Un faro es una lámpara que se coloca en la parte delantera de un vehículo para iluminar la carretera. Los faros también suelen llamarse faros delanteros , pero en el uso más preciso, faro es el término que se usa para referirse al dispositivo en sí y faro delantero es el término que se usa para referirse al haz de luz que produce y distribuye el dispositivo.
El rendimiento de los faros ha mejorado de forma constante a lo largo de la era del automóvil, impulsado por la gran disparidad entre las muertes en el tráfico durante el día y la noche: la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras de Estados Unidos afirma que casi la mitad de todas las muertes relacionadas con el tráfico ocurren en la oscuridad, a pesar de que solo el 25% del tráfico circula durante la oscuridad. [1]
Otros vehículos, como trenes y aviones, deben tener faros delanteros. Los faros delanteros de las bicicletas se utilizan a menudo en las bicicletas y son obligatorios en algunas jurisdicciones. Pueden funcionar con una batería o un pequeño generador como un dinamo de botella o de buje .
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Los primeros carruajes sin caballos utilizaban lámparas de carruaje, que resultaron inadecuadas para viajar a gran velocidad. [2] Las primeras luces utilizaban velas como el tipo de combustible más común. [3] : 197–8
Los primeros faros, alimentados por gas combustible como el gas acetileno o el petróleo, funcionaron a fines de la década de 1880. Las lámparas de gas acetileno fueron populares en la década de 1900 porque la llama es resistente al viento y la lluvia. Los espejos cóncavos gruesos combinados con lentes de aumento proyectaban la luz de la llama de acetileno . [4] Varios fabricantes de automóviles ofrecieron el cilindro generador de gas acetileno de carburo de calcio Prest-O-Lite con tubos de alimentación de gas para luces como equipo estándar para los automóviles de 1904.
Los primeros faros eléctricos se introdujeron en 1898 en el Columbia Electric Car de la Electric Vehicle Company de Hartford, Connecticut , y eran opcionales. Dos factores limitaron el uso generalizado de los faros eléctricos: la corta vida de los filamentos en el duro entorno automovilístico y la dificultad de producir dinamos lo suficientemente pequeños, pero lo suficientemente potentes como para producir suficiente corriente. [5]
Peerless convirtió los faros eléctricos en estándar en 1908. Una empresa de Birmingham, Inglaterra, llamada Pockley Automobile Electric Lighting Syndicate comercializó las primeras luces eléctricas para automóviles del mundo como un conjunto completo en 1908, que consistía en faros delanteros, luces laterales y luces traseras que funcionaban con una batería de ocho voltios. [6]
En 1912, Cadillac integró el sistema de encendido e iluminación eléctricos Delco de su vehículo , formando el sistema eléctrico del vehículo moderno.
La Guide Lamp Company introdujo los faros de "luz de cruce" (de cruce) en 1915, pero el sistema Cadillac de 1917 permitía reducir la luz mediante una palanca dentro del coche en lugar de requerir que el conductor se detuviera y saliera. La bombilla Bilux de 1924 fue la primera unidad moderna, con la luz de cruce y de carretera de un faro emitida por una sola bombilla. Guide Lamp introdujo un diseño similar en 1925 llamado "Duplo". En 1927 se introdujo el interruptor de regulación de intensidad operado con el pie o interruptor de inmersión y se convirtió en estándar durante gran parte del siglo. Los Packard de 1933-1934 presentaban faros de tres haces, con bombillas de tres filamentos. De más alto a más bajo, los haces se denominaban "de paso por el campo", "de conducción por el campo" y "de conducción por la ciudad". El Nash de 1934 también utilizó un sistema de tres luces, aunque en este caso con bombillas del tipo convencional de dos filamentos, y la luz intermedia combinaba la luz baja en el lado del conductor con la luz alta en el lado del pasajero, para maximizar la vista de la carretera y minimizar el deslumbramiento hacia el tráfico que venía en sentido contrario. Los últimos vehículos con un interruptor de regulación de intensidad operado con el pie fueron las furgonetas Ford F-Series y E-Series [Econoline] de 1991. [ cita requerida ] Los faros antiniebla eran nuevos en los Cadillac de 1938, [ cita requerida ] y su sistema "Autronic Eye" de 1954 automatizaba la selección de luces altas y bajas.
La iluminación direccional, que utiliza un interruptor y un reflector desplazado electromagnéticamente para iluminar solo la acera, se introdujo en el raro Tatra de 1935, que se fabricó solo durante un año . La iluminación vinculada al volante se incluyó en el faro montado en el centro del Tucker Torpedo de 1947 y luego se popularizó con el Citroën DS . Esto hizo posible girar la luz en la dirección de la marcha cuando se giraba el volante.
El faro sellado redondo estandarizado de 7 pulgadas (178 mm) , uno por lado, se requirió para todos los vehículos vendidos en los Estados Unidos desde 1940, congelando virtualmente la tecnología de iluminación utilizable hasta la década de 1970 para los estadounidenses. [7] En 1957, la ley cambió para permitir haces sellados redondos más pequeños de 5,75 pulgadas (146 mm), dos por lado del vehículo, y en 1974 también se permitieron los haces sellados rectangulares . [7]
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Gran Bretaña, Australia y algunos otros países de la Commonwealth , así como Japón y Suecia , también hicieron un uso extensivo de vigas selladas de 7 pulgadas, aunque no eran obligatorias como en los Estados Unidos. [8] Este formato de faro no fue ampliamente aceptado en Europa continental, que encontró útiles las bombillas reemplazables y las variaciones en el tamaño y la forma de los faros en el diseño de automóviles.
La tecnología avanzó en el resto del mundo. [7] [8] En 1962, un consorcio europeo de fabricantes de bombillas y faros introdujo la primera lámpara halógena para uso en faros de vehículos, la H1 . Poco después, se introdujeron en Europa los faros que utilizaban la nueva fuente de luz. Estos fueron efectivamente prohibidos en los EE. UU., donde los faros sellados de tamaño estándar eran obligatorios y las regulaciones de intensidad eran bajas. Los legisladores estadounidenses se enfrentaron a la presión de actuar, debido tanto a la eficacia de la iluminación como a la aerodinámica del vehículo/ahorro de combustible. [8] La intensidad máxima de la luz alta, limitada a 140.000 candelas por lado del automóvil en Europa, [9] [10] se limitó en los Estados Unidos a 37.500 candelas en cada lado del automóvil hasta 1978, cuando el límite se elevó a 75.000. [11] [12] No se pudo lograr un aumento en la intensidad de las luces altas para aprovechar la mayor tolerancia sin un cambio a la tecnología halógena, [11] y así los faros de haz sellado con lámparas halógenas internas estuvieron disponibles para su uso en los modelos de 1979 en los Estados Unidos. [11] [12] A partir de 2010, las luces selladas halógenas dominaron el mercado de luces selladas, que ha disminuido abruptamente desde que se permitieron los faros con bombillas reemplazables en 1983. [8][actualizar]
Los sistemas de descarga de alta intensidad (HID) aparecieron a principios de la década de 1990, primero en el BMW Serie 7. [ 13] [14] El Lincoln Mark VIII de 1996 fue uno de los primeros esfuerzos estadounidenses en materia de HID y fue el único automóvil con HID de CC .
Más allá de los aspectos de ingeniería, rendimiento y cumplimiento normativo de los faros, existe la consideración de las distintas formas en que están diseñados y dispuestos en un vehículo de motor. Los faros fueron redondos durante muchos años porque esa es la forma nativa de un reflector parabólico . Utilizando principios de reflexión, la superficie reflectante redonda simétrica simple proyecta la luz y ayuda a enfocar el haz. [15]
En Europa no existía ningún requisito de que los faros tuvieran un tamaño o forma estandarizados, y las lámparas podían diseñarse en cualquier forma y tamaño, siempre que cumplieran con los requisitos de ingeniería y rendimiento contenidos en las normas de seguridad europeas aplicables . Los faros rectangulares se utilizaron por primera vez en 1960, desarrollados por Hella para el Ford Taunus P3 alemán y por Cibié para el Citroën Ami 6. Estuvieron prohibidos en los Estados Unidos, donde se exigieron lámparas redondas hasta 1975. [7] Otro concepto temprano de estilo de faros implicaba lámparas redondas convencionales carenadas en la carrocería del coche con cubiertas de vidrio aerodinámicas, como las del Jaguar E-Type de 1961 y de los VW Beetle anteriores a 1967. [16]
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El diseño de los faros en los EE. UU. cambió muy poco entre 1940 y 1983. [7] [16]
En 1940, un consorcio de administradores estatales de vehículos automotores estandarizó un sistema de dos faros delanteros sellados de 7 pulgadas (178 mm) de diámetro en todos los vehículos, el único sistema permitido durante 17 años. Este requisito eliminó los problemas de los reflectores empañados al sellarlos junto con las bombillas. [17] También simplificó la orientación de los haces de los faros delanteros y eliminó las bombillas y lámparas no estándar. [17]
El Tucker 48 incluía una característica distintiva, un "ojo de cíclope": un tercer faro montado en el centro conectado al mecanismo de dirección del coche. [18] Solo se iluminaba si la dirección se movía más de diez grados fuera del centro y las luces altas estaban encendidas. [19]
Un sistema de cuatro lámparas redondas, en lugar de dos, una de luz alta/baja y otra de luz alta 5+3 ⁄ 4 in (146 mm) de haz sellado en cada lado del vehículo, se introdujo en algunos modelos Cadillac, Chrysler, DeSoto y Nash de 1957 en los estados que permitieron el nuevo sistema. [17] Las lámparas de luz baja y alta separadas eliminaron la necesidad de comprometer el diseño de la lente y la posición del filamento requerida en una sola unidad. [20] Otros automóviles siguieron el ejemplo cuando todos los estados permitieron las nuevas lámparas cuando los modelos de 1958 se lanzaron al mercado. El sistema de cuatro lámparas permitió una mayor flexibilidad de diseño y mejoró el rendimiento de las luces bajas y altas. [21] [22] [23] Los estilistas de automóviles como Virgil Exner llevaron a cabo estudios de diseño con las luces bajas en su ubicación exterior convencional y las luces altas apiladas verticalmente en la línea central del automóvil, pero ninguno de estos diseños alcanzó la producción en serie.
Un ejemplo de disposición incluye el apilamiento de dos faros delanteros a cada lado, con luces bajas sobre las luces altas. El Nash Ambassador utilizó esta disposición en el año modelo 1957. [24] Pontiac utilizó este diseño a partir del año modelo 1963; American Motors , Ford , Cadillac y Chrysler siguieron dos años más tarde. También en el año modelo 1965, el Buick Riviera tenía faros delanteros apilados ocultables. Varios modelos de Mercedes vendidos en Estados Unidos utilizaron esta disposición porque sus faros delanteros con bombillas reemplazables en el mercado local eran ilegales en los EE. UU.
