أساسيات تقنية الإضاءة

تلعب تقنية الإضاءة دورًا مهمًا للغاية في السيارات فيما يتعلق بسلامتك الشخصية وسلامة مستخدمي الطريق الآخرين. في هذه الصفحة سنوضح لك أساسيات تقنية إضاءة السيارات وسنبين لك تصميم ووظائف مصادر الإضاءة الأكثر شيوعًا. وأخيرًا وليس آخرًا ستجد فيما يلي أسباب تعطل مصادر الإضاءة ونصائح عملية لاستبدالها.

المعلومات والنصائح الفنية التالية للتطبيق العمليّ أعدتها شركة HELLA من أجل دعم ورش صيانة السيارات في عملها بطريقةٍ احترافية. ويجب ألا يستخدم المعلوماتُ المُقدَّمة هنا في هذا الموقع سوى فنيين مُدرَّبين على هذا النوع من الأعمال.

المقاييس التقنية للإضاءة

ستجد فيما يلي عرضًا عامًا لأهم المصطلحات الأساسية في تقنية الإضاءة ووحدات القياس المستخدمة لتقييم خصائص اللمبات والمصابيح:

التدفق الضوئي Φ

وحدة القياس: لومن [lm]

المقصود بالتدفق الضوئي F هو إجمالي قدرة الإضاءة المنبعثة من مصدر ضوئي

شدة الإضاءة I

وحدة القياس: شمعة [cd]

شدة الإضاءة هي جزء من التدفق الضوئي يُشع في اتجاه محدد.

الاستضاءة E

وحدة القياس: لوكس [lx]

تبين الاستضاءة E نسبة التدفق الضوئي الساقط على السطح المُضاء.

تبلغ الاستضاءة 1 لوكس، عندما يسقط تدفق ضوئي مقداره 1 لومن على سطح مساحته 1 م² موزعة بالتساوي.

الكثافة الضوئية L

وحدة القياس: شمعة لكل متر مربع [cd/m2]

الكثافة الضوئية L هي انطباع السطوع الذي تتلقاه العين من سطح مُضيء أو مُضاء.

كفاءة الإضاءة ŋ

وحدة القياس: لومن لكل واط [lm/W]

تبين كفاءة الإضاءة h مدى الاقتصادية التي يتم بها تحويل القدرة الكهربائية المستهلكة إلى ضوء.

درجة حرارة اللون K

وحدة القياس: كلفن [K]

كلفن هي وحدة قياس درجة حرارة اللون. كلما ازدادت درجة حرارة مصدر إضاءة، ازداد المكون الأزرق وقلَّ المكون الأحمر في طيف الألوان.

لمبة الإضاءة ذات الضوء الأبيض الدافئ تتسم بدرجة حرارة لون مقدارها حوالي 2700 كلفن. في حين أن لمبة التفريغ الغازي (D2S) تتسم بضوء أبيض بارد بدرجة حرارة لون 4250 كلفن، إلا أن هذا الضوء بهذا اللون يكون أقرب إلى الضوء النهاري (حوالي 5600 كلفن).

مصادر الإضاءة

مصادر الإضاءة هي مشعات حرارية تولد الضوء من خلال الطاقة الحرارية. وهذا يعني أنه كلما ازدادت سخونة مصدر الإضاءة، ازدادت أيضا شدة الإضاءة.

درجة الفعالية المنخفضة للمشع الحراري (8 % إشعاع ضوئي) تسمح فقط بكفاءة إضاءة منخفضة نسبيا بلمبات التفريغ الغازي (28 % إشعاع ضوئي). ويتزايد باستمرار في الآونة الأخيرة استخدام دايودات LED كمصدر للإضاءة في السيارات.

لمبة الإضاءة

لمبات الإضاءة (اللمبات المفرغة) تندرج ضمن المشعات الحرارية، نظرا لأنه من خلال الإمداد بالطاقة الكهربائية يتم إضاءة فتيل الإضاءة المصنوع من التنجستين.

