Le automobili moderne sono equipaggiate con una complessa serie di sistemi di illuminazione, la cui funzione principale è garantire la visibilità e la sicurezza sulla strada. Al centro di questi sistemi vi sono i fanali, dispositivi che generano un fascio luminoso per illuminare l'ambiente circostante e segnalare la presenza del veicolo. L'illuminazione esterna degli autoveicoli si concentra su qualsiasi dispositivo attorno alla carrozzeria di un veicolo che utilizza la luce, attivamente o passivamente, per facilitare la visibilità, la navigazione e la comunicazione. Le luci che illuminano l'esterno dei veicoli non solo aiutano i conducenti a vedere, ma li aiutano anche a essere visti.
Le luci esterne dell'auto sono fondamentali per il funzionamento sicuro di un veicolo, quindi sono rigorosamente regolate da standard governativi che devono essere rispettati affinché qualsiasi impiego di luci su strada sia legale. Questi standard coprono diversi fattori quali colore, intensità, dimensione, posizionamento e animazione. Oltre a questi requisiti rigorosi, le luci devono anche incontrare il consenso di un pubblico altrettanto esigente: i progettisti. Per bilanciare la necessità di conformità normativa e integrità artistica, gli ingegneri utilizzano diversi tipi di luci esterne sugli autoveicoli, ciascuna con uno scopo diverso.
La Funzione Segnaletica e Illuminante
Le spie del cruscotto di riferimento per i fanali sono di colore verde. Le luci di posizione, ad esempio, hanno una funzione "segnaletica", servono ad indicare la presenza di un autoveicolo in caso di scarsa visibilità. Queste luci sono di colore bianco o giallo anteriormente, rosso posteriormente e arancione lateralmente, e sebbene non siano molto potenti, sono comunque importanti per segnalare la propria presenza sulla strada.
Un'altra tipologia fondamentale è il proiettore anabbagliante, di colore bianco o giallo, che è il tipo di faro maggiormente utilizzato per la visione della strada di notte. Nell'Unione europea, l'accensione diurna dei fari anabbaglianti è obbligatoria solo in Italia, Danimarca, Svezia, Finlandia e in alcuni paesi dell'Europa orientale, evidenziando la variabilità normativa tra i diversi paesi.
Il proiettore di profondità, conosciuto anche come abbagliante, anch'esso di colore bianco o giallo, crea una luce forte e diffusa che illumina a grande distanza la strada. Dato il suo potere, ne è vietato l'uso nei centri abitati e in presenza di altri veicoli, in quanto può abbagliare i conducenti. È possibile utilizzarlo su strade extraurbane sgombre, lampeggiando come richiamo agli altri utenti, in alternativa al clacson.
Esistono poi luci specifiche per situazioni particolari: il proiettore di retromarcia illumina la porzione di strada posteriore al veicolo e segnala l'intenzione di procedere in retromarcia. La luce posteriore per nebbia, o retronebbia, un dispositivo singolo o doppio, aumenta la visibilità ai mezzi che sopraggiungono e deve essere utilizzata solamente in caso di forte nebbia, pioggia intensa o fitta nevicata in atto. La luce della targa serve a illuminare la targa posteriore per renderla più visibile.
USO DELLE LUCI, ECCO COME VANNO UTILIZZATE - LEZIONI DI TEORIA PER SUPERARE L’ESAME DELLA PATENTE.
I proiettori fendinebbia, optional molto frequente, permettono di migliorare la visibilità in caso di nebbia, foschia, piogge intense e fitte nevicate. Di giorno possono essere usati nei casi precedentemente indicati in alternativa ai proiettori anabbaglianti. Le luci di parcheggio segnalano una sosta in una posizione pericolosa e devono usarsi obbligatoriamente se il veicolo è posizionato al buio sul margine o dentro la carreggiata fuori dal centro abitato.
Le luci di marcia diurna (DRL), anteriormente, possono sostituire gli anabbaglianti o le luci di posizione nella marcia diurna e in condizioni di visibilità ottimale all'interno del centro abitato e sono omologate secondo la direttiva ECE R87. A partire dal 2011, le luci di marcia diurna sono obbligatorie su tutti i nuovi autoveicoli dell'Unione europea; dal 2012 sono obbligatorie anche su autocarri e autobus di nuova immatricolazione. Ciononostante, i proiettori anabbaglianti e le luci di posizione vanno usati obbligatoriamente da mezz'ora dopo il tramonto del sole a mezz'ora prima del suo sorgere, ed anche di giorno nelle gallerie, in caso di nebbia, di caduta di neve, di forte pioggia e in ogni altro caso di scarsa visibilità.
