Diagnostyka

Prawidłowe działanie instalacji oświetleniowej pojazdu ma szczególne znaczenie dla bezpieczeństwa ruchu drogowego. Skuteczność działania urządzeń oświetleniowych zależy od ich prawidłowego zamontowania, właściwego użytkowania i obsługiwania. W procesie eksploatacji instalacji oświetleniowej samochodu szczególne znaczenie przypada, oprócz konserwacji, okresowym i doraźnym badaniom diagnostycznym. Wymagania norm dotyczą tylko nowych urządzeń świetlnych. Obowiązujące przepisy określają warunki techniczne dopuszczenia pojazdu do ruchu, w tym między innymi rodzaj, liczbę i rozmieszczenie świateł, ich barwę i widoczność oraz zasięg.

Elementy instalacji oświetleniowej wchodzą w skład wyposażenia elektrycznego pojazdu samochodowego. Podstawowe ich zadania polegają na zapewnieniu bezpieczeństwa ruchu, kontroli działania mechanizmów i wygody jazdy.

1. Zakres diagnozowania
Własności świetlne reflektorów i lamp samochodowych podczas użytkowania pojazdu pogarszają się z wielu przyczyn. Wyniki badań wskazują na znaczny spadek skuteczności świetlnej świateł reflektorów w funkcji czasu eksploatacji. Pierwotny strumień świetlny żarówek zmienia się między innymi wskutek osadzania się odparowanego wolframu na wewnętrznej stronie bańki szklanej, co powoduje jej zaciemnienie i zmniejszenie przepuszczalności światła. Jednocześnie z powodu zmniejszenia się przekroju skrętki żarnika (odparowanie wolframu) i związanego z tym zwiększenia rezystancji maleje natężenie prądu przepływającego przez żarówkę, powodując zmniejszenie rzeczywistej mocy żarówki.
Innym czynnikiem wpływającym na spadek skuteczności świateł jest redukcja przepuszczalności światła przez klosze lamp i zmatowienie odbłyśnika będące efektem porysowania powierzchni zewnętrznej, pokrycia kurzem i brudem oraz oddziaływania warunków atmosferycznych. Po 5 latach eksploatacji spadek własności świetlnych może osiągnąć 10-25%. Zanieczyszczenie wewnętrznych (na skutek nieszczelności) i zewnętrznych powierzchni kloszy brudem i błotem, zwłaszcza w czasie jazdy w deszczu, może doprowadzić do utraty 60% własności świetlnych, szczególnie tylnych lamp. Zanieczyszczenie reflektorów powoduje redukcję zasięgu świateł, zwiększenie efektu olśnienia, a w czasie mgły rozproszenie światła, co pogarsza i utrudnia warunki ruchu (rys. 1). Zanieczyszczenie kloszy świateł sygnałowych (kierunkowskazów, pozycyjnych i hamowania) powoduje spadek ich skuteczności świetlnej, a przez to zagrożenie najechania na pojazd niedostatecznie widoczny dla innych użytkowników drogi.
Żywotność i skuteczność świateł w znacznym stopniu zależą od napięcia zasilającego. Należy zwrócić uwagę na częste występowanie zbyt małego napięcia zasilania żarówek lub niedostateczne połączenie z masą pojazdu, zwłaszcza w starszych samochodach. Żarnik osiąga mniejszą temperaturę, maleje strumień świetlny, a jego barwa przesuwa się w kierunku światła czerwonego. Na przykład spadek napięcia z 13,5 do 11 V powoduje zmniejszenie strumienia świetlnego prawie o 50% (dla żarówki 21 W). Jeżeli napięcie jest zbyt wysokie, to mamy do czynienia z przypadkiem odwrotnym. Strumień świetlny zwiększy się, barwa światła przesunie się w kierunku niebieskiej, ale żywotność żarówki spadnie nawet o połowę (rys. 2).
Jedną z bezpośrednich przyczyn nieprawidłowego działania, zwłaszcza w przypadku reflektorów, jest zmiana ich położenia w czasie jazdy wskutek drgań i wstrząsów. Nieprawidłowe działanie świateł zewnętrznych wynika zarówno z niewłaściwego ustawienia reflektorów, jak i nieodpowiednich wartości światłości oraz natężenia oświetlenia.

