Велосипедное освещение

Красный свет на задней части велосипеда

Раннее освещение велосипедов: лампы-свечи, масляные лампы и карбидные лампы.

Ранние велосипедные фонари и две ранние бутылочные динамо-машины (1935 г.)

Велосипедное освещение – это освещение, прикрепленное к велосипедам, целью которого, помимо отражателей, является улучшение видимости велосипеда и его водителя для других участников дорожного движения в условиях плохой внешней освещенности. Вторая цель — освещение светоотражающих материалов, таких как кошачьи глаза и дорожные знаки . Третьей целью может быть освещение проезжей части, чтобы водитель мог видеть путь вперед. Для достижения последних целей требуется гораздо больший световой поток и, следовательно, большая мощность.

Во многих юрисдикциях требуется, чтобы на велосипедах, ездящих в ночное время, были установлены один или несколько велосипедных фонарей — обычно белый свет спереди и красный свет сзади, как и в других транспортных средствах.

История

Огонь

Карбидная лампа

Самые ранние велосипедные лампы работали на масляном топливе и начали производиться в 1876 году для обычных (высоких велосипедов) и трехколесных велосипедов с твердыми шинами. С 1896 года начали внедряться ацетиленовые газовые лампы для велосипедов, а позже, в 1899 году, стали популярными ацетиленовые газовые лампы для автомобилей. Их карбидные лампы питались ацетиленом , полученным путем соединения карбида кальция с водой. Свет был очень ярким, его часто называли искусственным дневным светом, но лампы требовали регулярного обслуживания.

Электричество

Еще в 1888 году производились велосипедные фонари с электрическим приводом, но они не стали жизнеспособным предложением до 1898 года. Они состояли из лампы накаливания и свинцово-кислотной батареи или динамо-машины . Свинцово-кислотные батареи были заменены сухими элементами , а затем и щелочными батареями . Динамо-машины стали более эффективными и надежными, например, недавно они были встроены в ступицу колеса. Также были усовершенствованы методы формования пластмасс, что позволило линз оптику улучшить и снизить стоимость. Лампы накаливания сначала были заменены галогенными лампами , а затем светодиодами (LED).

Галогенные лампы

Хотя эти фонари изначально были предназначены для использования на бездорожье, где они были почти универсальными, перезаряжаемые галогенные фонари стали популярны среди велосипедистов.

Фары, используемые в большинстве галогенных перезаряжаемых систем, были дешевыми и яркими, но довольно простыми: они излучали конус света (были доступны варианты с широким и узким лучом), который хорош для использования на бездорожье, но не идеален для использования на дороге, поскольку может ослепить. встречные участники дорожного движения. Вот почему галогенные лампы не соответствуют требованиям законодательства в некоторых юрисдикциях.

Во многих системах использовалась стандартная коммерческая предварительно сфокусированная оптика, что делало доступным широкий диапазон комбинаций мощности и ширины луча. Большинство систем допускали одновременное подключение разных ламп – например, широкого и узкого света для езды по бездорожью или света большой и малой мощности для езды по шоссе.

HID фонари

Самодельная газоразрядная лампа, состоящая из газоразрядной лампы мощностью 10 Вт (справа) и газоразрядной лампы мощностью 30 Вт (слева), а также трех мощных светодиодов Luxeon мощностью 1 Вт.

Газоразрядные лампы высокой интенсивности (HID) были более яркой и эффективной альтернативой лампам накаливания до широкого распространения светодиодов. Как и галогенные системы, они были разработаны в первую очередь для использования на бездорожье, поскольку имели вращательно-симметричные лучи, излучающие столько же света вверх, сколько и вниз. HID-лампы были подвержены повреждениям в результате повторных ударов и во многих случаях не загорались повторно сразу после выключения. Аналогичным образом, если уровень заряда батареи упадет слишком низко, лампа выключится, а не погаснет. Но более длительный срок службы батареи, чем у галогенных ламп, имеет тенденцию сводить на нет эти проблемы, поскольку многие гонщики просто включают свет и оставляют его включенным на протяжении всей поездки.

