Volkswagenin tutkimus- ja kehityskeskuksessa Wolfsburgissa vallitsee tiukka salassapito: puhelinten ja kannettavien tietokoneiden kamerat on teipattu, eikä pienintäkään poikkeamaa määrätyltä reitiltä suvaita. Saimme yksinoikeudella tutustua ajoneuvovalaistuksen uusimpiin kehitysaskeliin — huippumoderneihin ajovaloihin, lamppuihin ja muuhun. Ensin puhuivat suunnittelijat, jotka kaikki korostivat luovan vapauden merkitystä valaistuslaitteiden estetiikassa. Pelkästään tähän alueeseen on omistettu peräti 15 talon sisäistä suunnittelijaa. Mutta entä insinöörit?
Lyhyt historia ajoneuvon ajovaloista
Insinöörit eivät suinkaan olleet sivuseikka. Todellinen läpimurto ajoneuvovalaistuksessa tapahtui H4-halogeenilampun kaksoisrihmalla vuonna 1971. Sen nimellinen lähivaloteho 1 000 lumenia oli tuolloin vertaansa vailla, ja H4 on edelleen käytössä monissa edullisissa ajoneuvoissa, mukaan lukien Volkswagen Polon varhaisversiot. Valolähteen kokonaisvalovirta on tärkein tekijä siinä, kuinka hyvin ajovalo valaisee tien — heijastimen pinta-ala, muoto, pintalaatu ja hajottajaoptiikka ovat toissijaisia viimeistelyseikkoja.
1990-luvun alkuun asti H4 ja vastaavat halogeenilamput hallitsivat maailmanmarkkinoita (Yhdysvaltoja lukuun ottamatta, jossa oli omat standardinsa). Siihen mennessä insinöörit olivat oppineet maksimoimaan valovirran parannetuilla heijastinmuodoilla ja projektorimoduuleilla. Uusia lamppuja tuli, ja jokainen nosti suorituskyvyn rimaa:
- H7 (1 500 lumenia) — yksilankainen, laajalti käytössä sekä lähi- että kaukovalona
- HB3 (1 860 lumenia) — löytyy muun muassa Kia Riosta ja Hyundai Solarisista
- H9 (2 100 lumenia) — suorituskykyennätyksen haltija halogeeni-kaukovalolampuissa
Xenon-vallankumous: Kaasupurkausvalaistus
Vuonna 1991 insinöörit esittelivät ksenonlamput (HID) — todellisen vallankumouksen ajoneuvovalaistuksessa. Ne tuottavat valoa sähkökaaren avulla kuumennetun langan sijaan ja tarjoavat nimellisen 3 200 lumenia, mikä on yli kolminkertainen H4:ään verrattuna. Ksenontekniikka toi kuitenkin mukanaan omat tekniset haasteensa:
- Korkeammat tarkkuusvaatimukset optiikalle ja säteen kohdistukselle
- Monimutkaiset sytytys- ja liitäntälaiteyksiköt, jotka vaikuttavat komponenttien sijoitteluun
- Pakollinen automaattinen keilankorrektori vastaantulevien häikäisemisen estämiseksi
- Ajovalojen pesujärjestelmä pakollisena varusteena
- Halogeeniratkaisuja korkeammat kokonaiskustannukset
Esteistä huolimatta ksenon osoittautui erittäin tehokkaaksi — erityisesti yhdistettynä 2000-luvulla käyttöönotettuihin kääntyviin valojärjestelmiin. Myöhemmin kehitettiin pienempi 25 W:n ksenonstandardi vaihtoehtona klassiselle 35 W:n versiolle, jolloin valovirta pysyi alle 2 000 lumenin kynnysarvon, jota ei edellytä automaattista korrektoria tai pesuria. Näiden pienempitehoisten yksiköiden todellinen suorituskyky voi kuitenkin olla varsin laimea. Huhujen mukaan 25 W:n standardi johtui osittain lampunvalmistajien halusta pitää jouten seisova tuotantokapasiteetti käytössä. Kuriosa: hyvin säädetyn halogeenilampun kylmä, kirkas valo tekee usein paremman vaikutelman kuin edullinen 25 W:n ksenon.
LED-ajovalojen nousu: muotoilu kohtaa tekniikan
Noin 15–20 vuotta sitten suunnittelijat astuivat todella valokeilaan. He alkoivat ensin kokeilla ajovalojen sisätilojen visuaalista sommittelua — läpinäkyviä suojia, tyylikkäitä sisäympyröitä sekä pitkiä ja saalistavia siluetteja. Esteettisten tavoitteiden kasvaessa kasvoi myös tarve valonlähteelle, joka sopii lähes mihin tahansa muotoon. Vastaus oli LED-tekniikka, eikä vain Volkswagenille.