وكما ذكرنا تكون قدرة إضاءة اللمبة القياسية منخفضة نسبيا. وبالإضافة إلى ذلك تنخفض جميع القيم التقنية للإضاءة ويصبح العمر الافتراضي منخفضًا نسبيًا وذلك نتيجة جزيئات التنجستين المتبخرة والتي يمكن التعرف عليها من خلال السواد الواضح المتراكم على جسم اللمبة.

لمبة الهالوجين

تقدم لمبة الهالوجين مزايا واضحة مقارنة بلمبة الإضاءة التقليدية. فمن خلال إضافة كميات قليلة من ذرات الهالوجين، مثل اليود، يمكن تقليل السواد المتراكم على جسم اللمبة.

بفضل الدورة التي تُسمى "العملية الدورية" يمكن تشغيل لمبات الهالوجين بدرجات حرارة أعلى وتبعا لذلك توفر درجة فعالية أعلى في ظل تمتعها بنفس العمر الافتراضي.

العملية الدورية في لمبة الهالوجين

من خلال إمداد اللمبة بالطاقة الكهربائية يتم إضاءة فتيل التنجستين. ونتيجة لذلك يتبخر المعدن من الفتيل. وبفضل كمية ملء الهالوجين (اليود أو البروم) في اللمبة ترتفع درجات حرارة الفتيل حتى تقترب من نقطة انصهار التنجستين (حوالي 3400 °م).

تتولد عبر ذلك قدرة الإضاءة العالية. تترابط جزيئات التنجستين المتبخر بالقرب من جدار اللمبة الساخن مباشرةً مع غاز الملء ليتكون غاز (هاليد التنجستين) وهو غاز شبه شفاف. ولكن عندما يقترب الغاز مرة أخرى من الفتيل، فإنه يتحلل بفعل درجة حرارة الفتيل العالية وتتكون طبقة تنجستين متجانسة.

وحتى يمكن الحفاظ على استمرار تلك العملية الدورية، يجب أن تبلغ درجة الحرارة الخارجية لجسم اللمبة 300 °م. ولهذا يجب أن يحيط جسم اللمبة المصنوع من زجاج الكوارتز بالفتيل بشكل وثيق.
وثمة ميزة أخرى في هذا الإطار تتمثل في إمكانية استخدام ضغط ملء أعلى نسبيًا، وبالتالي يمكن مواجهة تبخر التنجستين.

كما أن تركيبة الغاز في جسم اللمبة هي المسؤولة بشكل حاسم عن مدى كفاءة الإضاءة. من خلال إضافة كميات قليلة من الغازات الخاملة، مثلا الزينون، يتم تقليل تبديد الحرارة من الفتيل.

يوجد نوعان مختلفان من لمبات الهالوجين. لمبات H1، وH3، وH7، وH9، وH11، وHB3 تحتوي على فتيل إضاءة واحد فقط. وتُستخدم لضوء السير والضوء العالي. لمبة H4 تحتوي على فتيلي إضاءة، واحد لضوء السير والثاني للضوء العالي.

ويتم تزويد فتيل إضاءة ضوء السير بغطاء. ويقوم هذا الغطاء بمهام تغطية نسبة الضوء المسببة للإبهار وتوليد حد السطوع/الإعتام.

وتعتبر طرازات H1+30/50/90 وH4+30/50/90 بمثابة تطويرات للمبات الإضاءة التقليدية H1 أو H4 مع الملء بغاز خامل.

مزايا / اختلافات لمبة الهالوجين مقارنة باللمبة القياسية

فتيل الإضاءة أقل سمكًا
يمكن تشغيلها بدرجات حرارة عالية
كثافة ضوئية أعلى نسبيا، تصل إلى نسب أعلى بمقدار 30‏/50‏/90 % بين
50 و100 متر أمام السيارة وإضاءة الطريق لمسافة أطول حتى 20 مترا
أمان قيادة أعلى أثناء الليل وفي أحوال الطقس السيئة

مقارنة بلمبات H1، فإن لمبات H7 تتمتع بكثافة ضوئية أعلى وتستهلك كهرباء أقل وتقدم جودة إضاءة أفضل. وهي متوفرة كذلك بطرازات H7+30/50/90.

