Τα Φώτα του Αυτοκινήτου
OI ΑΓΝΩΣΤΟΙ ΗΡΩΕΣ ΤΗΣ ΝΥΧΤΕΡΙΝΗΣ ΟΔΗΓΗΣΗΣ
Τα φώτα των αυτοκινήτων δεν είναι τυχαία σχεδιασμένα ούτε τοποθετημένα με
τυχαίο τρόπο στα αυτοκίνητα που οδηγούμε. Πρόκειται για εξαρτήματα υψηλής
τεχνολογίας, στην εξέλιξη της οποίας έχουν επενδυθεί μεγάλα ποσά, ενώ ο
τρόπος τοποθέτησης, ρύθμισης και λειτουργίας τους καθορίζεται από ειδική
νομοθεσία και προδιαγραφές. Αξίζει τον κόπο να δούμε πώς λειτουργούν οι
σιωπηλοί, φωτεινοί σύντροφοί μας στη νυχτερινή οδήγηση. Αν όχι τίποτα άλλο
είναι τα μάτια του αυτοκινήτου μας, τα δικά μας και των άλλων (για να μας
βλέπουν) τη νύχτα.
Του Πέτρου Σακελλαρίου
ΠΡΙΝ προχωρήσουμε πρέπει να εξηγήσουμε τη βασική γεωμετρία ενός φωτιστικού
σώματος, καθώς και τους τεχνικούς όρους της οπτικής και της φωτομετρίας που
χρησιμοποιούνται στο άρθρο αυτό:
H βασική γεωμετρία του ανακλαστήρα ενός φωτιστικού σώματος:
Στο σχήμα 1 φαίνονται οι βασικές διαστάσεις ενός παραβολικού ανακλαστήρα.
Με «F» συμβολίζεται το «σημείο εστίασης» (που είναι το σημείο στο οποίο αν
τοποθετηθεί μια φωτεινή πηγή, τότε το φως της ανακλάται σε διεύθυνση
παράλληλη με τον κύριο άξονα του ανακλαστήρα), με «S» η «κορυφή της
παραβολής» και με «f» το «μήκος εστίασης». Κύριο άξονα λέμε τον άξονα που
διέρχεται από την κορυφή «S» του ανακλαστήρα και είναι κάθετος στην
επιφάνεια του ανακλαστήρα στο σημείο της κορυφής. Πάνω σε αυτόν βρίσκεται
και το σημείο εστίασης.
Εμβέλεια προβολέα είναι η μέγιστη απόσταση στην οποία φτάνει το φως του
προβολέα έχοντας ένταση μεγαλύτερη από μια προκαθορισμένη ελάχιστη
επιτρεπόμενη τιμή.
Πεδίο ορατότητας είναι η μέγιστη απόσταση στην οποία παραμένει ορατό ένα
αντικείμενο που βρίσκεται εντός της φωτεινής δέσμης. Επηρεάζεται από
παράγοντες όπως το σχήμα, το μέγεθος και η ανακλαστικότητα των διαφόρων
αντικειμένων, την επιφάνεια του οδοστρώματος, το σχεδιασμό των προβολέων
και την κατάσταση των ματιών μας. Γι? αυτό δεν είναι δυνατόν να μετρηθεί
αντικειμενικά, αλλά ποικίλλει κατά περίπτωση.
Από άποψη φυσιολογίας, θάμπωμα λέμε τη μείωση της δυνατότητας του οδηγού να
βλέπει, η οποία προκαλείται από εξωτερικές φωτεινές πηγές. Π.χ. η μείωση
της ορατότητας όταν πλησιάζουν δυο αντίθετα κινούμενα οχήματα τη νύχτα. Το
θάμπωμα μπορεί να μειωθεί αυξάνοντας το φωτισμό του περιβάλλοντος χώρου.
Έτσι σε έναν καλά φωτισμένο δρόμο το θάμπωμα από τα αντίθετα ερχόμενα
οχήματα είναι λιγότερο.
Από άποψη ψυχολογίας, το θάμπωμα συμβαίνει όταν μια φωτεινή πηγή δημιουργεί
«δυσφορία» χωρίς να μειώνει στην πραγματικότητα τη δυνατότητα του οδηγού να
δει. Το ψυχολογικό θάμπωμα μπορεί να εκτιμηθεί σύμφωνα με μια κλίμακα που
κυμαίνεται από τη λέξη «άνετα» ως τη λέξη «ενοχλητικά».
Ενεργός φωτεινή ροή είναι το ποσοστό του φωτός του νήματος του λαμπτήρα,
που παραμένει ενεργό μετά την ανάκλασή του ή/και τη διάθλασή του στις
επιφάνειες του φωτιστικού σώματος. Για παράδειγμα η φωτεινή ροή της δέσμης
φωτός ανάμεσα στον προβολέα και το δρόμο. Όσο πιο μικρό είναι το μήκος της
εστίασης, τόσο μεγαλύτερη είναι η εκμετάλλευση της φωτεινής ροής του
πυρακτωμένου νήματος, γιατί αυτό περιβάλλεται από το μεγαλύτερο μέρος της
ανακλαστικής επιφάνειας.