Wymienione czynniki dostatecznie uzasadniają konieczność okresowej kontroli oświetlenia zewnętrznego pojazdu. Zakres badań najczęściej obejmuje:

• diagnozowanie wstępne (kontrolę działania),
• sprawdzenie ustawienia świateł mijania i drogowych w płaszczyznach pionowej i poziomej,
• pomiar światłości świateł drogowych,
• pomiar natężenia oświetlenia światłami mijania.

2. Rodzaje świateł pojazdów samochodowych i przyczep
Do oświetlenia pojazdów samochodowych i przyczep służą urządzenia oświetlenia zewnętrznego oraz wewnętrznego. Pierwsze wpływają w decydujący sposób na bezpieczeństwo ruchu pojazdów, natomiast drugie stanowią o komforcie użytkowania.

2.1. Oświetlenie zewnętrzne i wewnętrzne
Światła zewnętrzne pojazdów silnikowych i przyczep można podzielić, uwzględniając różne kryteria. Z punktu widzenia wymogów prawnych wyróżnia się światła obowiązkowe i dodatkowe. Według kryterium funkcjonalnego światła dzieli się na (rys. 3):

• oświetleniowe (przeznaczone do oświetlania drogi lub otoczenia pojazdu);
• sygnałowe (przeznaczone do sygnalizowania obecności pojazdu i zamierzonych zmian jego ruchu);
• rozpoznawcze (przeznaczone do identyfikowania pojazdu i jego rodzaju);
• odblaskowe (przeznaczone do ostrzegania o obecności na drodze pojazdu lub pojazdu z przyczepą, pozostawionych bez świateł).

Natomiast w skład oświetlenia wewnętrznego pojazdu samochodowego na ogół wchodzi:

• oświetlenie tablicy rozdzielczej (wskaźników, światła lampek kontrolnych);
• oświetlenie wnętrza nadwozia bądź tylko kabiny kierowcy (konwencjonalne lampy oświetlenia wewnętrznego, świetlówki i inne);
• oświetlenie bagażnika, silnika, stopni w autobusach.

2.2. Źródła światła
W pojazdach stosowane są żarówki jednowłóknowe i dwuwłóknowe o różnych napięciach i mocach znamionowych. Mogą to być żarówki konwencjonalne lub halogenowe. Żarówki halogenowe charakteryzują się większą skutecznością świetlną i trwałością oraz mniejszymi wymiarami. Umożliwiają znacznie lepsze oświetlenie drogi niż żarówki konwencjonalne. Trzonki żarówek są tak skonstruowane, aby ich osadzenie w oprawce umożliwiało dobre połączenie elektryczne i jednoznaczne położenie geometryczne, zapewniające uzyskanie właściwego kierunku promieni świetlnych.
W obecnie montowanych reflektorach samochodowych stosuje się również gazowe lampy wyładowcze (tzw. ksenonowe), które wytwarzają światło na zasadzie jonizacji gazu wypełniającego lampę łukiem elektrycznym. Charakteryzują się one innym kształtem i poborem mniejszej mocy oraz znacznie większą skutecznością świetlną i trwałością niż żarówki halogenowe.
Od niedawna w seryjnie produkowanych samochodach zastosowanie znajdują reflektory ze źródłami światła wykonanymi na bazie diod świetlnych LED. Dioda jako źródło światła stwarza nowe możliwości w budowie reflektorów, zarówno w zakresie ich konstrukcji, jak i wzornictwa.
Intensywny rozwój techniki oświetleniowej pojazdów samochodowych umożliwił opracowanie tzw. adaptacyjnych (inteligentnych) systemów oświetlenia głównego. Systemem adaptacyjnego oświetlenia głównego (AFS) nazywa się urządzenie świetlne emitujące wiązki światła, którego parametry dostosowują się w sposób automatyczny do zmiennych warunków stosowania świateł mijania, a w określonych sytuacjach także świateł drogowych. Początkowo funkcję inteligentnego systemu oświetlenia realizowano za pomocą adaptacyjnych reflektorów ksenonowych, w których siłownik obraca cylindryczną przesłonę (rys. 4). Obecnie coraz częściej stosuje się nowej generacji matrycowe reflektory diodowe LED (rys. 5).
Często reflektory samochodowe są wyposażone w urządzenia umożliwiające zmianę ich ustawienia wtedy, gdy pojazd jest obciążony. Może się to odbywać samoczynnie (rys. 6) lub być realizowane ręcznie przez użytkownika pojazdu.

