Aydınlatma teknolojisinin temel ilkeleri

Aydınlatma teknolojisi, sürücülerin kendi güvenliği ve diğer yol kullanıcılarının güvenliği açısından motorlu araçta çok önemli bir rol oynamaktadır. Bu sayfada, otomotiv aydınlatma teknolojisinin temel ilkelerini açıklıyoruz ve size en yaygın kullanılan ışık kaynaklarının yapısını ve işlevini gösteriyoruz. Son olarak, ışık kaynaklarının arızalanmasının nedenlerini ve bunların değiştirilmesi için pratik ipuçlarını da aşağıda bulabilirsiniz.

Çalışmalarında araç servislerine profesyonel destek sağlamak için, aşağıdaki teknik bilgiler ve uygulamaya yönelik ipuçları HELLA tarafından hazırlanmıştır. Bu web sitesinde sağlanan bilgiler, yalnızca uygun şekilde eğitilmiş uzman personel tarafından kullanılmalıdır.

Aydınlatma teknolojisi ölçü birimleri

Aşağıda, aydınlatma teknolojisindeki en önemli temel kavramlara ve ampullerin ve lambaların özelliklerinin değerlendirilmesi için ilgili ölçü birimlerine bir genel bakış bulacaksınız:

Işık akısı Φ

Birim: Lümen [lm]

Işık akısı F, bir ışık kaynağı tarafından yayılan toplam ışık gücüdür

Aydınlatma teknolojisi ölçü birimleri: Işık şiddeti

Işık şiddeti I

Birim: Kandela [cd]

Işık şiddeti, ışık akısının belirli bir yönde yayılan kısmıdır.

Aydınlatma teknolojisi ölçü birimleri: Aydınlatma şiddeti

Aydınlatma şiddeti E

Birim: Lüks [lx]

Aydınlatma şiddeti E, ışık akısının aydınlatılan alana isabet eden oranını belirtir.

1 lm’lik ışık akısı, 1 m²’lik bir alana isabet ettiğinde, aydınlatma şiddeti 1 lx’tir.

Aydınlatma teknolojisi ölçü birimleri: Parlaklık

Parlaklık L

Birim: Metrekare başına kandela [cd/m2]

Parlaklık L, gözün parlak veya aydınlatılmış bir yüzeyden aldığı parlaklık izlenimidir.

Işıksal verim ŋ

Birim: Watt başına lümen [lm/W]

Işıksal verim (h), tüketilen elektrik gücünün ışığa dönüştürülme verimliliğini belirtir.

Renk sıcaklığı K

Birim: Kelvin [K]

Kelvin, renk sıcaklığının birimidir. Bir ışık kaynağının sıcaklığı ne kadar yüksek olursa, renk tayfında mavi oranı o kadar yüksek ve kırmızı oranı o kadar düşük olur.

Sıcak beyaz ışıklı bir akkor ampulün renk sıcaklığı, yaklaşık 2700 K’dir. Bununla birlikte bir gaz deşarjlı ampul (D2S), 4250 K’de gün ışığına daha çok benzeyen (yaklaşık 5600 K) soğuk beyaz bir ışığa sahiptir.

Işık kaynakları

Işık kaynakları, ısı enerjisiyle ışık üreten sıcaklık yayıcılarıdır. Bu, bir ışık kaynağı ne kadar güçlü ısıtılırsa, ışık şiddetinin o denli yüksek olacağı anlamına gelir.

Sıcaklık yayıcıların düşük verimliliği (%8 ışık radyasyonu), gaz deşarjlı ampullere (%28 ışık radyasyonu) kıyasla sadece nispeten düşük bir ışıksal verime izin verir. Son yıllarda motorlu taşıtlarda ışık kaynağı olarak LED'ler giderek daha fazla kullanılmaktadır.

Akkor ampul

Akkor ampuller (vakumlu ampuller), tungstenden yapılma akkor filamanın akkor hale gelmesi elektrik enerjisinin beslenmesiyle sağlandığından, sıcaklık yayıcılara dahildir.

Daha önce de belirtildiği gibi, standart bir ampulün ışık gücü nispeten düşüktür. Ayrıca, ampul camının üzerinde belirgin bir kararma olarak görülebilen buharlaşmış tungsten partikülleri, tüm teknik aydınlatma değerlerini düşürmektedir ve bu tür ampullerin kullanım ömürleri nispeten kısadır.