H λειτουργία των προβολέων ενός αυτοκινήτου στηρίζεται στην αρχή της
ανάκλασης του φωτός: η διάχυτη προς κάθε κατεύθυνση φωτεινή ακτινοβολία,
που εκπέμπει το πυρακτωμένο νήμα του λαμπτήρα το οποίο είναι τοποθετημένο
στο σημείο εστίασης ενός παραβολικού ή ελλειπτικού κατόπτρου (ανακλαστήρα),
ανακλάται στην επιφάνειά του. Και συγκεντρώνεται σε μια δέσμη ακτίνων
φωτός, σχεδόν παράλληλων με τον κύριο άξονα του κατόπτρου, που κατευθύνεται
σε ένα μακρινό σημείο-στόχο. O ανακλαστήρας ή είναι κατασκευασμένος από
γαλβανισμένο μέταλλο επικαλυμμένο με πολύ γυαλιστερό αλουμίνιο ή είναι
κατασκευασμένος από πλαστικό. Όλη η ανακλαστική επιφάνεια του κατόπτρου
ενεργεί σαν μια πηγή φωτός το ίδιο φωτεινή με το λαμπτήρα (αν θεωρήσουμε
αμελητέες τις απώλειες κατά την ανάκλαση του φωτός). Έτσι, είναι φανερό ότι
έχουμε μια μεγένθυνση της φωτεινής πηγής και συνεπώς πολλαπλασιασμό της
έντασης του φωτός στη διεύθυνση του κύριου άξονα του κατόπτρου. Για τους
παραπάνω λόγους, η φωτεινή ένταση ενός τέτοιου προβολέα, χωρίς φακό, είναι
συνάρτηση του πόσο φωτεινή είναι η πηγή του φωτός, του βαθμού
ανακλασιμότητας του κατόπτρου (δηλαδή τι ποσοστό της φωτεινής ακτινοβολίας
ανακλά και τι απορροφά) και του εμβαδού της ανακλαστικής επιφάνειας.
Σε συνθήκες πυκνής κυκλοφορίας είναι αναγκαία η «βύθιση» της δέσμης του
φωτός των προβολέων των διαφόρων οχημάτων, έτσι ώστε να μην θαμπώνονται οι
οδηγοί των αντίθετα κινούμενων οχημάτων. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση της
λεγόμενης «μεσαίας σκάλας» των προβολέων. H συνεχής αύξηση της κίνησης, και
συνεπώς της πυκνότητας της κυκλοφορίας των οχημάτων, στις μέρες μας έχει
σαν αποτέλεσμα τη συχνότερη χρήση της μεσαίας σκάλας. Ήταν λοιπόν
επιτακτική ανάγκη να γίνουν κάποιες βελτιώσεις στη μεσαία σκάλα. Τέτοιες
σημαντικές βελτιώσεις τα τελευταία χρόνια είναι η χρήση των ασυμμετρικών
προβολέων που δίνουν μεγαλύτερο πεδίο ορατότητας στη δεξιά πλευρά (αριστερή
για χώρες όπως η Αγγλία) του δρόμου και η εξέλιξη διάφορων τύπων λαμπτήρων
αλογόνου που αυξάνουν την ένταση του φωτός στην επιφάνεια του δρόμου κατά
50 έως 80%.
H αρχή λειτουργίας της μεσαίας σκάλας φαίνεται στο σχήμα 2. Το νήμα της
μεσαίας σκάλας βρίσκεται εμπρός από το σημείο εστίασης του ανακλαστήρα.
Έτσι η φωτεινή δέσμη, μετά την ανάκλασή της, έχει κλίση προς τον κύριο
άξονα του ανακλαστήρα. Μια καλύπτρα, κάτω από το νήμα της μεσαίας σκάλας,
εμποδίζει το φως να ανακλαστεί στο κάτω μέρος του κατόπτρου και να
κατευθυνθεί προς τα πάνω. Έτσι μόνο το πάνω μέρος του ανακλαστήρα είναι
ενεργό και κατευθύνει το φως προς τα κάτω, υπό την προϋπόθεση ότι η
διεύθυνση του κύριου άξονα του ανακλαστήρα, δηλαδή η ρύθμιση των φώτων,
είναι σωστή. Στην επιφάνεια του δρόμου, η ύπαρξη της καλύπτρας γίνεται
αντιληπτή σαν μια νοητή γραμμή διαχωρισμού της σκοτεινής από την φωτεινή
περιοχή. Έτσι, μέχρι αυτή τη νοητή γραμμή επιτυγχάνεται υψηλή ένταση του
φωτός, ενώ ταυτόχρονα το θάμπωμα στην πλευρά της αντίθετα κινούμενης
κυκλοφορίας κρατιέται σε προκαθορισμένο ανεκτό επίπεδο. Από την άλλη πλευρά
όμως, η αντίθεση μεταξύ της φωτεινής και της σκοτεινής περιοχής, για
πρακτικούς λόγους, δεν πρέπει να ξεπερνά κάποιο επίπεδο. Για παράδειγμα,
κατά τη διάρκεια κατακόρυφων ταλαντώσεων του αμαξώματος, μια έντονη
αντίθεση ανάμεσα στη σκοτεινή και τη φωτεινή περιοχή θα δημιουργούσε
δυσάρεστο συναίσθημα παλλόμενου φωτός. Εκτός από την επίτευξη μέγιστου
πεδίου ορατότητας και ελάχιστου θαμπώματος, σημαντικό είναι η κατανομή του
φωτός κοντά στο αυτοκίνητο να πληροί κάποιες προδιαγραφές. H ορατότητα στις
στροφές πρέπει να είναι καλή. Αυτό σημαίνει ότι η φωτεινή περιοχή πρέπει να
επεκτείνεται στην δεξιά και την αριστερή πλευρά του οδοστρώματος. H
κατανομή του φωτός δεν είναι δυνατό να είναι ομοιόμορφη σε όλη την έκταση
του πεδίου ορατότητας. Είναι όμως δυνατό να μειωθούν οι αντιθέσεις της
φωτεινότητας στην περιοχή του οδοστρώματος που φωτίζεται. Εκτός από τη
χρήση ασυμμετρικών κατόπτρων και λαμπτήρων αλογόνου, το μέγεθος και το
σχήμα του ανακλαστήρα επηρεάζουν και μπορούν να βελτιώσουν την απόδοση της
μεσαίας σκάλας.
