Quando surgiu? #2 Farol (Lâmpada)

A primeira "carruagem sem cavalo" tinha simples lâmpadas a óleo, e isto quando tinha alguma coisa. A chama amarela que nascia do pavio, imerso em um recipiente com óleo ou gasolina, dava apenas luz aos motoristas para que eles evitassem os buracos. As carruagens verdadeiras (as de cavalos), andavam mais rapidamente à noite, mas sua iluminação, convenientemente refletida por um espelho parabólico e por um vidro óptico na frente, não era o ideal. Os motoristas naqueles tempos heróicos não se atreviam a viagens noturnas, não só porque o estado das estradas não era dos melhores, mas também por haver a possibilidade de um desarranjo no motor.

No começo do século a iluminação a acetileno começa a ser usada nos carros a motor, em virtude das velocidades maiores que exigiam uma luz mais clara. Era, apesar de algumas resistências a seu uso, um mal necessário. Havia sempre o perigo de explosões, necessitavam de freqüentes inspeções e o combustível tinha pouca duração. Mas, por quinze anos, a iluminação a acetileno foi praticamente a única a ser usada nos carros a motor.

Ao contrário da crença popular, o sistema tinha um alto nível de eficiência, não somente no tocante à geração de gás e às características do bocal de onde saia a chama esverdeada, mas também à própria lamparina. Os últimos modelos, produzidos até pouco antes do desaparecimento final (há 80 anos), pareciam-se muito com os usados nos carros modernos.

O problema do ofuscamento era resolvido por meio de um espelho hemisférico côncavo que podia ser manualmente girado 180º até a chama ficar completamente obscurecida. Nesta posição, usada para cruzamentos com outros veículos ou nas cidades, a lâmpada central só reproduzia parte de sua luz, refletida pelo espelho parabólico traseiro. Quando, contudo, o espelho era girado até ficar logo atrás da chama, a luz era aumentada.

Este sistema de espelhos projetado por Zeiss era usado para lâmpadas elétricas quando elas começaram a aparecer, apesar das várias deficiências nas baterias da época.

Mais tarde foi adotada uma segunda lâmpada, menos potente, fora do foco da parábola.

O uso do filamento duplo data da segunda década deste século. Mas como a emissão da luz era fraca ( por causa do baixo poder do segundo filamento) teve pouco sucesso até que foi aperfeiçoado. Técnicas mais avançadas de fabricação permitem a construção de uma lâmpada ligada a um pequeno espelho projetado para lançar para cima a luz do segundo filamento.

Este foi um grande passo. Não só por ser possível obter-se luz para baixo (devido a uma reflexão dupla do pequeno espelho e da parábola), por meio do segundo filamento, mas também por eliminar o "buraco" na superfície parabólica, onde a segunda lâmpada era colocada, melhorando assim o facho de luz. Este progresso foi por algum tempo esquecido pela necessidade de incorporar ao farol uma lâmpada auxiliar - a luz lateral ou de estacionamento exigida pela lei em muitos países. A transposição desta iluminação para um compartimento separado deu-se somente depois da II Guerra Mundial, quando os faróis foram colocados lateralmente, ou na dianteira dos carros. A instalação separada dos faróis é uma herança do tempo em que eles não eram fornecidos com a carroceria, mas escolhidos pelo proprietário de acordo com sua preferência.

Com o espelho parabólico mantido inalterado em sua forma e as lâmpadas sendo melhoradas pelo uso de gases inertes, que reduziam seu "envelhecimento", a iluminação de automóveis mostrou poucos progressos, a não ser dos anos 60 para cá. Contudo, no final dos anos 50, um congresso internacional aceitou o chamado "farol unificado assimétrico" com as lentes modificadas de modo a alongar o facho. Isso melhorou a visibilidade para os carros nos cruzamentos, importante fator de segurança. Logo depois, novas leis exigiram o uso de faróis duplos. Consistiam em faróis comuns com o facho acoplado em circuito a um filamento separado para longo alcance. Estes aperfeiçoamentos puderam satisfazer as velocidades mais altas que, a partir de um dado momento, se tornaram normais.

