usuarios de la vía

información sobre la presencia, posición, tamaño o dirección del

vehículo y sobre las intenciones del conductor en cuanto a

dirección y velocidad. Un correcto funcionamiento de este

sistema incrementa sustancialmente la seguridad activa.

GTTL Electricidad automotriz1

GTTL Electricidad Automotriz2

SISTEMA DE ALUMBRADO

El alumbrado de un vehículo está constituido por el grupo de

dispositivos lumínicos montados o instalados en el frontal,

laterales o trasera de un vehículo para proporcionar al conductor

todos los servicios de luces necesarios prescritos por la ley, para

poder circular por carretera como por ciudad, así como todos

aquellos servicios auxiliares de control y confort para la

utilización del vehículo.


CLASIFICACIÓN


CLASIFICACÍON


Las instalaciones eléctricas existentes en los vehículos

están constituidas por los cableados y los componentes,

como los fusibles, faros, pilotos, centrales, motores,

lámparas, interruptores, etc. Para comprender el

funcionamiento de tales instalaciones es necesario conocer

los elementos que las componen y sus características.

Entre los elementos principales del sistema de alumbrado

encontramos:

1. Faros

2. Pilotos

3. Lámparas

4. Conductores

5. Fusibles

6. Elementos de mando

7. Llave de contacto

8. Interruptor de freno y de marcha atrás

ELEMENTOS DEL SISTEMA DE ALUMBRADO Y

MANIOBRA


DESIGNACIÓN BORNES BOSCH ALUMBRADO

15: Positivo después de contacto.

30 Positivo directo.

31 MASA o GND .

49.- Entrada positivo relé intermitencias

49a.- Conmutador de relé intermitencias

49b.- Salida 2º circuito intermitencias

52.- Señales de remolque

54.- Luces de frenado

55.- Faros antiniebla

57.- Luces de posición 57L.- P izquierda 57R.- P derecha

58.- Luces de gálibo


FAROS

Los faros de un coche son los proyectores de luz que sirven

para iluminar el camino de un vehículo por la noche.

También sirven para que el vehículo sea más visible a los

demás, cuando hay poca visibilidad.


COMPOSICIÓN DE UN FARO


TIPOS DE FAROS

Los faros han sido un equipamiento estándar en los

automóviles y camiones por más de un siglo, y demuestran

su necesidad cada noche y en condiciones meteorológicas

extremas. En el transcurso de su existencia, ha habido

numerosos diseños de faros.


FUNCIONAMIENTO DEL FARO (Reflectores

parabólicos)

En la mayoría de los casos, para la función de cruce y

carretera se utiliza una lámpara de doble filamento (Bifil) (H4

o R2 Código Europeo)



parabólicos)

Para la función carretera: (Largas) la fuente luminosa se

sitúa en el foco de la parábola, reflejando los rayos en su

superficie y emitiéndolos paralelamente al eje DS



parabólicos)

Para la función cruce: (Cortas) La fuente luminosa se sitúa

delante del foco de la parábola. El tapa-luz (pantalla) tiene la

función de suprimir los rayos luminosos que producirían el

deslumbramiento de los vehículos que circulan en sentido

contrario. Esto supone desgraciadamente la pérdida de la

mitad del flujo luminoso emitido por la lámpara.



parabólicos)

La fuente luminosa C situada delante del foco y con el tapa-

luz M, proporciona un haz de luz dirigido hacia abajo y

limitado por un corte limpio, no deslumbrante.

Los reflectores parabólicos se emplean tanto en aplicaciones

de iluminación como de señalización.


PILOTOS

Realizan las funciones de:

Posición,

intermitente,

freno,

catadióptrico,

marcha atrás y

antiniebla)

Piloto trasero

Dirección (21 W)

Freno (21 W)

Posición (5 W)

Marcha atrás (21 W)

Antiniebla (21 W)


HOMOLOGACIÓN EN PROYECTORES

Los fabricantes de sistemas de iluminación deben

homologar sus productos y deben de respetar normas

internacionales, por ello en cristales o tulipas deben de

existir marcas de homologación.



