SISTEMA DE ILUMI�ACIO� LED Y XE�O�

ILUMINACION

Los faros, comúnmente llamados así por los conductores, constituyen junto con los frenos y el volante, el sistema de seguridad más antiguo que se puede encontrar en cualquier vehículo de motor. Son vitales para evitar accidentes de diversas magnitudes.

Cuando se conduce de noche, o en lugares donde abunda la niebla, es importante contar con faros en óptimo estado. La iluminación – cortas y largas – no puede faltar, ya que de ella depende la visibilidad del conductor. Si la persona que está al volante no puede visualizar lo que esté delante de ellos, puede atropellar a una persona, un animal, chocar contra un objeto u otro vehículo. Por otro lado, si quien conduce cuenta con un buen sistema de luces, pero observa que otro conductor no las tiene, puede incluso advertirle de algún peligro con el conocido "cambio de luces". Los faros son parte integral del funcionamiento del automóvil.

Con relación a los faros, lo más reciente son los que funcionan sin bombilla y cuya luz se puede graduar a voluntad. Nos referimos a la tecnología LED, Light Emitting Diodes o diodos emisores de luz. Se trata de unos componentes electrónicos que producen luz. Entre las ventajas que ofrece la tecnología LED con respecto a los faros convencionales destaca su simplicidad, un menor consumo, mejor distribución de la luz y posibilidad de crear zonas de alumbrado, además de la capacidad de modular la intensidad de la potencia lumínica.

Los faros LED suponen la culminación de un proceso innovador que se inició a principios del siglo pasado, cuando las primeras lámparas eléctricas sustituyeron a los viejos candiles que llevaban los "coches" tirados por caballos. A partir de entonces, los vehículos de motor han visto el paso de los faros halógenos, y la llegada de los faros de xenón, el sistema más eficaz disponible en la actualidad. Pero, cuidado, porque este último podría comenzar a ser reemplazado por la tecnología led en pocos años.

EL DIODO

El diodo es un componente electrónico, los primeros diodos no eran utilizados para la iluminación, sino para dirigir una corriente o transformar una corriente alterna a continua.

Los diodos emisores de luz están compuestos de materiales semiconductores, germanio, silicio o arseniuro de galio. Una propiedad de estos materiales es la de ser conductores sólo en condiciones particulares: temperatura, exposición a la luz, presión.

El color del diodo es debido a la tensión aplicada en bornes, y el material utilizado para su fabricación. Se pueden obtener 3 colores:

• Infrarrojo (no visible), con un diodo de arseniuro de galio. • Rojo o amarillo con fosfuro arseniuro de galio con una tensión de 1.6 a 2 voltios. • Verde, con el fosfuro de galio a una tensión de 2 voltios.

Combinando los espectros luminosos y selección de los diodos estimulados, se pueden obtener luces blancas. En cuanto a la potencia, se obtienen emisiones luminosas desde 1 a 100 W.

La ventaja de utilizar LED en lugar de bombilla de filamento está reflejada sobre el tiempo de encendido y la potencia consumida para las mismas características de fuente luminosa.

LED LAMPARA DE FILAMENTO

Consumption 4 W 21 W

Depth x-direction 50 mm 150 mm

Operating temperature 50 º 100 º

Lifetime 20.000 h 1000 h

Reliability No service intervention required 15 bulbs replacement necessary

Switch on Time 1 ms 200 ms

El tiempo de encendido extremadamente corto, permite una respuesta más segura sobre la acción de iluminación de intermitentes o freno, ya que permite alertar rápidamente de la acción reduciendo a su vez el tiempo de respuesta de otros vehículos.

La durabilidad del LED es 20 veces mayor.

ULTIMA TECNOLOGIA EN OPTICAS (futuro)

Hella está desarrollando los faros completos usando tecnología del LED mientras que un estudio proporciona la información sobre el uso posible de la serie a partir de 2008. La luz y el especialista Hella de la electrónica, en cooperación con Volkswagen, ha desarrollado un faro del LED que alcanza las luces de cortas y largas, el indicador de la dirección y funciones ligeras corrientes del día usando tecnología del corte-borde LED solamente.