Αύξηση του μεγέθους του ανακλαστήρα έχει σαν αποτέλεσμα τη βελτίωση της
απόδοσης της μεσαίας σκάλας. H απόσταση, από το αυτοκίνητο, της νοητής
γραμμής διαχωρισμού φωτεινής-σκοτεινής περιοχής (και κατά συνέπεια η
εμβέλεια του προβολέα) μπορεί να αυξηθεί τοποθετώντας τον προβολέα όσο πιο
ψηλά είναι δυνατόν. Από την άλλη όμως, το ρύγχος του αυτοκινήτου πρέπει να
διατηρείται χαμηλό για λόγους αεροδυναμικής. Έτσι η αύξηση του μεγέθους του
ανακλαστήρα κάνει τα φωτιστικά σώματα φαρδύτερα. Για λόγους φωτομετρίας
αποτελεί πλεονέκτημα το ότι η οριζόντια διάμετρος του ανακλαστήρα είναι ο
καθοριστικός παράγοντας για την ένταση του φωτός που μπορεί να επιτευχθεί.
Αν το φάρδος του ανακλαστήρα διπλασιαστεί από 130 σε 260 χιλιοστά, η ένταση
του φωτός στη δεξιά πλευρά του δρόμου (αριστερή για την Αγγλία) και σε
απόσταση 50 μέτρων από το όχημα σχεδόν διπλασιάζεται, βελτιώνοντας
σημαντικά το πεδίο ορατότητας. Επίσης, ανακλαστήρες με το ίδιο μέγεθος
έχουν διαφορετικές αποδόσεις ανάλογα με το μήκος εστίασής τους. Μικρότερο
μήκος εστίασης έχει σαν αποτέλεσμα την αύξηση της ενεργού φωτεινής ροής και
την παραγωγή πιο «ανοιχτής» φωτεινής δέσμης με καλύτερο φωτισμό κοντά και
στα πλάγια. Αυτό αποτελεί σημαντικό πλεονέκτημα στις στροφές. Όμως, οι
ανακλαστήρες με μικρό μήκος εστίασης έχουν μεγαλύτερο βάθος και γι? αυτό
καταλαμβάνουν μεγαλύτερο χώρο. Μια λύση στις παραπάνω αντικρουόμενες
απαιτήσεις σχεδιασμού είναι οι ανακλαστήρες σύνθετης επιφάνειας (ή αλλιώς
κλιμακωτοί ανακλαστήρες). Αυτοί αποτελούνται από περισσότερα του ενός
παραβολικά τμήματα που το καθένα έχει διαφορετικό μήκος εστίασης. Έτσι,
παρά το μικρό τους βάθος, έχουν τα πλεονεκτήματα των ανακλαστήρων μεγάλου
βάθους. Υπάρχουν δυο κατηγορίες ανακλαστήρων σύνθετης επιφάνειας. Οι
ομοεστιακοί και οι διεστιακοί.
Στο σχήμα 3 απεικονίζεται ένας ομοεστιακός ανακλαστήρας. Αποτελείται από
δύο παραβολικά τμήματα που τα σημεία εστίασής τους συμπίπτουν, αλλά τα μήκη
εστίασής τους είναι διαφορετικά. Από τα δύο τμήματα του ομοεστιακού
ανακλαστήρα, το ένα ονομάζεται κύριος ανακλαστήρας και το άλλο
συμπληρωματικός ανακλαστήρας. Το μήκος εστίασης του συμπληρωματικού
ανακλαστήρα είναι μικρότερο από αυτό του κύριου ανακλαστήρα. Έτσι, σύμφωνα
με όσα είπαμε πιο πάνω, το φως που προέρχεται από τον συμπληρωματικό
ανακλαστήρα βελτιώνει την ορατότητα κοντά και στα πλάγια μόνο - δεν αυξάνει
δηλαδή την εμβέλεια του προβολέα. Οι ομοεστιακοί ανακλαστήρες είναι
κατάλληλοι για χρήση με λαμπτήρες δυο νημάτων (μεσαίας-μεγάλης σκάλας).
Κατασκευάζονται από πλαστικό λόγω του «σκαλοπατιού» που σχηματίζουν ανάμεσα
στην κύρια και τη συμπληρωματική ανακλαστική επιφάνεια.
H αρχή λειτουργίας των διεστιακών ανακλαστήρων φαίνεται στο σχήμα 4. Ένας
διεστιακός ανακλαστήρας αποτελείται και αυτός από μια κύρια και μια
συμπληρωματική ανακλαστική επιφάνεια. Όμως σε αυτήν την περίπτωση τα σημεία
εστίασης των δύο επιφανειών δεν συμπίπτουν. Σε έναν προβολέα με διεστιακό
κάτοπτρο είναι ενεργό και το κατώτερο μέρος του προβολέα, το οποίο αποτελεί
ο συμπληρωματικός ανακλαστήρας, που είναι τοποθετημένος έτσι ώστε να ανακλά
το φως του λαμπτήρα προς τα κάτω στη διεύθυνση του οδοστρώματος. Το σημείο
εστίασης του συμπληρωματικού ανακλαστήρα βρίσκεται εμπρός από το νήμα του
λαμπτήρα, ενώ το σημείο εστίασης του κύριου ανακλαστήρα βρίσκεται στην
κανονική του θέση, δηλαδή πίσω από το νήμα του λαμπτήρα. H δέσμη φωτός του
συμπληρωματικού ανακλαστήρα βελτιώνει και σε αυτήν την περίπτωση την
ορατότητα μόνο κοντά και στα πλάγια. Οι διεστιακοί ανακλαστήρες είναι
κατάλληλοι για χρήση με λαμπτήρες ενός νήματος και μπορούν να λειτουργήσουν
μόνο σαν προβολείς μεσαίας σκάλας. Γι? αυτό και τους συναντούμε μόνο σε
συνδυασμό με ξεχωριστούς προβολείς μεγάλης σκάλας σε συστήματα τεσσάρων
προβολέων.