1º Función del proyector o piloto ( Ver tabla)

2º Marcaje europeo del país que realiza la homologación:

1 Alemania, 2 Francia, 3 Italia, 9 España

3º Fabricante (Valeo, Hella,Magneti Marelli, etc.)

4º Sentido de circulación ( flechas izquierda y derecha)

5º Número de homologación

6º Intensidad luminosa del haz de carretera

Los números 10 / 17,5 / 20

/ 25 / 27,5 / 30 / 37,5

indican que estos números

multiplicados por 3000 es

el número de candelas

que emite el proyector, con

la restricción de que la

máxima permitida sea de

75 la suma de todos los

faros.


LAMPARAS

Trasforman la energía

eléctrica en energía

luminosa, sus

características

principales son la

tensión y la potencia.

El producto de la

tensión en sus

extremos por la

intensidad de la

corriente que la

recorre expresa la

potencia eléctrica

absorbida por la

lámpara en watios.


TIPOS DE LÁMPARAS

Las lámparas en el automóvil pueden clasificarse básicamente

en tres tipos:

Lámparas de gran potencia para iluminar el camino.

Lámparas de media potencia para visualización del automóvil.

Lámparas de pequeña potencia para señalización de control e

iluminación.

Lámparas de gran potencia para iluminar el camino.

1º Incandescencia normales

2º Incandescencia Halógenas

3º Descarga o Xenón

Respecto a las lámparas de automoción, destacaremos que en

la nomenclatura cuando llevan la letra: Y = Amarilla , H =

Halógena y D = Descarga o Xenón.

Aunque se fabrican faros de iluminación en los que todos los

componentes están integrados como una unidad sellada, nos

ocuparemos aquí de aquellos en los que la lámpara es

intercambiable.


LÁMPARAS DE INCANDESCENCIA NORMALES

El principio de funcionamiento se

basa en la generación de energía

visible mediante un filamento

metálico (hoy en día wolframio),

que actúa como resistencia, este

se pone al rojo (incandescencia) y

desprende luz (y calor), por el

paso de la corriente eléctrica en

aplicación de la ley de Joule.

El filamento está encerrado en una

ampolla de vidrio dentro de la que

se ha hecho el vacío (o bien se ha

rellenado con un gas noble, por

ejemplo kriptón).


LÁMPARAS DE INCANDESCENCIA NORMALES

Los bulbos incandescentes estándares fueron utilizados

durante muchos años por todos los vehículos, comúnmente

con el filamento de luz de carretera de 55 watios y el de luz

de cruce de 45 watios para los sistemas de 12 voltios.

Son las más ineficientes (o sea las que más consumen) y las

que menos duran, por lo que pueden tener los días

contados.


LÁMPARAS DE INCANDESCENCIA HALÓGENAS

El principio es el mismo, solo que en lugar de vacío se rellena

la ampolla con un gas halógeno, el filamento dura más y

desprende más luz (con el mismo consumo) y más blanca.

Como se alcanzan temperaturas más altas, la ampolla ya no

es de vidrio de arena de sílice (el vidrio convencional) sino de

vidrio de arena de cuarzo (y por esa razón, al colocarla, no se

debe tocar con los dedos desnudos la ampolla de una bombilla

halógena, ya que el pH ligeramente ácido de la piel (de la

grasa y del sudor que puede desprender) daña ese tipo de

vidrio.



Fueron el primer gran cambio en los faros de automóviles

permitiendo tener más luz (y no hace tanto, unos 30 – 35

años aproximadamente).

Este tipo de bulbo incandescente halógeno ha venido

reemplazando al incandescente estándar en casi todas las

aplicaciones y especialmente en las luces de camino.


Una lámpara halógena

se compone de una

ampolla de cristal que

encierra uno o más

filamentos de

tungsteno, en una

atmósfera de gas

halógeno

(generalmente Yodo).

Al encenderse, el

filamento alcanza

temperaturas de hasta

2.200 grados

centígrados,

produciendo luz.



