Дальний свет фар предназначен для освещения дорожного полотна перед автомобилем при отсутствии встречного транспорта. Ближний свет фар обеспечивает освещение дороги перед автомобилем при движении в населенных пунктах или при разъезде с встречным автотранспортным средством на шоссе. Ближний свет фар значительно снижает ослепление участников дорожного движения при достаточном уровне освещенности дороги и правой стороны обочины. Фары головного освещения должны обеспечивать необходимую видимость дороги и объектов на ней при дальнем и ближнем свете. Переключение с дальнего света на ближний при встречном разъезде должно осуществляться водителями обоих автотранспортных средств одновременно при расстоянии между машинами не менее 150 м.
Для получения дальнего и ближнего света в двухфарных системах освещения используют двухнитевые лампы накаливания. Современные автомобили оборудуют фарами головного освещения с американской и европейской системами асимметричного светораспределения ближнего света. Асимметричный световой пучок обеспечивает лучшую освещенность той стороны дороги, по которой движется автомобиль, и уменьшает ослепление водителя встречного автотранспортного средства.
В лампах фар с американской и европейской системами светораспределения нить накала дальнего света располагают в фокусе отражателя. Световой пучок дальнего света с малым углом рассеяния может быть получен при минимальных размерах спирали, выполняемой в виде дуги, находящейся в горизонтальной плоскости. Большие линейные размеры нити дальнего света по горизонтали обусловливают большее рассеяние светового пучка в горизонтальной плоскости.
В фарах с американской системой светораспределения нить 2 (рис. 2, а) ближнего света в виде спирали цилиндрической формы смещена несколько вверх и вправо относительно фокуса, если смотреть на отражатель со стороны светового отверстия. Спираль ближнего света расположена поперек оптической оси.
Рис. 2. Автомобильные фары с различными системами распределения ближнего света: 1 - нить дальнего света; 2 - нить ближнего света; 3 - экран
Если источник света выведен из фокуса, отраженный параболоидом пучок света отклоняется от оптической оси. При этом пучок света разделяется на две части. Одна часть светового пучка, попадающая на внутреннюю поверхность отражателя от вершины до фокальной плоскости АА, отражается вправо и вниз относительно оптической оси. Остальная часть светового пучка, отражаемая от внешней части параболоида между фокальной плоскостью АА и плоскостью светового отверстия ВВ, направлена влево и вверх и попадает в глаза водителя встречного автомобиля.
Световой пучок фар ближнего света с американской системой распределения не имеет четкой светотеневой границы. Увеличение угла рассеяния отраженного светового пучка требует дополнительного светораспределения рассеивателем со сложной структурой оптических микроэлементов. Для уменьшения светового потока лучей, направленных вверх и влево от оптической оси, применяют отражатели с меньшей глубиной. Светораспределение фар американской системы регламентируется силой света в контрольных точках измерительного экрана.
В фарах с европейской системой светораспределения нить 2 ближнего света (рис. 2, б) цилиндрической формы выдвинута вперед по отношению к нити 7 дальнего света и расположена чуть выше и параллельно оптической оси. Лучи от нити ближнего света, попадающие на верхнюю половину отражателя, отражаются вниз и освещают близлежащие участки дороги перед автомобилем. Непрозрачный экран 3, расположенный под нитью 2 ближнего света, исключает попадание световых лучей на нижнюю половину отражателя, поэтому глаза водителя встречного автотранспортного средства находятся в теневой зоне. Одна сторона экрана 3 отогнута вниз на угол 15° (рис. 2, в), что позволяет увеличить площадь активной поверхности левой половины отражателя и освещенность правой обочины и правой полосы движения автомобиля (рис. 3).
Рис. 3. Схемы световых пятен на дороге при освещении фарой с европейской системой светораспределения: а - в режиме дальнего света; б - в режиме ближнего света; 1 - с обычной лампой накаливания категории R2; 2 - с галогенной лампой категории Н4; I - осевая линия дороги
Световой пучок фар с европейской системой светораспределения при их работе в режиме ближнего света имеет четко выраженную светотеневую границу (рис. 4), что обеспечивает четкое разделение на освещенную зону и зону неслепящего действия. Фары европейской системы, предназначенные для правостороннего движения, при освещении ближним светом вертикального экрана должны создавать на нем светотеневую границу, имеющую с левой стороны горизонтальный участок, а с правой — участок, направленный под углом 15° к горизонтали.
Рис. 4. Светораспред едение фар европейской системы: а - в режиме дальнего света; б - в режиме ближнего света
Рассеиватель фары европейской системы меньше влияет на организацию светораспределения по сравнению с фарой американской системы. Большая часть нижней половины рассеивателя при ближнем свете не используется и рассчитана на распределение дальнего света, что улучшает характеристики фары в режиме дальнего света.
Распределение ближнего света фар европейской системы регламентируется освещенностью в контрольных точках и зонах специального экрана (рис. 5, а). Экран предназначен для лабораторной проверки фар на соответствие их светораспределения европейским нормам и представляет собой имитацию перспективы двухполосной автомобильной дороги. Устанавливается минимально и максимально допустимая освещенность для контрольных точек и зон экрана при проверке фар с лампой R2 (табл. 1).
