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Sistema de iluminación del automóvil

Cada vez es mas 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 estén dotadas de temporizadores para mantenerlas encendidas un tiempo después de cerradas las puertas, y otras muchas, lo que hace muy difícil generalizar, no obstante se tratará de describir el sistema mínimo necesario.

En la figura 1 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.

En general cualquier automóvil tiene como mínimo:

 1.- Seis interruptores marcados con los números del 3 al 8 en la figura 1 y cuya función es la siguiente:
Contenido del artículo
Lámparas
Lámparas de iluminación del camino
Tipos de bulbos de alta potencia
Bulbo incandescente estándar
Bulbo incandescente halógeno
Bulbo de arco eléctrico de xenón
Lámpras de posición y señalización
Tipos de bulbos de media potencia
Lámparas de iluminación del panel
Interruptor #
Función
3
Encender 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

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.

Sistema de iluminación del automóvil
Figura 1
1.-Acumulador  2.-Caja de fusibles  3.-Interruptor de luces 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.

esquema
Figura 2. Punto luminoso en el foco de la parábola

esquema
Figura 3. Punto luminoso por delante del foco de la parábola



esquema
Figura 4.  Superficie reflectora debajo del punto luminoso.

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
Figura 5

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 mas 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.
halogeno
Figura 6


bulbo
Figura 7




Tipos de bulbos de media potencia.

Estos bulbos puede contener en usa sola unidad 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.

doble
De bayoneta, zócalo 15 mm doble filamento, 5 y 21 vatios. Útiles para luces piloto y de freno en un solo faro.
simple filamento
De bayoneta, simple filamento 21 vatios y zócalo 15 mm. Muy utilizados en las luces de reversa.
doble conector
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.
zocalo6
De bayoneta zócalo 6 mm y 5 vatios. De pequeño tamaño, utilizados para iluminación de las placas.
no zocalo
Sin zócalo metálico, 5 vatios, los hay de doble filamento de 5, 21 vatios. Muy utilizados en las luces de cola y laterales.
festoon
Tipo festton, 5 vatios, los hay de diferentes potencias, útiles para lámparas de perfil bajo.
capsula
De cápsula 21 vatios, los hay de varias potencias y tamaños, son de uso universal.

Figura 8. Bulbos comunes en los automóviles

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.

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 8, 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 9.

roscado
De zócalo roscado
Figura 8

bayoneta
De bayoneta alargada

Figura 9

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 y casi están reservadas para automoviles de lujo.
 


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