El faro del LED es un estudio usando el Golf 5 de VW como ejemplo. Es proporcionar la información sobre la capacidad del funcionamiento de tales sistemas y también ofrece la posibilidad de experimentar los desafíos técnicos en funcionamiento en el vehículo. Una solución de la serie espera por el año 2008.

Para las funciones de la iluminación, las aplicaciones LED estándares y los montajes del LED diseñados especialmente para los usos vehículos. La luz se dirige sobre la carretera con la ayuda de diversos sistemas ópticos. La pieza más llamativa del faro es que se encuentra formada por siete lentes plásticas pentagonal dispuestas en un patrón. Para la luz de cortas tenemos utilizados tres segmentos y para las luces largas los otros tres segmentos del panel. Durante el día, los siete segmentos del panel forman la luz diurna. Hay seis LED estándares dispuestos en una fila debajo del reflector formando la función del indicador de la dirección.

Los diodos electro luminosos como fuente de luz abren totalmente las nuevas posibilidades de formas y de arreglos del faro. Esto se ha podido hacer posible gracias al diseño modular y tan bien como la selección grande de diversos elementos ópticos. Los faros para las generaciones futuras de los vehículos pueden dar totalmente una nueva mirada. El desarrollo de los LED blancos particularmente está creando las posibilidades del uso que habrían sido inconcebibles solamente hace algunos años. Junto a aspectos del diseño, la razón principal del desarrollo de esta nueva tecnología del faro es la necesidad reducida del mantenimiento.

La apuesta es desarrollar un faro que funcione perfectamente para la vida útil del vehículo. Ya, el prototipo del faro del LED alcanza un nivel del flujo luminoso de alrededor 1.000 lúmenes en la línea baja, y ha alcanzado así el nivel de un faro del xenón. El flujo luminoso necesario para la buena luz de la luz larga no se puede todavía lograr a causa de la luminiscencia más baja de los LED. Convencen los especialistas de la iluminación de Hella, sin embargo, de que esto pronto será alcanzado en el curso del su desarrollo posterior de los LED.

Los desafíos técnicos necesitan ser solucionados ha día de hoy, así como el desarrollo de los nuevos procesos de producción y de los elementos ópticos para acompañar la tecnología del LED. En los E.E.U.U. los faros con los LED para las funciones principales de la iluminación son ya aprobados según los estándares del SAE válidos allí. En Europa o algo dentro del área de la validez de las regulaciones del ECE, la aprobación se puede esperar antes de 2008. Señalando funciones en los faros (indicador de la dirección, luz de la posición y luz de día) usando los LED se aprueban ya en el ECE y regiones reguladas SAE.

Desde en 2003, Hella alcanzó el primer uso de la serie del mundo de los LED blancos como una luz de día en el faro del Audi A8 W12. En el sector posterior de la lámpara de señal, Hella ha estado utilizando con éxito los LED como las fuentes de luz hace ya más de diez años.

PILOTOS TRASEROS CON TECNOLOGIA LED

Tecnología del LED en lámparas posteriores se suelen usar dos tipos de colores los LED rojos y amarillos. Los LED crean la luz al aplicar un paso de corriente en una capa del semiconductor. La luz emitida es determinada en su color por la estructura interna del LED. Comparado a los lámparas de incandescentes convencionales, las ventajas principales de los LED son su larga durabilidad (hasta 100.000 horas), su consumición de poca energía debido a la conversión eficiente de la corriente eléctrica en energía óptica y la profundidad pequeña de los módulos. Los LED también ofrecen una variedad extensa de diseños y posicionamiento a la hora de realizar el proyecto de vehículos innovadores. Por otra parte, el tiempo de encendido es mucho más rápido. Esto proporciona una ventaja de seguridad a los vehículos, en las situaciones que requieren rápidamente ser visto por ejemplo el caso de frenado de emergencia. La intensidad de luz se puede modificar dependiendo de la tensión aplicad en bornes, esto permite el desarrollo de las lámparas posteriores que pueden adaptar su comportamiento a diversas condiciones de conducción. Los LED necesitan de una unidad de mando para regular las tensiones de trabajo.