H NEA ΓΕΝΙΑ ΠΡΟΒΟΛΕΩΝ
Εκτός από τις παραπάνω μορφές προβολέων με παραβολικούς ανακλαστήρες, τα
τελευταία χρόνια έχει διαδοθεί η χρήση ενός νέου συστήματος προβολέων
μεσαίας σκάλας. Πρόκειται για τους προβολείς πολυελλειψοειδούς σχήματος,
που σε συντομία λέγονται προβολείς PES (από τα αρχικά των λέξεων
Poly-Ellipsoid System). O βασικός σχεδιασμός ενός τέτοιου προβολέα φαίνεται
στο σχήμα 5. Ένας προβολέας PES έχει βελτιωμένη απόδοση σε σχέση με τους
«συμβατικούς» προβολείς που αναφέραμε πιο πάνω. Αρκεί μια φωτεινή επιφάνεια
διατομής μόλις 28 τετραγωνικών εκατοστών για να πετύχουμε κατανομές φωτός
όμοιες με αυτές που επιτυγχάνονται με τους μεγάλης επιφάνειας παραβολικούς
προβολείς. Αυτό είναι δυνατό χάρη σε έναν ελλειψοειδή ανακλαστήρα, που
είναι σχεδιασμένος σε ηλεκτρονικό υπολογιστή με τη μέθοδο των πεπερασμένων
στοιχείων, και σε ένα οπτικό σύστημα προβολής: μια επιφάνεια παραγωγής
ειδώλων προβάλλει τις, με πολύ μεγάλη ακρίβεια καθορισμένες, διαχωριστικές
γραμμές μεταξύ των φωτεινών και σκοτεινών περιοχών, με όση «οξύτητα»
χρειάζεται στην αντίθεση και ό,τι άλλα χαρακτηριστικά είναι απαραίτητα. H
παραγόμενη «εικόνα» προβάλλεται στο δρόμο μέσω ενός φακού που βρίσκεται
εμπρός από την όλη διάταξη και λέγεται «αντικειμενικός φακός». Οι προβολείς
μεσαίας σκάλας PES, με διάμετρο μόλις 80 χιλιοστά, μπορούν να αποτελέσουν
ένα ολοκληρωμένο σύμπλεγμα προβολέων αν συνδυαστούν, όπως φαίνεται στις
φωτογραφίες 1 και 2, με κοινούς παραβολικούς προβολείς μεγάλης σκάλας,
προβολείς ομίχλης PES και φώτα θέσης (η λεγόμενη, στη χώρα μας, «μικρή
σκάλα»).
Μέχρι τώρα μιλήσαμε μόνο για τη μεσαία σκάλα που χρησιμοποιείται κυρίως σε
συνθήκες πυκνής κυκλοφορίας, και γι? αυτό είναι πιο συχνή η χρήση της. Όμως
υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός οδηγών που χρησιμοποιούν τα αυτοκίνητά τους σε
μακρινά ταξίδια, που η διαδρομή τους πολύ συχνά περιλαμβάνει έρημους και
κακά φωτισμένους δρόμους, στους οποίους κινούνται με μεγάλες ταχύτητες. Σε
τέτοιες συνθήκες νυχτερινής οδήγησης είναι απαραίτητο ο οδηγός να βλέπει
όσο το δυνατόν πιο καλά και πιο μακριά γίνεται. Αυτό επιτυγχάνεται με τη
χρήση της λεγόμενης «μεγάλης σκάλας» των προβολέων. Στο σχήμα 6 βλέπουμε
την αρχή λειτουργίας της μεγάλης σκάλας, που είναι η ίδια σε όλους τους
τύπους προβολέων και αυτοκινήτων: το νήμα του λαμπτήρα βρίσκεται στο σημείο
εστίασης ενός παραβολικού ανακλαστήρα και έτσι το φως ανακλάται στη
διεύθυνση του κύριου άξονα, δηλαδή εντελώς οριζόντια αν ο προβολέας είναι
σωστά ρυθμισμένος. H ένταση του φωτός που μπορεί να επιτευχθεί, εξαρτάται
μόνο από το εμβαδόν του προβολέα και, βέβαια από την ισχύ του λαμπτήρα.
Στην περίπτωση προβολέων πολύ μεγάλης επιφάνειας, το κρύσταλλο του προβολέα
είναι έτσι σχεδιασμένο από άποψη οπτικής, ώστε να περιορίζει την ένταση του
φωτός στα νόμιμα όρια.
Ένα αυτοκίνητο προφανώς πρέπει να διαθέτει φώτα και μεσαίας και μεγάλης
σκάλας. Σύμφωνα με τους κανονισμούς που ισχύουν σε όλον τον κόσμο κάθε
τροχοφόρο που έχει τουλάχιστον τέσσερις τροχούς πρέπει να έχει δύο
προβολείς μεσαίας σκάλας και τουλάχιστον δύο προβολείς μεγάλης σκάλας
(επιτρέπονται και τέσσερις προβολείς μεγάλης σκάλας).
Δύο είναι οι πλέον διαδεδομένοι τρόποι διάταξης των προβολέων, τους οποίους
μπορείτε να δείτε στο σχήμα 7. Στην πρώτη διάταξη υπάρχουν μόνο δύο
προβολείς και γι? αυτό μιλάμε για σύστημα δύο προβολέων. Στο σύστημα αυτό
χρησιμοποιούνται λαμπτήρες με δύο νήματα, ένα για τη μεσαία και ένα για τη
μεγάλη σκάλα. Και στη μεσαία και στη μεγάλη σκάλα χρησιμοποιείται ο ίδιος
ανακλαστήρας. Στη δεύτερη διάταξη υπάρχουν τέσσερις προβολείς οπότε μιλάμε
για σύστημα τεσσάρων προβολέων. Από αυτούς οι δύο που βρίσκονται
πλησιέστερα στα άκρα του αυτοκινήτου (δηλαδή οι εξωτερικοί προβολείς)
μπορούν, ανάλογα με το σχεδιασμό του ανακλαστήρα τους (όπως ήδη έχουμε
εξηγήσει πιο πάνω), να λειτουργούν στη μεσαία και στη μεγάλη σκάλα (με
λαμπτήρες δύο νημάτων) ή μόνο στη μεσαία σκάλα (με λαμπτήρες ενός νήματος).
