Sistemas de Iluminación Automotriz: Funcionamiento de Lámparas Xenón, LED y Óptica de Faros

Lámparas de Xenón

Las lámparas de xenón, también llamadas de descarga de gas, debido al alto coste, su utilización se ha limitado a coches de gama media-alta, siendo el resto donde predominan las lámparas halógenas.

Ventajas

• Producen una luz más azulada con similar consumo.
• Tienen mayor duración.
• Ofrecen un mayor alcance luminoso.

Partes de la lámpara

• Ampolla de cuarzo (1 cm³).
• Para poder ser usadas en faros de plástico, contienen un gas compuesto por vapor de mercurio, haluros metálicos y xenón a 100 bar.
• Electrodos cuya separación es de 4 mm.
• Casquillo.
• Unidad electrónica o de control.

Funcionamiento

Encendido

Mediante una tensión entre 23-30 kV ionizamos el gas y se crea el arco eléctrico.

Mantenimiento

Lámpara con máxima potencia luminosa y tensión estabilizada en 85 V para mantener el arco eléctrico. Este sistema lleva una unidad electrónica de alta potencia para hacer saltar la chispa. Tienen un rendimiento, intensidad y densidad luminosa, así como duración, superior a las halógenas. La unidad electrónica mantiene constante el rendimiento de las lámparas independientemente del estado de la batería.

Normativa y Regulación

La normativa europea ECE R48 obliga a que los faros de xenón monten un sistema de regulación automática del alcance luminoso y de la limpieza de los faros. El sistema de regulación automática de alcance luminoso, mediante sensores de ejes, mide la inclinación de la carrocería y un servomotor hace la función reguladora. Algunos equipos incorporan sensores que registran la velocidad del coche para ajustar los faros; también compensan la inclinación de frenada y aceleración.

Resumen de Ventajas Técnicas

• Rendimiento luminoso 3 veces mayor.
• Utiliza 2/3 de la potencia que necesita una lámpara halógena.
• Mayor vida útil (2500 h).
• Mayor producción de luz.
• Proporcionan una luz más cercana a la diurna natural.
• Temperatura de color de 4200 a 6000 K.

Denominaciones

Se clasifican como D1R, D2R, D3R, D4R, D1S, D2S, D3S y D4S. Los números impares indican que la bobina y la lámpara van unidas. La letra 'S' indica que no llevan sombreado el cristal. Los números 1 y 2 indican que su fase de mantenimiento es a 85 V.

Tecnología LED

La luz emitida es debida al fenómeno de electroluminiscencia al polarizar directamente el diodo.

Ventajas

• Menor consumo eléctrico.
• Vida útil de 100.000 h.
• Ocupan menos espacio y permiten mayor libertad en el diseño de faros.
• Una única placa de LED puede servir para posición, freno y antiniebla.
• Mayor rapidez de encendido: hasta un 8% más rápida la reacción, ideal para frenos.
• Temperatura de color de hasta 7500 K (luz más blanca).
• Se emite luz sin intervención del calor.
• Permite el encendido selectivo de los diodos con los que variamos la señalización.
• Menor número de cables.

Inconvenientes

• Necesitan mayor ventilación.
• Su potencia luminosa es de menos de 2000 lm frente a los 3500 lm del xenón.
• Coste actual más elevado que el resto de faros.

Inscripciones en Lámparas

Las lámparas deben incluir:

• Nombre del fabricante.
• Tensión nominal conforme a la normativa europea ECE 37 (6V, 12V, 24V).
• Denominación internacional de las lámparas normalizadas (H1, H2, P21W, 55W).
• País en el que se ha ensayado y homologado (E1, E2, E3...).

Misión y Partes de los Faros

La misión de los faros es proyectar el haz de luz para iluminar la trayectoria del coche e evitar deslumbrar al vehículo que circula en sentido opuesto.

Componentes Principales

1. Carcasa: Que puede ser de chapa cincada embutida o de plástico. Soporta todos los demás componentes y su función es dar resistencia y estanqueidad.
2. Chapa porta faros: Lugar del frontal delantero de la carrocería donde se aloja la carcasa y el resto del faro.
3. Tornillo de reglaje: Sistema manual o dispositivo automático de reglaje.
4. Sistema óptico:
   • Reflector (parábola): Recubierto interiormente de una fina capa muy pulida de cromo, aluminio vaporizado o máscara aluminizada con función estética. Da la dirección a la luz procedente de la fuente. Su diseño depende del foco geométrico (punto donde convergen los rayos).
   • Cristal o tulipa (dispersor): De cristal tallado o plástico prensado. Orienta los haces lumínicos y protege del polvo y agua. Nota de seguridad: Cuando la lámpara está a 2500 ºC y el dispersor a unos 800 ºC, cualquier gota de agua podría hacer explotar la lámpara.
   • Fuente luminosa.
5. Módulos de proyección: Conjunto formado por una fuente luminosa, un reflector y una lente que amplifica el efecto.

Tipos de Faros según su Reflector

1. Paraboloide Homofocal

Faros de reflexión en los que la luz de las lámparas es concentrada en la parábola y reflejada hacia la carretera pasando por el cristal de dispersión. Se usa para faros de carretera. Si se usara para faros de cruce, sería necesaria una lámpara de 2 filamentos y una pantalla para anular los haces que van hacia arriba y dar una inclinación de 15º hacia el arcén.

2. Paraboloide Bifocal

Está diseñado de tal forma que tenga dos focos geométricos. De esta forma, tanto la luz reflejada en el sector parabólico superior como en el inferior se dirigen hacia abajo.

3. Elipsoidal

Son faros de alto rendimiento, más pequeños que los convencionales y con igual intensidad luminosa. Se emplean comúnmente en alumbrado antiniebla. Estos faros contienen una lente y cuentan con un panel que actúa como una diapositiva, limitando la distribución de la luz. La luz se concentra en un foco situado entre el panel y la lente, la cual proyecta y amplifica la luz sobre la calzada.

El Cristal del Faro

Su misión es cerrar el reflector de forma impermeable, repartir el haz de luz para ensancharlo, hacerlo más homogéneo y concentrar la luz en determinadas direcciones.

• Estructuras prismáticas: Situadas a la altura del eje óptico para dirigir más luz a las partes importantes de la calzada.
• Perfiles cilíndricos verticales: Distribuyen horizontalmente la luz.

Pilotos y Sistemas de Señalización

Se denomina así al grupo óptico trasero, a los conjuntos de señalización delanteros y laterales, y a los elementos de iluminación de matrícula.

Sistemas Ópticos en Pilotos

1. Sistema de flujo reflejado: Dispone de un reflector parabólico y de una tulipa tallada.
2. Sistema de flujo directo: Se utiliza directamente el flujo luminoso de la lámpara.
3. Sistema óptico micro-fresnel: Consiste en una mezcla de los sistemas anteriores.
4. Recuperadores ópticos (catadióptricos): Dispositivos reflectantes para mejorar la visibilidad pasiva.