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ELECTRICIDAD DEL AUTOMÓVIL

CIRCUITOS DE ILUMINACIÓN DEL AUTOMÓVIL

Objetivo de aprendizaje: Identificar los componentes del circuito de iluminación, sus funciones y los procedimientos de mantenimiento.

El circuito de iluminación (fig. 2-54) incluye la batería, el chasis del vehículo, todas las luces, y varios interruptores que controlan su uso. El circuito de iluminación se conoce como un sistema de un solo alambre, ya que utiliza el chasis del vehículo para el retorno.

El circuito de iluminación completo de un vehículo puede ser dividido en circuitos individuales, cada uno teniendo una o más luces e interruptores. En cada uno de los distintos circuitos, las luces están conectadas en paralelo, y el interruptor de control está en serie entre el grupo de luces y la batería.

Las luces de señalización, por ejemplo, están conectadas en paralelo y son controladas por un solo interruptor. En algunas instalaciones, un interruptor controla las conexiones a la batería, mientras que una llave selectora determina cuál de los dos circuitos está energizado. Los faros, con sus luces de alta y baja, son un ejemplo de este tipo de circuito.

En algunos casos, tales como las luces de posición, varios interruptores pueden ser conectados en paralelo, de modo que cualquier interruptor puede ser usado para encender la luz.

Cuando un diagrama de cableado se encuentra en estudio, todos los circuitos de iluminación se pueden seguir desde la batería a través del amperímetro hasta el interruptor (o interruptores) a la luz individual.

A - Luces de posición, luces de freno y luces de marcha atrás cada una con circuitos separados y con sus llaves correspondientes.

B- Una caja de control y fusibles protegen muchos circuitos.

C- Las luces de faros tienen dos circuitos, uno para luz baja y el otro para luz alta (o también conocidas como luz corta y larga)

D- Los circuitos eléctricos que alimentan lámparas, son cableados en paralelo en lugar de hacerlo en serie, de manera que cada lámpara obtenga toda la potencia que le corresponde.

E- La llave de los faros, controla además las luces laterales (de giro, direccionales, etc. ), traseras, de placa y de tablero.

Figura 2-54. Típico circuito de iluminación de automóvil

Figura 2-54 (a). Identificación de iluminación del automóvil

Figura 2-55 -. Construcción de la lámpara y configuraciones.

LÁMPARAS

Una lámpara genera luz a través de un proceso de cambio de formas de energía llamado incandescencia. La lámpara produce luz como resultado del flujo de corriente a través de un filamento. El filamento está encerrado dentro de una envoltura de vidrio y es un tipo de alambre de resistencia que generalmente está hecho de tungsteno. A medida que la corriente fluye a través del filamento de tungsteno, se calienta mucho. El cambio de energía eléctrica a energía térmica en el filamento de alambre resistivo es tan intenso que el filamento comienza a brillar y a emitir luz. La lámpara debe tener un vacío alrededor del filamento para evitar que éste se queme al estar tan caliente. La ampolla de vidrio que encierra el filamento mantiene la presencia de vacío. Cuando se fabrica la lámpara, se elimina todo el aire de su interior y la envoltura de vidrio sella el ingreso de aire. Si se permitiera que el aire entrara a la lámpara, el oxígeno provocaría que el filamento se oxide y se queme.

Muchas lámparas están diseñadas para ejecutar más de una función. Una lámpara de doble filamento tiene dos filamentos, por lo que la bombilla puede realizar más de una función. Se puede utilizar en forma combinada en el circuito de luz de freno, circuito de luz trasera y circuito de señal de giro. Pequeñas lámparas incandescentes llenas de gas con filamento de tungsteno se utilizan en equipos de automóviles y de la construcción (fig. 2-55). Los filamentos suministran la suficiente luz cuando la corriente fluye a través de los mismos.

Es importante que cualquier lámpara quemada sea reemplazada por la lámpara correcta. El técnico puede determinar qué lámpara reemplazar al verificar el número comercial estándar de la misma.