Οι δύο εσωτερικοί προβολείς λειτουργούν μόνο στη μεγάλη σκάλα. Για
παράδειγμα το αυτοκίνητο της φωτογραφίας 3 έχει σύστημα τεσσάρων προβολέων,
του οποίου αναμμένη στη φωτογραφία φαίνεται μόνον η μεσαία σκάλα.
Εκτός όμως από τους ανακλαστήρες σημαντικό ρόλο στη λειτουργία των
προβολέων παίζουν και τα κρύσταλλα. Όλοι μας έχουμε παρατηρήσει τις
χαρακτηριστικές ραβδώσεις που έχουν τα κρύσταλλα που καλύπτουν τους
προβολείς. Οι ραβδώσεις αυτές δεν είναι τυχαίες. Είναι κατάλληλα
σχεδιασμένες πρισματικές επιφάνειες, που λειτουργούν σαν φακοί και διαθλούν
το φως έτσι ώστε να κατανέμεται με τον επιθυμητό τρόπο, εμποδίζοντας τη
διάθλαση του φωτός προς τα πάνω - κάτι που θα είχε σαν αποτέλεσμα το
θάμπωμα των οδηγών των αντίθετα κινούμενων οχημάτων. Για το λόγο αυτό η
ποιότητα του γυαλιού από το οποίο κατασκευάζονται αυτά τα κρύσταλλα έχει
ιδιαίτερη σημασία. Πρέπει το γυαλί να είναι απόλυτα διαυγές και χωρίς
φυσαλίδες. Το κρύσταλλο ενός προβολέα μπορεί να είναι κολλημένο στον
ανακλαστήρα, αποτελώντας έτσι ένα σώμα με αυτόν, και να κινείται μαζί του
κατά τη ρύθμιση του προβολέα. Μπορεί όμως το κρύσταλλο να είναι σταθερά
κολλημένο στο αμάξωμα και να κινείται μόνο ο ανακλαστήρας κατά τη ρύθμιση
των προβολέων.
Με συγκεκριμένο τρόπο, που ορίζεται από τις σχετικές προδιαγραφές,
λειτουργεί και ο διακόπτης που αλλάζει τη μεσαία σκάλα σε μεγάλη και
αντίστροφα. Κατά την αλλαγή από μεγάλη σε μεσαία σκάλα επιτρέπεται το φως
της μεγάλης σκάλας να εξασθενεί σιγά-σιγά (με τη χρήση κάποιου «dimmer»),
αλλά πάντως πρέπει να σβήνει εντελώς σε λιγότερο από 5 δευτερόλεπτα. Από
πλευράς νομοθεσίας, επιτρέπεται η μεσαία σκάλα να παραμένει σε λειτουργία
όταν ανάβει και η μεγάλη σκάλα. Από τεχνική άποψη αυτό δεν είναι δυνατό με
λαμπτήρες δυο νημάτων, διότι αυτοί οι λαμπτήρες αντέχουν πολύ λίγο όταν
είναι πυρακτωμένα ταυτόχρονα και τα δύο νήματα.
Με αυτά που είπαμε μέχρι τώρα ίσως δημιουργείται η εντύπωση ότι οι
προβολείς των αυτοκινήτων έχουν ικανοποιητική απόδοση σε όλες τις συνθήκες.
Και πράγματι αυτό ισχύει στα περισσότερα σύγχρονα αυτοκίνητα. Όμως στα
παλιότερα μοντέλα και σε ορισμένα σύγχρονα με σύστημα δύο προβολέων αυτό
δεν ισχύει. Τότε μπορούμε να βελτιώσουμε τα φώτα του αυτοκινήτου μας με την
εγκατάσταση πρόσθετων προβολέων.
TA ΦΩΤΑ ΟΜΙΧΛΗΣ
Μια από τις πιο δύσκολες συνθήκες οδήγησης είναι η οδήγηση με ομίχλη. Όταν
το αυτοκίνητο δεν έχει προβολείς ομίχλης πρέπει να χρησιμοποιείται μόνον η
μεσαία σκάλα. Το φως της μεγάλης σκάλας δημιουργεί πολύ έντονη ανταύγεια
στην ομίχλη, που θαμπώνει τον οδηγό και γι? αυτό, δεν επιτρέπεται να
οδηγούμε με τη μεγάλη σκάλα αναμμένη σε τέτοιες συνθήκες. Αν όμως κάποιος
οδηγεί συχνά με ομίχλη (και με αντίστοιχες συνθήκες όπως πυκνή βροχόπτωση ή
χιονόπτωση) καλό είναι να εφοδιάσει το αυτοκίνητό του με ένα σετ προβολέων
ομίχλης.
O τρόπος με τον οποίο κατασκευάζονται οι προβολείς ομίχλης φαίνεται στην
τομή του σχήματος 8. Το νήμα του λαμπτήρα τοποθετείται στο σημείο εστίασης
ενός παραβολικού κατόπτρου. Έτσι το φως ανακλάται σε οριζόντια διεύθυνση
ακριβώς όπως και στη μεγάλη σκάλα. Οι ραβδώσεις στο κρύσταλλο των προβολέων
ομίχλης είναι έτσι διαμορφωμένες ώστε να διαχέουν το φως πάρα πολύ κατά
πλάτος, σε γωνία που φτάνει τις 50 μοίρες προς κάθε πλευρά (δεξιά και
αριστερά). H κατά μήκος εμβέλεια της φωτεινής δέσμης περιορίζεται τόσο που
είναι μικρότερη από αυτήν της μεσαίας σκάλας. Ένα διάφραγμα καλύπτει το
επάνω μέρος του λαμπτήρα «κόβοντας» έτσι το επάνω μέρος της φωτεινής
δέσμης, για περιορισμό του θαμπώματος. Στο δρόμο φωτίζεται μια πολύ μικρή
σε μήκος αλλά μεγάλη σε πλάτος περιοχή, με πολύ πυκνό φως και η γραμμή
διαχωρισμού από τη σκοτεινή περιοχή είναι πολύ έντονη.
