Stirnlampe.
Autoscheinwerfer bestehen im Allgemeinen aus drei Teilen: Glühbirne, Reflektor und passendem Spiegel (Astigmatismus-Spiegel).
1. Glühbirne
Die in Autoscheinwerfern verwendeten Leuchtmittel sind Glühlampen, Halogen-Wolframlampen, neue Hochleistungs-Bogenlampen und so weiter.
(1) Glühlampe: Ihr Glühfaden besteht aus Wolframdraht (Wolfram hat einen hohen Schmelzpunkt und erzeugt ein starkes Licht). Um die Lebensdauer der Lampe zu verlängern, wird sie während der Herstellung mit einem Edelgas (Stickstoff und Edelgasgemischen) gefüllt. Dies reduziert die Verdampfung des Wolframdrahts, erhöht die Temperatur des Glühfadens und steigert die Lichtausbeute. Das Licht einer Glühlampe hat einen gelblichen Farbton.
(2) Wolframhalogenlampe: Eine Wolframhalogenlampe enthält in einem Schutzgas ein bestimmtes Halogenid (z. B. Iod, Chlor, Fluor, Brom usw.). Sie nutzt das Prinzip der Wolframhalogenid-Recyclingreaktion: Das vom Glühfaden verdampfende Wolfram reagiert mit dem Halogen zu einem flüchtigen Wolframhalogenid. Dieses diffundiert in die Nähe des Glühfadens, wo es durch die Hitze zersetzt wird, und das Wolfram gelangt zurück zum Glühfaden. Das freigesetzte Halogen diffundiert weiter und nimmt an der nächsten Reaktion teil. So schließt sich der Kreislauf und verhindert die Verdampfung des Wolframs und die Schwärzung der Lampe. Wolframhalogenlampen sind klein, ihr Gehäuse besteht aus hochtemperaturbeständigem und mechanisch robustem Quarzglas. Bei gleicher Leistung ist die Helligkeit einer Wolframhalogenlampe 1,5-mal höher als die einer Glühlampe, und ihre Lebensdauer ist 2- bis 3-mal länger.
(3) Neue Hochleistungs-Bogenlampe: Diese Lampe besitzt keinen herkömmlichen Glühfaden. Stattdessen befinden sich zwei Elektroden in einem Quarzrohr. Das Rohr ist mit Xenon und Spurenmetallen (oder Metallhalogeniden) gefüllt. Sobald an den Elektroden eine ausreichende Bogenspannung (5000–12000 V) anliegt, ionisiert das Gas und leitet Strom. Die Gasatome befinden sich in einem angeregten Zustand und emittieren aufgrund des Übergangs der Elektronen zwischen verschiedenen Energieniveaus Licht. Nach 0,1 s verdampft eine geringe Menge Quecksilberdampf zwischen den Elektroden. Die Stromversorgung wird sofort auf die Quecksilberdampf-Bogenentladung umgeschaltet und nach Erreichen der Betriebstemperatur auf die Halogen-Bogenlampe. Sobald die Lampe ihre normale Betriebstemperatur erreicht hat, ist die zum Aufrechterhalten der Bogenentladung benötigte Leistung sehr gering (ca. 35 W), wodurch 40 % der elektrischen Energie eingespart werden können.
2. Reflektor
Die Rolle des Reflektors besteht darin, die Polymerisation des von der Glühbirne emittierten Lichts zu einem starken Strahl zu maximieren, um die Bestrahlungsdistanz zu erhöhen.
Die Oberfläche des Spiegels ist ein rotierendes Paraboloid, üblicherweise aus 0,6–0,8 mm dünnem, gestanztem Stahlblech oder aus Glas oder Kunststoff gefertigt. Die Innenfläche ist mit Silber, Aluminium oder Chrom beschichtet und anschließend poliert. Der Glühfaden befindet sich im Brennpunkt des Spiegels, und der Großteil seiner Lichtstrahlen wird reflektiert und als parallele Strahlenbündel in die Ferne gestreut. Eine Glühbirne ohne Spiegel kann nur eine Entfernung von etwa 6 m ausleuchten, während das vom Spiegel reflektierte parallele Lichtbündel eine Entfernung von über 100 m erreicht. Nach dem Spiegel verbleibt ein geringer Anteil an Streulicht, das nach oben unbrauchbar ist. Das seitlich und nach unten gerichtete Licht trägt zur Ausleuchtung der Fahrbahn und des Bordsteins in einem Umkreis von 5 bis 10 m bei.
3. Linse
Ein Pantoskop, auch als astigmatisches Glas bekannt, besteht aus mehreren Spezialprismen und -linsen und ist in der Regel kreisförmig oder rechteckig. Die Funktion des passenden Spiegels besteht darin, den vom Spiegel reflektierten parallelen Lichtstrahl so zu brechen, dass die Straße vor dem Fahrzeug gut und gleichmäßig ausgeleuchtet wird.