Evoluzione Tecnologica dei Fanali: Da Alogeni a OLED
Le luci dell’auto hanno subito un’innovazione tecnologica significativa negli ultimi 20 anni. Il mercato automotive è come un fiume in piena, in cui tutto scorre e tutto si evolve, soprattutto per quanto riguarda l’illuminazione delle auto.
Fari Alogeni
Tutte le auto fino a qualche decennio fa erano dotate di fari alogeni, in commercio dagli anni ’60. Sono l’evoluzione diretta delle vecchie lampade a incandescenza con filo in tungsteno. La differenza sta nell’aver inserito un gas alogeno all’interno delle lampade per aumentare la temperatura del filo e di conseguenza l’efficienza luminosa. L’effetto di sublimazione del filo lo porta a reagire con il gas in un ciclo che lo rigenera continuamente. La lampada alogena ha un costo superiore anche perché non è realizzata in vetro semplice, bensì in quarzo fuso, capace di resistere ad elevate temperature. In ambiente statico una lampada alogena può durare a lungo, anche 5/6 mila ore. La sostituzione di lampade alogene abbaglianti o anabbaglianti è generalmente abbastanza semplice e si possono seguire le indicazioni del manuale dell’auto.
Fari allo Xeno
Dopo i fari alogeni hanno fatto il loro ingresso sul mercato automotive i fari allo xeno. Le lampade di cui sono dotati utilizzano una tecnologia simile alle alogene ma con una differenza fondamentale: il filo in tungsteno non è continuo. In questo modo tra le due estremità si crea un arco di corrente, un po’ come avviene con le candele di accensione dei motori a benzina. Il bulbo della lampada viene riempito con un gas speciale capace di reagire con l’arco di corrente e creare un potente effetto luminoso. Per funzionare, la corrente di alimentazione deve essere controllata elettronicamente. Per questo motivo l’impianto luci comprende un modulo di gestione. I fari allo xeno, data la potenza del fascio luminoso, sono dotati di un impianto motorizzato che ne regola costantemente l’altezza e quindi il fascio stesso, per evitare di accecare i conducenti dei veicoli che procedono nel senso di marcia opposto. Altra caratteristica di questi fari è l’immediata accensione, grazie ad una centralina in grado di controllare elettricamente la tensione. Per le lampade allo Xenon le tensioni di alimentazione superano i 20.000V in fase di accensione, quindi il consiglio è di rivolgersi all’officina di fiducia per la loro sostituzione.
Fari a LED
I fari a LED sfruttano diodi a emissione di luce per illuminare la strada. Si tratta di un fenomeno conosciuto da molto tempo e fino a poco tempo fa sfruttato solo per la creazione di piccole lampade di segnalazione. Il diodo a emissione di luce è un componente elettronico che emette luce priva di raggi infrarossi e ultravioletti quando è attraversato da una minima corrente elettrica. È facile comprendere che queste caratteristiche lo rendono un ottimo candidato per creare fonti luminose economiche, durevoli (anche più di 10 volte superiori) ed ecologiche, mancando totalmente elementi a incandescenza e sostanza tossiche. Ogni gruppo ottico è dotato di vari LED per garantire un flusso luminoso sufficiente. Il grande vantaggio dei fari a LED è che non si scaldano come quelli alogeni o allo xeno, quindi possono essere collocati tranquillamente vicino alla lente frontale del proiettore. Una buona notizia per designer e progettisti, che possono sbizzarrirsi alla ricerca di un’estetica sempre più elegante e raffinata. Rispetto ai precedenti fari, questi modelli emettono una luce più simile a quella diurna, condizione che migliora sensibilmente la visibilità e di conseguenza la sicurezza stradale.
Fari Laser
Tra le recenti innovazioni ci sono i fari laser, proiettori di profondità che usano una luce generata appunto da un laser. Il laser sfrutta la proprietà delle particelle di luce, i fotoni, che eccitati adeguatamente rilasciano energia sotto forma di luce. Questa potente emissione viene poi direzionata in un fascio piccolissimo che ne amplifica ulteriormente la potenza. Nel caso dei fari laser vengono utilizzati dei diodi laser che generano un flusso luminoso dell’ordine di pochi micron. Di conseguenza anche le lenti e i fari stessi possono avere dimensioni davvero piccole. Oggi si riescono a raggiungere luminosità anche 4 volte superiori a quella di un faro a LED e si possono realizzare luci abbaglianti con una portata di ben 600 metri. Grazie alla luminosità sprigionata molto intensa è possibile produrre fari più piccoli, così da rendere più aggraziata e sinuosa la linea della vettura. Anche in questo caso la gestione è necessaria e doverosa. Nei veicoli in commercio dotati di questa tecnologia, per ora solo di fascia alta, l’attivazione dei fari abbaglianti avviene quando si superano i 70 chilometri all’ora se l’apposita telecamera è sicura che non ci sia traffico in senso contrario.