Cuando el filamento

alcanza la temperatura

máxima que soporta,

comienza el proceso de

evaporación, los átomos de

tungsteno se gasifican y

expanden llenando el

interior de la capsula de

cristal de cuarzo, Al llegar a

la superficie del cristal, la

temperatura desciende de

3000 800 ªC

aproximadamente. En estas

circunstancias, los átomos

liberados se combinan con

el halógeno, formando

halogenuro de tungsteno.



Este nuevo gas retorna al

filamento deteriorado por la

evaporación, como es un gas

inestable, al ponerse en contacto

con el calor del filamento, se

descompone en tungsteno

metálico, que se deposita en el

filamento y lo reconstruye. Lo

que permite al filamento

regenerarse y aumentar su

duración entre 3000 y 10000

horas según el tipo de lámpara,

contra las 1000 horas que

permite una lámpara común. el

proceso se llama ciclo halógeno

y dura mientras la lámpara este

encendida.



En el filamento de tungsteno, la

fricción es mayor, esto provoca la

incandescencia que emite la luz

visible. Algunos electrones, son

forzados a abandonar la órbita fija que

ocupan en los átomos de tungsteno,

pasando a ocupar una órbita más

externa con mayor nivel de energía.

Esta posición nueva solo dura unos

instantes, porque la atracción del

núcleo sobre sus electrones, los

obliga a reintegrarse a la órbita inicial.

Cuando los electrones se reintegran a

sus orbitas, emiten un fotón de luz

visible, liberando el exceso de energía

que habían adquirido al saltar a una

órbita mayor.



Ventajas

La temperatura de la luz es de 3200K

Bajo consumo eléctrico y larga duración

Incremento en brillo del 30 %

Funciona a toda temperatura ambiente

Disponible para potencias de 55W a 100W

Para luz de carretera 1200 lúmenes (700 lm foco convencional)

Para luz de cruce 750 lúmenes (450 lm foco convencional)

Mayor profundidad de visón para luz de carretera

Haz luminoso ancho para luz de cruce



Las lámparas halógenas van sujetadas por un muelle de

anclaje, esto para una colocación sencilla.

Lleva la siguiente configuración de conectores:



Tipos de lámparas halógenas

Existen diferentes tipos de bombillas halógenas que varían según los

modelos. Pueden ser del tipo H1, H4, H7, H9, o incluso del tipo HB3 y

HB4. La bombilla H4 cumple la función de luz de cruce y de luz de

carretera.



LÁMPARAS DE DESCARGA O XENÓN

Con la continua evolución de la tecnología aplicada al automóvil,

aparecen las lámparas de descarga de gas o lámpara de xenón, que

proporcionan un alumbrado más claro (parecido a la luz natural), nítido y

profundo, mayor rendimiento luminoso (hasta tres veces) y una larga

vida útil.

La principal diferencia con las anteriores lámparas es la sustitución del

filamento (motivo del desgaste y vida útil de la lámpara) por unos

electrodos encerrados en una ampolla de cuarzo en los cuales se

produce un arco eléctrico que origina el flujo luminoso.


Inicialmente esta lámpara fue usada para luz corta y

posteriormente también para luz larga llegando a

denominarse faros bi-xenón . En estos últimos se utiliza la

misma lámpara para las luces bajas y altas. Para alterar el

alcance se utiliza una cubierta mecánica, conmutada por un

electroimán, que se antepone al rayo de luz.

También existen faros xenón dobles en los que no se utiliza

ninguna cubierta, sino que cuentan con dos pares de

electrodos independientes así como con lentes o reflectores

propios y dos balastros por faro.

Así mismo, debido a la gran potencia luminosa de estas

lámparas y con objeto de no deslumbrar en ningún caso a

los usuarios que circulan en sentido contrario, se debe

disponer de manera obligatoria un sistema automático de

regulación en altura del alumbrado así como un sistema

lavafaros.