لمبات الهالوجين المزودة بمظهر أزرق

تتوفر منذ فترة أيضا لمبات الهالوجين المزودة بمظهر أزرق. وتتسم هذه اللمبات بخلاف لمبات الهالوجين التقليدية بضوء أبيض مائل إلى الزُرقة (حتى 4000 كلفن) وهي بذلك أكثر شبهًا بالضوء النهاري. وبالنسبة للعين يظهر الضوء أكثر سطوعًا وأكثر تباينًا. ويسهم ذلك في تمكين السائق من القيادة لفترة أطول بلا عناء. إلا أن هذا الانطباع غير واقعي.

فمن يرغب في الوصول إلى الحد الأقصى من قدرة الإضاءة، فيمكنه تحقيق ذلك بشكل أفضل باستخدام لمبات +30‏/50‏/90.

مصابيح إشارات تغيير الاتجاه

Up to now, lights with amber-coloured glass bulbs have been used as direction indicators. Magic Star indicator bulbs are also available for design-oriented drivers. When switched off, they are barely visible in the silver reflector. The characteristic amber light is only radiated at the usual brightness once they are switched on.

The application of several interference layers on the glass bulb of the light quenches certain shares of the light spectrum radiated by the filament. Only the amber share penetrates the layers and then becomes visible.

لمبات التفريغ الغازي

تنتج لمبات التفريغ الغازي الضوء وفقا للمبدأ الفيزيائي لتفريغ الشحنة الكهربائية. من خلال تمرير جهد إشعال من كابح التيار (حتى 23 كيلو فلط مع الجيل الثالث من كوابح التيار HELLA) يتم تأيين الغاز بين إلكترودات اللمبة (الملء بالغاز الخامل زينون وخليط من المعادن والهاليدات المعدنية) واستثارته لتحويله إلى إضاءة بالاستعانة بقوس ضوئي.

أثناء الإمداد المحكوم بالتيار المتردد (حوالي 400 هرتز) تتبخر المواد السائلة والصلبة بفعل درجات الحرارة المرتفعة. ولا تصل اللمبة إلى سطوعها الكامل إلا بعد بضع ثوان، عندما تتأين جميع المكونات.

لتجنب إتلاف اللمبة نتيجة التيار الكهربائي المتنامي بشكل غير محكوم، يتم تحديد التيار الكهربائي من خلال كابح تيار. وبمجرد الوصول إلى قدرة الإضاءة الكاملة، لن يلزم بعد ذلك سوى جهد تشغيل (وليس جهد الإشعال) مقداره 85 فلط، لكي يتسنى الحفاظ على استمرارية العملية الفيزيائية. وتكون عوامل التدفق الضوئي وكفاءة الإضاءة والكثافة الضوئية والعمر الافتراضي أفضل بكثير من لمبات الإضاءة الهالوجين.

يتم تصنيف لمبات التفريغ الغازي وفقا لجيل طرازها إلى: D1 وD2 وD3 وD4. ويرمز الحرف "D" هنا إلى "Discharge"، وهي الكلمة الإنجليزية لمصطلح التفريغ. وهناك اختلافات كبير بعض الشيء بين أجيال تلك اللمبات. فلمبات D1‏ –وهي لمبات زينون الأصلية– تحتوي على جزء مدمج يتولى الإشعال. في حين أن لمبات D2 تتكون فقط من المشعل المُركب بقاعدة في حد ذاته، وعلى عكس جميع الأجيال الأخرى للمبات التفريغ الغازي في السيارات، فإنها لا تحتوي على جسم حماية زجاجي خارجي يُحيط بأنبوب التفريغ. وتحتوي جميع التطويرات الأخرى على جسم حماية من الأشعة فوق البنفسجية كما توفر تصميمًا أكثر متانةً بكثير.

