Tecnología de Iluminación en Automóviles: Componentes y Sistemas Avanzados

Conceptos Básicos de Iluminación

• Intensidad luminosa: Es la capacidad de luz emitida por una fuente luminosa en una dirección determinada. Su unidad de medición es la candela (cd).
• Flujo luminoso: Es la capacidad de luz irradiada en todas las direcciones por una fuente luminosa. Su unidad de medición es el lumen (lm).
• Iluminación: Es el flujo luminoso incidente por unidad de área. Su unidad de medida es el lux (lx).
• Temperatura de color (ºK): Es la medición de la temperatura de la fuente luminosa en grados Kelvin.

Tipos de Proyectores y Reflectores

Proyectores

• Primera generación: Compuestos por tres elementos: embellecedor, carcasa y bloque óptico. Una de sus principales ventajas es su producción más económica.
• Segunda generación: Este proyector refleja desde el interior, mediante el desplazamiento del reflector, por medio del tornillo de reglaje. Esta tecnología tiene la ventaja de que se puede anclar a la carrocería.

Reflectores

Están compuestos por un reflector, un cristal y una fuente luminosa. Su objetivo es captar la mayor cantidad de luz y ordenar los rayos del haz.

• Reflector Parabólico

  Tiene forma parabólica, con una lámpara de doble filamento para la función de cruce y carretera.

  • Carretera: La fuente luminosa se sitúa en el foco geométrico de la parábola, para que los rayos de luz sean proyectados de forma recta.
  • Cruce: La fuente luminosa se sitúa en el foco geométrico de la parábola, disponiendo así una pantalla ligeramente inclinada (tapa luz), cuya función es disminuir los rayos que se reflejan al lado izquierdo. Un inconveniente es que se pierde la mitad del flujo luminoso. La lámpara proyecta contra el tapa luz, creando un aumento de luz en el borde derecho, sin deslumbrar al otro lado.

• Reflector de Superficie Compleja (SC)

  Es una configuración del reflector, obtenida mediante el cálculo por ordenador de aproximadamente 50.000 puntos, que definen la superficie del espejo reflector. El ordenador determina la posición de todos los puntos y define el diseño final. Cada uno de estos puntos refleja la luz a la zona adecuada de la carretera.

• Reflector Elíptico

  Tiene forma de elipsoide, lo que asegura la correcta distribución de la luz, mejorando la anchura del haz y la profundidad (distancia de visión). Su característica principal es su gran capacidad para concentrar mucha luz con un reflector de pequeña altura.

• Reflector Polielipsoidal

  Este reflector está configurado diferente al elipsoidal. Tiene una superficie reflectora optimizada, en la que los haces luminosos obtenidos por reflexión no concurren en el foco delantero, como ocurre en el elíptico, sino que registran direcciones modificadas por el nuevo reflector. Una de sus características es que la homogeneidad y la distribución del flujo luminoso son óptimas.

Sistema Óptico: El Cristal

Tiene la tarea de desviar con precisión la luz emitida por los reflectores y dispersarla o agruparla en un haz para lograr el efecto luminoso deseado sobre la calzada.

Materiales

• Vidrio: Es un vidrio prensado, con un alto grado de pureza y exento de burbujas y agua.
• Plástico: La finalidad de este es sustituir el vidrio, que es pesado, frágil y poco flexible, por el plástico, que es resistente, ligero y permite todas las formas de modelo.
• Ventajas del plástico: Resiste más los golpes que el cristal de vidrio, no se raya gracias a un revestimiento especial.

Tipos de Lámparas

• Lámparas de Incandescencia

  En estas lámparas, en su interior, en la ampolla, se realiza el vacío y se introduce una mezcla de gases (nitrógeno, kriptón, etc.) para conseguir una atmósfera inerte. El filamento se pone incandescente al ser atravesado por una corriente eléctrica, hasta alcanzar su estado de incandescencia a unos 2.700 ºK.

• Lámparas Halógenas

  Son lámparas de alto rendimiento luminoso. El wolframio evaporado se une con el gas transparente (haluro de wolframio) que impide que el metal se deposite en la ampolla de cristal. Cuando el haluro de wolframio llega al filamento, la alta temperatura de este lo descompone a su vez en wolframio y en yodo, libre para iniciar de nuevo el ciclo de regeneración. Sus ventajas son mayor profundidad de luz; en luz de cruce proporciona 750 lúmenes frente a 450, y la ausencia de ennegrecimiento en la ampolla hace que su potencia luminosa sea prácticamente igual durante toda su vida.