Ксеноновые лампы

Ксеноновые лампы были инновацией в велосипедном освещении; ранее широко распространенный в промышленности. Они были ярче светодиодов и иногда использовались в качестве задних фонарей.

Система освещения

Электрическая система

Батареи , перезаряжаемые или одноразовые , часто используются для питания электрических велосипедных фонарей. Там, где батареи нежелательны, магнето используется . В велосипедных кругах это устройство называют динамо-машиной, хотя оно не имеет коммутатора. см. в разделе «Динамо-системы» Подробную информацию .

Напряжения

3 вольта:Часто поставляется с двумя батарейками типа AA или C/D.

6 вольт:Иногда используются 4 батарейки типа АА или свинцово-кислотные аккумуляторы; также питается от бутылочной или ступичной динамо-машины.

9 вольт:Иногда поставляется с батареей PP3.

12 вольт:В основном питаются герметичными свинцово-кислотными аккумуляторами . Основным преимуществом этого напряжения является универсальность электрической системы, например, возможность зарядки аккумулятора сотового телефона, хотя для этой цели также используется USB на 5 В. Это также позволяет электрическим воздушным компрессорам накачивать шины. Также доступны некоторые 12-вольтовые динамо-машины, хотя их номинальная мощность недостаточна для приложений средней и высокой мощности.

Источники света

Практически все велосипедные фонари, представленные сегодня на рынке, от самых дешевых до самых дорогих, основаны на светодиодах .

Законодательные требования

Мощный велосипедный фонарь правильно направлен вниз, в сторону дороги.

Неправильно установленный велосипедный фонарь, который ослепляет встречный транспорт и поэтому является незаконным.

Согласно Международной Венской конвенции о дорожном движении (1968 г.) Организации Объединенных Наций велосипед является транспортным средством. Статья 44 Конвенции гласит: «Велосипеды без двигателя, находящиеся в международном движении, должны: (c) быть оборудованы красным светоотражающим устройством сзади и устройствами, позволяющими велосипеду светить белым или селективным желтым спереди светом. и красный свет сзади». В некоторых странах, например во Франции , правонарушением может считаться даже продажа велосипеда, не оснащенного системой освещения, соответствующей требованиям закона. Однако не все страны предъявляют такое требование к велосипедистам.

Многие юрисдикции требуют, чтобы велосипеды были оснащены отражателями в точках продаж. В США это регулируется Комиссией по безопасности потребительских товаров . Отражатели, соответствующие требованиям CPSC (также часто устанавливаемые на других рынках), имеют три световозвращающие панели, расположенные под углом 30°. Стандарт требует наличия белого отражателя, обращенного вперед, на передней части велосипеда, белых отражателей, обращенных по бокам, на каждом колесе, красного отражателя, установленного сзади, и желтых отражателей, установленных на передней и задней части каждой педали. Некоторые интерпретируют это как одобрение ночной езды на велосипеде только с отражателем.

Во многих юрисдикциях после наступления темноты требуется использование фары и заднего фонаря или отражателя. В большинстве европейских стран и некоторых штатах США в ночное время требуются передние и задние фонари, тогда как в других допускается использование отражателей только сзади. В некоторых юрисдикциях предъявляются требования к светоотдаче и размеру линз лампы и отражателя; некоторые требуют соблюдения стандартов, определенных третьими сторонами; некоторые предусматривают минимальное расстояние, с которого должно быть видно любое осветительное устройство. В некоторых юрисдикциях, таких как Германия и Нидерланды, мигающие красные задние фонари незаконны, в других они разрешены.

В Великобритании правила, регулирующие освещение велосипедов, изложены в Правилах освещения дорожных транспортных средств 1989 года. и их последующие поправки, обобщенные в Правилах дорожного движения. Правила требуют наличия белого переднего света, красного заднего фонаря, красного заднего отражателя,и янтарно-желтые отражатели педалей спереди и сзади обеих педалей.Отражатели должны соответствовать BS 6102/2 или эквивалентному европейскому стандарту. С фонарями ситуация сложнее:

• фонарь постоянного режима считается одобренным только в том случае, если он соответствует BS 6102/3 или эквивалентному европейскому стандарту;
• огонь без постоянного режима считается допущенным только в том случае, если он мигает с постоянной частотой от 60 до 240 проблесков в минуту и ​​имеет силу света не менее 4 кандел ;

Большинство доступных светодиодных фонарей не одобрены для использования в Великобритании, поскольку их постоянный режим работы не соответствует BS 6102/3. Однако допускается установка дополнительных огней при условии, что они соответствующего цвета, не ослепляют других участников дорожного движения и если мигают, то с постоянной частотой от 60 до 240 миганий в минуту.