A finales de la década de 1950 y principios de la de 1960, algunos automóviles Lincoln , Buick y Chrysler tenían los faros dispuestos en diagonal con las luces de cruce en el exterior y por encima de las luces de carretera. Los automóviles británicos, incluidos el Gordon-Keeble , el Jensen CV8 , el Triumph Vitesse y el Bentley S3 Continental, también usaban esta disposición. [25]
En 1968, la recién iniciada Norma Federal de Seguridad de Vehículos Motorizados 108 exigió que todos los vehículos tuvieran el sistema de faros delanteros sellados de haz redondo doble o cuádruple y prohibió cualquier elemento decorativo o protector delante de un faro en funcionamiento. Los faros delanteros cubiertos de vidrio como los utilizados en el Jaguar E-Type , el VW Beetle anterior a 1968 , los modelos Chrysler e Imperial de 1965, el Porsche 356 , el Citroën DS y el Ferrari Daytona ya no estaban permitidos, y los vehículos tenían que estar equipados con faros delanteros descubiertos para el mercado estadounidense. Esto dificultó que los vehículos con configuraciones de faros delanteros diseñados para un buen rendimiento aerodinámico lo lograran en sus configuraciones del mercado estadounidense.
La FMVSS 108 se modificó en 1974 para permitir faros delanteros rectangulares de haz sellado. Esto permitió a los fabricantes flexibilidad para bajar los capós de los automóviles nuevos. [26] Estos podrían colocarse en conjuntos horizontales o en pares apilados verticalmente. Como anteriormente con las lámparas redondas, EE. UU. permitió solo dos tamaños estandarizados de lámpara rectangular de haz sellado: un sistema de dos unidades de luz alta/baja de 200 por 142 mm (7,9 por 5,6 pulgadas) correspondientes al formato redondo de 7 pulgadas existente, o un sistema de cuatro unidades de 165 por 100 mm (6,5 por 3,9 pulgadas), dos de luz alta/baja y dos de luz alta. correspondientes al formato redondo de 5 pulgadas existente.+Formato redondo de 3 ⁄ 4 pulgadas (146 mm).
El diseño de faros rectangulares se volvió tan común en los automóviles fabricados en Estados Unidos que solo unos pocos modelos continuaron usando faros redondos en 1979. [27]
En 1983, tras aceptar una petición de 1981 de Ford Motor Company, se modificaron las normas de los faros de Estados Unidos para permitir faros arquitectónicos con bombillas reemplazables, de forma no estándar y con lentes aerodinámicas que, por primera vez, podían fabricarse de policarbonato con revestimiento duro . Esto permitió el primer coche del mercado estadounidense desde 1939 con faros con bombillas reemplazables: el Lincoln Mark VII de 1984. A estos faros compuestos a veces se los denominaba faros "Euro", ya que los faros aerodinámicos eran comunes en Europa. Aunque conceptualmente son similares a los faros europeos con forma no estandarizada y construcción con bombillas reemplazables, estos faros se ajustan a las especificaciones de diseño, construcción y rendimiento de los faros de la Norma Federal de Seguridad de Vehículos Motorizados 108 de Estados Unidos en lugar de las normas de seguridad europeas internacionalizadas que se utilizan fuera de Norteamérica. Sin embargo, este cambio en las normas estadounidenses hizo posible que el estilo de los faros en el mercado estadounidense se acercara al de Europa.
Los faros ocultos se introdujeron en 1936, [28] en el Cord 810/812 . Estaban montados en los guardabarros delanteros, que eran lisos hasta que el operador los apagaba (cada uno con su propia manivela pequeña montada en el tablero). Ayudaban a la aerodinámica cuando los faros no estaban en uso y eran una de las características de diseño distintivas del Cord.
Los faros ocultos posteriores requieren uno o más servomotores y depósitos operados por vacío , con las tuberías y conexiones asociadas, o motores eléctricos , trenes de engranajes y conexiones para elevar los faros a una posición exacta para asegurar una orientación correcta a pesar del hielo, la nieve y el paso del tiempo. Algunos diseños de faros ocultos, como los del Saab Sonett III, utilizaban una conexión mecánica operada por palanca para elevar los faros a su posición.
Durante las décadas de 1960 y 1970, muchos autos deportivos notables usaron esta característica, como el Chevrolet Corvette (C3) , Ferrari Berlinetta Boxer y Lamborghini Countach, ya que permitían líneas de capó bajas pero elevaban las luces a la altura requerida, pero desde 2004 ningún modelo de automóvil moderno producido en volumen usa faros ocultos porque presentan dificultades para cumplir con las disposiciones de protección de peatones agregadas a las regulaciones internacionales de seguridad automotriz con respecto a las protuberancias en las carrocerías de los automóviles para minimizar las lesiones a los peatones golpeados por automóviles. [28]
Algunos faros ocultos no se mueven, sino que están cubiertos cuando no se utilizan por paneles diseñados para integrarse con el estilo del coche. Cuando se encienden los faros, las cubiertas se abren, normalmente hacia abajo o hacia arriba, por ejemplo en el Jaguar XJ220 de 1992. El mecanismo de la puerta puede ser accionado por potenciómetros de vacío , como en algunos vehículos Ford de finales de los años 1960 hasta principios de los años 1980, como el Mercury Cougar de 1967-1970 , o por un motor eléctrico como en varios productos Chrysler de mediados de los años 1960 hasta finales de los años 1970, como el Dodge Charger de 1966-1967 .
Los faros modernos funcionan eléctricamente y se colocan en pares, uno o dos a cada lado de la parte delantera de un vehículo. Se requiere un sistema de faros para producir una luz baja y una luz alta, que puede producirse mediante varios pares de lámparas de haz único o mediante un par de lámparas de haz doble, o una combinación de lámparas de haz único y haz doble. Las luces altas proyectan la mayor parte de su luz hacia adelante, maximizando la distancia de visión pero produciendo demasiado deslumbramiento para un uso seguro cuando hay otros vehículos presentes en la carretera. Debido a que no hay un control especial de la luz ascendente, las luces altas también causan deslumbramiento por niebla , lluvia y nieve debido a la retrorreflexión de las gotas de agua . Las luces bajas tienen un control más estricto de la luz ascendente y dirigen la mayor parte de su luz hacia abajo y hacia la derecha (en países con tráfico por la derecha) o hacia la izquierda (en países con tráfico por la izquierda), para proporcionar visibilidad hacia adelante sin deslumbramiento excesivo o deslumbramiento.
Los faros de luz baja (luces de cruce, de cruce y de cruce) proporcionan una distribución de luz diseñada para proporcionar iluminación frontal y lateral, con límites en la luz dirigida hacia los ojos de otros usuarios de la carretera para controlar el deslumbramiento. Este haz está diseñado para usarse siempre que haya otros vehículos por delante, ya sea en sentido contrario o que estén siendo adelantados.
Las normas internacionales ECE para faros de filamento [29] y para faros de descarga de alta intensidad [30] especifican un haz con un corte asimétrico y agudo que evita que se proyecten cantidades significativas de luz a los ojos de los conductores de los vehículos que circulan delante o en sentido contrario. El control del deslumbramiento es menos estricto en la norma norteamericana SAE sobre haz incluida en FMVSS/CMVSS 108. [ 31]
Los faros de luz alta (luz principal, luz de carretera, luz de carretera) proporcionan una distribución de luz brillante y centrada sin un control particular de la luz dirigida hacia los ojos de otros usuarios de la carretera. Por lo tanto, solo son adecuados para su uso cuando se conduce solo, ya que el resplandor que producen deslumbrará a otros conductores.
Las regulaciones internacionales de la ECE permiten el uso de faros de luz alta de mayor intensidad que las permitidas por las regulaciones norteamericanas . [32]
La mayoría de los faros delanteros con luces bajas están diseñados específicamente para usarse en un solo lado de la carretera . Los faros delanteros para uso en países con circulación por la izquierda tienen luces bajas que se "desvían hacia la izquierda"; la luz se distribuye con un sesgo hacia abajo/izquierda para mostrar al conductor la carretera y las señales que se encuentran por delante sin deslumbrar al tráfico que viene en sentido contrario. Los faros delanteros para países con circulación por la derecha tienen luces bajas que se "desvían hacia la derecha", con la mayor parte de su luz dirigida hacia abajo/derecha.
En Europa, cuando se conduce un vehículo con faros delanteros que giran hacia la derecha en un país en el que se gira hacia la izquierda o viceversa durante un tiempo limitado (por ejemplo, durante las vacaciones o en tránsito), es un requisito legal ajustar los faros delanteros temporalmente para que la distribución del haz hacia el lado equivocado no deslumbre a los conductores que vienen en sentido contrario. Esto se puede lograr mediante métodos que incluyen la adhesión de calcomanías opacas o lentes prismáticas a una parte designada de la lente. Algunos faros delanteros tipo proyector se pueden hacer para producir un haz de luz adecuado hacia la izquierda o hacia la derecha moviendo una palanca u otro elemento móvil dentro o sobre el conjunto de la lámpara. [33] Muchos faros delanteros de tungsteno (prehalógenos) con código europeo fabricados en Francia por Cibié, Marchal y Ducellier se pueden ajustar para producir un haz de luz bajo hacia la izquierda o hacia la derecha mediante un portalámparas de dos posiciones.
Debido a que los faros delanteros del lado contrario ciegan a los conductores que vienen en sentido contrario y no iluminan adecuadamente el camino del conductor, y las tiras opacas y los lentes prismáticos adhesivos reducen el rendimiento de seguridad de los faros delanteros, algunos países requieren que todos los vehículos registrados o utilizados de forma permanente o semipermanente dentro del país estén equipados con faros delanteros diseñados para la dirección correcta del tráfico. [34] [35] Los propietarios de vehículos norteamericanos a veces importan e instalan de forma privada faros delanteros del mercado japonés (JDM) en sus automóviles con la creencia errónea de que el rendimiento del haz será mejor, cuando en realidad tal uso incorrecto es bastante peligroso e ilegal. [36] [37]
Se ha comprobado que los faros de los vehículos no pueden iluminar una distancia segura y despejada hacia adelante a velocidades superiores a 60 km/h (40 mph). [38] [39] [40] [41] [42] Puede resultar inseguro [38] y, en algunas zonas, ilegal [43] [44] [45] conducir a más de esta velocidad durante la noche.