Las lámparas de equipos de automóviles están diseñadas para funcionar con una corriente de baja tensión de 12 o 24 voltios, dependiendo de la tensión del vehículo serán pequeños bulbos de un medio de candela de simple o de doble contacto, a grandes bombillas de 50 candelas. Cuanto mayor es el poder luminoso de la lámpara, más corriente se requiere cuando se enciende. Las lámparas están identificadas por un número en la base. Cuando se sustituye una lámpara en un vehículo, asegúrese de que la lámpara se adapte a la calificación adecuada. Las luces se  clasifican según el tamaño en candelas (intensidad luminosa) que producen. Se extienden desde tipos con puntas para encajar en zócalos de bayoneta, como se muestra en la figura, también son más blanca que una lámpara convencional, lo que aumenta la capacidad de iluminación.

Figura 2-56 - (A) Bulbo de un solo contacto ; (B) Bulbo de doble contacto

Figura 2-58 -. Interruptor de los faros montado en el tablero

 

Ventajas de los LEDs en la iluminación del automóvil

Los LED tienen muchas ventajas sobre las fuentes de luz convencionales utilizadas en aplicaciones de automóviles. Así, por ejemplo, el principio mismo de los LED permite una vida de servicio más larga y una mayor fiabilidad. El principio de funcionamiento significa que la lámpara se puede utilizar hasta 10.000 horas y más, dependiendo de la temperatura de operación y definición. La vida útil de las bombillas de filamento y halógenas es típicamente unos pocos cientos de horas, mientras que las lámparas de descarga de gas que también se utilizan en iluminación para automóviles tienen una vida útil de varios miles de horas. Además, el LED tiene ventajas significativas en resistir la tensión mecánica de la clase que se produce en los vehículos.

Su diseño compacto es otra ventaja. Los LEDs se pueden utilizar para producir sistemas de lámparas optimizados en términos de espacio de diseño, reduciendo la altura de los componentes y por lo tanto ahorrando espacio.

Esto es alcanzado por la alta eficiencia de los LEDs, los que reducen significativamente el calor producido por el sistema de iluminación completo, particularmente en el caso de funcionalidades de color tales como la lámpara trasera y el indicador de dirección.

Sin olvidar las distintas opciones innovadoras que resultan de la utilización de varias fuentes de luz y nuevos conceptos de óptica específicos de un LED, estos proporcionan a los fabricantes de vehículos nuevas posibilidades para distinguir entre las marcas y modelos.

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FAROS DEL AUTOMÓVIL

Los faros son lámparas de haz selladas (fig. 2-57) que iluminan la carretera durante la circulación nocturna. Los faros consisten de una lente, uno o dos elementos, y un reflector integral. Cuando la corriente circula a través del elemento, éste se vuelve blanco caliente y brilla. El reflector y la lente dirigen la luz hacia adelante.

Hay cuatro tipos básicos de faros que se utilizan en los automóviles en la actualidad: (1) faros de haz sellado estándar, (2) faros  de haz sellado de halógeno, (3) compuesto y (4) descarga de alta intensidad (HID).

Desde 1939 hasta aproximadamente 1975, los faros utilizados en los vehículos se mantuvieron prácticamente sin cambios. Durante este tiempo, el faro era una lámpara redonda. La introducción del faro rectangular en 1975 permitió a los fabricantes de vehículos bajar la línea del capó de sus vehículos. Tanto los faros delanteros redondos como los rectangulares fueron construidos con haz sellado (fig. 2-57). El faro de haz sellado es una unidad de vidrio autónoma compuesta por un filamento, un reflector interno y una lente de vidrio externa. El faro de haz sellado estándar no rodea el filamento con su propia envoltura de vidrio (bombilla). La lente de vidrio se fusiona con el reflector parabólico, que se rocía con aluminio vaporizado dando una superficie reflectante comparable al plateado. El interior de la lámpara está lleno de gas argón. Se debe eliminar todo el oxígeno del faro de haz sellado estándar para evitar que el filamento se oxide. El reflector intensifica la luz que produce el filamento y la lente dirige el haz de luz para formar el patrón de haz requerido.