Niżej zostały przedstawione istotne zalecenia eksploatacyjne dotyczące żarówek samochodowych. Żarówki powinny być:

• zgodne z zaleceniami producenta pojazdu (o właściwym napięciu znamionowym, mocy elektrycznej i trzonku);
• wymieniane nie rzadziej niż co 2 lata (żarówki konwencjonalne) ze względu na zaczernienie wnętrza bańki szklanej i zmniejszenie skuteczności świetlnej;
• montowane z zachowaniem czystości (dotyczy to szczególnie żarówek halogenowych) ze względu na wrażliwość baniek szklanych na zanieczyszczenie tłuszczem, dlatego nie należy dotykać palcami ich części szklanych, ewentualne plamy usunąć szmatką niewydzielającą włókien, zmoczoną w spirytusie;
• wymieniane na żarówki tego samego rodzaju, nie wolno dowolnie wymieniać żarówek konwencjonalnych świateł drogowych i mijania na żarówki halogenowe bez uprzedniej wymiany reflektora na przystosowany do żarówek halogenowych (z oznaczeniem np. H4, H7 lub napisem „Halogen”); identyczna zasada dotyczy także gazowych lamp wyładowczych (ksenonowych), które do swojej pracy wymagają reflektora z elektronicznym urządzeniem sterującym.

3. Wymagania dotyczące świateł zewnętrznych
Prawidłowe oświetlenie zewnętrzne pojazdu silnikowego i jego przyczepy decyduje o bezpieczeństwie jazdy w nocy oraz w warunkach ograniczonej widoczności (mgła, opady atmosferyczne, zadymienie).

3.1. Wymagania prawne
Zgodnie z obowiązującymi przepisami takie elementy, jak reflektory i lampy samochodowe, są zaliczane do wyposażenia związanego z bezpieczeństwem użytkowania pojazdu. Dlatego podlegają homologacji razem z samochodem lub osobno, z przeznaczeniem do zastosowania w określonym typie pojazdu. Tylko stosowanie homologowanych elementów zapewnia uzyskanie wymaganych wartości parametrów fotometrycznych i geometrycznych świateł.
Na szybach reflektorów i kloszach lamp (lub na ich obudowach) umieszczane są znormalizowane oznaczenia kodowe, podające istotne informacje o przeznaczeniu wyrobu i jego jakości. Jest to wymaganie regulaminu nr 48 EKG ONZ (jednolite przepisy dotyczące homologacji urządzeń oświetleniowych i sygnalizacji świetlnej) i związanego z nim regulaminu nr 123 (przepisy dotyczące adaptacyjnych systemów oświetlenia). Oznaczenia na szybach reflektorów zawierają m.in. takie dane, jak: miejsce homologacji, rodzaj reflektora (typ, wersja) i wartość światłości świateł drogowych. Określone zasady znakowania obowiązują również dla kloszy lamp tylnych. Przykłady znormalizowanego oznaczenia kodowego występującego na szybie reflektora i kloszu lampy tylnej przedstawiono na rysunkach 7 i 8.
Obowiązkowe oznakowanie reflektorów jest kombinacją znaków składającą się z dużych liter A, B, C, D, R i H o następującym znaczeniu:
A  – przednie światło pozycyjne,
B – przednie światło przeciwmgłowe,
C – światło mijania,
R – światło drogowe,
H – światło halogenowe,
D – światło gazowe wyładowcze (tzw. ksenonowe).

