توسعه همه‌جانبه صنعت مواردی برای برطرف‌کردن نیازهای ایمنی و آسایش و کاهش استفاده از منابع و جلوگیری از تخریب زیست محیطی بیشتر است. در این میان مباحث ایمنی نسبت به سایر موارد اهمیت بیشتری دارند.
یکی از مباحث مرتبط با ایمنی در ترافیک، کیفیت دید راننده است. سیستم‌های روشنایی جهت بهبود این موضوع توسعه فراوانی داشتند. یکی از تکنولوژی‌های مرتبط، استفاده از سیستم روشنایی زنون است.
در این مقاله به توضیح کامل در مورد سیستم روشنایی زنون،اجزا و عملکرد آن پرداخته خواهد شد.
اهمیت سیستم روشنایی
با وجود حجم کمتر ترافیک، خطر مجروح شدن یا کشته‌شدن در تصادفات رانندگی در جاده‌ها در شب بسیار بیشتر از روز است. اگرچه تنها حدود 33 درصد از تصادفات در هنگام غروب یا تاریکی رخ می‌دهد، اما تعداد مجروحان جدی 50 درصد و تعداد مرگ‌ومیرها در مقایسه با تصادفاتی که در طول روز اتفاق می‌افتد 136 درصد افزایش می‌یابد.
در کنار عواملی مانند خود خیره‌کننده ناشی از خیس بودن سطح جاده، سرعت‌های بالاتر به دلیل کاهش تراکم ترافیک و کاهش حدود 25 درصدی فاصله حفظ شده از خودروی جلویی، عوامل مرتبط با فیزیولوژی چشم نقش بسیار مهمی ایفا می‌کنند. همین موضوع اهمیت وجود سیستم روشنایی مناسب در خودرو را نشان می‌دهد.
سیستم روشنایی جلو
در مقاله سیستم روشنایی جلو در مورد انواع و اجزا این سیستم مهم الکتریکی خودرو مطالبی بیان شد که به سیستم زنون نیز اشاره اولیه شد. اینجا به تکمیل مقاله در مورد سیستم روشنایی زنون می‌پردازیم
اجزا سیستم روشنایی زنون
سیستم روشنایی زنون زیرمجموعه‌ای از سیستم لامپ‌های تخلیه الکتریکی در گاز (Gas Discharge Lamp) هستند. آشناترین این لامپ‌ها در این دسته برای ما، لامپ‌های مهتابی هستند. شکل 1 این نوع لامپ‌ها را نشان می‌دهد.
شکل 1- نمونه لامپ‌های GDL (تخلیه الکتریکی در گاز) در سیستم روشنایی زنون
اجزا کلی سیستم GDL در شکل 2 مشاهده می‌شود.
1- منبع AC 2-ballast 3- الکترود 4- بدنه شیشه‌ای 5- محفظه تخلیه الکتریکی
شکل 2- اجزا عمومی سیستم GDL
در سیستم‌های روشنایی از نوع GDL تخلیه الکتریکی ولتاژ بالا ( برای مدت کوتاه و یا دایم) ایجاد می‌شود. این تخلیه الکتریکی در مجاورت گاز داخل محفظه تخلیه الکتریکی (شکل 2 شماره 5)، سبب یونیزه شدن گاز داخل محفظه شده و در نهایت ایجاد نور در محدوده مرئی و یا نامرئی خواهد کرد. نورهای نامرئی با کمک موارد دیگر مانند فلورسنت‌ها تبدیل به نور مرئی می‌شود. (مانند مهتابی).
Ballast
همانطور که از نام لامپ‌های زنون مشخص است در این لامپ‌ها از گاز زنون بعلاوه ترکیبی از هالیدهای فلزات در محفظه تخلیه الکتریکی استفاده می‌شود و افزایش یونیزاسیون باعث کاهش مقاومت الکتریکی گاز مربوطه خواهد شد.
در صورت عدم کنترل، شدت جریان افزایش‌یافته و به‌سرعت سبب سوختن لامپ خواهد شد. به همین منظور در این سیستم‌ها از یک بالاست (Ballast ) به‌صورت سری در مدار استفاده می‌کنند تا شدت جریان عبوری را کنترل کنند. بالاست ها می‌توانند به شکل‌های مختلف وجود داشته باشند.
ساده‌ترین آنها از نوع مقاومت هستند (مثلاً در سیستم‌های جرقه قدیمی دلکو دار در کنار کویل یک مقاومت در بدنه چینی نصب می‌شد). نوع دیگری از Ballast از نوع سیم پیچ هستند که به Choke یا Magnetic Ballast نیز شناخته می‌شوند. Ballastهای موجود در سیستم GDL عموماً از نوع اخیر هستند. شکل 3 نمونه‌های از Magnetic Ballast را نشان می‌دهد.
شکل 3- نمونه‌های از Magnetic Ballast
همانطور که اشاره شد سیستم روشنایی زنون نیز زیرمجموعه سیستم تخلیه الکتریکی در گاز (GDL) است.