Figura 2-57 -. Un conjunto típico de faros de luz sellado de automóvil 

Figura 2-57a - La lente usa prismas para redirigir la luz.

Figura 2-57 b- El prisma dirige el rayo hacia (A) un patrón horizontal plano y (B) hacia abajo.

Figura 2-57 c- La ubicación del filamento controla la proyección del haz de luz.

La lente está diseñada para producir un haz amplio y plano. La luz del reflector pasa a través de prismas cóncavos en la lente de vidrio (Figura 2-57a). Los prismas de las lentes redirigen el haz de luz y crean un haz amplio y plano. La ilustración (Figura 2-57b) muestra la extensión horizontal y el control vertical del haz de luz para evitar el deslumbramiento hacia arriba.

Al colocar el filamento en diferentes lugares del reflector, se controla la dirección del haz de luz (Figura 8-6). En una lámpara de doble filamento, el filamento inferior se utiliza para la luz de carretera (luz alta) y el superior se utiliza para la luz de cruce (luz baja).

Faros  de haz sellado de halógeno,

Muchos de los vehículos de pasajeros modernos utilizan faros halógenos. Un faro halógeno contiene una pequeña lámpara halógena interior rodeada por una carcasa sellada convencional. Un faro halógeno aumenta la emisión de luz en 25 por ciento, sin aumento de la corriente.

Halógeno es el término utilizado para identificar un grupo de elementos no metálicos relacionados químicamente. Estos elementos incluyen cloro, flúor y yodo.

La lámpara halógena más comúnmente utilizada en aplicaciones automotrices consiste en una pequeña bombilla llena de vapor de yodo. La bombilla está hecha de un cuarzo resistente a altas temperaturas que rodea un filamento de tungsteno. Esta bombilla interna está instalada en un contenedor de vidrio sellado (Figura 2-57 d). Con el elemento halógeno agregado a la bombilla, el filamento de tungsteno es capaz de soportar temperaturas más altas que las de las lámparas convencionales de haz sellado. La lámpara halógena puede soportar temperaturas más altas y, por lo tanto, puede calentar más intensamente.

Figura 2-57 d - Un faro halógeno de haz sellado con bombilla de vapor de yodo

En un faro de haz sellado convencional, el calentamiento del filamento hace que se liberen átomos de tungsteno de la superficie del filamento. Estos átomos liberados se depositan en la envoltura de vidrio y crean puntos negros que afectan la proyección de luz de la lámpara. En una lámpara halógena, el vapor de yodo hace que los átomos de tungsteno liberados se vuelvan a depositar sobre el filamento. Esto elimina virtualmente cualquier punto oscuro. También permite una mayor iluminación de luz de carretera en un 25% en comparación con las lámparas convencionales y una mayor vida útil de la bombilla.

Debido a que el filamento está contenido en su propia bombilla, el agrietamiento o rotura de la lente no impide el funcionamiento del faro halógeno. Mientras no se haya roto la envoltura del filamento, éste seguirá funcionando. Sin embargo, una lente rota resultará en una luz de mala calidad y deberá ser reemplazada.

Sistema de faros compuestos

Muchos de los vehículos actuales tienen un sistema de faros halógenos. Este sistema se llama sistema de faros compuestos. Es un sistema de faros que es diferente al faro de haz sellado. Cuando la bombilla falla, puede reemplazarse solo la bombilla, no toda la unidad. Debido a que la lente se adapta a la forma del vehículo, hay muchas formas diferentes. Por tanto, cada faro es de baja producción y su sustitución puede resultar muy costosa.