La tecnología xenón se ha visto obligada a evolucionar por

ese motivo existen diferentes generaciones:

Generación del año 1992


Generación del año 1997 (la más utilizada en el mercado)




Estas lámparas tienen creciente

presencia en el mercado en vehículos

de la gama alta e inclusive en

vehículos compactos, para las luces

delanteras cortas o largas. La

denominación Faros xenón es algo

confusa, pues es una lámpara de

plasma con vapor de mercurio a alta

presión, en la que el relleno de xenón

solo participa en el encendido inicial.

En lugar de un filamento incandescente

como en las lámparas halógenas, se

tiene dos electrodos de tungsteno

posicionados con precisión que

producen un arco eléctrico constante.

Para hacer posible este sistema se

cuenta con un sistema electrónico.



El cuadro refleja la comparativa con las lámparas

halógenas.


La temperatura de operación llega aproximadamente a

700ºC, mientras que la temperatura de luz es de 4100 a

4500ºK frente a los 3200 de las halógenas, por los que es

más blanca. El cuadro refleja la comparativa con las

lámparas halógenas.

CONSTITUCIÓN DE LA LÁMPARA DE XENÓN

La lámpara está formada por una

ampolla de vidrio de cuarzo que aloja en

su interior los electrodos y un relleno de

gas noble xenón con una mezcla de

metales y haluros metálicos a alta

presión.

El balastro aplica una tensión de

encendido de hasta 23Kv (los de la 3ª

generación), dicha tensión genera un

arco eléctrico entre los electrodos de la

ampolla que hace que se ionice el

relleno de gas, hasta que se genera la


luz. Durante el suministro eléctrico alterno controlado (aprox. 400Hz),

las sustancias líquidas y sólidas se vaporizan y generan un aumento

de temperatura. Una vez establecida su potencia luminosa, la tensión

de trabajo es de 85v. La lámpara alcanza su claridad total en unos

segundos.

TIPOS DE LAMPARAS XENON

En la actualidad se utilizan dos tipos de lámparas de

descarga para la aplicación a vehículos automóviles (según

figura anterior):

D2R para faros parabólicos (con pantalla)

D2S para faros elipsoidales (sin pantalla)

Ambos tipos de lámparas se utilizan para el alumbrado de

cruce, disponiendo en la mayoría de los casos, de una

halógena H7 para el alumbrado intensivo o de carretera.


ESTRUCTURA DEL FARO XENON

Está formado por una

unidad de control y un

bloque de encendido,

normalmente están

incorporados en el

faro. No obstante,

también existen

modelos en los que la

unidad de control está

en una pletina sujeta

cerca de las torres de

amortiguación.

Normalmente, los

componentes del faro

de descarga de gas

pueden sustituirse por

separado.


COMPONENTES DEL FARO XENON

Requiere de un equipo electrónico para su funcionamiento


FASES DE FUNCIONAMIENTO LÁMPARA DE

XENÓN

El funcionamiento de estas lámparas se basa en el principio

según el cual, si un determinado gas es atravesado por una

corriente eléctrica, ésta produce la ionización del gas (se

convierte en conductor) generándose seguidamente un arco

voltaico que por radiación emite luz.

En el funcionamiento de las lámparas de descarga se puede

establecer tres fases:

1ª Fase: Encendido

2ª Fase: Calentamiento

3ª Fase: Régimen estabilizado



XENÓN

1ª Fase: Encendido. La unidad de mando se alimenta desde

batería (corriente continua a 12 V.), que la transforma en

corriente alterna (400 Hz) y a una tensión media de 400 –

500 V. Con esta corriente alterna se alimenta la reactancia

(el transformador, también llamado balastro electrónico) que

eleva la tensión hasta los 25 – 28 KV. (alta tensión) para

producir el arco eléctrico entre los electrodos de la lámpara.



XENÓN

2ª Fase: Calentamiento. El arco eléctrico establecido entre

los electrodos de la lámpara produce la ionización del gas y

la vaporización de las sales, que se vuelven conductores y

facilitan la creación del arco, que por radiación, emiten la luz.