Национальные организации велосипедистов, такие как LAB (США) или CTC (Великобритания). являются источником информации об освещении.

Безопасность

Использование огней при ночной езде обычно рекомендуется или требуется властями в качестве основной меры безопасности, даже в хорошо освещенных городских условиях. показать корреляцию между столкновениями и неиспользованием света даже в дневное время.

В странах, где велосипеды широко используются для поездок на работу и на короткие поездки, таких как Нидерланды и Скандинавия , регулирование головного и заднего освещения велосипедов строго соблюдается властями. Однако исследование 2013 г. показывает, что различные правила освещения, по-видимому, мало влияют на уровень аварийности на велосипедах, и указывает на отсутствие исследований преимуществ велосипедного освещения с точки зрения безопасности.

Переднее освещение

Светодиодная фара Cateye EL-300

белые светодиоды Доступны с выходной мощностью от нескольких люмен до мощных, производящих примерно столько же света, сколько автомобильные фары, подходящие для использования на высоких скоростях на неосвещенных трассах.

Светодиодные системы часто включают в себя возможность затемнения светодиодов или включения мигающего света.

Недорогие аккумуляторные фонари могут быть хорошим выбором для периодического использования и обычно соответствуют законодательным требованиям. Тем не менее, обычные велосипедисты, вероятно, сочтут экономически выгодным использование перезаряжаемых элементов. В некоторых налобных фонарях используются литий-ионные аккумуляторные батареи, которые можно заряжать через порт USB.

Фонарики

Фонарики, хотя и не предназначены специально для использования на велосипеде, являются жизнеспособной альтернативой. Их можно закрепить на руле велосипеда с помощью различных крепежных приспособлений, например, замкового блока. Круглый световой поток фонаря общего назначения уступает лучу велосипедной фары, форма которой позволяет освещать проезжую часть и не ослеплять встречный транспорт.

Заднее освещение

Задний светодиодный фонарь, установленный на подседельном штыре шоссейного велосипеда.

Большинство светодиодных фонарей работают либо в мигающем, либо в постоянном режиме. Некоторые светодиодные фонари имеют несколько блоков светодиодов, позволяющих одновременно мигать и постоянно светить. Этого также можно добиться, имея один мигающий и один постоянный свет.

Во многих странах светодиодные указатели поворотов являются нормой для задних фонарей. В других странах, например в Германии и Нидерландах, мигающие огни запрещены законом. В Великобритании мигающие светодиоды (передние и задние) разрешены с октября 2005 года при условии, что они соответствуют требованиям действующих правил освещения дорожных транспортных средств. Многие поставщики заявляют о соответствии требованиям ЕС, однако это не обеспечивает постоянной безопасности или юридической ценности во всем Союзе.

Наиболее распространенным источником питания задних светодиодов является набор щелочных и аккумуляторных элементов. В обоих случаях батарея имеет тенденцию быстро выходить из строя; Широко считается хорошей практикой иметь два задних фонаря на случай, если аккумулятор выйдет из строя в пути.

Фары малой мощности предназначены в основном для того, чтобы их видели, или в качестве резервного аварийного освещения, и являются доминирующим выбором для задних фонарей. Задние габаритные светодиодные фонари могут работать от одноразовых элементов размером с монету.

Некоторые задние фонари высокого класса оснащены функциями указателей поворота и стоп-сигнала , которые переключаются с помощью радиочастотного управления на руле .