Figura 2-57 e. Sistema de faros compuestos con una bombilla halógena reemplazable

Al utilizar el sistema de faros compuestos, los fabricantes de vehículos pueden producir cualquier estilo de lente de faro que deseen (Figura 2-57 e). Esto mejora la aerodinámica, la economía de combustible y el estilo del vehículo. Los sistemas de faros compuestos utilizan una bombilla halógena reemplazable.

Muchos fabricantes ventilan la carcasa compuesta del faro debido a la mayor cantidad de calor que desarrollan estas bombillas. Debido a que las carcasas están ventiladas, se puede desarrollar condensación dentro del conjunto de lentes. Esta condensación no es dañina para la bombilla y no afecta el funcionamiento de los faros. Cuando se encienden los faros, el calor generado por las bombillas halógenas disipará la condensación rápidamente. Ford usa faros compuestos integrados sin ventilación. En estos vehículos, la condensación no se considera normal, en ese caso, todo el conjunto debe reemplazarse.

Faros delanteros de descarga de alta intensidad (HID)

Los faros delanteros de descarga de alta intensidad (HID) son el último desarrollo de faros delanteros. Los faros HID utilizan un gas inerte para amplificar la luz producida por un arco a través de dos electrodos. Estos faros emiten hasta tres veces más luz y tienen el doble de dispersión de luz en la carretera que los faros halógenos convencionales . También utilizan aproximadamente dos tercios menos de energía para funcionar y tienen una vida útil de dos a tres veces más. Las lámparas HID producen luz en longitudes de onda tanto ultravioleta como visible. Esta ventaja permite que los letreros de las carreteras y otros materiales reflectantes brillen. Este tipo de lámpara apareció por primera vez en modelos selectos de BMW en 1993, Ford en 1995 y Porsche en 1996.

Los sistemas Xenon HID (también conocidos como lámparas de descarga de alta intensidad) proporcionan un 200% más de luz en la carretera que una bombilla halógena estándar. A diferencia de una bombilla halógena estándar, un sistema HID utiliza gas xenón, que se enciende creando un arco eléctrico entre dos electrodos.

Las lámparas de faros delanteros HID producen entre 2800 y 3500 lúmenes (medida de la salida de luz), con un consumo de 35 y 85 vatios a 12,8 voltios en comparación con valores de 700 a 2100 lúmenes en una lámpara halógena estándar en que se consumen 40 a 72 vatios.

Las bombillas HID están designadas como lámpara “S” o lámpara “R”. Una lámpara "S" tiene una pantalla de vidrio simple y se utiliza en ópticas de tipo proyector, en cambio las lámparas "R" están diseñados para ópticas de tipo reflectante y tienen una máscara opaca en ciertas partes de la pantalla para crear el límite de corte cerca de la parte superior de la luz de cruce.

La lámpara HID consta de una bombilla exterior hecha de cuarzo dopado con cerio que envuelve la bombilla interior (tubo de arco). La bombilla interior está hecha de cuarzo fundido y contiene dos electrodos de tungsteno. También está llena de gas xenón, mercurio y haluros metálicos (sales).

La lámpara HID no depende de un filamento incandescente para producir la luz. En su lugar, utiliza un puente de arco de alto voltaje a través del espacio de aire entre los electrodos. El gas xenón amplifica la intensidad de la luz emitida por el arco. El sistema HID requiere el uso de un encendedor y balasto para proporcionar la energía eléctrica requerida para encender el arco de los electrodos . El encendedor generalmente está integrado en la base de la bombilla HID y proporcionará los 15,000 a 25,000 voltios iniciales para producir la chispa. Una vez que se ha producido el arco en el espacio y el gas se calienta, el balasto proporcionará el voltaje requerido para mantener el flujo de corriente a través de los electrodos. El balasto debe entregar 35 vatios a la lámpara cuando el voltaje a través de la misma está entre 70 y 110 voltios.