PILOTOS TRASEROS PROGRESIVOS

En el mercado nos podemos encontrar vehículos con sistemas de leds progresivos que cada piloto trasero incorpora 25 leds de color rojo, que se iluminan de forma progresiva, en función de la intensidad de la frenada, nueve en caso de ligera presión sobre el pedal y 25 si la frenada es realmente intensa. Además, en este caso 16 de los diodos parpadean para avisar a otros conductores de la situación de emergencia. Dichos pilotos son montados en un Serie 7 de BMW, incorporan además 10 leds de color rojo que actúan como luces de posición. Junto a ellos, otros 23 diodos de color amarillo hacen las funciones de intermitentes. La particularidad de estos pilotos es que la intensidad de su luz se ajusta de forma automática a las condiciones ambientales. Gracias a esta particularidad se ha prescindido de luces traseras antiniebla. Los leds también se extienden sobre la cara posterior del maletero, para incrementar la visibilidad del vehículo.

Sin frenar Frenada normal

Frenada con fuerza Frenada de emergencia

OPTICAS: NOMENCLATURAS DE HOMOLOGACION

Lectura de una óptica delantera: En el dispersor de un faro estándar H4 se puede leer HC/R 25 E1 02A 44457 y significa lo siguiente:

Ver tabla, a continuación.

H Halógeno (DCR – xenon)

C Luz de cruce

R Luz de carretera

/

La barra quiere decir que la luz de cruce y la luz de carretera no se pueden encender de forma simultánea. 25 Número de referencia que informa sobre la potencia lumínica de las luces de carretera. Los datos más comunes son: 10, 12,5, 17,5, 20, 25, 27,5, 30 y 37,5.

La suma de todos las luces de carretera que se encienden simultáneamente no debe superar el número de referencia 75.

E1 El faro ha sido homologado en Alemania (1) según la regulación CEE vigente (E).

02A En el faro hay una luz de límite, la “luz de nivel”. (A), cuyas especificaciones cambiarán después de que haya aparecido por segunda vez (02)

44457 El número de homologación de cinco dígitos se concederá de forma individual a cada tipo de faro.

FAROS CON LÁMPARAS DE DESCARGA DE GAS (XENON)

Principio de funcionamiento

En las lámparas de descarga de gas, el haz de luz se genera a través de la diferencia de tensión que se aplica entre los dos electrodos de una cápsula de cuarzo. La cápsula de cuarzo contiene gas xenón en su interior. Cuando el gas es sometido a un pico de tensión de más de 20 kV, se genera el arco voltaico que provoca el efecto luminoso.

Una vez encendida la lámpara, la tensión de alimentación disminuye hasta unos 85 V de tensión alterna.

Una unidad de control se encarga de generar la señal de mando para hacer pasar la intensidad a través de la bombilla. El circuito de disparo consta de un transformador de tensión y puede estar integrado en la unidad de control.

Ventajas

• Rendimiento luminoso hasta tres veces superior, con la misma absorción de corriente. Para generar el doble de intensidad luminosa que una lámpara convencional de 55 W, se utiliza una descarga de gas de sólo 35 W. De esta manera se reduce el consumo aproximadamente en un 25%.

• La vida útil es de unas 2.500 horas. Cinco veces más que una lámpara halógena.

• Mediante una configuración especial del reflector, visera y lente se consigue un alcance superior y una zona de dispersión más ancha en la zona de proximidad. De esta forma se ilumina mejor el borde de la calzada, lo cual reduce la fatiga visual del conductor.

