U Volkswagenovu istraživačko-razvojnom centru u Wolfsburgu vlada stroga tajnost: kamere na telefonima i laptopima prelepljene su trakom, a i najmanji odmak od predviđene rute nije dobrodošao. Dobili smo ekskluzivan uvid u najnovija dostignuća u automobilskoj rasvjeti — najsuvremenije farove, žarulje i sve što ide uz to. Riječ su prvi uzeli glavni dizajneri, naglašavajući koliko je kreativna sloboda ključna pri radu s estetikom rasvjetnih uređaja. Čak 15 internih dizajnera posvećeno je isključivo tom području. No, što je s inženjerima?
Kratka povijest automobilskih farova
Inženjeri nipošto nisu bili sporednа strana. Pravi proboj u automobilskoj rasvjeti donijelo je uvođenje H4 halogene dvonožne žarulje 1971. godine. Njezin nominalni kratki svjetlosni snop od 1.000 lumena bio je nenadmašan u to vrijeme, a H4 i danas ostaje u upotrebi u mnogim pristupačnijim vozilima, uključujući rane verzije Volkswagen Pola. Ukupni svjetlosni tok iz izvora primarni je čimbenik koji određuje koliko dobro far osvjetljava cestu — površina reflektora, oblik, kvaliteta površine i optika difuzora sekundarna su poboljšanja.
Do ranih 1990-ih, H4 i slične halogene žarulje dominirale su globalnim tržištima (uz iznimku Sjedinjenih Američkih Država, koje su imale vlastite standarde). Do tada su inženjeri naučili kako maksimizirati svjetlosni tok poboljšanim oblicima reflektora i projektorskim modulima. Nove žarulje slijedile su jedna za drugom, svaka podižući ljestvicu performansi:
- H7 (1.500 lumena) — jednostruka nit, naširoko korištena u kratkim i dugim svjetlima
- HB3 (1.860 lumena) — prisutna u modelima poput Kia Ria i Hyundai Solarisa
- H9 (2.100 lumena) — rekorder po performansama među halogenima za dugo svjetlo
Ksenonska revolucija: rasvjeta visokog intenziteta pražnjenja
Godine 1991. inženjeri su uveli ksenonske (HID) žarulje — pravu revoluciju u automobilskoj rasvjeti. One proizvode svjetlost putem električnog luka umjesto zagrijane niti i isporučuju nominalnih 3.200 lumena, više od trostruko više od H4. Međutim, ksenonska tehnologija donijela je i vlastiti set tehničkih izazova:
- Veći zahtjevi za preciznošću optike i podešavanjem snopa
- Složene jedinice za paljenje i balast koje utječu na raspored komponenti
- Obavezni automatski korektor nagiba kako bi se spriječilo zasljepljivanje vozača u nailazećim vozilima
- Obavezni sustav pranja farova
- Viša ukupna cijena u usporedbi s halogenima
Unatoč tim preprekama, ksenon se pokazao izuzetno učinkovitim — posebno u kombinaciji sa sustavima zakretanja snopa uvedenim 2000-ih. Kao alternativa klasičnoj inačici od 35 W, razvijen je niži ksenonski standard od 25 W, čiji se svjetlosni tok kreće ispod praga od 2.000 lumena koji ne zahtijeva automatski korektor ni pranje. Međutim, stvarni učinak tih jedinica nižeg napona može biti prilično razočaravajući. Navodi se da je standard od 25 W dijelom bio potaknut željom proizvođača žarulja da iskoriste slobodne proizvodne kapacitete. Zanimljivo, hladno i oštro svjetlo dobro podešenog halogena često ostavlja povoljniji dojam od budžetnog ksenona od 25 W.
Uspon LED farova: gdje se dizajn susreće s inženjerstvom
Otprilike prije 15 do 20 godina dizajneri su zaista stupili u središte pozornosti. Najprije su eksperimentirali s vizualnom kompozicijom unutrašnjosti farova — prozirnim poklopcima, elegantnim unutarnjim krugovima, izduženim i agresivnim siluetama. Kako su rasli estetski ambiciji, rasla je i potreba za svjetlosnim izvorom koji bi se mogao ugraditi gotovo u bilo koji oblik. Odgovor su bile LED diode — i to ne samo za Volkswagen.