Το ύψος των προβολέων ομίχλης από το έδαφος πρέπει να είναι τουλάχιστον 25
εκατοστά και να μην ξεπερνά το ύψος των προβολέων της μεσαίας σκάλας. H
απόσταση από την κάθε πλευρά του αυτοκινήτου δεν πρέπει να ξεπερνάει τα 40
εκατοστά και καλύτερα είναι να τοποθετούνται όσο πιο κοντά στις πλευρές του
αυτοκινήτου γίνεται, επειδή ο κύριος σκοπός των προβολέων ομίχλης είναι να
φωτίζουν καλά τις άκρες του δρόμου.
Οι προβολείς ομίχλης πρέπει να ανάβουν από ξεχωριστό διακόπτη, ανεξάρτητα
από τη μεσαία και τη μεγάλη σκάλα. Χρήσιμο όμως, αλλά όχι απαραίτητο, είναι
να απομονώνονται όταν δεν είναι αναμμένη η μεσαία σκάλα (δηλαδή να μπορούν
να ενεργοποιηθούν από το διακόπτη τους μόνο όταν λειτουργεί η μεσαία
σκάλα). Αυτό είναι καλό γιατί με τη μεγάλη σκάλα οι προβολείς ομίχλης δεν
χρησιμεύουν σε τίποτα, ενώ μόνοι τους δεν υποκαθιστούν τη μεσαία σκάλα λόγω
της μικρότερης εμβέλειάς τους. Γι? αυτό τους προβολείς ομίχλης πρέπει να
τους χρησιμοποιούμε ταυτόχρονα με τη μεσαία σκάλα (φωτογραφία 4) και μόνον
όταν επικρατούν εξωτερικές συνθήκες που επιβάλλουν τη χρήση τους.
Μια άλλη δύσκολη κατάσταση οδήγησης είναι τα μεγάλα ταξίδια τη νύχτα. Στα
αυτοκίνητα με σύστημα δύο προβολέων, η απόδοση της μεγάλης σκάλας πολλές
φορές δεν ικανοποιεί τον οδηγό. Σε αυτές τις περιπτώσεις οι κανονισμοί
επιτρέπουν την εγκατάσταση πρόσθετων προβολέων μεγάλης σκάλας (στα Αγγλικά
λέγονται Driving Lights = φώτα οδήγησης). H αρχή λειτουργίας τους είναι η
ίδια με της μεγάλης σκάλας (σχήμα 6) και το σχήμα και μέγεθός τους είναι
ίδια με των προβολέων ομίχλης. Το κρύσταλλό τους, όμως, είναι διαμορφωμένο
έτσι ώστε να ανταποκρίνεται στις προδιαγραφές του φωτισμού στη μεγάλη
σκάλα. Οι πρόσθετοι προβολείς μεγάλης σκάλας πρέπει να τοποθετούνται στο
ίδιο ύψος με τους ήδη υπάρχοντες προβολείς του αυτοκινήτου όπως φαίνεται
στη φωτογραφία 5.
Στα σύγχρονα αυτοκίνητα, που ο χώρος στον προφυλακτήρα τους δεν είναι
αρκετός, προσφέρονται σαν αξεσουάρ μάσκες με ειδικές εσοχές για πρόσθετους
προβολείς μεγάλης σκάλας. Μόνο αν δεν υπάρχει η δυνατότητα τοποθέτησης των
πρόσθετων προβολέων στο ίδιο ύψος με τους κύριους προβολείς του
αυτοκινήτου, επιτρέπεται η εγκατάστασή τους κάτω από τον προφυλακτήρα ή σε
εσοχές του σπόιλερ, όπως και οι προβολείς ομίχλης. Σε κάθε περίπτωση, η
ρύθμιση του ύψους της δέσμης φωτός των πρόσθετων προβολέων μεγάλης σκάλας
πρέπει να είναι ίδια με αυτήν των κύριων προβολέων του αυτοκινήτου. Γενικά
οι προδιαγραφές και οι κανονισμοί γι? αυτούς τους προβολείς είναι ίδιοι που
ισχύουν και για τους κανονικούς προβολείς μεγάλης σκάλας των αυτοκινήτων.
Οι πρόσθετοι προβολείς μεγάλης σκάλας πρέπει να ανάβουν και να σβήνουν από
το διακόπτη της μεγάλης σκάλας μαζί με τους κύριους προβολείς του
αυτοκινήτου. Σε καμιά περίπτωση δεν επιτρέπεται να ενεργοποιούνται από
χωριστό διακόπτη, για να μην ξεχνιούνται αναμμένοι και θαμπώνουν, σε πυκνή
κυκλοφορία, τους αντίθετα κινούμενους οδηγούς.