Outro progresso técnico foi o uso crescente de lâmpada a vapor de iodo. As vantagens deste tipo de iluminação melhorou consideravelmente a quantidade e qualidade de luz produzida com igual consumo e a ausência de deterioração da luz devido ao uso.

As lâmpadas a iodo exigem uma conservação esmerada e criou certos problemas, devido às elevadas temperaturas em que trabalha. No entanto seu uso se tornou cada vez maior. A princípio seu uso se limitou a carros com faróis duplos, porque não era possível produzir-se uma lâmpada a iodo com facho de luz para baixo. Posteriormente foram desenvolvidas lâmpadas para os mais diversos fins e surgiram os mais variados acessórios a utilizar lâmpadas.

O QUE É UM FAROL "SEALED-BEAM"?

É um farol selado para veículos automotores, constituído de duas partes de vidro especial (tipo borosilicato), resistentes aos choques térmicos e mecânicos, um refletor parabólico de vidro espelhado e uma lente de vidro prismático de alta transparência. Refletor e lente são selados hermeticamente, em uma peça única. Dentro desse conjunto hermético encontram-se os filamentos, que constituem a fonte de luz.

A figura 1, acima, dá uma idéia deste tipo de farol.

O estancamento do "Sealed-Beam" evita a penetração de poeira e umidade no interior do farol, afastando pois a influência  nociva desses fatores no seu desempenho.

O farol "Sealed-Beam" é provido de 2 filamentos: um para 50 watts, que constitui o facho alto, e outro para 40 watts, facho baixo, projetado com cuidados especiais para atenuar o ofuscamento. Assim é que o filamento do facho baixo é protegido por um escudo de intercepta a saída direta da irradiação luminosa e  a dirige para o refletor parabólico.

A lente é projetada de modo a distribuir a luz para a direita, quando utilizado o facho baixo. Neste duplo cuidado se baseia a atenuação do ofuscamento.

A figura 3 ilustra o problema do ofuscamento(ver figura):

Em cima, temos o cruzamento de dois veículos equipados ambos com faróis comuns. O motorista é ofuscado pelo carro vindo em sentido contrário e o farol baixo de seu veículo (farol comum) proporciona uma visibilidade perfeita até 45 metros e imperfeita até 60 metros. No quadro embaixo (da mesma figura 3) temos dois veículos que se cruzam na estrada, ambos munidos de faróis "Sealed-Beam". O motorista não é ofuscado pelo veículo em sentido contrário e seu farol baixo facilita excelente visibilidade a 45 metros, boa até 90 metros, podendo ainda, distinguir um objeto a 120 metros.



POR QUE "SEALED BEAM"?
À primeira vista pode parecer anti-econômico fabricar uma lâmpada, cuja vida é inevitavelmente limitada, com as dimensões e as características de um farol, ou seja, incluindo lente e refletor que, teoricamente, poderiam durar indefinidamente.
Porém, vejamos bem: quais devem ser os requisitos de um bom farol para veículos?

Alta intensidade luminosa, para maior alcance, em consequência das altas velocidades dos carros modernos, bem como facho concentrado e dirigido adequadamente sobre a estrada.
O vidro espelhado é o material que apresenta maior índice de reflexão, portanto, à paridade de potência (watts) e de vida (horas de uso especificadas pelos fabricantes) o facho do "sealed-beam" é mais intenso do que aquele dos faróis comuns que usam camadas espelhadas sobre chapa metálica. Além disso, o refletor em vidro espelhado apresenta ótimas características ótico-mecânicas, permitindo melhor controle da reflexão em todos os pontos da superfície refletora.
Isso permite que os raios luminosos encontrem os prismas da lente nos ângulos desejados, garantindo, assim, um controle perfeito do facho, que é projetado sobre a estrada com a intensidade e o ângulo adequados.