LED tehnologija privlačna je i za inženjere i za dizajnere iz nekoliko ključnih razloga:
- Manja potrošnja energije u usporedbi s halogenima i ksenonima
- Duži vijek trajanja — Volkswagen procjenjuje do 8.000 sati rada
- Fleksibilnost dizajna — LED diode mogu se slobodno oblikovati i rasporediti unutar kućišta fara
- Pad cijena — ulazni LED farovi sada koštaju tek nešto više od usporedivih halogenih, dok jedinica ksenona od 25 W bez korektora može koštati gotovo dvostruko više
Matrix i pixel LED tehnologija: inteligentni far
Sljedeći veliki korak donijeli su matrix LED farovi, koji koriste desetke pojedinačno upravljanih dioda kako bi omogućili potpuno adaptivnu distribuciju svjetla. Istaknuti primjer je IQ.Light matrix modul u najnovijem Touregu — otprilike veličine pola kutije cigareta — koji sadrži:
- Tiskanu pločicu i hladnjak s ventilatorom za hlađenje
- 48 dioda kratkog svjetla
- 27 dioda dugog svjetla
- Dodatne bočne elemente koji šire svjetlost u neosvijetljene dijelove ceste
Ovaj sustav automatski zasjenjuje nailazeća vozila kada su uključena duga svjetla te neprestano prilagođava distribuciju svjetla ovisno o vremenskim uvjetima, brzini i trajektoriji vožnje. Efektivni domet je otprilike 100 metara veći nego kod ksenona od 35 W.
Još je impresivnija mikropiksel LED dioda — čip dimenzija 4×4 mm koji može dostići ukupni svjetlosni tok cijelog Touregovog matrix modula. S tek tri takve „piksel” diode, od kojih svaka proizvodi 1.024 pojedinačne minizrake, postaje moguće stvoriti matricu fara s 3.072 ćelije — u usporedbi s današnjim standardom od 75–80. Gledajući još dalje u budućnost, međumatričnim filtrima s rezolucijama do 30.000 piksela mogle bi se omogućiti:
- Precizno adaptivno oblikovanje snopa u stvarnom vremenu
- Projekcija vodiča za zakretanje na površinu ceste ispred vozila
- Dupliciranje pokazivača smjera i upozoravajućih svjetala na površini ceste
- Svjetlosna komunikacija između vozila ili s cestovnom infrastrukturom
Hoće li projekcija na površinu ceste postati mainstream — to je upitno. Ceste su već vizualno pretrpane, certifikacijski putevi su složeni, a svaka kontaminacija leće znatno bi degradirala projiciranu sliku.
Laserski farovi: moćni, ali niša
Prototipi visokosnažnih LED dioda — koje troše 3–4 A nasuprot danas tipičnih ~1 A — mogu, kada su precizno fokusirani, osvijetliti cestu do 550 metara unaprijed. Taj domet prije je bio dostižan samo laserskim farovima, u kojima laserske zrake udaraju u fluorescentnu fosfornu ploču i generiraju intenzivan, ali uzak stožac svjetlosti.
Laserski farovi dostupni su već oko pet godina, uglavnom u premium modelima BMW-a i Audija. Međutim, njihova primjena u masovnim vozilima ostaje malo vjerojatna iz nekoliko razloga:
- Iznimno visoka cijena — Audijev laserski paket za A8 dodaje znatnu doplatu na već skupe matrix jedinice
- Specijalizirani materijali i proizvodnja, bez jasnog puta prema značajnijem smanjenju troškova
- Ograničena primjena — uski snop praktičan je jedino za dugo svjetlo
Što vozači zapravo žele: preferencije i prilagodba snopa
Potrošačke preferencije glede uzoraka svjetla značajno se razlikuju ovisno o regiji i osobnom ukusu. Najviše rasprava izazivaju duga svjetla:
- Skandinavski vozači skloni su preferirati dalekosežne, prodorne snopove prikladne za tamne ruralne ceste
- Vozači iz srednje i zapadne Europe često preferiraju široke snopove koji stvaraju snažan dojam osvijetljenog prostora
- Preferencije kratkog svjetla dijele se između oštrog prijelaza svjetlo/sjena (tipično za projektorske jedinice) i postupnih, razlivenih prijelaza — obje opcije jednako su učinkovite u praksi
Volkswagenov cilj je vozačima pružiti smislenu kontrolu nad ponašanjem snopa. Zadane postavke podešene su kako bi postigle široku ravnotežu — blago omekšani prijelaz namijenjen zadovoljenju što šireg raspona preferencija.