Algunos países exigen que los automóviles estén equipados con luces de circulación diurna (DRL) para aumentar la visibilidad de los vehículos en movimiento durante el día. Las regulaciones regionales rigen cómo se puede proporcionar la función DRL. En Canadá, la función DRL requerida en los vehículos fabricados o importados desde 1990 puede proporcionarse mediante los faros delanteros, los faros antiniebla , el funcionamiento fijo de las señales de giro delanteras o mediante luces de circulación diurna especiales. [46] Las luces de circulación diurna funcionalmente dedicadas que no involucran los faros delanteros son obligatorias en todos los automóviles nuevos vendidos por primera vez en la Unión Europea desde febrero de 2011. [47] Además de la UE y Canadá, los países que requieren DRL incluyen Albania, Argentina, [48] Bosnia y Herzegovina, República Checa, Colombia (no más desde agosto/2011), Islandia, Israel, Macedonia, Noruega, Moldavia, Rusia, Serbia y Uruguay. [ cita requerida ]
En el mundo se utilizan dos normas de diseño de faros y patrones de luz diferentes: la norma ECE , que está permitida o es obligatoria en prácticamente todos los países industrializados excepto Estados Unidos, y la norma SAE , que es obligatoria solo en Estados Unidos. Antes, Japón tenía normas de iluminación a medida similares a las normas estadounidenses, pero para el lado izquierdo de la carretera. Sin embargo, ahora Japón se adhiere a la norma ECE. Las diferencias entre las normas SAE y ECE para faros delanteros se encuentran principalmente en la cantidad de deslumbramiento permitido hacia otros conductores con las luces bajas (la SAE permite mucho más deslumbramiento), la cantidad mínima de luz que se debe proyectar directamente hacia la carretera (la SAE exige más) y las ubicaciones específicas dentro del haz en las que se especifican los niveles de luz mínimos y máximos.
Las luces bajas ECE se caracterizan por una línea de corte horizontal distintiva en la parte superior del haz. Debajo de la línea hay una línea brillante y arriba hay una línea oscura. En el lado del haz que mira en dirección contraria al tráfico que viene en sentido contrario (a la derecha en países con tráfico por la derecha, a la izquierda en países con tráfico por la izquierda), esta línea de corte se extiende o asciende para dirigir la luz hacia las señales de tráfico y los peatones. Las luces bajas SAE pueden tener o no una línea de corte, y si hay una línea de corte, puede ser de dos tipos generales diferentes: VOL , que es conceptualmente similar al haz ECE en que la línea de corte se encuentra en la parte superior del lado izquierdo del haz y apunta ligeramente por debajo de la horizontal, o VOR , que tiene la línea de corte en la parte superior del lado derecho del haz y apunta al horizonte. [49]
Los defensores de cada sistema de faros critican al otro por inadecuado e inseguro: los defensores estadounidenses del sistema SAE afirman que el corte de luz baja ECE proporciona distancias de visión cortas e iluminación inadecuada para las señales de tráfico elevadas, mientras que los defensores internacionales del sistema ECE afirman que el sistema SAE produce demasiado deslumbramiento. [50] Estudios comparativos han demostrado repetidamente que existe poca o ninguna ventaja general de seguridad para los faros SAE o ECE; la aceptación y el rechazo de los dos sistemas por parte de varios países se basa principalmente en qué sistema ya está en uso. [49] [51]
En América del Norte, el diseño, el rendimiento y la instalación de todos los dispositivos de iluminación de los vehículos de motor están regulados por la Norma de seguridad de vehículos de motor 108 federal y canadiense , que incorpora las normas técnicas de la SAE . En el resto del mundo, las normas internacionalizadas de la ECE están en vigor ya sea por referencia o por incorporación en los códigos vehiculares de cada país.
Las leyes de Estados Unidos exigieron el uso de faros con luces selladas en todos los vehículos entre 1940 y 1983, y otros países como Japón, Reino Unido y Australia también hicieron un uso extensivo de luces selladas. [ ¿ cuándo? ] En la mayoría de los demás países, y en Estados Unidos desde 1984, predominan los faros con bombillas reemplazables.
Los faros delanteros deben mantenerse correctamente orientados. [52] Las normas sobre orientación varían de un país a otro y de una especificación de haz a otra. En los EE. UU., los faros delanteros estándar SAE se orientan sin tener en cuenta la altura de montaje del faro. Esto proporciona a los vehículos con faros delanteros montados en altura una ventaja en la distancia de visión, a costa de un mayor deslumbramiento para los conductores de vehículos más bajos. Por el contrario, el ángulo de orientación de los faros delanteros ECE está vinculado a la altura de montaje de los faros delanteros, para proporcionar a todos los vehículos una distancia de visión aproximadamente igual y a todos los conductores un deslumbramiento aproximadamente igual. [53]
En general, los faros delanteros deben producir luz blanca, según las normas ECE y SAE. Actualmente, el Reglamento ECE 48 exige que los vehículos nuevos estén equipados con faros delanteros que emitan luz blanca. [9] Las diferentes tecnologías de faros delanteros producen diferentes tipos característicos de luz blanca; la especificación del blanco es bastante amplia y permite una amplia gama de colores aparentes, desde el blanco cálido (con un matiz marrón-naranja-ámbar-amarillo) hasta el blanco frío (con un matiz azul-violeta).
Las regulaciones ECE anteriores también permitían la luz amarilla selectiva . Un experimento de investigación realizado en el Reino Unido en 1968 con lámparas de tungsteno (no halógenas) descubrió que la agudeza visual es aproximadamente un 3% mejor con faros amarillos selectivos que con faros blancos de igual intensidad. [54] Una investigación realizada en los Países Bajos en 1976 concluyó que los faros amarillos y blancos son equivalentes en lo que respecta a la seguridad del tráfico, aunque la luz amarilla causa menos deslumbramiento molesto que la luz blanca. [55] Los investigadores observan que las lámparas de filamento de tungsteno emiten solo una pequeña cantidad de la luz azul bloqueada por un filtro amarillo selectivo, [54] por lo que dicha filtración solo produce una pequeña diferencia en las características de la salida de luz, [56] y sugieren que los faros que utilizan tipos más nuevos de fuentes, como las bombillas de haluro metálico (HID), pueden, a través de la filtración, emitir una luz menos distractora visualmente y, al mismo tiempo, tener una mayor salida de luz que los halógenos. [56]
Los faros amarillos selectivos ya no son comunes, pero están permitidos en varios países de Europa [ vago ] así como en lugares no europeos como Corea del Sur, Japón [57] y Nueva Zelanda. [58] En Islandia , los faros amarillos están permitidos [59] y las regulaciones de vehículos en Mónaco todavía requieren oficialmente luz amarilla selectiva en los faros de luz baja [60] y luz alta [61] de todos los vehículos , y en los faros antiniebla si están presentes. [62]
En Francia, una ley aprobada en noviembre de 1936 basada en el asesoramiento de la Comisión Central de Automóviles y Tráfico en General, requería que se instalaran faros amarillos selectivos. [63] La obligación de usar faros amarillos se promulgó para reducir la fatiga del conductor causada por el deslumbramiento incómodo . [64] El requisito se aplicó inicialmente a los vehículos registrados para su uso en carretera después de abril de 1937, pero se pretendía extender a todos los vehículos mediante la instalación de luces amarillas selectivas en vehículos más antiguos, a partir de principios de 1939. Las etapas posteriores de la implementación se vieron interrumpidas en septiembre de 1939 por el estallido de la guerra . [ cita requerida ]
El mandato francés de luz amarilla se basó en observaciones de la Academia Francesa de Ciencias en 1934, cuando la academia registró que la luz amarilla selectiva era menos deslumbrante que la luz blanca y que la luz se difundía menos en la niebla que las luces verdes o azules. [ cita requerida ] La luz amarilla se obtenía a fuerza de vidrio amarillo para la bombilla o lente del faro, una capa amarilla en una bombilla, lente o reflector incoloro, o un filtro amarillo entre la bombilla y la lente. [65] Las pérdidas de filtración redujeron la intensidad de la luz emitida en aproximadamente un 18 por ciento, lo que podría haber contribuido a la reducción del deslumbramiento. [66]
El mandato estuvo en vigor hasta diciembre de 1992, [67] por lo que durante muchos años los faros amarillos marcaban visualmente a los coches matriculados en Francia dondequiera que se los viera, [68] aunque se dice que algunos conductores franceses cambiaron a faros blancos a pesar del requisito de los amarillos. [69]
El requisito fue criticado como una barrera comercial en el sector automotriz; [70] El político francés Jean-Claude Martínez lo describió como una ley proteccionista . [71]
La investigación formal encontró, en el mejor de los casos, una pequeña mejora en la agudeza visual con faros amarillos en lugar de blancos, [54] [55] y el fabricante de automóviles francés Peugeot estimó que los faros blancos producen entre un 20 y un 30 por ciento más de luz, aunque sin explicar por qué esta estimación era mayor que el valor del 15% al 18% medido en la investigación formal, y quería que los conductores de sus automóviles obtuvieran los beneficios de la iluminación adicional. [72] De manera más general, las regulaciones técnicas de vehículos específicas de cada país en Europa se consideraban una molestia costosa. En una encuesta publicada en 1988, los fabricantes de automóviles dieron una variedad de respuestas cuando se les preguntó cuánto costaba suministrar un automóvil con faros amarillos para Francia. General Motors y Lotus dijeron que no había ningún costo adicional, Rover dijo que el costo adicional era marginal y Volkswagen dijo que los faros amarillos añadían 28 marcos alemanes al coste de producción del vehículo. [73] Abordar el requisito francés de luces amarillas (entre otros requisitos de iluminación específicos de cada país) se emprendió como parte de un esfuerzo hacia estándares técnicos de vehículos comunes en toda la Comunidad Europea . [67] [68] Una disposición de la Directiva 91/663 del Consejo de la UE , publicada el 10 de diciembre de 1991, especificaba que los faros delanteros debían ser de color blanco para todas las homologaciones de vehículos nuevos concedidas por la CE después del 1 de enero de 1993 y estipulaba que a partir de esa fecha los Estados miembros de la CE (posteriormente UE) no estarían autorizados a rechazar la entrada de un vehículo que cumpliera las normas de iluminación contenidas en el documento modificado [74] , por lo que Francia ya no podría rechazar la entrada de un vehículo con faros delanteros de color blanco. La directiva fue adoptada por unanimidad por el Consejo y, por tanto, con el voto de Francia. [75]
Aunque ya no son obligatorios en Francia, los faros amarillos selectivos siguen siendo legales allí; la reglamentación actual estipula que "todo vehículo de motor debe estar equipado, en la parte delantera, con dos o cuatro luces que creen hacia delante una luz amarilla o blanca selectiva que permita iluminar eficazmente la carretera de noche a una distancia, en condiciones despejadas, de 100 metros". [76]
Se coloca una fuente de luz ( filamento o arco) en el foco o cerca de él, un reflector que puede ser parabólico o de forma compleja no parabólica. La óptica de Fresnel y prisma moldeada en la lente del faro refracta (desplaza) partes de la luz lateral y verticalmente para proporcionar el patrón de distribución de luz requerido. La mayoría de los faros de haz sellado tienen óptica de lente. [77]
A partir de la década de 1980, los reflectores de los faros comenzaron a evolucionar más allá de la simple parábola de acero estampado . El Austin Maestro de 1983 fue el primer vehículo equipado con reflectores homofocales de Lucas-Carello , que comprendían secciones parabólicas de diferente longitud focal para mejorar la eficiencia de la recolección y distribución de la luz. [78] La tecnología CAD permitió el desarrollo de faros reflectores con reflectores no parabólicos de forma compleja. Comercializados por primera vez por Valeo bajo su marca Cibié, estos faros revolucionarían el diseño de automóviles. [79]
Los modelos gemelos Dodge Monaco/Eagle Premier de 1987 para el mercado estadounidense y el Citroën XM europeo fueron los primeros automóviles con faros con reflectores complejos [80] con lentes ópticas facetadas. La división Guide Lamp de General Motors en Estados Unidos había experimentado con lámparas con reflectores complejos de lentes transparentes a principios de los años 1970 y había logrado resultados prometedores, [81] pero el Honda Accord de 1990 para el mercado estadounidense fue el primero con faros con reflectores múltiples de lentes transparentes; estos fueron desarrollados por Stanley en Japón. [82] [83]
La óptica para distribuir la luz en el patrón deseado se diseña en el propio reflector, en lugar de en la lente. Dependiendo de las herramientas y técnicas de desarrollo que se utilicen, el reflector puede diseñarse desde el principio con una forma a medida, o puede comenzar como una parábola que represente el tamaño y la forma del paquete completo. En este último caso, se modifica toda la superficie para producir segmentos individuales de contornos complejos calculados específicamente. La forma de cada segmento se diseña de modo que su efecto acumulativo produzca el patrón de distribución de luz requerido. [77]
Los reflectores modernos suelen estar fabricados con plástico moldeado por compresión o por inyección , aunque también existen reflectores de vidrio y de metal. La superficie reflectante es de aluminio depositado por vapor, con una capa transparente para evitar que el aluminio extremadamente fino se oxide. En el diseño y la producción de faros con reflectores complejos se deben mantener tolerancias extremadamente estrictas.