• Lámparas de Descarga de Gas (Xenón)

  Estas lámparas se rellenan con xenón, un gas noble, y una mezcla de haluros metálicos a una elevada presión. Para el encendido es necesario tener montado un circuito electrónico auxiliar. Cuando se aplica tensión de encendido, el gas situado entre los electrodos de tungsteno, alineados entre sí y opuestos, se hace conductor y empieza a formarse el arco voltaico. Por medio de la alimentación controlada de la corriente, la sustancia metálica de relleno se evapora por el aumento de la temperatura en el quemador y entonces la lámpara emite luz. Se limita la corriente de la lámpara.

  • Ventajas: Larga duración, alto rendimiento luminoso, mejora de rendimiento, tonalidad más clara y mayor alcance.
  • Inconvenientes: Necesitan una UCE con reactancia para su encendido y control, presentan un cierto retardo en alcanzar la intensidad luminosa máxima, el precio de la lámpara e instalación es más caro.

• LED

  El LED es un tipo especial de diodo que, al ser atravesado por la corriente eléctrica, emite luz directamente polarizada. La longitud de onda depende de la tensión aplicada en bornes del material con el que se construye.

  • Ventajas: Permite todas las tonalidades, no tiene desgaste, requiere muy poco voltaje, tiempo de encendido inmediato, largo ciclo de uso y mínimo mantenimiento.

Sistemas de Faros Avanzados

Faro PES (Poly Ellipsoid System)

Son faros reflectores con una superficie elíptica y una óptica de proyección. A diferencia de los faros normales adicionales, que necesitan un cristal para distribuir la luz, en el faro PES la luz se genera por el reflector y es reproducida sobre la carretera por la lente. Su funcionamiento es parecido al del proyector de diapositivas, en los dos la función esencial es la producción óptica de un objeto. Su característica principal es la capacidad para concentrar mucha luz.

Faros de Lámpara de Descarga de Gas Bifunción

En esta iluminación, una sola lámpara de descarga de gas permite generar tanto la luz de cruce como la de carretera.

• Bi-Litronic de Reflexión (Bosch): Cuando es accionado el conmutador de luz de cruce/carretera, el accionamiento electromagnético lleva la lámpara de descarga de gas a dos posiciones diferentes, las cuales determinan la salida del cono luminoso para la luz de carretera/cruce.
• Velarc Bifunción de Reflexión (Valeo): Cuando se activa la luz, un accionador lleva el reflector a dos posiciones diferentes con respecto a la lámpara de descarga de gas, que determina la salida del cono luminoso para la luz de carretera/cruce.
• Bi-Tronic de Proyección (Bosch): Se basa en un faro PES de proyección. Se utiliza una lámpara de xenón para las luces de cruce y carretera. Para la función de cruce se utiliza el diafragma, que genera el límite entre la zona luminosa y oscura, y la función de carretera se logra por el desplazamiento del diafragma hacia abajo.
• Ventajas de la iluminación bifunción: Mejora las prestaciones luminosas para cruce/carretera.

Regulación de Faros

Se hace con un regloscopio estándar. Son cámaras móviles de reproducción óptica, compuestas por una lente sencilla y una pantalla reductora unida a ella. Este sistema debe reproducir una imagen parecida a la que proyectaríamos a un muro de 25 m. Sus parámetros son el corte y la convergencia:

• Corte: Es la posición vertical del haz de cruce y carretera.
• Convergencia: Posición horizontal sobre la carretera.

Sistemas de Regulación Dinámica

Es un sistema automático que asegura la posición óptima del faro en cualquier situación de marcha. Cuando los sensores detectan un cambio en la carga, se envía una señal a la UCE. Esta activa los motores para que bajen los faros y, si se frena bruscamente, se activarían los motores para subir los faros. Una vez el auto queda en reposo, los faros se ajustan en la posición inicial.

Faros Bixenón con Luz de Viraje Dinámica (Sistema AFS)

Es un sistema de faros inteligente que mejora la iluminación de la carretera en curvas gracias a un control direccional del haz luminoso. Cuando el vehículo toma una curva, los faros se adaptan a la trayectoria. Este sistema requiere de sensores de ángulo de giro e intermitentes que proporcionan la información de la curva.

Faro Antiniebla de Proyección PES

Estos faros disminuyen el deslumbramiento del conductor cuando se conduce con niebla. La imagen del diafragma con la lente es proyectada hacia la calzada y genera un contraste entre la zona iluminada y la oscura.