در شکل 2 ملاحظه می‌شود برای فعال‌کردن این سیستم نیاز به جریان برق AC است . جریان برق جاری در سیم‌کشی خودرو ها از نوع DC است؛ بنابراین در سیستم‌های روشنایی از نوع زنون حتماً باید یک مبدل (Converter) جریان DC به AC نیز در نظر گرفته شود که در برخی از سیستم‌های روشنایی زنون این واحد با Ballast در یک مجموعه قرار داده می‌شود.
شکل 4 نمونه‌هایی از بالاست های مورداستفاده در سیستم زنون خودرو را نشان می‌دهد.
شکل 4- نمونه‌هایی از Ballastهای مورداستفاده در سیستم زنون خودروها
معمولاً ساختار Ballastها در ترکیبی از کنترلرها مختلف و مبدل‌های ولتاژی و جریانی هستند. شکل 5 شماتیک داخل نوعی بالاست را نشان می‌دهد.
1- Ignitor 2- لامپ HID 3- مبدل DC به AC 4- مبدل افزایش ولتاژ
5- باتری 6- واحد کنترل الکترونیکی
شکل 5- نمونه ساختار عملکرد بالاست HID
واحد ballast ممکن است تحت عنوان ترانس هم معرفی شود که البته باتوجه‌به شکل 5 و وجود مبدل افزایش ولتاژ (شماره 4) نام‌گذاری آن چندان بیراه به نظر نمی‌رسد.
لامپ زنون (HID Lamps)
در مورد اجزا لامپ زنون در مقاله سیستم روشنایی جلو مطلبی آماده است که از ذکر مجدد آن خودداری می‌شود. لامپ‌های زنون معمولاً به دودسته تقسیم‌بندی می‌شوند گروه S و R شکل 6 این دو نوع لامپ را نشان می‌دهد.
A: نوع S B : نوع R
شکل 6- انواع لامپ HID
اگر توجه شود مدل R دارای یک محافظ (مات یا فلزی) (شماره 3 در شکل 6A) است که قسمت‌هایی از لامپ را می‌پوشاند. این چراغ‌ها برای استفاده در اپتیک چراغ‌های جلو رفلکتوری طراحی شده‌اند. اما نوع S این محافظ را ندارند؛ چون در مدل چراغ پروژکتوری استفاده می‌شود. معمولاً نوع S حدود 300 لومن شدت نور بیشتری نسبت به نوع R دارد
لامپ‌های نوع R در چراغ‌های استاندارد و یا اصطلاحاً رفلکتوری استفاده می‌شود و لامپ‌های نوع S در چراغ‌های نوع پروژکتوری استفاده می‌شود. شکل 7 تفاوت این دو نوع چراغ جلو را نشان می‌دهد.
A: نوع رفلکتوری B: نوع پروژکتوری
شکل 7- چراغ‌های جلو نوع رفلکتوری و پروژکتوری
نوع پروژکتوری نسبت به رفلکتوری جدیدتر و عملکرد آن در روشنایی سطح جاده بهتر است. نمونه‌های از لامپ‌های نوع R و S در شکل 8 مشاهده می‌شود.
D: نماد Discharge
عدد: نماد نوع لامپ
R یا S : نماد نوع چراغ جلو
شکل 8- نمونه‌های از لامپ‌های زنون (HID) مخصوص چراغ‌های رفلکتوری و پروژکتوری
واحد Igniter
برای ایجاد قوس الکتریکی در لحظه اول نیاز به ولتاژ بالایی است. واحد Igniter این ولتاژ را ایجاد می‌کند.
این واحد می‌تواند در مجموعه Ballast نصب شود و یا اینکه در برخی مدل لامپ زنون روی مجموعه لامپ نصب می‌شود.
شکل 9 نمونه‌ای از واحد igniter به‌صورت مجزا را نشان می‌دهد.
شکل 9- نمونه‌ای از واحد igniter به‌صورت مجزا در سیستم روشنایی زنون
نحوه عملکرد سیستم روشنایی زنون
همانطور که اشاره شده، محفظه تخلیه لامپ تخلیه گاز با زنون گاز بی‌اثر و مخلوطی از هالیدهای فلزی پر شده است. ولتاژ الکتریکی بین دو الکترود که از طریق واحد Igniter داخل لامپ اعمال می‌شود. یک واحد بالاست الکترونیکی برای کنترل جریان مدار و تبدیل ولتاژ موردنیاز است.
اعمال یک ولتاژ شروع قوس الکتریکی در محدوده 10 تا 20 کیلوولت، گاز بین الکترودها را یونیزه می‌کند و یک مسیر رسانای الکتریکی به شکل نورانی ایجاد می‌کند. قوس با اعمال جریان متناوب (400 هرتز)، بار فلزی به دلیل افزایش دما در داخل لامپ تبخیر می‌شود و نور تابش می‌شود.
در شرایط عادی لامپ به چند ثانیه نیاز دارد تا تمام ذرات را یونیزه کند و روشنایی کامل ایجاد کند. برای تسریع این فرایند، جریان راه‌اندازی افزایش‌یافته تا این نقطه جریان دارد.
هنگامی که حداکثر شدت توان نوری به دست آمد، محدودیت جریان لامپ شروع می‌شود. ولتاژ عملیاتی پایدار تنها 85 ولت برای حفظ قوس الکتریکی کافی است.
اشتراک در
0 نظرات