Precauciones

• Debido a que la lámpara de descarga de gas recibe tensiones eléctricas de hasta 30 KV, es imprescindible extremar las medidas de seguridad. El faro con cámara de descarga de gas y el bloque de encendido tienen rótulos de aviso a este respecto.

• Debido a la alta potencia luminosa de este tipo de lámparas, se debe evitar la observación directa y frontal del faro. • Desconectar el borne negativo de la batería antes de proceder al desmontaje o instalación. • Si el faro de xenón está encendido, no tocar la instalación, la bombilla o el enchufe sin protegerse las manos con guantes. • No realizar tareas de mantenimiento en el faro de xenón con las manos húmedas. • Para encender el faro de xenón, la lámpara debe estar instalada en su alojamiento (nunca encender el faro con la lámpara

de xenón fuera de éste). • Asegurarse de instalar la lámpara de forma adecuada, si se instala de forma incorrecta, pueden producirse fugas de alta

tensión que deteriorarían la lámpara y el enchufe.

ESTRUCTURA DE LOS FAROS

Para generar el haz luminoso son utilizadas las pantallas de reflexión y las de proyección, aunque esta última son mas extendidas ya que permite mas aprovechamiento del haz de luz.

El sistema de proyección, que integra una lente para esta función, puede estar equipado de una serie de elementos que permiten realizar ajustes de forma automática de altura y de inclinación, como se verá más adelante.

Sistema Bi-xenon, en el interior del módulo elíptico (conjunto de óptica) también están ubicados el obturador, que realiza el cambio de luces de cruce a carretera, y el electroimán, que permite abatir este obturador. El conjunto del módulo elíptico y el embellecedor trasero están atornillados a la platina estética. La platina estética posee cierta movilidad, lo que permite la modificación de la longitud del haz luminoso. Esta función la realiza el servomotor de regulación del alcance luminoso. Para realizar el ajuste mecánico en altura de los faros, la posición de la platina estética y del módulo elíptico se modifica mediante las varillas de reglaje.

COMPONENTES DEL SISTEMA DE ILUMINACION

En el conjunto de iluminación por xenon, a parte del circuito propio de encendido, tiene que ir acompañado de una serie de elementos, que se han de tener en cuenta en caso de revisión o anomalía:

• Transmisor o transmisores de nivel. Sirven para determinar el nivel global del vehículo y poder regular la altura o alcance luminoso automáticamente con los servos correspondientes.

• Sensor o información de ángulo de dirección. Sirven para informar de esta magnitud para poder orientar adecuadamente las ópticas.

• Servomotor o electroimán de forma de haz. Sirve para realizar la conmutación cruce / carretera con la misma bombilla (bixenon).

• Servomotor alcance luminoso. Sirve para modificar la altura o alcance luminoso en función del nivel de vehículo.

• Servomotor orientación haz de luz. Sirve para direccional el haz en función del giro de la dirección.

• Unidad de control de alcance luminoso. • Unidad de control de orientación haz de luz. • Unidad de control de encendido de bombillas.

TRANSMISOR DE NIVEL

Los sensores de nivel delantero y trasero poseen la misma estructura interna.

La electrónica interna de cada sensor genera una señal cuadrada de 12V y de proporción de periodo variable en función de la inclinación captada por el sensor.

Función sustitutiva: si se estropea uno de los sensores de nivel, la regulación de altura de los faros queda interrumpida y éstos se mantienen en la posición que tenían cuando el transmisor dejó de funcionar.

En caso de sustitución, se ha de calibrar con equipo de diagnosis.

SERVOMOTOR DE ALCANCE LUMINOSO

Se trata de un motor paso a paso cuyo eje está atornillado a una corredera que se desplaza longitudinalmente sobre el eje roscado cuando éste gira.

La corredera mueve el módulo elíptico, variando su inclinación en el interior del faro y, con ello, el alcance luminoso.

Función sustitutiva: si se estropea algún servomotor, se interrumpe la regulación de alcance luminoso del faro afectado.