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Das optische System eines Scheinwerfers besteht aus einer Glühbirne, einem Reflektor und einem passenden Spiegel. Je nach Aufbau des optischen Systems lassen sich Scheinwerfer in drei Typen unterteilen: halboffene, geschlossene und Projektionsscheinwerfer.
1. Halbgeschlossener Scheinwerfer
Halbgeschlossene Scheinwerfer bestehen aus fest miteinander verbundenen Leuchten und Spiegeln, die nicht trennbar sind. Die Glühbirne kann von der Rückseite des Spiegels eingesetzt werden. Der Vorteil halbgeschlossener Scheinwerfer liegt darin, dass bei einem durchgebrannten Glühfaden nur die Glühbirne ausgetauscht werden muss. Der Nachteil ist die unzureichende Abdichtung. Kombinierte Scheinwerfer vereinen vordere Blinker, Standlicht, Fernlicht und Abblendlicht in einer Einheit. Reflektor und Stromabnehmer sind aus organischen Materialien gefertigt und bilden eine Einheit. Die Glühbirne kann bequem von hinten eingesetzt werden. Mit kombinierten Scheinwerfern können Automobilhersteller nach Bedarf beliebige Scheinwerferlinsen anfertigen, um die Aerodynamik, den Kraftstoffverbrauch und das Fahrzeugdesign zu optimieren.
2. Geschlossene Scheinwerfer
Geschlossene Scheinwerfer werden außerdem in Standard-Scheinwerfer und Halogen-Scheinwerfer unterteilt.
Das optische System des Standard-Scheinwerfers besteht darin, Reflektor und Spiegel zu einem Gehäuse zu verschweißen, wobei der Glühfaden an den Reflektorsockel geschweißt wird. Die Reflektoroberfläche wird im Vakuum aluminisiert, und die Lampe ist mit einem Edelgas und Halogen gefüllt. Vorteile dieser Konstruktion sind die gute Abdichtung, der Schutz des Spiegels vor Verunreinigungen durch die Atmosphäre, die hohe Reflexionseffizienz und die lange Lebensdauer. Ist der Glühfaden jedoch durchgebrannt, muss die gesamte Leuchteinheit ausgetauscht werden, was mit höheren Kosten verbunden ist.
3. Projektionsscheinwerfer
Das optische System eines Projektionsscheinwerfers besteht hauptsächlich aus Glühbirne, Reflektor, Blendspiegel und konvexem Gegenlichtfilter. Der sehr dicke, nicht gravierte konvexe Gegenlichtfilter ist oval und hat daher einen sehr kleinen Außendurchmesser. Projektionsscheinwerfer besitzen zwei Brennpunkte: Der erste Brennpunkt liegt in der Glühbirne, der zweite im Gegenlichtfilter. Das Licht wird durch den konvexen Gegenlichtfilter gebündelt und in die Ferne projiziert. Der Vorteil liegt in der guten Fokussierung und dem folgenden Lichtstrahlprojektionsprozess:
(1) Das auf den oberen Teil der Glühbirne gerichtete Licht durchdringt den Reflektor zum zweiten Brennpunkt und wird durch den konvexen Anpassungsspiegel auf die Entfernung fokussiert.
(2) Gleichzeitig wird das auf den unteren Teil der Glühbirne emittierte Licht vom Maskierungsspiegel reflektiert, zurück zum Reflektor reflektiert und dann zum zweiten Brennpunkt gelenkt und durch den konvexen Anpassungsspiegel auf die Entfernung fokussiert.
Bei der Verwendung von Autos gelten folgende Anforderungen an die Scheinwerfer: Sie müssen sowohl eine gute Ausleuchtung gewährleisten als auch den Fahrer des entgegenkommenden Fahrzeugs nicht blenden. Daher sollten bei der Verwendung von Scheinwerfern folgende Punkte beachtet werden:
(1) Halten Sie den Scheinwerferstromkreis sauber, insbesondere bei Fahrten in Regen und Schnee. Schmutz und Staub können die Lichtleistung des Scheinwerfers um bis zu 50 % reduzieren. Einige Modelle sind mit Scheinwerferwischern und Wassersprühvorrichtungen ausgestattet.
(2) Wenn sich die beiden Fahrzeuge nachts begegnen, sollten beide Fahrzeuge das Fernlicht ausschalten und auf Abblendlicht umschalten, um die Fahrsicherheit zu gewährleisten.
(3) Um die Leistungsfähigkeit des Scheinwerfers zu gewährleisten, sollte der Scheinwerferstrahl nach dem Austausch des Scheinwerfers oder nach einer Fahrstrecke von 10.000 km überprüft und gegebenenfalls eingestellt werden.
(4) Überprüfen Sie regelmäßig die Glühbirne, die Fassung und den Sockel auf Oxidation und Lockerung, um eine einwandfreie Funktion des Kontakts und einen zuverlässigen Sockel zu gewährleisten. Bei lockerem Kontakt entsteht beim Einschalten des Scheinwerfers ein Stromstoß, der den Glühfaden durchbrennen lässt. Oxidierter Kontakt hingegen verringert die Leuchtkraft der Lampe durch den erhöhten Kontaktspannungsabfall.
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