XENÓN

3ª Fase: Régimen estabilizado. Tras la fase anterior, la

unidad de control controla en todo momento el haz de luz de

la lámpara (regulando la tensión de alimentación de la

reactancia, según el estado de la lámpara), bajando la

tensión a unos 85 V. La lámpara funciona a régimen

estabilizado.



Ventajas con relación a sus predecesores

Emisión de luz blanca similar a la luz natural.

Mayor nitidez visual.

Mayor distancia de alumbrado (más profundidad).

Haz de luz más ancho (mejor percepción lateral).

El rendimiento luminoso es hasta tres veces superior al de sus

predecesoras.

Su vida útil puede ser incluso superior a la vida media del automóvil

donde se instala, con un flujo luminoso constante durante toda su

vida de servicio.


MANTENIMIENTO DE LOS FAROS XENON

Dada la duración de este tipo de lámparas, el mantenimiento

del sistema se centra más en los sistemas de alimentación y

regulación automática del alcance del alumbrado que en el

de la propia lámpara.

Precauciones:

Evitar el contacto directo de la ampolla con los dedos (al igual que

en las halógenas) o cualquier otra acción que conlleve la formación

de depósitos grasos pues debido a la alta temperatura se puede

deteriorar.

Debido a las altas temperaturas, es necesario esperar a que se

enfríen antes de manipularlas.

Debido a la intensa luminosidad es peligroso encenderlas fuera del

bloque óptico, pudiendo dañar los ojos.

Tras la sustitución de una lámpara es necesario realizar el reglaje

del alcance del alumbrado con equipos adecuados.


COMPONENTES DEL SISTEMA

En el esquema se indican todos los componentes del

sistema de alumbrado con lámparas de xenón.


UNIDADES DE MANDO

Las funciones asumidas por la unidad de mando son:

Puesta en funcionamiento de la lámpara de xenón, según vimos en

las fases de funcionamiento.

Regulación del alcance de alumbrado.


Existe una unidad de control por cada faro. La alojada en el

faro izquierdo es la Unidad de Mando Maestra, siendo la

Esclava la del faro derecho.

UNIDADES DE MANDO

Cada unidad de mando asume independientemente la puesta

en funcionamiento de su correspondiente lámpara de

descarga. Por el contrario, para la adaptación del alcance del

alumbrado es la unidad maestra la que recibe la señal de

mando de los transmisores de nivel delantero o trasero,

analiza dicha señal y prepara la señal de respuesta que por

un lado la envía al servomotor del faro que gobierna y también

a la unidad de mando esclava para que accione el servomotor

de su faro.


UNIDADES DE MANDO

Para el funcionamiento de regulación automática, la unidad

de mando también recibe la señal de velocidad del vehículo,

a través del sensor utilizado para el ABS o el propio sensor

del taquímetro.


BALASTRO O REACTANCIA

Es el elemento encargado de (a través

de la excitación de su unidad de

mando) alimentar eléctricamente su

lámpara correspondiente.

Puede estar integrada en el cuerpo de

la lámpara formando un único conjunto

o bien fabricarse por separado. Las

construidas con diseño monobloque

tienen la ventaja de eliminar los cables

de alta tensión que unen ésta con la

lámpara correspondiente.


La tensión recibida por la reactancia desde la unidad de

mando es convertida en alta tensión. Para ello, internamente

está constituida por dos circuitos uno de los cuales tiene la

misión de producir el encendido de la lámpara siendo la

función del otro la de excitar ésta durante el tiempo que

permanezca encendida.

FAROS XENON

Xenón de cuarta generación


TEMPERATURA DE COLOR

La temperatura de color de una fuente de luz se define

comparando su color dentro del espectro luminoso con el de la

luz que emitiría un cuerpo negro calentado a una temperatura

determinada. Por este motivo esta temperatura de color se

expresa en kelvin, a pesar de no reflejar expresamente una

medida de temperatura, por ser la misma solo una medida

relativa.