Halojen ampul

Halojen ampul, klasik akkor ampule göre belirgin avantajlar sunar. Örneğin iyot gibi az miktarda halojen atomları eklenerek, ampul camının kararması azaltılabilir.

Halojen ampuller, “çevrim süreci” adı verilen yöntem sayesinde aynı kullanım ömrü boyunca daha yüksek sıcaklıklarda çalıştırılabilir ve buna bağlı olarak daha yüksek bir verimlilik sunarlar.

Halojen ampuldeki̇ çevri̇m süreci̇

Elektrik enerjisi beslenerek, tungsten filaman akkor hale getirilir. Bu, metalin filamandan buharlaşmasına neden olur. Ampulün içindeki bir halojen dolgusu (iyot veya brom) sayesinde, filaman sıcaklıkları neredeyse tungstenin erime noktasına (yaklaşık 3400 °C) kadar yükselir.

Bu sayede yüksek ışık gücü ortaya çıkar. Buharlaştırılan tungsten, sıcak ampul camı çeperinin hemen yakınında dolgu gazı ile birleşerek saydam bir gaz (tungsten halojenür) oluşturur. Bununla birlikte, gaz tekrar filamana yaklaşırsa, yüksek filaman sıcaklığı nedeniyle ayrışır ve homojen bir tungsten tabakası oluşturur.

Bu döngünün devam etmesi için ampulün camının dış sıcaklığı 300 °C olmalıdır. Bunu sağlamak için, kuvars camdan yapılma ampul camının filamanın etrafına sıkıca oturması gerekir.
Diğer bir avantajı ise daha yüksek bir doldurma basıncı ile çalışılması ve böylece tungstenin buharlaşmasının önlenmesidir.

Ampul camının içindeki gaz bileşimi de ışıksal verim açısından belirleyicidir. Örneğin Xenon gibi küçük miktarlarda soy gazlar eklenerek, filamandan ısı yayılımı azaltılır.

İki farklı halojen ampul tipi vardır. H1, H3, H7, H9, H11, HB3 tiplerinin sadece bir akkor filamanı vardır. Bunlar kısa hüzme ve uzun hüzme için kullanılır. H4 ampul, biri kısa hüzme, diğeri uzun hüzme için olmak üzere iki filamana sahiptir.

Kısa hüzme için akkor filaman bir kapatma başlığı ile donatılmıştır. Bunun görevi, göz kamaştırıcı ışık bileşenini kapatmak ve aydınlık-karanlık sınırını oluşturmaktır.

H1+30/50/90 ve H4+30/50/90 tipleri, koruyucu gaz dolgulu geleneksel H1 ve H4 akkor ampullerin geliştirilmiş tipleridir.

Standart ampule kıyasla halojen ampulün avantajları/farkları

Akkor filaman daha incedir
Daha yüksek sıcaklıklarda çalıştırılabilir
%30/50/90’a kadar daha yüksek parlaklık
Aracın 50 ve 100 metre önü ve 20 metreye kadar daha uzun yol aydınlatması
Gece ve olumsuz hava koşullarında daha fazla sürüş güvenliği

H7 ampuller, H1 ampullere kıyasla daha yüksek parlaklığa, daha düşük güç tüketimine ve daha iyi ışık kalitesine sahiptir. Bunlar ayrıca H7+30/50/90 olarak da mevcuttur.

Mavi görünümlü halojen ampuller

Mavi görünümlü halojen ampuller de bir süredir mevcuttur. Geleneksel halojen ampullerin aksine, bu ampuller mavimsi bir beyaz ışığa (4000 K’ye kadar) sahiptir ve bu nedenle gün ışığına daha yakındır. Işık daha parlak ve göze daha zıt görünür. Bu, sürücülerin yorulmadan daha uzun süre araç kullanmalarına yardımcı olacaktır. Ancak, bu izlenim subjektiftir.

Maksimum ışık gücüne sahip olmak isteyenlere, +30/50/90 ampuller daha iyi hizmet verir.

Sinyal lambaları

Şimdiye kadar sinyal lambalarında sarı renk boyalı ampul camına sahip ampuller kullanılmıştır. Tasarım odaklı sürücüler için Magic Star sinyal ampulleri de mevcuttur. Kapalı durumda, gümüş reflektörden neredeyse hiç görülmezler. Karakteristik sarı ışık, yalnızca açıldıktan sonra normal parlaklıkta yayılır.