كثيرًا ما يتم الخلط بين لمبة D1 القديمة ولمبة D1-S/R الحالية المزودة بوحدة إشعال مدمجة فيها. وتتكفل التطويرات الأخرى اليوم للمبات D1 وD2 ولمبات D3 وD4 بتوفير حماية أفضل للبيئة بفضل عدم استخدامها للزئبق. وبفعل اختلاف البارامترات الكهربائية (جهد الإشعال 42 فلط بدلاً من 85 فلط مع تحقيق نفس القدرة) لا يمكن تشغيل لمبات D3 أو D4 باستخدام أجهزة تحكم لمبات D1 أو D2.

بين فتيل الإضاءة (الهالوجين) / القوس الضوئي للمبة التفريغ الغازي (زينون)

	لمبة الإضاءة الهالوجين (H7)	لمبة التفريغ الغازي
مصدر الضوء	فتيل إضاءة	قوس ضوئي
كثافة الإضاءة	1450 شمعة/م2	3000 شمعة/م2
القدرة	55 واط	35 واط
توازن الطاقة	8 % إشعاع ضوئي 92 % إشعاع حراري	28 % إشعاع ضوئي 58 % إشعاع حراري 14 % أشعة فوق بنفسجية
العمر الافتراضي	حوالي 500 ساعة	2500 ساعة
مقاومة الاهتزازات	بقدر معين	نعم
جهد الإشعال	لا	نعم 23000 فلط (الجيل الثالث)
إلكترونيات التحكم	لا	نعم

لمبة السيارة — يجب أن تكون لمبات السيارات مطابقة للمواصفة ECE-R37 أو R99. ويتيح ذلك إمكانية استبدال اللمبات، وأيضا لتجنب الخلط مع اللمبات الأخرى.

توجد الكتابات التالية على اللمبات

اسم الشركة المصنعة
6 أو 6 فلط، 12 أو 12 فلط، 24 أو 24 فلط وترمز للجهد الكهربائي الاسمي طبقا للائحة ECE 37.
H1،‏ H4،‏ H7،‏ P21 W وترمز لمسمى الفئة الدولي للمبات المطابقة لمواصفات ECE، مثلا 55 W.
E1 تبين الدولة التي تم فيها فحص مصدر الإضاءة والتصريح به. ويرمز الرقم 1 إلى ألمانيا.
"DOT" تعني: أنه مسموح بها أيضا للسوق الأمريكي.
"U" ترمز إلى اللمبات منخفضة الانبعاثات فوق البنفسجية طبقا لمواصفات ECE. وتُستخدم هذه اللمبات على سبيل المثال في الكشافات المزودة بعدسة تغطية بلاستيكية.
رمز التصريح الممنوح من جهة التصريح، مثلا E1 (المكتب الاتحادي للنقل والمواصلات في فلينزبورج)، توجد أيضا على اللمبة وتتضمن إما ‎37 R (E1)‎ ‏+ رقم من خمس خانات أو فقط (E1) ‏+ رقم من ثلاث خانات (أيضا رموز مكونة من حروف وأرقام، انظر الصورة).
تحتوي معظم اللمبات على علامة مشفرة تدل على الشركة المصنعة. ويتيح ذلك إمكانية التوصل للشركة المصنعة.
نظرا لأن بعض اللمبات ليس بها مكان كاف لعلامات التمييز، فإن المُشرِّع يفرض ضرورة وجود المعلومات التالية فقط: الشركة المصنعة والقدرة ورمز الفحص ورمز التصريح

العوامل المؤثرة على مصدر الإضاءة

على الرغم من إعادة تجدد سلك التنجستين الموجود داخل لمبة الإضاءة، إلا أن السلك يُستهلك تدريجيًا، مما يحدد من العمر الافتراضي للمبة.