La conducción nocturna es difícil y peligrosa debido al deslumbramiento de los faros de los vehículos que circulan en sentido contrario. Hace tiempo que se buscan faros que iluminen satisfactoriamente la carretera sin deslumbrar. Las primeras soluciones consistían en circuitos de atenuación de tipo resistencia, que reducían la intensidad de los faros. Esto dio paso a los reflectores inclinables y, más tarde, a las bombillas de doble filamento con luz de carretera y luz de cruce.
En un faro de dos filamentos, solo puede haber un filamento exactamente en el punto focal del reflector. Hay dos medios principales para producir dos haces diferentes a partir de una bombilla de dos filamentos en un solo reflector.
Un filamento se encuentra en el punto focal del reflector. El otro filamento se desplaza axial y radialmente alejándose del punto focal. En la mayoría de las bombillas selladas de 2 filamentos y en las bombillas reemplazables de 2 filamentos de tipo 9004, 9007 y H13 , el filamento de la luz alta está en el punto focal y el filamento de la luz baja está desenfocado. Para su uso en países con circulación por la derecha, el filamento de la luz baja se coloca ligeramente hacia arriba, hacia adelante y hacia la izquierda del punto focal, de modo que cuando se activa, el haz se ensancha y se desplaza ligeramente hacia abajo y hacia la derecha del eje del faro. Las bombillas de filamento transversal, como la 9004, solo se pueden utilizar con los filamentos horizontales, pero el diseñador del faro puede rotar o "sincronizar" las bombillas de filamento axial para optimizar el patrón del haz o para afectar la orientación del haz de luz baja hacia el tráfico. Esto último se logra moviendo el filamento de luz baja en una posición hacia arriba-adelante-a la izquierda para producir una luz baja de tráfico derecho, o en una posición hacia arriba-adelante-a la derecha para producir una luz baja de tráfico izquierdo.
También se ha empleado la táctica opuesta en ciertas vigas selladas de dos filamentos: se coloca el filamento de la luz baja en el punto focal para maximizar la captación de luz por el reflector y se coloca el filamento de la luz alta ligeramente hacia atrás, hacia la derecha y hacia abajo con respecto al punto focal. El cambio direccional relativo entre las dos vigas es el mismo con cualquiera de las dos técnicas (en un país con tráfico por la derecha, la luz baja está ligeramente hacia abajo, hacia la derecha, y la luz alta está ligeramente hacia arriba, hacia la izquierda, una con respecto a la otra), pero la óptica de la lente debe coincidir con la colocación de los filamentos seleccionados.
El método tradicional europeo para lograr luces altas y bajas con una sola bombilla implica dos filamentos a lo largo del eje del reflector. El filamento de luz alta está en el punto focal, mientras que el filamento de luz baja está aproximadamente 1 cm por delante del punto focal y 3 mm por encima del eje. Debajo del filamento de luz baja hay un escudo en forma de copa (llamado "escudo de Graves") que abarca un arco de 165°. Cuando se ilumina el filamento de luz baja, este escudo proyecta una sombra en la zona inferior correspondiente del reflector, bloqueando los rayos de luz descendentes que de otro modo incidirían en el reflector y se proyectarían sobre el horizonte. La bombilla se gira (o se "sincroniza") dentro del faro para colocar el escudo de Graves de manera que permita que la luz incida en una cuña de 15° de la mitad inferior del reflector. Esto se utiliza para crear la característica de barrido ascendente o escalón ascendente de las distribuciones de luz de luz baja ECE . La posición giratoria de la bombilla dentro del reflector depende del tipo de patrón de haz que se vaya a producir y de la direccionalidad del tráfico del mercado para el que está destinado el faro.
Este sistema se utilizó por primera vez con la bombilla incandescente de tungsteno Bilux/Duplo R2 de 1954 y, más tarde, con la bombilla halógena H4 de 1971. En 1992, se modificaron las regulaciones estadounidenses para permitir el uso de bombillas H4 rebautizadas como HB2 y 9003, y con tolerancias de producción ligeramente diferentes estipuladas. Estas son física y eléctricamente intercambiables con las bombillas H4. [84] Se utilizan técnicas ópticas similares, pero con diferentes ópticas de reflector o lente para crear un patrón de haz estadounidense en lugar de uno europeo.
Cada sistema tiene sus ventajas y desventajas. El sistema americano históricamente permitía una mayor cantidad total de luz dentro del haz bajo, ya que se utiliza toda la superficie del reflector y la lente, pero al mismo tiempo, el sistema americano tradicionalmente ha ofrecido mucho menos control sobre la luz ascendente que causa deslumbramiento, y por esa razón ha sido ampliamente rechazado fuera de los EE. UU. Además, el sistema americano dificulta la creación de distribuciones de luz de haz bajo y alto marcadamente diferentes. El haz alto suele ser una copia aproximada del haz bajo, desplazado ligeramente hacia arriba y hacia la izquierda. El sistema europeo tradicionalmente producía haces bajos que contenían menos luz en general, porque solo el 60% de la superficie del reflector se utiliza para crear el haz bajo. Sin embargo, el enfoque del haz bajo y el control del deslumbramiento son más fáciles de lograr. Además, el 40% inferior del reflector y la lente se reserva para la formación del haz alto, lo que facilita la optimización tanto de los haces bajos como de los altos.
La tecnología de reflectores complejos en combinación con nuevos diseños de bombillas, como la H13, permite crear patrones de luz de cruce y de carretera de tipo europeo sin el uso de un escudo de Graves, mientras que la aprobación de la bombilla H4 en EE. UU. en 1992 ha hecho que las divisiones de área óptica tradicionalmente europeas del 60 % / 40 % para luz de cruce y de carretera sean comunes en EE. UU. Por lo tanto, la diferencia en el área óptica activa y el contenido de luz total del haz ya no existe necesariamente entre los haces estadounidenses y los de la ECE. Los faros HID de doble haz que emplean tecnología de reflector se han fabricado utilizando adaptaciones de ambas técnicas.
En este sistema, un filamento se ubica en un foco de un reflector elipsoidal y tiene una lente condensadora en la parte delantera de la lámpara. Una pantalla se ubica en el plano de la imagen, entre el reflector y la lente, y la proyección del borde superior de esta pantalla proporciona el corte de luz baja. La forma del borde de la pantalla y su posición exacta en el sistema óptico determinan la forma y la nitidez del corte. [77] La pantalla se puede bajar mediante un pivote accionado por solenoide para proporcionar una luz baja, y se puede quitar de la trayectoria de la luz para la luz alta. Estas ópticas se conocen como proyectores BiXenon o BiHalogen . Si la pantalla de corte está fija en la trayectoria de la luz, se requieren lámparas de luz alta separadas. La lente condensadora puede tener una lente Fresnel menor u otros tratamientos de superficie para reducir la nitidez del corte. Las lentes condensadoras modernas incorporan características ópticas diseñadas específicamente para dirigir algo de luz hacia arriba hacia las ubicaciones de las señales de tráfico superiores retrorreflectivas .
Hella introdujo la óptica elipsoidal para los faros de acetileno en 1911, pero tras la electrificación de la iluminación de los vehículos, esta técnica óptica no se utilizó durante muchas décadas. La primera lámpara polielipsoidal (proyector) para automóviles moderna fue la Super-Lite , un faro auxiliar producido en una empresa conjunta entre Chrysler Corporation y Sylvania e instalado opcionalmente en los automóviles Dodge de tamaño completo de 1969 y 1970. Utilizaba una bombilla de tungsteno-halógena de filamento transversal de 85 vatios y estaba pensada como una luz intermedia, para ampliar el alcance de las luces bajas durante el viaje en autopistas cuando las luces bajas por sí solas eran inadecuadas pero las luces altas producían un deslumbramiento excesivo. [85]
Los faros principales de proyector aparecieron en 1981 en el Audi Quartz, un concept car diseñado por Pininfarina para el Salón del Automóvil de Ginebra. [86] Desarrollado más o menos simultáneamente en Alemania por Hella y Bosch y en Francia por Cibié, el haz bajo de proyector permitió un enfoque preciso del haz y un paquete óptico de diámetro mucho más pequeño, aunque mucho más profundo, para cualquier salida de haz dada. [ cita requerida ] El BMW Serie 7 de 1986 (E32) fue el primer automóvil de producción en serie en usar faros de luz baja polielipsoidales. [87] [88] [89] La principal desventaja de este tipo de faro es la necesidad de acomodar la profundidad física del conjunto, que puede extenderse hasta el compartimiento del motor.
La primera fuente de luz de los faros eléctricos fue el filamento de tungsteno , que funcionaba en una atmósfera de vacío o de gas inerte dentro de la bombilla o del haz sellado del faro. En comparación con las fuentes de luz de tecnología más reciente, los filamentos de tungsteno emiten pequeñas cantidades de luz en relación con la energía que consumen. Además, durante el funcionamiento normal de estas lámparas, el tungsteno se desprende de la superficie del filamento y se condensa en el cristal de la bombilla, ennegreciéndolo. Esto reduce la salida de luz del filamento y bloquea parte de la luz que pasaría a través de un cristal de bombilla sin ennegrecer, aunque el ennegrecimiento era un problema menor en las unidades de haz sellado; su gran superficie interior minimizaba el espesor de la acumulación de tungsteno. Por estas razones, los filamentos de tungsteno simples están prácticamente obsoletos en el servicio de faros de automóviles.