Ampul camına birkaç girişim katmanı uygulanarak, akkor filaman tarafından yayılan ışık tayfının belirli kısımları söndürülür. Sadece sarı kısım katmanlara nüfuz eder ve ardından görünür hale gelir.

Gaz deşarjlı ampuller

Gaz deşarjlı ampuller, elektrik deşarjının fiziksel prensibine göre ışık üretirler. Balasttan bir ateşleme voltajının uygulanmasıyla (3. nesil HELLA balastlarda 23 KV’ye kadar), ampulün elektrotları arasındaki gaz (soy gaz Xenon ve bir metal ve metal halojenür karışımından oluşan dolgu) iyonize edilir ve bir elektrik arkı yardımıyla parlaması sağlanır.

Alternatif akımın kontrollü beslenmesi sırasında (yaklaşık 400 Hz’de) yüksek sıcaklıklar nedeniyle sıvı ve katı maddeler buharlaşır. Ampul sadece tüm bileşenler iyonize edildikten birkaç saniye sonra tam parlaklığına ulaşır.

Kontrol edilemeyen bir şekilde artan akım nedeniyle ampulün tahrip olmasını önlemek için, akım bir balast ile sınırlandırılır. Tam ışık gücüne ulaşıldığında, fiziksel süreci devam ettirmek için sadece 85 V’luk bir çalışma voltajı (ateşleme voltajı değil) gereklidir. Işık akısı, ışıksal verim, parlaklık ve kullanım ömrü, halojen akkor ampullere göre önemli ölçüde daha iyidir.

Gaz deşarjlı ampuller, ilgili geliştirme versiyonlarına göre kategorize edilir: D1, D2, D3 ve D4. Burada “D” harfi, deşarj kelimesinin İngilizcesi olan “Discharge” anlamına gelir. Nesiller arasında bazı durumlarda önemli farklılıklar vardır. Örneğin, D1 ampuller -en eski Xenon ateşleyiciler- entegre bir ateşleme parçasına sahiptir. Öte yandan, D2 ampuller sadece kapaklı ateşleyicinin kendisinden oluşur ve otomotiv sektörü için gaz deşarjlı ampullerin diğer tüm geliştirme versiyonlarının aksine, deşarj tüpünün etrafında dış koruyucu cam yoktur. Tüm diğer geliştirmeler bir UV koruyucu cama sahiptir ve tasarımları çok daha sağlamdır.

Eski D1, çoğu zaman entegre ateşleme modülüne sahip günümüzdeki D1-S/R ampulü ile karıştırılır. D1 ve D2 ampullerin daha sonraki geliştirmeleri olan D3 ve D4 ampuller, cıva kullanmadıkları için çevreyle daha uyumludur. Farklı elektrik parametreleri nedeniyle (aynı güçte, 85 V ateşleyici voltajı yerine 42 V), D3 veya D4 ampuller, D1 veya D2 ampullerin kontrol üniteleri ile çalıştırılamaz.

Akkor filaman (halojen) / elektrik arkı gaz deşarjlı ampul (Xenon) karşılaştırması

Akkor filamanlı halojen ve elektrik arklı Xenon karşılaştırması

	Halojen akkor ampul (H7)	Gaz deşarjlı ampul
Işık kaynağı	Akkor filaman	Elektrik arkı
Parlaklık	1450 cd/m2	3000 cd/m2
Güç	55 W	35 W
Enerji dengesi	%8 ışık radyasyonu %92 ısı radyasyonu	%28 ışık radyasyonu %58 ısı radyasyonu %14 UV radyasyonu
Kullanım ömrü	yakl. 500 saat	2500 saat
Sarsıntıya (Darbeye) dayanıklı	şartlı	evet
Ateşleme voltajı	hayır	evet 23.000 V (3. Nesil)
Kontrol elektroniği	hayır	evet

Motorlu araç ampulü — Motorlu araç ampulleri, ECE-R37 veya -R99’a göre standartlaştırılmalıdır. Bu, ampul değiştirmeyi mümkün kılarken, aynı zamanda diğer ampullerle karışmayı da önler.