Fari OLED
Di ultimissima generazione ci sono i fari OLED, ancora più efficienti e leggeri e che non hanno bisogno di raffreddamento. Il materiale organico - da qui la O del nome Organic - di cui è costituita la matrice luminosa può avere diverse combinazioni di materiali e di conseguenza si possono ottenere diverse caratteristiche di colore e durevolezza.
La Centralina dei Fari e i Fari Adattivi
La centralina dei fari è un componente importante del sistema di illuminazione di un veicolo. La sua funzione principale è quella di controllare la quantità di corrente elettrica che viene fornita ai fari, in modo da garantire una corretta illuminazione del veicolo. La centralina dei fari è composta da un circuito elettronico che riceve segnali dalla batteria del veicolo e dal sistema di accensione, per controllare l'accensione dei fari e la loro intensità. Questo sistema può essere programmato per adattarsi alle diverse condizioni di guida, come la velocità del veicolo, la luminosità ambientale e la presenza di altri veicoli sulla strada.
Uno dei vantaggi della centralina dei fari è che può essere programmata per cambiare l'angolo di inclinazione dei fari, in modo da garantire una corretta illuminazione della strada. Questo è particolarmente importante quando si guida su strade con curve, salite e discese, dove la corretta inclinazione dei fari può fare la differenza tra una guida sicura e una guida pericolosa. La centralina dei fari può anche essere programmata per attivare i fari automaticamente in determinate condizioni. Ad esempio, quando il veicolo è in movimento, la centralina può attivare automaticamente i fari anabbaglianti, o quando il veicolo si avvicina ad una zona con scarsa illuminazione, come un tunnel o una strada di campagna. Inoltre, la centralina dei fari può controllare la quantità di corrente elettrica fornita ai fari per evitare che si sovraccarichino.
I fari attivi, o adattivi o girevoli, rappresentano un'innovazione significativa. Seguono l'angolo di sterzata delle ruote, illuminando una porzione maggiore della carreggiata. Il primo faro con queste caratteristiche fu utilizzato sulla Citroën DS (2ª serie) con un sistema completamente meccanico ed estremamente economico e ancor prima dalla Garanzini con la "Tipo Unico". L'assistente abbaglianti utilizza una telecamera nella parte superiore del parabrezza per rilevare i veicoli che si trovano davanti o in avvicinamento dalla direzione opposta e passa automaticamente dagli abbaglianti agli anabbaglianti.
Con le luci di marcia fisse mascherate, la luce rimane in modalità abbagliante e "maschera" l’area in cui viene rilevata una vettura che precede o che si avvicina dalla direzione opposta. Ciò significa che gli abbaglianti non sono spenti, ma escludono l’area dell’altro veicolo dall’esposizione e quindi non abbagliano il conducente, creando una sorta di tunnel di luce o, appunto, un tunnel d’ombra. La telecamera nella parte superiore del parabrezza legge informazioni sugli oggetti e sulla loro distanza.
Il sistema di illuminazione anteriore adattivo è ancora un po’ più complesso. La modalità strada di campagna può essere definita come fari "normali" che illuminano un’area rettilinea. La modalità città illumina ancora di più il lato del guidatore. Con l’illuminazione dinamica di curva, il fascio anabbagliante e il fascio abbagliante vengono orientati in curva in base all’inclinazione adottata. Il proiettore è integrato in un telaio che ruota in senso verticale. La distribuzione della luce è quindi diretta sulla zona verso cui il guidatore si sta muovendo, in modo che possa riconoscere per tempo l’andamento della curva e possa inoltre usufruire di una migliore illuminazione del ciglio della strada. Le luci di svolta statiche si attivano di norma quando il conducente inserisce l’indicatore di direzione o percorre curve strette. Ciò è possibile grazie a un corrispondente faro fendinebbia su ciascun lato o mediante una sorgente luminosa aggiuntiva nel faro.