Источники питания

Батареи

Появление в 2005 году NiMH-аккумуляторов с низким саморазрядом (LSD-NiMH) сделало перезаряжаемые аккумуляторы типоразмеров AA и AAA более пригодными для питания светодиодных велосипедных фонарей. Раньше эффект саморазряда NiCAD и NiMH аккумуляторов приводил к разрядке аккумулятора в течение недель или нескольких месяцев, даже когда он не использовался. Это было особенно проблемой для светодиодных фонарей малой мощности, а также для пользователей, которые использовали велосипедные фонари лишь изредка. Аккумулятор LSD-NiMH значительно снижает эффект саморазряда, позволяя аккумулятору сохранять заряд в течение года и более.

Для более мощных фонарей часто требуется внешний аккумулятор VRLA на 12 В. Эти аккумуляторные блоки обычно прикрепляются к верхней трубе рамы, имеют форму, подходящую для клетки для бутылки с водой, или могут быть помещены в корзину. Кабель соединяет аккумуляторную батарею с фонарем. Еще одним преимуществом питания от батареи (особенно с напряжением 12 В) является возможность питать другие компоненты вне освещения, а также все от одной батареи (при условии, что они безопасно работают от 12 В), хотя спагетти из проводов от сращивания могут быть неудачей в зависимости от о том, насколько сложна электрическая система.

Альтернативно, литий-ионные и LiPo аккумуляторы становятся все более популярными среди велосипедистов из-за их большей емкости и меньшего веса по сравнению с обычными аккумуляторами. Точнее, аккумулятор 18650, который пользуется популярностью у производителей электромобилей (по тем же причинам) и часто встречается в ноутбуках и фонариках.

Динамо-системы

Динамо-втулка Shimano Nexus

Разобранная бутылочная динамо-машина. Слева: Корпус с внутренним постоянным магнитом, вращающимся через фрикционное колесо. Справа: индукционная катушка

Динамо- системы не требуют батарей и могут быть постоянно установлены на велосипеде.

Велосипедные динамо-машины на самом деле являются магнето и производят переменный ток .

Типы

Существует три основных типа:

• Динамо-втулки встроены в ступицу переднего или заднего колеса. Как правило, они являются наиболее надежными и наиболее эффективными из трех типов.
• Бутылочные динамо-машины (или динамо-машины с боковой стенкой ) прикрепляются к перьям сиденья или вилке и вращаются с помощью небольшого колеса, контактирующего с боковиной шины. Их легче модернизировать, чем динамо-втулки, но они склонны к проскальзыванию, особенно во влажных условиях.
• Динамо-машины с нижним кронштейном крепятся между нижними перьями за нижним кронштейном и приводятся в движение роликом, прижатым к центру шины. Они легко устанавливаются и не изнашивают шины боковину .

Существуют и другие типы динамо-машин, но они менее распространены. Например, есть динамо-машины, прикрепленные к вилке и приводимые в движение спицами колеса.

Выход и оптика

Выходная мощность динамо-машин обычно ограничена примерно 3 Вт, хотя лучшие динамо-втулки на 12 В могут производить 6 Вт на скорости. Бутылочная динамо-машина может проскальзывать, если она работает на мощности, вдвое превышающей номинальную; у динамо-втулки этой проблемы нет.

На скорости динамо-машина может перегрузить лампу, что приведет к ее выходу из строя. Исторически это было неприятно, но современные лампы и динамо-машины часто включают в себя стабилитроны для предотвращения перенапряжения, а динамо-машины могут быть спроектированы так, чтобы насыщать напряжение выше определенного уровня для защиты лампы.

Хорошие динамо-машины могут достигать эффективности до 70% (т.е. менее 5 Вт мощности гонщика перенаправляется на производство 3 Вт электроэнергии) и обеспечивать хорошую светоотдачу на низких скоростях.

Для освещения, когда мотоцикл стоит на месте, некоторые динамо-фонари имеют подставку , обычно это один сине-белый (передний фонарь) или красный (задний фонарь) светодиод, питаемый от конденсатора , который работает около пяти минут.

Преимущества динамо-освещения

• Время использования не ограничено временем автономной работы
• Не требуется подзарядка или замена батареек
• Более экологичны и недороги в эксплуатации, чем фонари с батарейным питанием.
• Обычно не нужно снимать, когда велосипед припаркован.