Conservação das características iniciais durante a vida do farol

É óbvio que seria altamente prejudicial um farol que, iluminando bem a 300 metros de distância nas primeiras 50 horas de uso, decaísse para 100 metros nas últimas 50 horas.
Todas as lâmpadas apresentam, no decorrer da vida, queda de rendimento luminoso, devido, principalmente, ao escurecimento do bulbo, em conseqüência da evaporação do filamento de tungstênio e conseqüente depósito metálico no interior do mesmo. É lógico que, para as mesmas características do filamento, a intensidade do depósito metálico (enegrecimento) será inversamente proporcional à superfície interna do bulbo. Os "sealed-beam" nisso também apresentam, portanto, grande vantagem sobre os demais tipos, equipados com lâmpadas, pois apresentam uma superfície de cerca de 270 cm2, contra cerca de 35 cm2 dos bulbos convencionais, significado uma redução no escurecimento na relação de 8 para 1, aproximadamente.

Considerando, ainda, que a superfície refletora do "sealed-beam", por ser interna, não se altera, ao passo que refletores convencionais sofrem a ação da atmosfera, com a consequente queda do seu poder de reflexão, devido à oxidação e acúmulo de poeira, compreende-se a superioridade do "sealed-beam" que, no fim da vida, está ainda com 80% de sua eficiência inicial, ao passo que um farol comun pode perder até 50% de sua eficiência durante a vida de uma só lâmpada.
Por ocasião de cada troca de lâmpada, embora se coloque uma nova, o refletor já estará com sua capacidade de reflexão diminuída acarretando, portanto, ao longo do tempo, contínua perda de eficiência. Na realidade, faróis convencionais com 2 anos de uso apresentam, em média, com lâmpadas novas, de 60 a 80% da eficiência inicial;  com lâmpada no fim da vida, a eficiência é, em geral, de 40 a 60%.
Conclusão: quando trocamos um "sealed-beam", a eficiência volta a 100% ao passo que com a troca de lâmpadas, num refletor em uso há mais de 2 anos, dificilmente conseguiremos obter mais de 70% da eficiência inicial do farol.

Facho Baixo
Como já foi dito devido ao sitema de construção, o "sealed-beam" porde proporcionar um facho baixo que ilumina efetivamente uma grande área à frente do carro e à sua direita, sem ofuscar os motoristas que viajam em sentido contrário.

Para obter essa importantíssima característica é necessário que os dois filamentos sejam montados com absoluta precisão, com respeito ao espelho e à lente. Isso é coisa impraticável em faróis comuns. Eis porque estes são comumente deficientes no facho baixo. Diversas tentativas foram feitas para evitar este inconveniente: lâmpadas com bulbo parcialmente espelhado, escudos refletores de diversos tipos cobrindo parcialmente o filamento do facho baixo (este último sistema é usado também no "sealed-beam"), faróis de características diferentes para os dois lados do carro, etc. Todavia, nenhum deles consegue alcançar a perfeição do "sealed-beam", pois a deficiência é estrutural e não pode ser corrigida sem tornar os faróis convencionais muito mais caros.

Outras vantagens

Além das características citadas anteriormente, o "sealed-beam" apresenta outras vantagens: maior resistência à vibração, facilidade de focalização, facilidade de troca e, sobretudo, vida mais longa.  Os "sealed-beam" de 6 volts, por exemplo, têm uma vida média de 300 horas para o facho alto e 500 horas para o facho baixo (valores estes estabelecidos em função da relação média entre os usos de luz baixa e luz alta). Outros tipos de lâmpadas para faróis, quando projetados para dar uma boa eficiência luminosa ao longo da vida, apresentam valores médios inferiores a esses para a vida de seus filamentos.

Carro antigo