العوامل المؤثرة السلبية

الأحمال الميكانيكية نتيجة الصدمات والاهتزازات
درجات الحرارة العالية
عملية التشغيل
ذروات الجهد الكهربائي
الجهد الكهربائي المفرط للسيارة
الكثافة الضوئية العالية بفعل شدة
كثافة الفتيل

العوامل المؤثرة الإيجابية

ضغط الملء
غاز الملء

يرتبط العمر الافتراضي وكفاءة الإضاءة إلى حد كبير بجهد الإمداد الموجود بالإضافة إلى عوامل أخرى.

كقاعدة أساسية يسري: إذا ازداد جهد إمداد لمبة بمقدار 5 %، فسوف يزداد التدفق الضوئي بمقدار 20 %، ولكن في نفس الوقت يقل العمر الافتراضي إلى النصف.

العوامل المؤثرة: مخطط العمر الافتراضي إلى زيادة الجهد الكهربائي

ولهذا السبب استُخدمت في بعض طرازات السيارات مقاومات على التوالي، لكي لا يتم تجاوز جهد الإمداد الكهربائي البالغ 13,2 فلط. وفي السيارات الحديثة يتم الوصول إلى مواءمة الجهد الكهربائي من خلال تضمين عرض النبضة.

وفي حالة الجهد المنخفض، مثلا بسبب وجود مولد كهربائي معطل، يكون الوضع على العكس من ذلك بالضبط. حيث يحتوي الضوء عندئذ على نسبة من اللون الأحمر أعلى كثيرا، مما يؤدي لانخفاض كفاءة الإضاءة.

نصائح تقنية الإضاءة - مصادر الإضاءة

من أجل إشعال كشافات ضوء زينون فإنها تحتاج لتوفر جهد كهربائي عال، ولذلك يجب في جميع الأحوال قبل إجراء أية أعمال على الكشافات نزع قابس الإمداد بالجهد الكهربائي لكابح التيار.
عند تركيب لمبة جديدة ينبغي عدم مسكها من الجسم الزجاجي، نظرا لأن بصمات الأصابع تنطبع عليها وتُخلِّف مواضع غير نظيفة.
في حالة انكسار لمبة زينون في مكان مغلق (داخل الورشة مثلا)، فينبغي تهوية المكان لتجنب حدوث أضرار صحية نتيجة الغازات السامة. لمبات ضوء زينون D3 وD4 لم تعد تحتوي على الزئبق وبذلك أصبحت أكثر حفاظًا على البيئة.
لمبات الإضاءة القياسية ولمبات الهالوجين لا تحتوي على مواد خطيرة على البيئة ويمكن التخلص منها ضمن القمامة المنزلية العادية.
تعتبر لمبات ضوء زينون نفايات خاصة. إذا كانت اللمبة معطلة، بينما جسمها الزجاجي ما زال سليمًا، فيجب التخلص منها كنفايات خاصة، نظرا لأن خليط الغاز والبخار المعدني يحتوي على الزئبق؛ ولذلك فهو سام جدًا في حالة استنشاقه. أما في حالة تَكسُّر الجسم الزجاجي، نتيجة حادث مثلا، ففي هذه الحالة يمكن وضع لمبة ضوء زينون ضمن القمامة العادية؛ لأن الزئبق يكون قد تبخر بالفعل.
في لمبات ضوء زينون D3 وD4 تم استبدال الزئبق بمركب يوديد الزنك غير السام. ويمكن التخلص من هذه اللمبات بإلقائها ضمن القمامة المنزلية العادية.
رمز النفايات للتخلص من النفايات هو: 060404.
ليس هناك نصائح منفصلة بخصوص دايودات LED، لأنها في المعتاد تكون غير قابلة للاستبدال.

تطبيق تهيئة لمبات الإضاءة - سيارات الركوب

لمبة الإضاءة معطلة؟

بواسطة تطبيق تهيئة لمبات الإضاءة تجد بكل سهولة وسرعة لمبة الإضاءة المناسبة. وللتعرف على لمبات الإضاءة المعنية المتوافقة مع سيارتك، اختر ماركة سيارتك وفئة السيارة وسنة الصنع.

يمكنك الذهاب من هنا إلى تطبيق تهيئة لمبات الإضاءة .

غير مفيد على الإطلاق