Maglenke, pranje farova i trajnost LED dioda
Samostalne maglenke ugrožena su vrsta — žrtvovane u potrazi za čišćim linijama karoserije. Da bi se potpuno nadoknadio njihov nedostatak, vozilo treba skupe adaptivne glavne farove sposobne proširiti snop po lošem vremenu i u zavojima. Na budžetnim modelima ta adaptivna sposobnost često nije dostupna, ostavljajući vozače bez smislenog sekundarnog izvora svjetla u nepovoljnim uvjetima.
Pranje farova jednako je statično. Trenutni sustavi raspršivanjem i dalje su industrijski standard, a Volkswagen ne vidi značajnu promjenu na horizontu. Jedan poseban izazov s LED diodama je termički: za razliku od halogenih i ksenonskih žarulja, one emitiraju vrlo malo topline, pa snijeg i led na leći ne tope se sami od sebe. Vozila s visokosnažnim LED farovima koji uključuju ventilator za hlađenje često preusmjeravaju taj protok zraka duž površine leće kao kompenzaciju.
Što se tiče trajnosti: iako LED diode teoretski nadmašuju konvencionalne žarulje za veliku razliku, postoji važna praktična napomena — većina LED sklopova farova su zapečaćene jedinice s nezamjenjivim diodama. Volkswagen procjenjuje vijek trajanja od 8.000 sati, što odgovara otprilike 11 godina pri dvije sate korištenja dnevno. Pri intenzivnijem korištenju taj se vremenski okvir znatno skraćuje. Toyotino uvođenje zamjenjivih LED modula u novijim modelima Corolla vrijedno je iznimke i na nju vrijedi obratiti pozornost, jer bi industrijski standard eventualnu mogao slijediti taj primjer.
Cesta pred nama: potpuno LED budućnost za Volkswagen
Prijelaz na isključivo LED farove u cijelom Volkswagenovom asortimanu dobro je napredovao. Za dizajnere, to predstavlja neviđenu kreativnu slobodu. Za inženjere, otvara nova obzorja — posebno u području komunikacije između vozila putem inteligentne rasvjete. Koncepti koji su već u razvoju ili su blizu serijske proizvodnje uključuju:
- Projekcija aktivnih smjernica za parkiranje na površinu ceste
- Tekstualne i vizualne poruke putem LED niza stražnjih svjetala za komunikaciju s okolnim prometom
- Adaptivna svjetlosna signalizacija za scenarije autonomne i poluautonomne vožnje
Vodič za kupce: kako odabrati prave farove
Ključna poruka za potrošače: ne oslanjajte se samo na oznake tehnologije. Vrsta fara samo je dio priče — kvaliteta se enormno razlikuje unutar svake kategorije. Evo na što treba obratiti pozornost:
- Halogen ≠ automatski lošiji — vrhunski halogeni farovi mogu nadmašiti osnovne LED jedinice
- LED ≠ automatski bolji od ksenona — budžetni LED moduli mogu zaostajati za dobro inženjiranim HID sustavima
- Bez pranja = ispod 2.000 lumena — farovi bez sustava čišćenja prema propisima moraju imati smanjeni svjetlosni tok kratkog svjetla
- „LED far” širok je pojam — može opisivati visokotehnološki adaptivni matrix sustav ili jeftinu ulaznu jedinicu
- Zapečaćene jedinice znače da nema zamjene žarulje — pri razmatranju dugoročnog vlasništva uzmite u obzir troškove zamjene cjelokupnog sklopa fara
Jedno je sigurno: automobilski farovi postaju sve pametniji, učinkovitiji i — bez ikakve sumnje — sve ljepši.
Ovo je prijevod. Izvorni članak možete pročitati ovdje: https://www.drive.ru/technic/volkswagen/5be9abb9ec05c4fe3d0000db.html
Objavljeno rujan 09, 2021 • 8m za čitanje