USO DELLE LUCI, ECCO COME VANNO UTILIZZATE - LEZIONI DI TEORIA PER SUPERARE L’ESAME DELLA PATENTE.
Materiali dei Fanali: Vetro e Policarbonato
I fanali possono essere realizzati in vetro o policarbonato. Questi due materiali si differenziano per caratteristiche fisiche e di conseguenza nelle loro prestazioni e problematiche. Il vetro è più trasparente, ma decisamente pesante e costoso. Il policarbonato è leggero, economico, ma tende ad ingiallirsi ed opacizzarsi. Una causa di ingiallimento del policarbonato sono i raggi ultravioletti del sole e delle lampade alogene. Quando i fari diventano opachi e non saranno più luminosi come un tempo, si può optare per la lucidatura, un servizio molto richiesto perché i clienti lo trovano comodo ed efficace.
Manutenzione e Sostituzione delle Lampadine
In molti modelli auto si possono sostituire le lampadine anche in fai da te. In alcuni modelli auto è necessario provvedere allo smontaggio dei fanali o di altri componenti, quindi è consigliabile rivolgersi a un meccanico professionista. In generale, la sostituzione di lampade alogene abbaglianti o anabbaglianti è abbastanza semplice, si possono seguire le indicazioni del manuale dell’auto. Per le lampade allo Xenon, le tensioni di alimentazione superano i 20.000V in fase di accensione, quindi il consiglio è di rivolgersi all’officina di fiducia. Ogni modello di autovettura, o motociclo, ha un tipo di attacco specifico per le lampadine. È consigliabile tenere sempre nel baule della propria auto un kit di emergenza con qualche lampadina di ricambio. Con un po’ di manualità e con l’aiuto del libretto di uso e manutenzione, una lampadina bruciata si può sostituire in autonomia.
Spegnere i fari prima di avviare il motore non è un mito, ma trova un fondamento di natura tecnica. Anche accompagnare il cofano motore da circa 15-20 cm anziché lasciarlo in caduta libera quando bisogna chiuderlo è un trucco che non tutti conoscono per prolungare la vita delle lampadine.
La Tecnologia a Riflessione Laterale (RFT)
Quando si chiede cosa sia esattamente la tecnologia a riflessione laterale, si potrebbe anche chiedere cosa sia la tecnologia delle lenti RFT. Questa tecnologia fornisce un fascio luminoso diverso e migliorato. Per ogni tipo di illuminazione si possono trovare elementi ottici diversi. Ciò ha a che fare con lo scopo dell'illuminazione. Esistono molte opzioni, come la sfocatura del fascio di luce o la sua nitidezza. La lente di una luce determina molto della luce stessa. La tecnologia a riflessione laterale utilizza luce indiretta. Il suo scopo è fornire all'area di lavoro una luce distribuita in modo uniforme. La differenza tra luce indiretta e diretta è che con la luce diretta i LED brillano direttamente sulla superficie da illuminare. La luce diretta si trova nei fari da lavoro che devono illuminare un punto specifico. Si tratta quindi di uno scopo opposto rispetto alla tecnologia delle lenti RFT. In poche parole, la lente determina molto della luce e una non è migliore dell'altra. È semplicemente in funzione dello scopo per il quale la luce viene utilizzata. La tecnologia a riflessione laterale è presente in diversi prodotti, in particolare nei fari da lavoro a LED. Il suo impiego più frequente è nei fasci ampi. Lo scopo di un fascio ampio è quello di fare molta luce nelle immediate vicinanze. L'obiettivo è illuminare il posto di lavoro in modo omogeneo. Nessun punto deve essere illuminato più di altri. Questa tecnica non si trova nelle luci il cui scopo è quello di essere visti. Per questo esistono altre lenti. Il suo scopo è quello di emettere un fascio luminoso desiderato.
Controlli e Revisione
Per eseguire la verifica della corretta disposizione del fascio luminoso, ai sensi del codice della strada, si utilizza l'apparecchiatura controllo fari, nel gergo centrafari, previsto per legge. Questo strumento ottico, omologato e tarato, è utilizzata presso le officine di autoriparazioni, gli elettrauti ma, soprattutto, dai centri di revisione per il relativo controllo obbligatorio.