LED-tekniikka houkuttelee sekä insinöörejä että suunnittelijoita useista keskeisistä syistä:
- Pienempi energiankulutus verrattuna halogeeniin ja ksenoniin
- Pidempi käyttöikä — Volkswagen arvioi jopa 8 000 käyttötuntia
- Muotoiluvapaus — LED-valot voidaan muotoilla ja järjestää vapaasti ajovalokotelon sisällä
- Laskevat hinnat — perustason LED-ajovalot maksavat nyt vain marginaalisesti enemmän kuin vastaavat halogeeniyksiköt, kun taas 25 W:n ksenonvalo ilman korrektoria voi maksaa lähes kaksinkertaisesti
Matrix- ja pikseliledtekniikka: Älykäs ajovalo
Seuraava merkittävä harppaus tuli matrix-LED-ajovalojen myötä, jotka käyttävät kymmeniä erikseen ohjattavia diodeja mahdollistaakseen täysin mukautuvan valon jakauman. Erinomainen esimerkki on IQ.Light-matriisimoduuli uusimmassa Touaregissa — suunnilleen puolen savukeaskin kokoinen — sisältäen:
- Piirilevyn ja jäähdytyslevyn jäähdytystuulettimella
- 48 lähivalodiodia
- 27 kaukovalodiodia
- Lisäsivuelementit, jotka ulottavat valon tien valaisemattomiin kohtiin
Järjestelmä varjostaa automaattisesti vastaantulevat ajoneuvot kaukovalojen ollessa päällä ja säätää jatkuvasti valon jakaumaa sään, nopeuden ja ajolinjan mukaan. Tehokas kantama on noin 100 metriä suurempi kuin 35 W:n ksenonilla.
Vielä huomattavampi on mikropikseliledi — 4×4 mm:n siru, joka pystyy vastaamaan Touaregin matriisimoduulin kokonaistehoa. Vain kolmella tällaisella “pikseli”-diodilla, joista jokainen tuottaa 1 024 yksittäistä minisädettä, on mahdollista saada aikaan 3 072 solun ajovaloverkko — verrattuna nykyiseen 75–80 solun standardiin. Pidemmälle katsoen välikerrosten matriisisuodattimet, joiden resoluutio on jopa 30 000 pikseliä, mahdollistaisivat:
- Tarkasti mukautuvan, reaaliaikaisen säteen muotoilun
- Projisoitujen kaarrekaistaohjeiden heijastamisen tien pinnalle
- Suuntavilkkujen ja vaarasignaalien heijastamisen tien pinnalle
- Valoon perustuvan viestinnän ajoneuvojen välillä tai tieinfrastruktuurin kanssa
Se, tuleeko tien pintaan projisointi valtavirraksi, on kyseenalaista. Tiet ovat jo visuaalisesti täynnä ärsykkeitä, hyväksymispolut ovat monimutkaisia, ja mikä tahansa linssin likaantuminen heikentäisi projisoitua kuvaa merkittävästi.
Laservalaistus: Tehokas mutta kapea-alainen
Suuritehoisten LED-prototyyppien — joissa diodeissa kulkee 3–4 A nykyisen noin 1 A:n sijaan — tarkasti kohdistettuna valo voi ulottua jopa 550 metrin päähän. Tähän kantamaan päästiin aiemmin vain laservaloilla, joissa lasersäteet osuvat fluoresoivaan fosforilevyyn tuottaen intensiivisen mutta kapean valokeilakovon.
Laservalot ovat olleet saatavilla noin viisi vuotta, pääasiassa BMW:n ja Audin premium-malleissa. Niiden yleistyminen tavallisiin ajoneuvoihin on kuitenkin epätodennäköistä useista syistä:
- Erittäin korkea hinta — Audi A8:n laservalintavaruste lisää huomattavan lisähinnan jo entuudestaan kalliiden matriisiyksiköiden päälle
- Erikoismateriaalit ja -valmistus, joille ei ole selkeää polkua merkittävään kustannusten alenemiseen
- Rajallinen soveltuvuus — kapea valokiila on käytännöllinen vain kaukovalojen osalta
Mitä kuljettajat todella haluavat: Valonsäteen mieltymykset ja mukauttaminen
Kuluttajien mieltymykset valokuvioiden suhteen vaihtelevat merkittävästi alueittain ja henkilökohtaisen maun mukaan. Kaukovalot herättävät eniten keskustelua:
- Skandinaviset kuljettajat suosivat yleensä pitkäkantamaisia, läpitunkevia keiloja, jotka sopivat pimeille maaseutiteille
- Keski- ja Länsi-Eurooppalaiset kuljettajat suosivat usein leveitä keiloja, jotka luovat vahvan valaistun tilan tunteen
- Lähivalojen mieltymykset jakautuvat teräviin valo/varjo-rajoihin (tyypillisiä projektoriyksiköissä) ja asteittaisiin, hajautettuihin siirtymiin — molemmat toimivat käytännössä yhtä hyvin
Volkswagenin tavoitteena on antaa kuljettajille merkityksellinen hallinta valonsäteen käyttäytymiseen. Oletusasetukset on viritetty löytämään laaja tasapaino — hieman pehmennetty raja, joka on suunniteltu tyydyttämään laajimman mahdollisen käyttäjäkunnan mieltymykset.