UNIDAD PARA LA REGULACIÓN DEL ALCANCE DE LOS FAROS

La unidad de control J431 está ubicada en el lado derecho del panel de instrumentos, atornillada al soporte del panel de instrumentos. A ella llegan las señales moduladas por los transmisores de nivel. La unidad está conectada al CAN-Bus de tracción, y recibe a través de él las señales de pedal de freno accionado, revoluciones del motor y la señal de velocidad.

FUNCION BIXENON (cambio cortas – largas)

Cada faro contiene un electroimán (motor de corriente continua) que acciona al obturador. Para cumplir la función de conmutar de luces de cruce a carretera y viceversa sin cambiar de bombilla. FUNCIONAMIENTO La señal de conmutación proviene de la unidad de control para la electrónica de la columna de dirección. Cuando la red de a bordo recibe esta señal, y se circula con luces de cruce, excita a una pequeña placa electrónica ubicada en la parte inferior del faro con una tensión de 12 V. Esta placa electrónica genera la señal necesaria para alimentar al motor eléctrico, distinguiéndose dos fases:

• Conmutación a luces de carretera: se excita al motor con pulsos de 12 V para que el obturador alcance la posición de luces de carretera.

• Estabilización: una vez el obturador ha alcanzado esa posición, la placa electrónica envía 4 V de corriente continua al motor eléctrico para que éste mantenga la posición de luces de carretera.

Para volver a la configuración de luces de cruce, la red de a bordo deja de excitar con 12 V a la placa electrónica y ésta a su vez también deja de excitar al motor eléctrico, de forma que éste vuelve a la posición de reposo por la acción de un muelle.

Función sustitutiva: si uno de los dos motores eléctricos no recibe señal o se avería, éste quedará en posición de reposo. La red de a bordo reconocerá esta anomalía desactivará también el otro motor.

REGULACION LUZ DE VIRAJE (orientación haz de luz)

La unidad de control del AFS J745 tiene también la función de controlar la regulación de luz de viraje dinámica. Esta función consiste básicamente en la variación de la posición en el eje horizontal de los faros según el giro del volante. Las señales que se tienen en cuenta para la regulación de luz de viraje son:

• Borne 15. • Estado de las luces. • Sentido de marcha del vehículo. • Velocidad instantánea del vehículo. • Giro del volante. • Señal de activación del ESP.

Las condiciones iniciales para la activación de esta función son:

• Luces de cruce/carretera conectadas. • Marcha del vehículo hacia adelante. • Velocidad del vehículo por encima de 10 km/h. • Ángulo de giro del volante superior a 0º.

En estas circunstancias, la unidad de control del AFS calcula la posición de los “servomotores de luz de viraje dinámica” en función del giro del volante, además de la velocidad del vehículo. De forma que cuando se circula a velocidades elevadas, los faros siguen instantáneamente el giro del volante, mientras que se mueven más lentamente cuando se circula a baja velocidad. La velocidad angular máxima del módulo orientable es de 15º / s (grados/segundo).

Cuando la unidad de control del AFS J745 ha calculado la posición teórica de los servomotores, envía el mensaje CAN-Bus correspondiente a los módulos de potencia J667/ J668, que se encargan de alimentar a los servomotores V318/V319. La regulación siempre se efectúa en los dos faros conjuntamente.

Si se avería algún componente de alguno de los dos faros, se suspenderá automáticamente esta función. El grado de orientación máximo es de aproximadamente 15º hacia el lado interior de la curva y 7,5º hacia el lado exterior de ésta.

SERVOMOTORES DE LUZ DE VIRAJE DINÁMICA

Tiene un servomotor para cada faro. Están ubicados en una carcasa conjuntamente con los sensores de posición G474/G475. Son motores paso a paso de características muy similares a los motores V48/V49. Tienen la misión de regular la luz de viraje dinámica. Para ello, el eje del servomotor posee un tornillo sinfín que acciona un engranaje reductor. Este engranaje transmite el movimiento al piñón de ataque que mueve a todo el conjunto del módulo orientable en el eje horizontal. EXCITACIÓN Los servomotores V318/V319 se alimentan a través de cuatro cables con una señal modulada de 12 V.