Generalmente no es perceptible a simple vista, sino mediante la

comparación directa entre dos luces como podría ser la

observación de una hoja de papel normal bajo una luz de

tungsteno (lámpara incandescente) y a otra bajo la de un tubo

fluorescente (luz de día) simultáneamente.

La razón por la que se llama temperatura es porque sería el

color de la emisión de un cuerpo negro perfecto a esa

temperatura.

LAMPARAS HID SEGÚN TEMPRATURA DE COLOR

Existen lámparas Xenón de diferente temperatura de color

para diferentes aplicaciones aplicaciones


FAROS LED

Los faros de xenón apenas se están imponiendo y están

viendo ganar cada vez más terreno a los faros LED, poco a

poco presentes en más modelos, aunque no siempre de serie.

Las ventajas técnicas de los faros LED son indiscutibles: duran

más horas (hasta 10000 h), consumen menos energía (80%) y

generan más flujo luminoso (por cada W). Pero además son

más compactos y permiten nuevos diseños de faro, con

disposiciones de los emisores de luz mucho más libres. La

desventaja: son más caros.


El empleo de LED en los faros ya no se reduce a luces de marcha

diurna, luces de posición, intermitentes o freno. En este campo cada vez

están más extendidos especialmente en coches hibrido y eléctricos.

Los reflectores pueden ser parabólicos, elipsoidales o de geometría libre.

En estos momentos viene a haber tres tecnologías diferentes de faros

LED:

Led ocultos

Led tras una lente elipsoidal

Led a la vista


FAROS LED

FAROS LED

LEDs ocultos, retroproyección y faro reflector: A simple vista

uno no percibe los LEDs, estos emiten luz “hacia atrás” y esta

es reflejada en la pantalla reflectora del faro, normalmente

parabólica aunque también puede ser elíptica, que lanza la luz

hacia adelante.

LEDs tras una lente elipsoidal: pueden parecer faros de

xenón. Es el caso, por citar un ejemplo, de los faros LED

opcionales del coche híbrido Toyota Prius, o de algunos

modelos de Audi o Lexus. Los LED están agrupados

formando una lámpara y esta está detrás de una lente, que es

la que vemos desde el exterior y que se encarga de proyectar

el haz de luz.

LEDs a la vista, con cristal de dispersión o no. Los LED están

detrás de un cristal con un tallado óptico prismático para

controlar la manera en que se emite el haz de luz. En este

caso suelen verse a simple vista agrupaciones de varios LED

en el faro.


FAROS LED

Para los faros LED del tipo "LEDs a la vista", se

ha implementado hace poco una mejora

denominada Matrix Beam. Consiste en un

conjunto de LEDs activables individualmente

(encendidos o apagados por modulación de

ancho de pulso) instalados de acuerdo a una

configuración determinada y fijadas en un

soporte. La PWM hace posible adaptar la luz en

tiempo real a las circunstancias, de modo que se

tiene y luz corta o larga, pero también es posible

una modulación de la intensidad luminosa en la

distribución del haz de luz.

Este sistema no requiere de mecanismos

móviles para adaptar la luz a las condiciones de

operación y en coordinación con los sensores

correspondientes del automóvil y el control

inteligente de la iluminación hace posible una luz

larga sin deslumbramiento.


FAROS LED

Componentes del sistema


FAROS LED

Ventajas

Las luces de ledes son prácticamente para toda la vida ya

que duran hasta 100.000 horas, lo que supone

aproximadamente unos 20 años de uso habitual


Su consumo

es muy bajo

ya que son

muy

eficientes

Solo se

pierde entre

un 10% y un

20% del total

de su energía

en forma de

calor.

LA TECNOLOGÍA DE ILUMINACIÓN LASER

Hace poco se ha incorporado la tecnología de iluminación laser

en la producción en serie. El BMW i8 está dotado de diodos

laser, los que emiten una luz blanca diurna.


Los faros con

tecnología

laser de la

BMW tienen

un alcance de

600 metros,

es unas

10000 veces

mas claro que

la iluminación

convencional

CONDUCTORES


sistema de alumbrado vehicular

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