La tecnología de tungsteno-halógeno (también llamada "cuarzo-halógeno", "cuarzo-yodo", "ciclo del yodo", etc.) aumenta la eficacia luminosa efectiva de un filamento de tungsteno : cuando funciona a una temperatura de filamento más alta, lo que da como resultado una mayor salida de lúmenes por vatio de entrada, una lámpara de tungsteno-halógeno tiene una vida útil de brillo mucho más larga que los filamentos similares que funcionan sin el ciclo de regeneración halógena. A igual luminosidad, las bombillas de ciclo halógeno también tienen una vida útil más larga. Las fuentes de luz de faros halógenos de diseño europeo generalmente están configuradas para proporcionar más luz con el mismo consumo de energía que sus contrapartes de tungsteno simple de menor salida. Por el contrario, muchos diseños con sede en EE. UU. están configurados para reducir o minimizar el consumo de energía mientras mantienen la salida de luz por encima de los requisitos mínimos legales; algunas fuentes de luz de tungsteno-halógeno para faros estadounidenses producen menos luz inicial que sus contrapartes no halógenas. [90] Un ligero beneficio teórico de ahorro de combustible y un menor costo de construcción del vehículo a través de menores clasificaciones de cables e interruptores fueron los beneficios declarados cuando la industria estadounidense eligió por primera vez cómo implementar la tecnología de tungsteno-halógeno. La distancia de visión mejoró con las luces altas halógenas estadounidenses, a las que se les permitió por primera vez producir 150.000 candelas (cd) por vehículo, el doble del límite de 75.000 cd para las luces no halógenas, pero todavía muy por debajo del límite europeo internacional de 225.000 cd. Después de que se permitieran las bombillas halógenas reemplazables en los faros estadounidenses en 1983, el desarrollo de las bombillas estadounidenses siguió favoreciendo la larga vida útil de las bombillas y el bajo consumo de energía, mientras que los diseños europeos siguieron priorizando la precisión óptica y la máxima potencia. [90]
La lámpara H1 fue la primera fuente de luz de tungsteno-halógeno para faros delanteros. Fue introducida en 1962 por un consorcio de fabricantes europeos de bombillas y faros delanteros. Esta bombilla tiene un solo filamento axial que consume 55 vatios a 12,0 voltios y produce 1550 lúmenes ±15% cuando funciona a 13,2 V. La H2 (55 W a 12,0 V, 1820 lm a 13,2 V) le siguió en 1964, y la H3 de filamento transversal (55 W a 12,0 V, 1450 lm ±15%) en 1966. La H1 todavía se utiliza ampliamente en luces bajas, luces altas y luces antiniebla y de conducción auxiliares , al igual que la H3. La H2 ya no es un tipo actual, ya que requiere una interfaz intrincada del portalámparas con la lámpara, tiene una vida útil corta y es difícil de manejar. Por estas razones, la H2 fue retirada [91] del Reglamento ECE 37 para su uso en nuevos diseños de lámparas (aunque todavía se fabrican bombillas H2 para reemplazar las lámparas existentes), pero la H1 y la H3 siguen vigentes y estas dos bombillas se legalizaron en los Estados Unidos en 1993. [92] Los diseños de bombillas de un solo filamento más recientes incluyen la H7 (55 W a 12,0 V, 1500 lm ±10 % a 13,2 V), la H8 (35 W a 12,0 V, 800 lm ±15 % a 13,2 V), la H9 (65 W a 12,0 V, 2100 lm ±10 % a 13,2 V) y la H11 (55 W a 12,0 V, 1350 lm ±10 % a 13,2 V). [93] Existen versiones de 24 voltios de muchos tipos de bombillas para su uso en camiones, autobuses y otros vehículos comerciales y militares.
La primera bombilla halógena de doble filamento capaz de producir luz de cruce y luz de carretera, la H4 (60/55 W a 12 V, 1650/1000 lm ±15 % a 13,2 V), [93] se lanzó en 1971 [13] y rápidamente se convirtió en la bombilla predominante para faros delanteros en todo el mundo, excepto en Estados Unidos, donde la H4 todavía no es legal para uso en automóviles. En 1989, los estadounidenses crearon su propio estándar para una bombilla llamada HB2: casi idéntica a la H4, excepto con restricciones más estrictas sobre la geometría del filamento y la variación posicional [94] [95] , y el consumo de energía y la salida de luz expresados a la tensión de prueba estadounidense de 12,8 V. [96]
La primera bombilla halógena para faros delanteros de Estados Unidos, introducida en 1983, fue la HB1/9004. Se trata de un diseño de filamento doble transversal de 12,8 voltios que produce 700 lúmenes en luz de cruce y 1200 lúmenes en luz de carretera. La 9004 tiene una potencia nominal de 65 vatios (luz de carretera) y 45 vatios (luz de cruce) a 12,8 voltios. Otras bombillas halógenas aprobadas en Estados Unidos son la HB3 (65 W, 12,8 V), la HB4 (55 W, 12,8 V) y la HB5 (65/55 vatios, 12,8 V). [97] Todas las bombillas de diseño europeo y aprobadas internacionalmente, excepto la H4, están actualmente aprobadas para su uso en faros delanteros que cumplen los requisitos de Estados Unidos.
Un desarrollo posterior de la bombilla de tungsteno-halógeno tiene un revestimiento dicroico que deja pasar la luz visible y refleja la radiación infrarroja . El vidrio de una bombilla de este tipo puede ser esférico o tubular. La radiación infrarroja reflejada incide en el filamento situado en el centro de la envoltura de vidrio, calentando el filamento en un grado mayor del que se puede conseguir mediante el calentamiento resistivo únicamente. El filamento sobrecalentado emite más luz sin un aumento del consumo de energía. [98]
Las lámparas de descarga de alta intensidad (HID) producen luz con un arco eléctrico en lugar de un filamento incandescente. La alta intensidad del arco proviene de sales metálicas que se vaporizan dentro de la cámara de arco. Estas lámparas tienen una mayor eficacia que las lámparas de tungsteno. Debido a la mayor cantidad de luz disponible de las lámparas HID en relación con las bombillas halógenas, los faros HID que producen un patrón de haz determinado se pueden hacer más pequeños que los faros halógenos que producen un patrón de haz comparable. Alternativamente, se puede conservar el tamaño más grande, en cuyo caso el faro HID puede producir un patrón de haz más robusto. [ investigación original? ]
Las lámparas HID para automóviles pueden denominarse genéricamente "faros de xenón", aunque en realidad son lámparas de halogenuros metálicos que contienen gas xenón . El gas xenón permite que las lámparas produzcan una luz mínimamente adecuada inmediatamente después del encendido y acorta el tiempo de arranque. El uso de argón , como se hace habitualmente en las farolas y otras aplicaciones de lámparas de halogenuros metálicos estacionarias, hace que las lámparas tarden varios minutos en alcanzar su potencia máxima.
La luz de los faros HID puede presentar un tono azulado distintivo en comparación con los faros de filamento de tungsteno.
Cuando se instala una bombilla HID en un faro halógeno, se modifica la distribución y la salida de luz. [99] En los Estados Unidos, la iluminación de vehículos que no cumple con la norma FMVSS 108 no es legal para circular por las calles. [99] Se producirá deslumbramiento y la aprobación o certificación del faro dejará de ser válida con la distribución de luz modificada, por lo que el faro ya no es legal para circular por las calles en algunas localidades. [100] En los EE. UU., los proveedores, importadores y vendedores que ofrecen kits que no cumplen con las normas están sujetos a multas civiles. En octubre de 2004, la NHTSA había investigado a 24 proveedores y todas las investigaciones dieron como resultado la terminación de la venta o el retiro del mercado. [101]
En Europa y en muchos países no europeos que aplican la normativa ECE , incluso los faros HID diseñados como tales deben estar equipados con sistemas de limpieza de lentes y de nivelación automática, excepto en las motocicletas. [100] Estos sistemas suelen estar ausentes en los vehículos que no están equipados originalmente con lámparas HID.
En 1992, Hella y Bosch fabricaron los primeros faros delanteros HID de luz baja de producción a partir de 1992 para disponibilidad opcional en el BMW Serie 7. [ 13] [14] Este primer sistema utiliza una bombilla incorporada, no reemplazable, sin protector de vidrio que bloquee los rayos UV o corte de seguridad eléctrico sensible al tacto, designada D1 [102] , una designación que se reciclaría años después para un tipo de lámpara completamente diferente. El balasto de CA tiene aproximadamente el tamaño de un ladrillo de construcción. En 1996, el primer esfuerzo de fabricación estadounidense en faros HID fue en el Lincoln Mark VIII 1996-98 , que utiliza faros reflectores con una lámpara de encendido integral sin máscara fabricada por Sylvania y designada Tipo 9500. Este fue el único sistema que funcionó con CC , ya que la confiabilidad resultó inferior a los sistemas de CA. [ cita requerida ] El sistema Tipo 9500 no se utilizó en ningún otro modelo y se dejó de fabricar después de que Osram adquiriera Sylvania en 1997. [ cita requerida ] En la actualidad, todos los faros delanteros HID del mundo utilizan bombillas y balastos estandarizados que funcionan con CA. En 1999, se introdujeron los primeros faros delanteros HID del mundo tanto para luces de cruce como de carretera en el Mercedes-Benz Clase CL (C215) . [103] [104]
Las bombillas de los faros delanteros HID no funcionan con corriente continua de bajo voltaje, por lo que requieren un balasto con un encendedor interno o externo . El encendedor está integrado en la bombilla en los sistemas D1 y D3, y es una unidad separada o parte del balasto en los sistemas D2 y D4. El balasto controla la corriente que llega a la bombilla. El funcionamiento del balasto y del encendido se lleva a cabo en tres etapas:
El mando suele estar cerca del volante y en el salpicadero se muestra un indicador específico.
Los faros HID producen entre 2.800 y 3.500 lúmenes a partir de entre 35 y 38 vatios de potencia eléctrica, mientras que las bombillas de filamento halógeno producen entre 700 y 2.100 lúmenes a partir de entre 40 y 72 vatios a 12,8 V. [93] [105] [106]
Las categorías de bombillas que se producen actualmente son D1S, D1R, D2S, D2R, D3S, D3R, D4S y D4R. La D significa descarga y el número es el designador de tipo. La letra final describe la protección exterior. El arco dentro de una bombilla de faro HID genera una cantidad considerable de luz ultravioleta (UV) de onda corta, pero ninguna de ella escapa de la bombilla, ya que alrededor del tubo de arco de la bombilla se incorpora una protección de vidrio duro que absorbe los rayos UV. Esto es importante para evitar la degradación de los componentes y materiales sensibles a los rayos UV en los faros, como las lentes de policarbonato y las capas duras de los reflectores. Las lámparas "S" (D1S, D2S, D3S y D4S) tienen una protección de vidrio simple y se utilizan principalmente en ópticas de tipo proyector. Las lámparas "R" (D1R, D2R, D3R y D4R) están diseñadas para su uso en ópticas de faros de tipo reflector. Tienen una máscara opaca que cubre partes específicas del escudo, lo que facilita la creación óptica del límite claro-oscuro (corte) cerca de la parte superior de una distribución de luz de haz bajo. Las lámparas HID para automóviles emiten una cantidad considerable de luz cercana a los rayos ultravioleta, a pesar del escudo.