Sumuvalaisimet, ajovalojen puhdistus ja LED:ien kestävyys
Erilliset sumuvalaisimet ovat uhanalainen laji — ne on uhrattu puhtaampien korilinjausten tavoittelulle. Niiden puuttumisen täysimääräiseksi kompensoimiseksi ajoneuvossa tarvitaan kalliit mukautuvat pääajovalot, jotka pystyvät leventämään keilaa huonolla säällä ja kaarteissa. Edullisissa malleissa tämä mukautuvuusominaisuus on usein saatavilla, jolloin kuljettajat jäävät ilman merkittävää toissijaista valonlähdettä haastavissa olosuhteissa.
Ajovalojen puhdistus on samoin pysynyt muuttumattomana. Nykyiset suihkupesujärjestelmät ovat edelleen alan standardi, eikä Volkswagen näe merkittävää uudistusta horisontissa. Yksi LED:ien erityishaaste on lämpötekninen: toisin kuin halogeeni- ja ksenonlamput, ne eivät säteile juuri lainkaan lämpöä, joten linssin lumi ja jää eivät sula luonnollisesti pois. Ajoneuvot, joissa on suuritehoisia LED-ajovaloja ja jäähdytystuuletin, ohjaavat usein ilmavirtauksen linssin pintaa pitkin kompensoidakseen tätä.
Kestävyydestä: vaikka LED:it teoreettisesti kestävät huomattavasti tavallisia lamppuja pidempään, on olemassa merkittävä käytännöllinen varaus — useimmat LED-ajovalokokoonpanot ovat sinetöityjä yksikköjä, joiden diodeja ei voi vaihtaa. Volkswagen arvioi käyttöiäksi 8 000 tuntia, mikä vastaa noin 11 vuotta kahden tunnin päivittäisellä käytöllä. Raskaammassa käytössä tämä aikaikkuna lyhenee huomattavasti. Toyotan vaihtokelpoisten LED-moduulien käyttöönotto uusimmissa Corolla-malleissa on merkittävä poikkeus, jota kannattaa seurata — alan standardi saattaa lopulta seurata perässä.
Tie eteenpäin: Pelkkä LED-tulevaisuus Volkswagenille
Siirtyminen pelkästään LED-ajovaloihin Volkswagenin mallistossa on jo hyvässä vauhdissa. Suunnittelijoille se edustaa ennennäkemätöntä luovaa vapautta. Insinööreille se avaa uusia mahdollisuuksia — erityisesti ajoneuvojen välisen viestinnän alalla älykkään valaistuksen avulla. Jo kehityksessä tai lähellä tuotantoa olevia konsepteja ovat:
- Aktiivisten pysäköintiohjeiden projisointi tien pinnalle
- Teksti- ja visuaalinen viestintä takavaloledimatriisien kautta ympäröivän liikenteen kanssa
- Mukautuva valosignalointi autonomisissa ja puoliautonomiisissa ajotilanteissa
Ostajan opas: Kuinka valita oikeat ajovalot
Tärkein viesti kuluttajille: älä luota pelkästään teknologiamerkintöihin. Ajovalon tyyppi on vain osa tarinaa — laatu vaihtelee valtavasti kunkin kategorian sisällä. Tässä mitä kannattaa pitää mielessä:
- Halogeeni ≠ huonompi oletuksena — huippuluokan halogeeniajovalot voivat päihittää perus-LED-yksiköt
- LED ≠ automaattisesti parempi kuin ksenon — edulliset LED-moduulit voivat jäädä hyvin suunniteltujen HID-järjestelmien taakse
- Ei pesuria = alle 2 000 lumenia — ajovalot ilman pesurijärjestelmää tuottavat säädösten mukaan taattu vähennettyjä lähivalotehoja
- “LED-ajovalo” on laaja käsite — se voi kuvata huipputeknistä mukautuvaa matriisijärjestelmää tai edullista perustason yksikköä
- Sinetöidyt yksiköt tarkoittavat, ettei polttimoa voi vaihtaa — ota huomioon koko ajovalokokoonpanon vaihtokustannukset pitkän aikavälin omistajuutta harkittaessa
Yksi asia on varma: ajoneuvon ajovalot kehittyvät älykkäämmiksi, tehokkaammiksi ja — kiistatta — yhä kauniimmiksi.
Tämä on käännös. Voit lukea alkuperäisen täältä: https://www.drive.ru/technic/volkswagen/5be9abb9ec05c4fe3d0000db.html
Julkaistu syyskuu 09, 2021 • 9m lukemiseen