Недостатки

• Не обеспечивайте освещение, когда велосипед движется очень медленно или стоит, если только система не оснащена конденсаторами или резервными батареями.
• Максимальная выходная мощность ниже, чем при использовании батарей.
• Их трудно снять владельцу, если это необходимо для предотвращения кражи или вандализма или для использования более чем на одном велосипеде.
• Модернизация велосипеда сложнее, поскольку монтаж сложнее (из-за того, что лампа и источник питания разделены).
• Дешевые или плохо отрегулированные динамо-машины создают заметное сопротивление.
• Старые динамо-машины и лампы не ограничивали выходное напряжение, что приводило к преждевременному выходу из строя лампочек накаливания в лампах. Современные лампы и динамо-машины содержат ограничители напряжения для решения этой проблемы.
• Не подходит для применений с высокой мощностью вне освещения, если только он не предназначен для подзарядки бортового аккумулятора.
• Бутылочные динамо-машины могут быть шумными, их сложно регулировать, они могут скользить во влажных условиях и могут изнашивать боковину шины.

Магнитные фонари

Магнитные велосипедные фонари

Фонари могут получать автономное питание за счет электромагнитной индукции , что устраняет необходимость в батареях или динамо-системах. Преимущества аналогичны преимуществам динамо-освещения. Наиболее распространенная конструкция включает магнит на спице колеса и фонари с катушкой внутри, закрепленные на раме или вилке велосипеда. Существуют и более экзотические конструкции; у некоторых есть магниты, установленные на раме, и фонари, установленные на колесе, или магнит и индуктор в одном корпусе, использующие вихревые токи .

Дополнительное освещение и обзорность

Фары

См. Также: Налобный фонарь (наружный)

Фары являются полезным дополнением к велосипедным фонарям. Их можно наводить, не управляя велосипедом, обеспечивая полезное дополнительное освещение, особенно на плохих или очень темных дорогах. Они имеют дополнительное преимущество в плане безопасности, поскольку фонари располагаются выше над велосипедистом для улучшения видимости. Они также позволяют владельцу читать дорожные знаки и указатели направления, расположенные на высоких указателях. Однако из-за высокого расположения фары блики могут ослеплять встречные автомобили.

Некоторые перезаряжаемые системы предлагают вариант налобного фонаря с питанием от основного аккумуляторного блока.

Светоотражающие и хорошо заметные материалы.

Световозвращающие материалы в виде фиксированных отражателей, светоотражающей ленты и светоотражающей одежды помогают сделать велосипедиста видимым для других участников дорожного движения. Светоотражающие материалы можно наносить на велосипед, водителя или багаж; Также доступны шины со светоотражающими боковинами. Светоотражатели видны только в луче фар, да и то только в узком месте. Что немаловажно, они не делают ничего, чтобы осветить дорогу . Отражатели не заменяют фонари, а являются важным дополнением к портативному освещению.

На велосипеде

Отражатели и светоотражающая лента обеспечивают дополнительную видимость (особенно при нанесении на движущиеся части велосипеда) и являются обязательными во многих юрисдикциях. Отражатели педалей, в частности, очень заметны для движущихся за ними транспортных средств, когда они движутся вверх и вниз; к сожалению, они несовместимы с большинством педальных систем без зажимов, хотя для некоторых, в основном старых моделей SPD, доступны адаптеры, а также доступно несколько односторонних конструкций со встроенными отражателями. В Великобритании, где светоотражатели на передних и задних педалях являются обязательными после наступления темноты, большинство велосипедистов с педалями без зажимов ездят незаконно. Закон редко, если вообще когда-либо, соблюдается, но потенциально может быть использован в суде для уменьшения финансовой компенсации, если велосипедиста собьет другое транспортное средство. CTC . предложил отказаться от этого требования, если велосипедист устанавливает дополнительный задний отражатель или освещение, но это не было изменено в последней редакции законов Великобритании об освещении транспортных средств (которые разрешали использование мигающих светодиодов) Водители лежачих велосипедов отмечают, что требование к отражателю педали для них бессмысленно, поскольку при использовании отражатели направлены строго вверх и вниз и невидимы для других транспортных средств. С 2008 года закон Калифорнии разрешает использовать белые или желтые отражатели для обуви (спереди и сзади) или светоотражающие ленты на щиколотках вместо отражателей для педалей.