La temperatura de color correlacionada de los faros HID instalados en fábrica para automóviles es de entre 4200 K, mientras que las lámparas de tungsteno-halógeno son de entre 3000 K y 3550 K. La distribución de potencia espectral (SPD) de un faro HID para automóviles es discontinua y puntiaguda, mientras que la SPD de una lámpara de filamento, como la del sol, es una curva continua. Además, el índice de reproducción cromática (CRI) de los faros HID (98) es mucho más cercano que el de los faros HID (~75) a la luz solar estandarizada (100). Los estudios no han demostrado ningún efecto significativo sobre la seguridad de este grado de variación del CRI en los faros. [107] [108] [109] [110]
Las lámparas HID para automóviles ofrecen alrededor de 3000 lúmenes y 90 Mcd /m2 frente a los 1400 lúmenes y 30 Mcd/m2 [ disputado – discutir ] que ofrecen las lámparas halógenas. En una óptica de faro diseñada para su uso con una lámpara HID, produce más luz utilizable. Los estudios han demostrado que los conductores reaccionan más rápido y con mayor precisión a los obstáculos de la carretera con buenos faros HID en comparación con los halógenos. [111] Por lo tanto, los buenos faros HID contribuyen a la seguridad de la conducción. [112] El argumento contrario es que el deslumbramiento de los faros HID puede reducir la seguridad del tráfico al interferir con la visión de otros conductores.
La eficacia luminosa es la medida de cuánta luz se produce en relación con cuánta energía se consume. Las lámparas HID ofrecen una mayor eficacia que las lámparas halógenas. Las lámparas halógenas de mayor intensidad, H9 y HIR1, producen de 2100 a 2530 lúmenes a partir de aproximadamente 70 vatios a 13,2 voltios. Una bombilla HID D2S produce 3200 lúmenes a partir de aproximadamente 42 vatios durante un funcionamiento estable. [93] El menor consumo de energía significa un menor consumo de combustible, con el resultado de una menor emisión de CO2 por vehículo equipado con iluminación HID (1,3 g/km suponiendo que el 30% del tiempo de funcionamiento del motor es con las luces encendidas).
La vida útil promedio de una bombilla HID es de 2000 horas, en comparación con entre 450 y 1000 horas para una lámpara halógena. [113]
Los vehículos equipados con faros delanteros HID (excepto las motocicletas) también deben estar equipados con sistemas de limpieza de lentes de faros delanteros y control automático de nivelación del haz de luz, según lo exige la reglamentación ECE R48. Ambas medidas tienen como objetivo reducir la tendencia de los faros delanteros de alto rendimiento a causar altos niveles de deslumbramiento a otros usuarios de la carretera. En América del Norte, la regla ECE R48 no se aplica y, si bien los limpiadores de lentes y los niveladores de haz de luz están permitidos, no son obligatorios; [114] Los faros delanteros HID son notablemente menos frecuentes en los EE. UU., donde han generado importantes quejas por deslumbramiento. [92] Un estudio científico del deslumbramiento de los faros delanteros ha demostrado que, para cualquier nivel de intensidad dado, la luz de los faros delanteros HID es un 40 % más deslumbrante que la luz de los faros delanteros de tungsteno-halógeno. [115]
Los tipos de bombillas para faros delanteros HID D1R, D1S, D2R, D2S y 9500 contienen mercurio , un metal pesado tóxico . La eliminación de piezas de vehículos que contienen mercurio está cada vez más regulada en todo el mundo, por ejemplo, según las normas de la EPA de EE. UU. Los diseños de bombillas HID más nuevos D3R, D3S, D4R y D4S que se fabrican desde 2004 no contienen mercurio, [116] [117] pero no son compatibles eléctrica o físicamente con los faros delanteros diseñados para tipos de bombillas anteriores.
Los faros HID son significativamente más costosos de producir, instalar, comprar y reparar. El costo adicional de las luces HID puede superar el ahorro en combustible debido a su menor consumo de energía, aunque parte de esta desventaja de costo se compensa con la mayor vida útil de la bombilla HID en comparación con las bombillas halógenas.
Audi presentó el concept car Audi Nuvolari con faros LED en 2003. [118] [119] [120] Las aplicaciones de faros automotrices que utilizan diodos emisores de luz (LED) han estado en desarrollo desde 2004. [121] [122] En 2004, Audi lanzó el primer automóvil con luces diurnas LED y direccionales, el Audi A8 W12 2004. [123] [124]
En 2006, se instalaron de fábrica las primeras luces bajas LED de producción en serie en el Lexus LS 600h / LS 600h L. Las luces altas y las luces de giro utilizaban bombillas de filamento. El faro delantero fue suministrado por Koito Industries Ltd.
En 2007 se introdujeron en el deportivo V10 Audi R8 (excepto en Norteamérica) los primeros faros con todas las funciones proporcionadas por LED, suministrados por AL-Automotive Lighting . [125]
En 2009, los faros Hella del Cadillac Escalade Platinum 2009 se convirtieron en los primeros faros totalmente LED para el mercado norteamericano. [126]
En 2010 se introdujeron en el Mercedes CLS 2011 los primeros faros totalmente LED con luz alta adaptativa y lo que Mercedes llamó el "Sistema de iluminación inteligente" .
En 2013 Audi introdujo en el A8 renovado los primeros faros adaptativos LED Matrix LED con control digital y sin deslumbramiento , con 25 segmentos LED individuales. [127] El sistema atenúa la luz que iluminaría directamente a los vehículos que circulan en sentido contrario y a los que circulan por delante, pero sigue iluminando con toda su intensidad las zonas situadas entre ellos y a los lados. Esto funciona porque las luces altas LED están divididas en numerosos diodos emisores de luz individuales. Los LED de las luces altas de ambos faros están dispuestos en una matriz y se adaptan de forma totalmente electrónica al entorno en milisegundos. Se activan, desactivan o atenúan individualmente mediante una unidad de control. Además, los faros también funcionan como luz de curvas. Utilizando los datos predictivos de la ruta proporcionados por el MMI navigation plus , el foco del haz se desplaza hacia la curva incluso antes de que el conductor gire el volante. En 2014: Mercedes-Benz introdujo una tecnología similar en la renovada Clase CLS , denominada Multibeam LED, con 24 segmentos individuales. [128]
A partir de 2010, los faros LED como los disponibles en el Toyota Prius proporcionaban una salida entre los faros halógenos y los faros HID, [129] con un consumo de energía del sistema ligeramente inferior al de otros faros, una vida útil más larga y posibilidades de diseño más flexibles. [130] [131] A medida que la tecnología LED continúa evolucionando, se predijo que el rendimiento de los faros LED mejoraría para acercarse, igualar y quizás algún día superar el de los faros HID. [132] Eso ocurrió a mediados de 2013, cuando el Mercedes Clase S vino con faros LED que daban un rendimiento superior al de las configuraciones HID comparables. [133]
Antes de los LED, todas las fuentes de luz utilizadas en los faros (tungsteno, halógeno, HID) emitían energía infrarroja que puede descongelar la nieve y el hielo acumulados en la lente del faro y evitar una mayor acumulación. Los LED no lo hacen. Algunos faros LED trasladan el calor desde el disipador de calor en la parte posterior de los LED a la cara interna de la lente frontal para calentarla, [ cita requerida ] mientras que en otros no se prevé la descongelación de la lente.
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Una lámpara láser utiliza espejos para dirigir un láser hacia un fósforo que luego emite una luz. Las lámparas láser consumen la mitad de energía que las lámparas LED . Fueron desarrolladas por primera vez por Audi para su uso como faros en las 24 Horas de Le Mans en 2014. [134]
En 2014, el BMW i8 se convirtió en el primer automóvil de producción en venderse con una luz de carretera auxiliar basada en esta tecnología. [135] El Audi R8 LMX de producción limitada utiliza láseres para su función de luz de carretera, proporcionando iluminación para conducir a alta velocidad en condiciones de poca luz. El Rolls-Royce Phantom VIII emplea faros láser con un alcance de luz de carretera de más de 600 metros. [136]
Los sistemas automáticos para activar los faros delanteros han estado disponibles desde mediados de la década de 1950, originalmente solo en modelos estadounidenses de lujo como Twilight Sentinel de Cadillac , Lincoln e Imperial. [137] Las implementaciones básicas encienden los faros delanteros al anochecer y los apagan al amanecer. Las implementaciones modernas utilizan sensores para detectar la cantidad de luz exterior. La UN R48 ha ordenado la instalación de faros delanteros automáticos desde el 30 de julio de 2016. Con una luz de circulación diurna equipada y en funcionamiento, la luz de cruce debería encenderse automáticamente si el automóvil circula en condiciones ambientales de menos de 1000 lux, como en un túnel y en entornos oscuros. Mientras que en tales situaciones, una luz de circulación diurna haría que el deslumbramiento fuera más evidente para el conductor del vehículo que se aproxima, lo que a su vez influiría en la vista del conductor del vehículo que se aproxima, de modo que, al cambiar automáticamente la luz de circulación diurna a la luz de cruce, se podría resolver el defecto de seguridad inherente y garantizar el beneficio de seguridad.
El Citroën 2CV de 1948 se lanzó en Francia con un sistema de nivelación manual de los faros, controlado por el conductor con una perilla a través de una articulación de varilla mecánica. Esto permitía al conductor ajustar la orientación vertical de los faros para compensar la carga de pasajeros y carga en el vehículo. En 1954, Cibié introdujo un sistema de nivelación automática de los faros vinculado al sistema de suspensión del vehículo para mantener los faros correctamente orientados independientemente de la carga del vehículo, sin intervención del conductor. El primer vehículo equipado con este sistema fue el Panhard Dyna Z. A partir de la década de 1970, Alemania y algunos otros países europeos comenzaron a exigir sistemas de nivelación de faros con control remoto que permitieran al conductor bajar la orientación de los faros mediante una palanca o perilla de control en el tablero de instrumentos si la parte trasera del vehículo estaba sobrecargada con pasajeros o carga, lo que tendería a elevar el ángulo de orientación de los faros y crear deslumbramiento. Estos sistemas suelen utilizar motores paso a paso en los faros y un interruptor giratorio en el tablero marcado con "0", "1", "2", "3" para diferentes alturas de haz, siendo "0" la posición "normal" (y la más alta) para cuando el automóvil está ligeramente cargado.