Figura 2-57 f : Elemento de bombilla HID

Figura 2-57 g: Faro delantero de descarga de alta intensidad

La mayor potencia luminosa de estas lámparas permite que el conjunto de faro sea más pequeño y ligero. Estas ventajas permiten a los diseñadores una mayor flexibilidad en los diseños de la carrocería a medida que pretenden hacer que sus vehículos sean más aerodinámicos y eficientes. Por ejemplo, los modelos In finiti Q45 están equipados con un sistema HID de siete lentes para brindar un aspecto elegante y una gran potencia de lámpara.

Faros delanteros bi-xenon (o bixenón)

Debido a la mayor cantidad de luz que producen los faros HID, éstos no se utilizan en un sistema de faros cuádruples como luces de carretera. En su lugar, se utilizan solo como lámpara de luz de cruce (luz baja) y como bombilla halógena para la luz de carretera (luz alta). Dado que el sistema de cuatro faros delanteros utiliza las cuatro bombillas para el funcionamiento de las luces altas, el uso de un sistema de cuatro faros con lámparas HID cegaría a los conductores que se aproximan debido a la cantidad excesiva de luz. Además, no es posible reducir la intensidad de luz de un HID por modulación de ancho de pulso (PWM) de la corriente al elemento.

Para superar estos problemas y poder seguir utilizando el HID, los fabricantes han comenzado a utilizar faros bixenón en sus sistemas de faros duales. Bixenón se refiere al uso de una sola lámpara de xenón para proporcionar tanto la luz de carretera como la de luz de cruce. La salida de luz completa se utiliza para producir la luz de carretera. La luz de cruce se forma moviendo la bombilla de xenón dentro de la lente (óptica) o moviendo un obturador entre la bombilla y la lente.

Los sistemas que usan un obturador disponen de un motor dentro del conjunto de faro que sube y baja dicho obturador. La posición del obturador determina la cantidad de luz proyectada que se permitirá que escape de la lente y su patrón de iluminación.

Figura  2-57 h: Lentes de proyección bixenón para automóvil

 

En algunos sistemas se utiliza un motor para cambiar la posición de la bombilla. La bombilla se eleva físicamente en la carcasa del reflector para producir la salida de luz de carretera. En el modo de luz de cruce, la bombilla se baja dentro de la carcasa del reflector. La cantidad de reflexión dicta la intensidad y el patrón de la luz.

El uso de la misma lámpara para el funcionamiento de las luces de cruce y de carretera permite que ambos modos tengan el mismo color de luz. Esto produce menos contraste visual al cambiar entre modos y es menos estresante para los ojos del conductor.

PALANCA DE CAMBIO DE LUCES

El interruptor de los faros es un interruptor SI / NO y un reóstato (resistencia variable) en el panel de instrumentos (fig. 2-58) o en la columna de dirección (fig. 2-59). El interruptor de los faros controla el flujo de corriente a las lámparas del sistema de faros. El reóstato es para ajustar el brillo de las luces del panel de instrumentos.

Los vehículos militares que se utilizan en situaciones tácticas están equipados con un interruptor de los faros que se integra con el interruptor de apagado total de iluminación. Una característica importante de este interruptor es que reduce la posibilidad de que accidentalmente se enciendan las luces en un apagón.

Figura 2-59 -. Palanca de cambio de luces montada en la columna de dirección

Figura 2-60

  1. Conjunto de faro de automotor y lente
  2. Lámpara luz baja
  3. Tapa protectora del polvo
  4. Lámpara de giro
  5. Lámpara de luz alta
  6. Tapa protectora del polvo
  7. Zócalo de lámpara de giro

La palanca de cambio de luces (interruptor) controla la función de faro de haz de alta y baja y  va montado normalmente en la el piso (fig. 2-61) o columna de dirección (Fig. 2-62). Cuando el operador activa el interruptor, se cambia la conexión eléctrica de los faros.

Figura 2-61 -. Llave de cambio de luces de pie.

Figura 2-62 -. Palanca de cambio de luces montada en columna de dirección

En una posición, se encienden las luces de carretera, y en la otra posición, el interruptor cambia a luz de cruce.

 

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