Одежда

Велосипедная куртка с подсветкой, изготовленная из прозрачного винила, оптоволокна, светодиодов и рождественских гирлянд, улучшающих видимость для водителя.

На темных дорогах световозвращающие материалы, такие как Scotchlite от 3M, будут ярко заметны в фарах автомобиля.

Цвет освещения следует проверить в месте, где находится гонщик. Один сплошной цвет может исчезнуть при искусственном освещении, особенно при освещении желтыми парами натрия, и дальтонизм является обычным явлением; При дальтонизме на красный/зеленый цвет желтый флуоресцентный свет может исчезнуть на зеленом фоне (живая изгородь или трава), хотя люди с дальтонизмом на красный/зеленый цвет оспаривают это. Лучшим решением могут стать жилеты с желтыми и оранжевыми флуоресцентными полосами и широкими светоотражающими полосами.

В последнее время стала доступна электролюминесцентная одежда, которая дополняет существующий набор нарукавных повязок со светодиодной подсветкой и мигалок для шлемов .

Колесные фары

Велосипедные фонари на колесах

Фонари на колесах используются для улучшения видимости велосипеда сбоку. Благодаря инерционности зрения отдельные фонари, установленные на спицах колес движущегося велосипеда, воспринимаются как светящиеся дуги или круги. Существуют источники света, управляемые с помощью MCU , которые способны отображать красочные узоры или анимацию. Светящиеся диски или колеса могут изолировать велосипед от визуального шума городских огней и помочь водителям увидеть и сразу распознать велосипедиста. Такие фонари в основном работают от батареек, но существуют и безбатарейные конструкции.

Меры светоотдачи

Потребление электроэнергии в ваттах

Дополнительная информация: Электрическая мощность и ватт.

Ватт (Вт) — это единица мощности , которая обычно указывается для потребляемой электрической мощности , а не выходной мощности света. Электрическая мощность — это произведение напряжения и тока (ватты = вольт × амперы ). Входная мощность полезна только при сравнении светильников схожих технологий.

Сила света в заданном направлении в канделах

Дополнительная информация: Сила света и кандела.

Кандела (кд) — это в системе СИ единица силы света , то есть мощность на единицу телесного угла в заданном направлении, взвешенная в соответствии с чувствительностью человеческого глаза к различным цветам света. Типичная свеча излучает свет силой света около 1 канделы во всех направлениях. Лампа может давать более высокую силу света либо за счет увеличения количества света, либо за счет более плотной его фокусировки. Сила света света зависит от многих факторов, включая цвет света и чувствительность глаза к этому цвету, используемую оптику, отражатель и линзу. Несмотря на свою сложность, это более полезная мера, чем ватты, поскольку она определяет, сколько полезного света излучается в данном месте: динамо-фара, предназначенная для использования на дорогах и ориентированная на наблюдение за дорогой, позволяет более эффективно использовать мощность лампы. чем источники света, использующие вращательно-симметричную оптику.

Общий световой поток в люменах

Дополнительная информация: Световой поток и люмен (единица измерения).

Люмен (лм) — это единица измерения светового потока в системе СИ , общего количества света, излучаемого источником, взвешенного в соответствии с чувствительностью человеческого глаза к различным цветам света. Люмены на ватт — это общепринятая мера эффективности источника света. Световой поток имеет меньшее значение для освещения велосипедов из-за важности направленности. Интенсивность света гораздо полезнее , но люмены на ватт — это удобный способ сравнить мощность похожих ламп.

Освещенность на заданном расстоянии в люксах

Дополнительная информация: Освещенность и люкс.

Люкс (лк) — это единица измерения освещенности в системе СИ , то есть количество света, освещающее поверхность (дорогу, в случае велосипедного фонаря) на единицу площади в данной точке, взвешенное в соответствии с чувствительностью человека. глаз к различным цветам света. Некоторые производители указывают освещенность дороги, которую их передние фары обеспечивают в точке, расположенной на стандартном расстоянии прямо перед велосипедом.

Внешние ссылки

• Текущая страница часто задаваемых вопросов о велосипеде