Рис. 5. Экран для проверки фар европейской асимметричной системы
Таблица 1
Тип фары (диаметр оптического элемента) | Освещенность, лк (не менее), в точках и зонах экрана (см. рис. 5) | ||||||
B50L | 75R | 50R | 25R | 25L | Зона III | Зона IV | |
CR и С (соответственно 170 и 136 мм) | Не более 0,3 | 8,0 | 12,0 | 1,5 | 1,5 | Не более 0,7 | 2,0 |
CR (136 мм) | Не более 0,3 | 4,0 | 10,0 | 1,5 | 1,5 | Не более 0,7 | 2,0 |
Вертикальная линия W на экране соответствует оси автомобиля, а линии OG и OG* — краям правой полосы дороги, по которой движется автомобиль. Фактически линия OG* является осью дорожного полотна. Линия ОЕ приблизительно соответствует траектории взгляда водителя встречного автомобиля. Линии OF и OF* являются соответственно внешним краем и осевой линией левой полосы дороги. Контрольная точка B50L находится на уровне глаз водителя встречного автомобиля, когда расстояние между автомобилями равно 50 м. Точки 50R и 75R характеризуют освещенность правого края правой полосы дороги соответственно на расстояниях около 50 и 75 м.
Опасная в отношении ослепления зона III расположена выше светотеневой границы HOD, Для нее установлен очень низкий уровень допустимой освещенности. Для зоны IV, отражающей видимость дорожного полотна, установлена минимальная освещенность. В зоне II освещенность должна быть наивысшей. Зона I соответствует участку дороги на расстоянии до 25 м перед автомобилем. Чтобы избежать излишней яркости ближнего к автомобилю участка дороги и чрезмерного контраста с более удаленными участками, для зоны I выбирают максимально допустимый уровень освещенности. Для оптических элементов с галогенными лампами введены дополнительные контрольные точки экрана B75L, 50L и 50V. Нормы освещенности экрана в контрольных точках и зонах экрана для фар с галогенными лампами выше.
Фару, подвергаемую контрольной проверке, располагают на расстоянии 25 м от вертикального экрана. Фара должна быть установлена таким образом, чтобы левая горизонтальная часть светотеневой границы на экране находилась на расстоянии 250 мм ниже горизонтальной плоскости, проходящей через фокус отражателя фары (на 250 мм ниже нормали НН экрана). Направление лучей фары регулируется поворотом ее в вертикальной и горизонтальной плоскостях до тех пор, пока левая горизонтальная часть светотеневой границы не совпадет с нормалью НН экрана, а точка перелома этой границы — с точкой О. Правая наклонная часть светотеневой границы должна совпадать с линией OD, проведенной из точки О под углом 15° к нормали НН экрана.
Освещенность измеряют люксметром, состоящим из измерителя и отдельного фотоэлемента с насадками, помещая его в контрольные точки и зоны экрана. Измерение можно проводить, оставляя фотоэлемент неподвижным в точке О и поворачивая фару в горизонтальной и вертикальной плоскостях на углы, соответствующие координатам контрольных точек.
Для проверки светораспределения дальнего света фар измеряют освещенность в пяти точках экрана (рис. 5, б), расположенных на нормали НН, соответствующей горизонтальной плоскости, проходящей через фокус фары. Дальний свет контролируют после проверки ближнего света, при этом фары оставляют в том же положении, что и при проверке ближнего света. Нормы освещенности в контрольных точках экрана (на расстоянии 25 м от фары) в соответствии с Правилами ЕЭК ООН приведены в табл. 2.
Таблица 2
Наименование | Освещенность, лк, в соответствии с Правилами ЕЭК ООН | |
№1 и 5 | №8, 20 и 31 | |
Предельные значения | 32 (не ниже) | 48—240 |
Контрольные точки: | ||
О, не менее | 0,9Emax | 0,8Emax |
A и A* | Не менее 16 | Нс менее 24 |
В и B* | 4 | 6 |
Поворотом фары на небольшие углы в вертикальной и горизонтальной плоскостях на экране отыскивают точку с максимальной освещенностью £тах и измеряют ее. На экране (см. рис. 5, б) показано приблизительное расположение изолюкс, соответствующее Правилам №1 и 5 ЕЭК ООН.
Фары европейской системы имеют более рациональное светорас-пределение. Сила света/лучей, идущих выше оптической оси, у фар с американской системой выше. Для точки B50L и зоны III контрольного экрана она составляет 800 и 1500 кд, тогда как для фар европейской системы — соответственно 200 и 440 кд. Следовательно, ослепляющее действие фар американской системы больше. В то же время освещенность дороги фарой американской системы при переключении с дальнего света на ближний меняется меньше. Фара европейской системы по сравнению с фарой американской системы лучше освещает правую полосу дороги и обочину. Однако при движении автомобиля по неровной дороге колебания светотеневой границы приводят к быстрому утомлению зрения водителя. Фары с американской системой светораспределения с размытым световым пучком ближнего света менее чувствительны к неровностям дороги.
Обе системы обеспечивают безопасный встречный разъезд автомобилей только на прямой ровной дороге при условии правильной регулировки оптических элементов и своевременного переключения дальнего света на ближний.