Litery A, B, C, R oznaczają rodzaj światła, natomiast H i D informują o kolejnych generacjach źródeł światła, które powstały w wyniku rozwoju techniki oświetleniowej. Znak CR oznacza reflektor, w którym zastosowano światło mijania i drogowe z możliwością jednoczesnego ich włączania. W przypadku znaku C/R stosuje się światło mijania i drogowe bez możliwości jednoczesnego ich włączenia.
Litera H przed wymienionymi znakami oznacza, że zastosowano światła halogenowe, np. HC, HR, HCR i HC/R. W nowszych pojazdach stosuje się reflektory ksenonowe, wówczas oznaczenia dla świateł mijania i drogowych rozpoczynają się od litery D, np. DC, DR, DCR, DC/R (reflektor biksenonowy).
Do oznakowania kloszy lamp (tylnych, bocznych) i kierunkowskazów, oprócz dużych liter, stosuje się również cyfry i małe litery oraz ich kombinacje. Na przykład oznakowanie AR oznacza światło cofania, S1 – światło hamowania o jednym poziomie intensywności świecenia, 1a – kierunkowskaz przedni umieszczony w odległości do 2 cm od świateł głównych. Dopuszcza się również kombinacje dużych liter i cyfr. Przykładowo oznaczenie SM1 informuje o tym, że pojazd jest wyposażony w boczne światła pozycyjne (obrysowe).
W wyniku postępu technicznego w dziedzinie oświetlenia, oprócz klasycznych świateł mijania i drogowych pojawiły się inne światła zwiększające i poprawiające jakość oświetlenia pojazdu i drogi przed pojazdem (do jazdy w dzień, doświetlające zakręty, adaptacyjne systemy oświetleniowe). Systemy adaptacyjne mają jeden lub więcej układów sterowania, urządzenia zasilające i sterujące oraz jednostki instalacyjne umieszczone po lewej i prawej stronie samochodu.
Podczas urzędowych badań technicznych diagnosta ma ograniczone możliwości dokładnego sprawdzenia świateł adaptacyjnych. Nie może zweryfikować, czy odpowiednie tryby działania świateł mijania włączają i wyłączają się prawidłowo. Podobnie jest ze światłami drogowymi i doświetlającymi zakręty (mogą być dwa tryby pracy podczas doświetlania zakrętów). Adaptacyjne systemy oświetlenia (AFS) i inne modułowe rozwiązania (diody LED) są niewymiennymi źródłami światła. Oznacza to, że uszkodzenie nawet jednej diody lub pojedynczego źródła światła jest traktowane jako usterka całej jednostki instalacyjnej (lampy). Mogą też wystąpić usterki związane tylko z układem sterowania lub zasilania. W takich systemach obowiązkowy jest wskaźnik awarii – AFS (sygnał świetlny niemigający), który wyłączy się dopiero po usunięciu usterki. Światła adaptacyjne zwykle działają w trybie automatycznym, ale zawsze musi być możliwość manualnego przełączenia na tryb podstawowy (zerowy).
Przepisy europejskie dzielą światła mijania na klasy. Pierwotny podział na światła klasy A i B nie był oznaczany na reflektorach. Natomiast regulamin nr 123 EKG ONZ wprowadził dodatkowe klasy świateł mijania: C, V, E i W, z których każda ma inny tryb pracy (oznaczenie tych klas umieszcza się na reflektorach).
Należy dodać, że adaptacyjny system oświetlenia jest odpowiednio oznakowany, a na początku jest zawsze litera X. Dalej są litery oznaczające klasy świateł mijania (np. C, V). Dodatkowo w ciągu znaków tego systemu mogą znaleźć się litery R (światła drogowe) i T (światła doświetlające zakręty). Pozioma kreska nad literami (np. C, R) oznacza, że funkcja odpowiednich świateł (mijania, drogowych) jest realizowana przez kilka jednostek oświetleniowych.
Dla pracowników stacji kontroli pojazdów ważne jest, że oznaczenia naniesione na reflektorach lub lampach (tylnych, bocznych) gwarantują autentyczność produktu. Ich brak oznacza wyrób bez homologacji, podrobiony i wątpliwej jakości.
Ustawa – Prawo o ruchu drogowym [4] nie dopuszcza do stosowania w pojazdach przedmiotów wyposażenia i części nieodpowiadających wymaganiom określonym w przepisach szczegółowych dotyczących ich wyposażenia. Odnosi się to również do samowolnego wprowadzania zmian w oświetleniu i montażu elementów, które nie mają homologacji. Dla reflektorów ksenonowych (z lampami wyładowczymi jako źródłem światła) dopuszcza się montaż jedynie kompletnych zestawów. W skład takiego zestawu wchodzą homologowane reflektory, układ regulacji poziomowania (patrz rys. 6) i układ oczyszczania szyb reflektorów (rys. 9). Również w przypadku zastosowania diod elektroluminescencyjnych (LED) i adaptacyjnych systemów oświetlenia (AFS) pojazd musi być obowiązkowo wyposażony w spryskiwacze reflektorów oraz układ automatycznego poziomowania.
W załączniku nr 6 do rozporządzenia o warunkach technicznych [1] określono warunki szczegółowe, jakim powinny odpowiadać światła zewnętrzne pojazdów samochodowych i ich przyczep. Dotyczy to w szczególności rodzaju, liczby i rozmieszczenia świateł, ich barwy, widoczności oraz zasięgu. Wybrane wymagania, które powinny spełniać światła zewnętrzne pojazdów, przedstawiono w tabeli 1. Niektóre z wymienionych w niej świateł są dopuszczalne, ale nieobowiązkowe (przeciwmgłowe przednie, do jazdy dziennej, odblaskowe przednie i postojowe).