Ampullerin üzerinde aşağıdaki yazılar bulunabilir

Üreticinin adı
6 veya 6 V, 12 veya 12 V, 24 veya 24 V ECE regülasyonu 37’ye göre nominal voltajı ifade eder.
H1, H4, H7, P21 W, ECE standardındaki ampullerin uluslararası kategori tanımlamasını ifade eder, örneğin 55 W.
E1, ışık kaynağının hangi ülkede test edildiğini ve onaylandığını gösterir. 1, Almanya’yı temsil eder.
“DOT”, Amerika pazarında kullanım için de onaylandığı anlamına gelir.
“U”, ECE’ye göre UV’si azaltılmış ampuller anlamına gelir. Bu ampuller, örneğin plastik kapak camına sahip farlarda kullanılır.
Onay kuruluşu tarafından verilen onay işareti, örneğin E1 de (Flensburg’daki Federal Motorlu Taşıtlar Dairesi) ampulün üzerinde yazılıdır ve 37 R (E1) + beş haneli bir sayı veya sadece (E1) + üç haneli bir sayıdır (alfanümerik karakterler dahil, resme bakın).
Çoğu ampulde kodlanmış bir üretici işareti vardır. Bu, üreticiye yönelik bir izlenebilirliği mümkün kılar.
Tüm ampullerde işaretleme için yeterli alan bulunmadığından, yasa gereği yalnızca aşağıdaki bilgiler gereklidir: Üretici, güç, test işareti ve onay işareti.

Bir ışık kaynağını etkileyen faktörler

Ampul içindeki rejenerasyona rağmen, tungsten tel yavaş yavaş aşınır ve böylece kullanım ömrü sınırlanır.

Olumsuz etkileyen faktörler

Darbe ve titreşimlerden kaynaklanan mekanik yükler
Yüksek sıcaklıklar
Çalıştırma süreci
Voltaj sıçramaları
Aşırı yüksek araç voltajı
Aşırı filaman yoğunluğu nedeniyle
yüksek parlaklık (filament yoğunluğu)

Olumlu etkileyen faktörler

Dolum basıncı
Dolum gazı

Kullanım ömrü ve ışıksal verim, diğer faktörlerin yanı sıra önemli ölçüde mevcut besleme voltajına bağlıdır.

Genel kural olarak şu geçerlidir: Bir ampulün besleme voltajı %5 artırılırsa, ışık akısı %20 artar, ancak aynı zamanda kullanım ömrü yarı yarıya azalır.

Etkileyen faktörler: Kullanım ömrü / voltaj artışı grafiği

Bu nedenle besleme geriliminin 13,2 V’u aşmaması için, bazı araç tiplerinde ön dirençler kullanılmaktadır. Günümüz modern araçlarında darbe genişliği modülasyonu ile bir voltaj uyarlaması sağlanmaktadır.

Düşük voltaj durumunda, örneğin alternatör arızalıysa, durum tam tersidir. Işık artık önemli ölçüde daha yüksek bir kırmızı bileşene sahiptir ve ışıksal verim buna bağlı olarak daha düşüktür.

Aydınlatma teknolojisi ipuçları - Işık kaynakları

Aydınlatma teknolojisi - Işık kaynakları için ipuçları

Xenon farlar ateşleme için yüksek gerilime ihtiyaç duymaktadır, bu nedenle farlar üzerinde çalışmalara başlamadan önce, balast cihazına giden voltaj beslemesinin fişi her durumda çekilmelidir.
Yeni bir ampul takıldığında , parmak izleri yanarak iz bıraktıklarından, ampul camına dokunulmamalıdır.
Bir Xenon ampul kapalı bir alanda (atölye) kırılırsa, zehirli gazlar nedeniyle sağlığın tehlikeye düşmemesi için mekan havalandırılmalıdır. D3 ve D4 Xenon ampuller artık cıva içermediklerinden, çevreyle daha uyumludurlar.
Standart akkor ampuller ve halojen ampuller çevreyi etkileyebilecek maddeler içermezler ve normal ev çöpüne atılabilir.
Xenon ampuller tehlikeli atıktır. Ampul bozuk, ancak ampul camı hala sağlam durumdaysa, gaz metal buharı karışımı cıva içerdiğinden ve bu nedenle solunması halinde son derece zehirli olduğundan, tehlikeli atık olarak bertaraf edilmelidir. Ampul camı, örneğin bir kaza nedeniyle tahrip olmuşsa, cıva buharlaşmış olduğundan, Xenon ampul normal çöpe atılabilir.
D3 ve D4 Xenon ampullerde cıva, zehirsiz çinko iyodür ile değiştirilmiştir. Bu ampuller, normal evsel atıklarla bertaraf edilebilir.
Bertaraf için atık kodu numarası: 060404.
LED’ler genellikle değiştirilemediklerinden, LED’lere yönelik ayrı ipuçları yoktur.