El Reglamento ECE 48 internacionalizado , vigente en la mayor parte del mundo fuera de Norteamérica, especifica actualmente un rango limitado dentro del cual se debe mantener la orientación vertical de los faros en diversas condiciones de carga del vehículo; si el vehículo no está equipado con una suspensión adaptativa suficiente para mantener los faros correctamente orientados independientemente de la carga, se requiere un sistema de nivelación de faros. [9] El reglamento estipula una versión más estricta de esta medida antideslumbramiento si el vehículo tiene faros con fuente(s) de luz de cruce que producen más de 2000 lúmenes (bombillas de xenón y ciertos halógenos de alta potencia, por ejemplo). Estos vehículos deben estar equipados con sistemas de nivelación automática de faros que detecten el grado de inclinación del vehículo debido a la carga y la inclinación de la carretera, y ajusten automáticamente la orientación vertical de los faros para mantener el haz correctamente orientado sin necesidad de ninguna acción por parte del conductor. [9]
Las normas norteamericanas no exigen sistemas de nivelación. Sin embargo, un estudio de 2007 sugiere que los niveladores automáticos en todos los faros, no solo en aquellos con fuentes de luz de alta potencia, brindarían a los conductores importantes beneficios de seguridad, ya que verían mejor y habría menos deslumbramiento. [138]
Estos proporcionan una mejor iluminación para tomar curvas. Algunos automóviles tienen sus faros conectados al mecanismo de dirección para que las luces sigan el movimiento de las ruedas delanteras. La empresa checoslovaca Tatra fue una de las primeras en implementar esta técnica, produciendo en la década de 1930 un vehículo con un faro direccional central. El sedán estadounidense Tucker de 1948 también estaba equipado con un tercer faro central conectado mecánicamente al sistema de dirección.
El Citroën DS francés de 1967 y el Citroën SM de 1970 estaban equipados [139] con un elaborado sistema de posicionamiento dinámico de los faros que ajustaba la posición horizontal y vertical de los faros interiores en respuesta a las entradas de los sistemas de dirección y suspensión del vehículo.
En ese momento, las regulaciones estadounidenses exigían que este sistema se eliminara de los modelos vendidos en ese país [140] [ verificación fallida ]
Los coches de la serie D equipados con el sistema utilizaban cables que conectaban los faros de largo alcance a una palanca en el relé de dirección, mientras que los faros de largo alcance interiores del SM utilizaban un sistema hidráulico sellado que utilizaba un fluido a base de glicerina en lugar de cables mecánicos. [ cita requerida ] Ambos sistemas tenían el mismo diseño que los sistemas de nivelación de faros de sus respectivos coches. Los cables del sistema D tendían a oxidarse en las fundas de los cables, mientras que el sistema SM perdía líquido gradualmente, lo que hacía que los faros de largo alcance giraran hacia dentro y parecieran "bizcos". Se proporcionaba un ajuste manual, pero una vez que llegaba al final de su recorrido, el sistema requería rellenarse con líquido o reemplazar los tubos y los amortiguadores. [ cita requerida ]
Los vehículos Citroën SM no comercializados en Estados Unidos estaban equipados con calefacción en los cristales de los faros, calor suministrado por conductos que transportaban aire caliente desde el escape del radiador hasta el espacio entre las lentes de los faros y los cristales de los faros. [ cita requerida ] Esto proporcionaba la posibilidad de desempañar todo el interior de los cristales de los faros, manteniendo el cristal libre de niebla en toda su superficie. Los cristales tienen unas finas rayas en sus superficies que se calientan con los rayos de los faros; sin embargo, el aire caliente canalizado proporciona la función de desempañar cuando los faros no están encendidos. Las rayas de los cristales de los coches D y SM parecen similares a las tiras de calefacción del desempañador eléctrico del parabrisas trasero, pero son pasivas, no están electrificadas. [ cita requerida ]
A principios de la década de 2000, resurgió el interés por la idea de mover u optimizar el haz de luz de los faros en respuesta no solo a la dinámica de la dirección y la suspensión del vehículo, sino también a las condiciones climáticas y de visibilidad ambientales, la velocidad del vehículo y la curvatura y el contorno de la carretera. Un grupo de trabajo bajo la organización EUREKA , compuesto principalmente por fabricantes de automóviles europeos, empresas de iluminación y reguladores, comenzó a trabajar para desarrollar especificaciones de diseño y rendimiento para lo que se conoce como sistemas de iluminación delantera adaptativa, comúnmente AFS . [141] Fabricantes como BMW , Toyota , [142] Škoda , [143] y Vauxhall / Opel [144] han lanzado vehículos equipados con AFS desde 2003.
En lugar de los vínculos mecánicos empleados en los sistemas de faros direccionales anteriores, el AFS se basa en sensores electrónicos, transductores y actuadores. Otras técnicas de AFS incluyen sistemas ópticos auxiliares especiales dentro de las carcasas de los faros de un vehículo. Estos sistemas auxiliares pueden encenderse y apagarse según el vehículo y las condiciones de funcionamiento requieran luz u oscuridad en los ángulos cubiertos por el haz que produce la óptica auxiliar. Un sistema típico mide el ángulo de dirección y la velocidad del vehículo para girar los faros. [145] Los sistemas AFS más avanzados utilizan señales GPS para anticipar los cambios en la curvatura de la carretera, en lugar de simplemente reaccionar a ellos.
Incluso cuando las condiciones justificarían el uso de faros altos, los conductores a menudo no los usan. [146] Durante mucho tiempo se han hecho esfuerzos, particularmente en Estados Unidos, para idear un sistema eficaz de selección automática de luces para aliviar al conductor de la necesidad de seleccionar y activar el haz correcto a medida que cambian el tráfico, el clima y las condiciones de la carretera. General Motors introdujo el primer regulador automático de intensidad de los faros, llamado "Autronic Eye", en 1952 en sus modelos Cadillac , Buick y Oldsmobile ; la función se ofreció en otros vehículos GM a partir de 1953. [147] [148] El fototubo del sistema y los circuitos asociados estaban alojados en un tubo similar a una mira de pistola sobre el tablero de instrumentos. Un módulo amplificador estaba ubicado en el compartimiento del motor que controlaba el relé de los faros utilizando señales de la unidad de tubo montada en el tablero de instrumentos.
Esta configuración pionera dio paso en 1958 a un sistema llamado "GuideMatic" en referencia a la división de iluminación Guide de GM . El GuideMatic tenía una carcasa más compacta en el tablero y una perilla de control que permitía al conductor ajustar el umbral de sensibilidad del sistema para determinar cuándo los faros delanteros pasarían de luces altas a luces bajas en respuesta a un vehículo que se aproximaba. A principios de la década de 1970, esta opción se retiró de todos los modelos de GM excepto Cadillac , en el que GuideMatic estuvo disponible hasta 1988. El fotosensor de este sistema usaba una lente ámbar, y la adopción de señales de tráfico amarillas retrorreflectivas, como las de curvas en sentido contrario, hizo que se atenuaran prematuramente, lo que posiblemente llevó a su discontinuación. [ cita requerida ]
Los vehículos fabricados por Ford y Chrysler también estuvieron disponibles con los atenuadores fabricados por GM desde la década de 1950 hasta la de 1980. [ cita requerida ] Un sistema llamado 'AutoDim' se ofreció en varios modelos de Lincoln a partir de mediados de la década de 1950, y eventualmente el Ford Thunderbird y algunos modelos Mercury [ vago ] también lo ofrecieron. [ cita requerida ] Los modelos premium Chrysler e Imperial ofrecieron un sistema llamado Control Automático de Haz durante la década de 1960 y principios de la de 1970. [ cita requerida ]
Aunque los sistemas basados en fotorresistencias evolucionaron, se volvieron más compactos y pasaron del tablero de instrumentos a una ubicación menos visible detrás de la parrilla del radiador, todavía no podían distinguir de manera confiable los faros de las fuentes de luz no vehiculares, como las farolas de la calle. Tampoco cambiaban a luces bajas cuando el conductor se acercaba a un vehículo por detrás, y cambiaban a luces bajas de manera falsa en respuesta a los reflejos de las luces altas del propio vehículo en las señales de tráfico. El inventor estadounidense Jacob Rabinow ideó y perfeccionó un sistema de atenuación automática por escaneo, inmune a las luces de la calle y los reflejos, [149] pero ningún fabricante de automóviles compró los derechos, y el problemático tipo de fotorresistencia permaneció en el mercado hasta fines de la década de 1980. [150]
En 1956, el inventor Even P. Bone desarrolló un sistema en el que una aleta situada delante de cada faro se movía automáticamente y provocaba una sombra delante del vehículo que se aproximaba, lo que permitía utilizar las luces altas sin deslumbrar al conductor que se aproximaba. El sistema, llamado "lámparas Bone-Midland", nunca fue adoptado por ningún fabricante de automóviles. [151]
Los sistemas actuales basados en cámaras CMOS de imagen pueden detectar y responder adecuadamente a los vehículos que circulan por delante y por detrás, sin tener en cuenta las luces de la calle, las señales de tráfico y otras señales falsas. La selección del haz de luz basada en cámara se introdujo por primera vez en 2005 en el Jeep Grand Cherokee y, desde entonces, se ha incorporado a los sistemas integrales de asistencia al conductor de los fabricantes de automóviles de todo el mundo. Los faros delanteros se atenúan cuando un reflejo brillante rebota en una señal de tráfico.
Intelligent Light System es un sistema de control del haz de luz de los faros introducido en 2006 en el Mercedes-Benz Clase E (W211) [152] que ofrece cinco funciones de luz bixenón diferentes, [153] cada una de las cuales se adapta a las condiciones climáticas o de conducción típicas:
El asistente de luces altas adaptativas es el nombre comercial de Mercedes-Benz para una estrategia de control de faros que adapta de forma automática y continua el alcance de los faros para que el haz alcance solo a los otros vehículos que van delante, garantizando así siempre el máximo alcance de visión posible sin deslumbrar a otros usuarios de la carretera. [154] Se lanzó por primera vez en la clase E de Mercedes en 2009. [153] Proporciona un rango continuo de alcance del haz, desde una luz baja dirigida a una luz alta dirigida a alta, en lugar de la elección binaria tradicional entre luces bajas y altas.
El alcance de la luz de cruce puede variar entre 65 y 300 metros, dependiendo de las condiciones del tráfico. En el tráfico, la posición de corte de la luz de cruce se ajusta verticalmente para maximizar el alcance de visión y evitar el deslumbramiento en los ojos de los conductores que circulan delante y en sentido contrario. Cuando no hay tráfico lo suficientemente cerca como para que el deslumbramiento sea un problema, el sistema proporciona la luz de carretera completa. Los faros se ajustan cada 40 milisegundos mediante una cámara en el interior del parabrisas delantero que puede determinar la distancia con otros vehículos. [155] La Clase S , la Clase CLS y la Clase C también ofrecen esta tecnología. En el CLS, la luz de carretera adaptativa se realiza con faros LED: el primer vehículo que produce todas las funciones de iluminación adaptativa con LED.
Esta tecnología también se conoce como luces de conducción adaptativas (ADB). [156] Desde 2010, algunos modelos de Audi con faros de xenón ofrecen un sistema similar: luz adaptativa con control variable del alcance de los faros. [157] En Japón, el Toyota Crown , el Toyota Crown Majesta , el Nissan Fuga y el Nissan Cima ofrecen la tecnología en modelos de nivel superior.