H ΡΥΘΜΙΣΗ ΤΩΝ ΠΡΟΒΟΛΕΩΝ
Σε όλες τις περιπτώσεις που αναφέραμε μέχρι τώρα, σημαντικό ρόλο για τη
σωστή λειτουργία των προβολέων παίζει η σωστή ρύθμισή τους. O τρόπος
ρύθμισης των προβολέων φαίνεται στο σχήμα 9. H ρύθμιση αφορά τους κύριους
προβολείς του αυτοκίνητου και γίνεται με τη μεσαία σκάλα αναμμένη. Το
αυτοκίνητο τοποθετείται σε απόσταση 10 μέτρων απέναντι από μια κατακόρυφη
επιφάνεια δοκιμής (π.χ. έναν άσπρο τοίχο). Οι προβολείς ρυθμίζονται
ένας-ένας. Αυτό το καταφέρνουμε καλύπτοντας τον προβολέα που δεν ρυθμίζουμε
με ένα χοντρό πανί, χαρτόνι κ.λπ. Σημαδεύουμε το σημείο της επιφάνειας
δοκιμής που βρίσκεται στο ίδιο ύψος με το κέντρο του προβολέα και το λέμε
κεντρικό σημάδι. H απόσταση της γραμμής διαχωρισμού σκοτεινής-φωτεινής
περιοχής από το κεντρικό σημάδι συμβολίζεται με «e». Για οχήματα στα οποία
το ψηλότερο σημείο του ανακλαστήρα δεν βρίσκεται σε ύψος περισσότερο από
135 εκατοστά από το έδαφος, πρέπει e = 10 εκατοστά για τη μεσαία σκάλα και
e = 20 εκατοστά για τους προβολείς ομίχλης. Σε αυτήν την κατηγορία ανήκει η
πλειοψηφία των οχημάτων που κυκλοφορούν.
Στα μεγάλα φορτηγά (εκτός από τους πολυαξονικούς τράκτορες για τους οποίους
ισχύουν τα προηγούμενα), λεωφορεία και στέισον βάγκον αυτής της κατηγορίας,
τα οποία δεν έχουν αυτορυθμιζόμενους σε ύψος προβολείς, οι αντίστοιχες
τιμές του «e» είναι 30 και 40 εκατοστά. Σε οχήματα στα οποία το ψηλότερο
σημείο του ανακλαστήρα βρίσκεται σε ύψος περισσότερο από 135 εκατοστά από
το έδαφος, πρέπει e = H/3 για τη μεσαία σκάλα και e = (H/3)+7 εκατοστά για
τους προβολείς ομίχλης, όπου «Η» είναι το ύψος του κέντρου του προβολέα από
το δρόμο. H μεγάλη σκάλα σε προβολείς με λαμπτήρες δύο νημάτων δεν
χρειάζεται άλλη ρύθμιση.
Σε συστήματα τεσσάρων προβολέων, που οι δύο προβολείς μεσαίας σκάλας
λειτουργούν και σαν μεγάλης σκάλας, οι προβολείς του ζεύγους που λειτουργεί
μόνο σαν μεγάλη σκάλα ρυθμίζονται ως εξής: αφού ρυθμίσουμε τη μεσαία σκάλα
ανάβουμε τη μεγάλη σκάλα και ρυθμίζουμε τους προβολείς που λειτουργούν μόνο
σαν μεγάλη σκάλα να έχουν το ίδιο ύψος με τους, ήδη ρυθμισμένους από τη
ρύθμιση της μεσαίας σκάλας, προβολείς μεσαίας/μεγάλης σκάλας. Σε συστήματα
τεσσάρων προβολέων που το ζεύγος της μεσαίας σκάλας δεν λειτουργεί και σαν
μεγάλη σκάλα (προβολείς PES ή διεστιακοί), το ζεύγος της μεγάλης σκάλας
ρυθμίζεται έτσι ώστε η περιοχή της επιφάνειας δοκιμής στην οποία το
ανακλώμενο φως είναι πυκνότερο, να συμπίπτει με το κεντρικό σημάδι (έτσι το
φως διαδίδεται οριζόντια και συμμετρικά ως προς το κεντρικό σημάδι, στη
διεύθυνση της οριζόντιας γραμμής που ενώνει αυτό με το κέντρο του
προβολέα). Με τους τρόπους που περιγράψαμε στις δύο παραπάνω περιπτώσεις
ρυθμίζουμε αντίστοιχα και τους πρόσθετους προβολείς μεγάλης σκάλας.
Υπενθυμίζουμε εδώ, για την περίπτωση των πρόσθετων προβολέων, ότι δεν
επιτρέπονται πάνω από τέσσερις συνολικά (κύριοι και πρόσθετοι μαζί)
προβολείς μεγάλης σκάλας και δύο προβολείς ομίχλης.
TA «ΑΛΛΑ» ΦΩΤΑ
Το θέμα των φώτων όμως δεν εξαντλείται εδώ. Υπάρχουν οι δείκτες πορείας
(φλας), τα φώτα θέσης (μικρή σκάλα) και οι πίσω φανοί. H αρχή λειτουργίας
σε όλες αυτές τις περιπτώσεις φαίνεται στο σχήμα 10. Το φως του λαμπτήρα
ανακλάται σε ένα κάτοπτρο, το οποίο δεν έχει απαραίτητα κάποια συγκεκριμένη
γεωμετρία, σχεδόν παράλληλα με τον κύριο άξονα. Το φανό καλύπτει μία
χρωματιστή (ανάλογα με τη χρήση του φανού) ημιδιαφανής επιφάνεια, μέσα από
την οποία περνάει το φως. Υπάρχει η δυνατότητα συνδυασμένης λειτουργίας με
λαμπτήρες δύο νημάτων. H ισχύς αυτών των φανών καθορίζεται μέσα σε
συγκεκριμένα όρια από τις προδιαγραφές που ισχύουν. Τα φλας, οι πίσω φανοί
«στοπ» (που ανάβουν στο φρενάρισμα) και οι φανοί οπισθοπορείας έχουν
μεγαλύτερη ισχύ από τα εμπρός και πίσω φώτα θέσης. Τη μεγαλύτερη ισχύ από
όλα όμως, την έχουν τα πίσω φώτα ομίχλης.
Οι κανονισμοί επιτρέπουν είτε ένα, είτε δύο πίσω φώτα ομίχλης. Στην
περίπτωση που υπάρχει μόνο ένα πίσω φως ομίχλης, αυτό πρέπει να
τοποθετείται στην πιο απομακρυσμένη από την άκρη του δρόμου πλευρά του
αυτοκινήτου, δηλαδή αριστερά στις περισσότερες χώρες του κόσμου και δεξιά
σε χώρες όπως η Αγγλία, η Κύπρος κ.λπ.