Durante la revisione, vengono verificati molti elementi. L’integrità dei fanali anteriori è cruciale: opacizzazioni, crepe o calotte danneggiate non sono ammesse perché sono motivo di perdita di efficienza dell’impianto di illuminazione. Vengono controllati anche gli stop, importantissimi per far capire le intenzioni a chi segue, e il funzionamento dei fendinebbia, sia anteriori (se presenti) che posteriori (il retronebbia è obbligatorio). I veicoli di larghezza superiore ai 2,1 metri (veicoli commerciali e camper) sono equipaggiati con luci di ingombro laterale, con illuminazione bianca/rossa sia sul lato anteriore che posteriore. In caso di malfunzionamenti, prima di effettuare la revisione, ci si può rivolgere al proprio meccanico di fiducia o a un elettrauto.
Il Futuro dell'Illuminazione Automobilistica
Il futuro dell'illuminazione esterna degli autoveicoli vedrà progressi sia a breve che a lungo termine. Un'innovazione emergente che probabilmente diventerà lo standard è rappresentata dai fari adattivi, in grado di regolare automaticamente la direzione e l'intensità in base alle condizioni di guida. I fari adattivi (ADB) utilizzano sensori e telecamere per raccogliere dati sulla velocità e sullo sterzo, quindi proiettano la luce proprio dove il conducente ne ha bisogno.
Tra qualche tempo, probabilmente, l'illuminazione esterna degli autoveicoli si evolverà fino a diventare uno strumento di comunicazione ancora più prezioso, utilizzando le luci come linguaggio visivo tra i veicoli e il loro ambiente. Le luci esterne delle auto saranno in grado di proiettare informazioni su velocità e direzione o addirittura creare un intero passaggio pedonale per i pedoni. Questa implementazione di Vehicle-to-Everything (V2X), sarà particolarmente utile nelle interazioni con le auto autonome.
L'apprendimento automatico sarà anche influente nella progettazione ottica degli autoveicoli. Esaminando tutti i dati di progettazione dell'illuminazione esterna oggi disponibili, l'apprendimento automatico valuterà cosa funziona, cosa no e cosa è possibile, per accelerare il processo decisionale e mettere sulla strada auto più sicure più velocemente. Queste tendenze riflettono la flessibilità e le possibilità dell'illuminazione esterna degli autoveicoli, poiché ispira e si adatta costantemente alle esigenze in continua evoluzione delle case automobilistiche.
Altri Componenti del Veicolo Non Correlati all'Illuminazione
È importante notare che, sebbene l'attenzione principale sia sui sistemi di illuminazione, un veicolo è un insieme complesso di componenti interdipendenti. Ad esempio, il corpo farfallato, noto anche come valvola farfallata, è un componente chiave nei motori a combustione. Il suo scopo principale è regolare il flusso d'aria che entra nel motore, influenzando così la quantità di carburante che viene miscelata con l'aria per la combustione. Nelle moderne automobili, il corpo farfallato è controllato elettronicamente da un modulo di controllo del motore (ECM o ECU). Questo controllo elettronico consente una gestione più precisa del flusso d'aria in base a vari fattori, come la posizione del pedale dell'acceleratore, la velocità del veicolo, la temperatura del motore e altri parametri.
Il differenziale è un altro dispositivo essenziale per la trasmissione, che distribuisce la coppia motrice alle ruote, consentendo loro di girare a velocità diverse. Questo è fondamentale quando si percorre una curva, dove le ruote interne compiono un percorso più breve rispetto a quelle esterne.
Il cambio dell'auto è responsabile di selezionare e trasferire la potenza generata dal motore alle ruote. Esistono diverse tipologie: manuale, automatico, a variazione continua (CVT) e sequenziale, ognuna con le sue caratteristiche e vantaggi.
Anche componenti come gli pneumatici, la sospensione, la pompa idroguida, i motorini di avviamento e la centralina ABS sono cruciali per il funzionamento e la sicurezza del veicolo, ma non direttamente collegati ai sistemi di illuminazione. Lo smaltimento corretto degli pneumatici, ad esempio, è fondamentale per la tutela dell'ambiente e la riduzione dei rifiuti. La gomma può essere riciclata per la produzione di nuovi pneumatici o altri prodotti, e i fili di acciaio possono essere recuperati. La sospensione, con i suoi ammortizzatori, molle e bracci oscillanti, garantisce una guida confortevole e sicura. La pompa idroguida fornisce la pressione dell'olio necessaria per lo sterzo assistito, mentre i motorini di avviamento fanno girare il motore per avviarlo. La centralina ABS evita il bloccaggio delle ruote durante la frenata, garantendo maggiore stabilità e controllo. Questi elementi, sebbene non direttamente illuminanti, contribuiscono al quadro generale della complessità e dell'innovazione ingegneristica che caratterizza i veicoli moderni.
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