Hasta febrero de 2022, esta tecnología había sido ilegal en los EE. UU., ya que la FMVSS 108 establecía específicamente que los faros deben tener luces altas y bajas dedicadas para ser considerados legales para la carretera. Un proyecto de ley de infraestructura promulgado en noviembre de 2021 incluyó un texto que ordena a la Administración Nacional de Seguridad del Tráfico en las Carreteras modificar la FMVSS 108 para permitir el uso de esta tecnología y estableció un plazo de dos años para implementar este cambio. [158] [159] En febrero de 2022, la NHTSA modificó la FMVSS 108 para permitir el uso de faros adaptativos en los EE. UU. [160] Sin embargo, las nuevas regulaciones son bastante diferentes de las vigentes en Europa y Asia e impiden que los fabricantes de automóviles adapten fácilmente sus sistemas al mercado estadounidense. [156]
Una luz alta sin deslumbramiento es una estrategia de control de iluminación dinámica impulsada por cámara que sombrea selectivamente puntos y secciones del patrón de luz alta para proteger a otros usuarios de la carretera del deslumbramiento, mientras proporciona continuamente al conductor un rango de visión máximo. [161] El área que rodea a otros usuarios de la carretera está constantemente iluminada con una intensidad de luz alta, pero sin el deslumbramiento que normalmente resultaría del uso de luces altas sin control en el tráfico. [162] Este patrón de luz en constante cambio requiere sensores, microprocesadores y actuadores complejos porque los vehículos que deben quedar sombreados fuera del haz están en constante movimiento. El sombreado dinámico se puede lograr con máscaras de sombra móviles desplazadas dentro de la trayectoria de la luz dentro del faro. O bien, el efecto se puede lograr oscureciendo selectivamente los emisores LED direccionables o los elementos reflectores/espejos, una técnica conocida como luz de píxel . [163]
El primer sistema de luces altas antideslumbrantes controlado mecánicamente (sin LED) fue el paquete "Dynamic Light Assist" de Volkswagen, [164] que se introdujo en 2010 en el Volkswagen Touareg , [165] Phaeton , [166] y Passat . En 2012, el Lexus LS renovado (XF40) introdujo un sistema bixenón idéntico: "Adaptive High-beam System".
En 2012 se introdujeron en el BMW Serie 7 los primeros faros LED antideslumbrantes controlados mecánicamente : el «Selective Beam» (asistente de luz de carretera antideslumbrante). En 2013, Mercedes-Benz introdujo el mismo sistema LED: el «Adaptive Highbeam Assist Plus».
Los primeros faros LED antideslumbrantes controlados digitalmente se introdujeron en el Audi A8 en 2013. Véase la sección LED.
Los sistemas de faros delanteros requieren un mantenimiento periódico. Los faros delanteros de haz sellado son modulares; cuando se quema el filamento , se reemplaza todo el haz sellado. La mayoría de los vehículos en Norteamérica fabricados desde fines de la década de 1980 utilizan conjuntos de reflectores y lentes de faros delanteros que se consideran parte del automóvil, y solo se reemplaza la bombilla cuando falla. Los fabricantes varían los medios por los cuales se accede a la bombilla y se reemplaza. La orientación de los faros delanteros debe revisarse y ajustarse adecuadamente con frecuencia, ya que las lámparas mal orientadas son peligrosas e ineficaces. [53]
Con el tiempo, la lente del faro puede deteriorarse. Puede picarse debido a la abrasión de la arena y las piedras de la carretera y puede agrietarse, lo que permite que entre agua en el faro. Las lentes de "plástico" ( policarbonato ) pueden volverse opacas y descoloridas. Esto se debe a la oxidación de la capa dura pintada de la lente por la luz ultravioleta del sol y las bombillas del faro. Si es menor, se puede pulir con una marca reconocida de un pulimento para automóviles que esté diseñado para restaurar el brillo de la pintura descascarada. En etapas más avanzadas, el deterioro se extiende al material plástico en sí, lo que hace que el faro quede inutilizable y sea necesario un reemplazo completo. Lijar o pulir agresivamente las lentes, o restaurar el plástico del faro , puede ganar algo de tiempo, pero al hacerlo se elimina la capa protectora de la lente, que al quitarse de esa manera se deteriorará más rápido y más severamente. Hay kits disponibles para una reparación de calidad que permiten pulir la lente con abrasivos progresivamente más finos y luego rociarla con un aerosol de capa transparente resistente a los rayos ultravioleta.
El reflector, compuesto de aluminio vaporizado depositado en una capa extremadamente fina sobre un sustrato de metal, vidrio o plástico , puede ensuciarse, oxidarse o quemarse y perder su especularidad . Esto puede suceder si entra agua en el faro, si se instalan bombillas de potencia superior a la especificada o simplemente con el paso del tiempo y el uso. Los reflectores así degradados, si no se pueden limpiar, deben sustituirse.
La acumulación de suciedad en las lentes de los faros aumenta el deslumbramiento de los demás usuarios de la carretera, incluso en niveles demasiado bajos como para reducir significativamente la capacidad de visión del conductor. [ cita requerida ] Por lo tanto, el Reglamento 48 de la ONU exige el uso de limpiadores de lentes de faros en los vehículos equipados con faros de luz baja que utilicen fuentes de luz con un flujo luminoso de referencia de 2000 lúmenes o más. [9] Esto incluye todos los faros HID y algunas unidades halógenas de alta potencia. Algunos automóviles tienen limpiadores de lentes instalados incluso cuando las regulaciones no los exigen. América del Norte, por ejemplo, no utiliza regulaciones de la ONU, y FMVSS 108 no exige limpiadores de lentes en ningún faro, aunque están permitidos.
Los sistemas de limpieza de lentes vienen en dos variedades principales: un pequeño limpiador o cepillo de goma impulsado por motor, conceptualmente similar a los limpiaparabrisas , o un rociador de alta presión fijo o telescópico que limpia las lentes con un rocío de líquido lavaparabrisas. Los sistemas de limpieza de lentes más recientes son del tipo rociador porque las regulaciones de la ONU no permiten que se utilicen sistemas de limpieza mecánicos (limpiaparabrisas) con faros con lentes de plástico, [9] y los faros más recientes tienen lentes de plástico. Algunos automóviles con faros retráctiles, como el Mazda MX-5 original , tienen una escobilla de goma en la parte delantera del hueco de la lámpara que limpia automáticamente las lentes a medida que se suben o bajan, aunque no proporciona líquido lavaparabrisas. [ cita requerida ]
Las cubiertas de los faros son modificaciones de posventa hechas de una variedad de materiales (por ejemplo, metal, policarbonato, plástico ABS o película de vinilo autoadhesiva) que se aplican sobre los faros de un automóvil para reducir el porcentaje de luz transmitida, teñir el color de la luz transmitida y/o proteger las lentes de impactos de piedras, salpicaduras de insectos y abrasiones menores. [167]
Durante la Segunda Guerra Mundial, las autoridades civiles y militares a menudo impusieron apagones y cortes de luz , restringiendo el uso de luces en vehículos de pasajeros para dificultar la detección por parte de los equipos de reconocimiento aéreo y los bombarderos. Los apagones (apagar las luces) y los cortes de luz (limitar las emisiones de luz mediante capuchas y máscaras) se impusieron en ciudades y zonas costeras como protección contra los ataques aéreos nocturnos tanto en los países del Eje como en los aliados. Uno de los primeros ejemplos civiles de cubiertas de faros fue producido en Nueva Gales del Sur, Australia, por la lechería de la familia Read. [168]
El uso de cubiertas para faros y la modificación de la luz producida por los vehículos se han utilizado tanto en el desarrollo de tecnologías especiales de oscurecimiento de faros delanteros y traseros en el ámbito militar como en el sector civil. Además de su uso para reducir la luz, las cubiertas para faros también se han empleado para proteger los faros de daños tanto en entornos civiles como de combate.
No existe ninguna ley que regule el uso de cubiertas para faros delanteros en todo Estados Unidos. La mayoría de las localidades y municipios tienen leyes que regulan el uso de cubiertas para faros delanteros o tintes y especifican el porcentaje de luz que debe pasar a través de ellos y/o la distancia mínima desde la cual deben ser visibles los faros delanteros de un vehículo. [169]
[...] como el primer automóvil [...] siguió al carruaje en diseño y construcción, por lo que la primera lámpara que se utilizó en el automóvil fue la lámpara de carruaje. Se descubrió que estas lámparas de carruaje no eran adecuadas para el rápido movimiento del automóvil.
Los resultados de las pruebas de AAA sugieren que los faros delanteros halógenos, que se encuentran en más del 80 por ciento de los vehículos en la carretera hoy en día, pueden no iluminar
de manera segura
las carreteras sin iluminación a velocidades tan bajas como 40 mph. ... las configuraciones de luces altas en los faros delanteros halógenos ...
solo pueden proporcionar suficiente luz para detenerse de manera segura a velocidades de hasta 48 mph
, lo que deja a los conductores vulnerables a velocidades de autopista ... Pruebas adicionales descubrieron que, si bien la tecnología avanzada de faros delanteros que se encuentra en los faros HID y LED iluminaba las carreteras oscuras un 25 por ciento más que sus contrapartes halógenas, aún pueden no iluminar completamente las carreteras a velocidades superiores a 45 mph. La configuración de las luces altas de estos faros avanzados ofrece una mejora significativa con respecto a la configuración de las luces bajas, con distancias de iluminación de hasta 500 pies (equivalentes a 55 mph). A pesar del aumento,
incluso los faros más avanzados quedan un 60 por ciento por debajo de la
distancia de visibilidad
que proporciona la luz total del día.
La tasa de muertes de ocupantes de vehículos de pasajeros durante la noche es aproximadamente tres veces mayor que la tasa durante el día. ...
Los datos muestran un mayor porcentaje de ocupantes de vehículos de pasajeros muertos en accidentes relacionados con el exceso de velocidad durante la noche.
La regla de distancia libre asegurada por delante (ACDA) responsabiliza al conductor de un vehículo de motor de evitar colisiones con cualquier obstáculo que pueda aparecer en el camino del vehículo. Aunque se considera ampliamente una responsabilidad fundamental de la conducción segura,
la regla ACDA es violada rutinariamente por la mayoría de los conductores en condiciones nocturnas.
Es negligencia como cuestión de derecho conducir un vehículo de motor a tal velocidad que no se puede detener a tiempo para evitar una obstrucción discernible dentro del alcance de visión del conductor frente a él. Esta regla se conoce generalmente como la regla de la "distancia libre segura por delante" * * * En la aplicación, la regla cambia constantemente a medida que avanza el automovilista, y se mide en cualquier momento por la distancia entre el vehículo del automovilista y el límite de su visión por delante, o por la distancia entre el vehículo y cualquier objeto intermedio discernible estático o en movimiento hacia adelante en la calle o carretera que constituya una obstrucción en su camino. Esta regla exige que el conductor, en el ejercicio del debido cuidado, vea en todo momento, o sepa por haber visto, que el camino está despejado o aparentemente despejado y seguro para viajar, a una distancia suficiente por delante para que parezca seguro avanzar a la velocidad empleada.
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Medios relacionados con Faros de automóvil en Wikimedia Commons