Función sustitutiva: en caso de avería de alguno de los servomotores o fallo en algún cable de alimentación de los mismos, la función de regulación de luz de viraje dinámica dejará de funcionar. Si el servomotor del faro en cuestión se encuentra en una posición que no es la inicial, permanecerá en dicha posición, mientras que el servomotor del otro faro, no afectado por la avería, volverá a la posición inicial.

SENSORES DE POSICIÓN DEL MÓDULO ORIENTABLE

Van integrados en el interior del módulo orientable de cada faro, en la misma carcasa en la que está ubicado el servomotor de luz de viraje dinámica V318/V319.

FUNCIONAMIENTO

Se trata de un sensor de tipo Hall compuesto por:

• Un imán fijado al piñón de ataque que mueve al conjunto del módulo orientable.

• Un sensor Hall soldado a un circuito impreso y alimentado con una tensión de 5 V.

Cuando el piñón de ataque se mueve por acción del servomotor V318/V319, lo hace también el imán. De manera que el campo magnético que genera el imán al incidir sobre el sensor Hall varía en función de la posición del piñón de ataque. Esa variación de campo magnético es detectada por el sensor Hall y transformada por la electrónica interna en una señal modulada (PWM) de 125 Hz. Con esta información la unidad recibe el feedback de posición de cada faro.

Función sustitutiva: si la señal que envía este sensor es errónea o no plausible, la función de regulación de luz de viraje dinámica quedará desactivada. Si esta función se está ejecutando, la unidad de control J745 activará la función de emergencia.

TRANSMISOR GONIOMÉTRICO DE LA DIRECCIÓN (G85)

Va fijado a la columna de la dirección y ubicado detrás del volante. Éste vuelca en la línea CAN-Bus de tracción cuatro mensajes:

• Ángulo de giro del volante. • Sentido de giro. • Velocidad de giro. • Estado de calibración del transmisor.

APLICACIÓN DE LA SEÑAL

La unidad de control del AFS J745 utiliza esta señal para la regulación de luz de viraje dinámica. Esta señal resulta fundamental para dicha función ya que la posición en el eje horizontal de los faros depende en gran medida de la posición angular del volante.

Función sustitutiva: si el transmisor no está calibrado o no funciona, la función de regulación de luz de viraje dinámica queda desactivada.

INSTALACION O CAMBIO A FAROS DE XENON

Existen ofertas en el mercado (especialmente en el reequipamiento de xenón) de productos que están prohibidos por la Comunidad Económica Europea. Estas “construcciones” ponen en peligro la seguridad de la vía pública. Por ello, al utilizar este equipamiento no homologado, también disminuyen las prestaciones del automóvil.

Según el apartado 10 de la regulación de la CEE R48, en Europa sólo se pueden cambiar los sistemas de faros xenón completos. Están compuestos por un faro homologado, un regulador automático del alcance luminoso y un sistema lavafaros.

Kit completo, con todo lo necesario para poder cumplir el reglamento y kit solo de lámparas.

La diferencia visual en el cambio es notable.

Se han de tener varios aspectos en cuenta:

• Una vez instalados se ha de verificar la forma del haz de luz y su altura de forma precisa para evitar las molestias a otros vehículos.

• Al pasar una ITV, verificarán funcionamiento de lavafaros y regulador de altura, en caso de no estar puede ser un motivo de rechazo.

• Si la sustitución es de las bombillas, sin cambiar la óptica, se ha de prestar atención en la intensidad de luz emitida, que no supere la máxima del reglamento ni la indicada en la propia óptica.

• En un KIT es posible encontrar que éstos estén homologados, pero no indica que el vehículo lo esté y esto ocasiones rechazos en ITV.