Τα πίσω φώτα ομίχλης πρέπει να ανάβουν από ξεχωριστό διακόπτη στο ταμπλό,
όπως και οι εμπρός προβολείς ομίχλης. Για τον ίδιο λόγο που εξηγήσαμε για
τους εμπρός προβολείς ομίχλης, καλό θα είναι και τα πίσω φώτα ομίχλης να
μην ανάβουν (είτε στο «ΟΝ» είναι ο διακόπτης τους, είτε στο «ΟFF») παρά
μόνο ταυτόχρονα με τη μεσαία σκάλα.
Γενικά η αλόγιστη χρήση των φώτων ομίχλης (εμπρός και πίσω) εκτός από τα
ειρωνικά σχόλια που προκαλεί (τι χρειάζονται τα αναμμένα φώτα ομίχλης μια
νύχτα με ξαστεριά;) είναι πολύ ενοχλητική για τους άλλους οδηγούς και πολύ
επικίνδυνη. Τα πίσω φώτα ομίχλης, όταν είναι αδικαιολόγητα αναμμένα,
θαμπώνουν εκνευριστικά τους οδηγούς που ακολουθούν και τους δυσκολεύουν να
δουν ακόμα και πότε ανάβουν τα (μικρότερης) ισχύος φώτα «στοπ» με προφανή
συνέπεια την αύξηση του κινδύνου σύγκρουσης. Τα εμπρός φώτα ομίχλης πάλι,
επειδή συνήθως είναι τοποθετημένα χαμηλά, χάνουν τη ρύθμισή τους πολύ
εύκολα (π.χ. από μικροχτυπήματα στο παρκάρισμα) και έτσι, αν είναι
αδικαιολόγητα αναμμένα, είναι δυνατόν να θαμπώνουν με το έντονο φως τους,
τους προπορευόμενους οδηγούς μέσα από τους καθρέφτες. Τουλάχιστον οι
αναγνώστες των 4T πρέπει να γνωρίζουν τα παραπάνω και να χρησιμοποιούνν τα
φώτα ομίχλης τους μόνο σε συνθήκες πραγματικά περιορισμένης ορατότητας.
Είδαμε λοιπόν πόσο μεγάλη είναι η σημασία των φώτων των αυτοκινήτων. Γι?
αυτό είναι σχεδιασμένα με βάση τις αρχές της επιστήμης της οπτικής και η
έρευνα που γίνεται για τη βελτίωσή τους είναι συνεχής και έχει εντυπωσιακά
αποτελέσματα. Ωστόσο αυτό δεν αρκεί από μόνο του για να κάνει ασφαλέστερη
την οδήγηση τη νύχτα. Πρέπει και εμείς από την πλευρά μας να έχουμε τα φώτα
του αυτοκινήτου μας σωστά ρυθμισμένα, να τα συντηρούμε, να τα καθαρίζουμε
(από σκόνες, λάσπες κ.λπ.) και, το κυριότερο, να τα χρησιμοποιούμε
σωστά._Π.Σ.
Σχήμα 1: H βασική γεωμετρία του ανακλαστήρα. Με F συμβολίζεται το σημείο
εστίασης, με S η κορυφή της παραβολής και με f το μήκος εστίασης.Σχήμα 2: H
αρχή λειτουργίας της μεσαίας σκάλας.
1 - το νήμα του λαμπτήρα, 2 - η καλύπτρα.Σχήμα 3: Ομοεστιακός ανακλαστήρας.
1 - κύριος ανακλαστήρας
2 - συμπληρωματικός ανακλαστήρας.Σχήμα 4: Διεστιακός ανακλαστήρας.
1 - λαμπτήρας, 2 - κύριος ανακλαστήρας
3 - συμπληρωματικός ανακλαστήρας.Σχήμα 5: Προβολέας πολυελλειψοειδούς
συστήματος (PES).
1 - αντικειμενικός φακός, 2 - επιφάνεια παραγωγής ειδώλων,
3 - ελλειψοειδής ανακλαστήρας.Φωτό 1: Πλήρες σύμπλεγμα προβολέων που
αποτελείται από τρεις ξεχωριστούς προβολείς: 1 μεσαίας σκάλας τύπου PES, 1
παραβολικό μεγάλης σκάλας και 1 ομίχλης τύπου ΡΕS.Φωτό 2: Πλήρες σύνθετο
(τριπλό) φωτιστικό σώμα που αποτελείται από τρεις ανακλαστήρες: 1 μεσαίας
σκάλας τύπου PES, 1 παραβολικό μεγάλης σκάλας και 1 ομίχλης τύπου ΡΕS.Σχήμα
6: H αρχή λειτουργίας της μεγάλης σκάλας. Το νήμα (1) συμπίπτει με το
σημείο εστίασης.Σχήμα 7: Τρόποι διάταξης των προβολέων.Φωτό 3: Σύστημα
τεσσάρων παραβολικών προβολέων. Οι δύο εξωτερικοί λειτουργούν στη μεσαία
και στη μεγάλη σκάλα, ενώ οι εσωτερικοί μόνο στη μεγάλη σκάλα. Εδώ φαίνεται
αναμμένη μόνο η μεσαία σκάλα.Φωτό 4: Σύνθετο (διπλό) φωτιστικό σώμα από
σύστημα τεσσάρων παραβολικών προβολέων. Οι δύο εξωτερικοί λειτουργούν στη
μεσαία και στη μεγάλη σκάλα, ενώ οι εσωτερικοί μόνο στη μεγάλη σκάλα. Το
σύστημα συμπληρώνεται από προβολείς ομίχλης τοποθετημένους στο σπόιλερ, που
εδώ φαίνονται αναμμένοι ταυτόχρονα με τη μεσαία σκάλα.Σχήμα 8: Τομή
προβολέα ομίχλης.