Tabela 1. Wybrane wymagania dotyczące niektórych świateł zewnętrznych pojazdów [1]

3.2. Parametry diagnostyczne świateł
Na podstawie określonych prawem wymagań przyjmuje się następujące parametry (wskaźniki) oceny stanu technicznego świateł drogowych i mijania: światłość świateł drogowych, natężenie oświetlenia światłami mijania oraz ustawienie kierunku strumienia światła drogowego i światła mijania.
Światłość to wielkość mierzona stosunkiem strumienia świetlnego emitowanego przez źródło światła w nieskończenie małym stożku do kąta bryłowego tego stożka. Charakteryzuje ją intensywność świecenia źródła światła. Jednostką miary światłości jest kandela (cd).
Natężenie oświetlenia to stosunek strumienia świetlnego padającego prostopadle na niewielką powierzchnię do wielkości tej powierzchni. Charakteryzuje ono oświetlenie powierzchni ustawionej w pewnej odległości od źródła światła. Jednostką miary natężenia oświetlenia jest luks (lx).
Fizjologiczne właściwości oka ludzkiego stwarzają możliwość powstania tzw. olśnienia. Powodowane przez światło samochodowe uważa się za nieistniejące, jeżeli każde światło w odległości 25 m i na swej wysokości wytwarza natężenie oświetlenia nieprzekraczające 1 lx dla świateł halogenowych lub 1,3 lx dla świateł ksenonowych.
Ustawienie kierunku strumienia światła drogowego (w płaszczyznach pionowej i poziomej) określa się położeniem środka plamy świetlnej na ekranie. Natomiast ustawienie kierunku strumienia światła mijania (w płaszczyznach pionowej i poziomej) określa się na ekranie odległością granicy światła i cienia od osi optycznej reflektora.
Obowiązujące kryteria oceny stanu technicznego świateł drogowych i mijania zawarto w rozporządzeniu o zakresie i sposobie badań [2] oraz przedstawiono w tabeli 2.
Zadania diagnosty to między innymi: dokonanie oględzin reflektorów świateł drogowych i mijania, ustalenie zgodności barwy świateł z wymaganiami prawnymi i sprawdzenie, czy są one prawidłowo zamontowane. Kolejne czynności powinny obejmować kontrolę prawidłowości ich działania, ustawienia (rys. 10) i parametrów fotometrycznych.
Również pozostałe światła zewnętrzne pojazdu powinny odpowiadać wymaganiom określonym w obowiązujących przepisach [1]. Kontrola świateł sygnałowych, rozpoznawczych i odblaskowych polega przede wszystkim na ocenie wzrokowej (bez użycia przyrządów) zgodności ich stanu faktycznego z obowiązującymi wymaganiami. Należy sprawdzić działanie, barwę, rozmieszczenie i stan techniczny świateł.

Tabela 2. Kryteria oceny stanu technicznego świateł drogowych i mijania [2, 3]

dr inż. Kazimierz Sitek

Literatura
1. Rozporządzenie Ministra Infrastruktury z 31 grudnia 2002 r. w sprawie warunków technicznych pojazdów oraz zakresu ich niezbędnego wyposażenia (Dz. U. z 2016 r., poz. 2022, z późn. zm.).
2. Rozporządzenie Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z 26 czerwca 2012 r. w sprawie zakresu i sposobu przeprowadzania badań technicznych pojazdów oraz wzorów dokumentów stosowanych przy tych badaniach (Dz. U. z 2015 r., poz. 776, z późn. zm.).
3. Myszkowski S.: Zasięg świateł. „Nowoczesny Warsztat” 12/2012.
4. Ustawa z 20 czerwca 1997 r. – Prawo o ruchu drogowym (Dz. U. z 2020 r., poz. 110).