W centrum badań i rozwoju Volkswagena w Wolfsburgu panuje ścisła tajemnica: kamery w telefonach i laptopach są zaklejone taśmą, a nawet najmniejsze odchylenie od wyznaczonej trasy jest niedopuszczalne. Mieliśmy okazję wyłącznie zapoznać się z najnowszymi osiągnięciami w dziedzinie oświetlenia samochodowego — najnowocześniejszymi reflektorami, lampami i nie tylko. Jako pierwsi głos zabrali główni projektanci, wszyscy podkreślając, jak istotna jest swoboda twórcza przy pracy z estetyką urządzeń oświetleniowych. Aż 15 własnych projektantów zajmuje się wyłącznie tą dziedziną. A co z inżynierami?
Krótka historia samochodowych reflektorów
Inżynierowie byli czymś więcej niż tylko obserwatorami z boku. Prawdziwy przełom w oświetleniu samochodowym nastąpił wraz z wprowadzeniem dwuwłóknikowej lampy halogenowej H4 w 1971 roku. Jej nominalne światło mijania o wartości 1000 lumenów było wówczas niezrównane, a lampa H4 jest stosowana do dziś w wielu budżetowych pojazdach, w tym we wczesnych wersjach Volkswagena Polo. Całkowity strumień świetlny źródła jest podstawowym czynnikiem decydującym o tym, jak dobrze reflektor oświetla drogę — powierzchnia reflektora, jego kształt, jakość powierzchni i optyka rozpraszająca to wtórne udoskonalenia.
Do początku lat 90. lampy H4 i podobne lampy halogenowe dominowały na rynkach światowych (z wyjątkiem Stanów Zjednoczonych, które stosowały własne normy). Do tego czasu inżynierowie nauczyli się maksymalizować strumień świetlny dzięki ulepszonym kształtom reflektorów i modułom projektorowym. Pojawiały się kolejne lampy, każda podnosząc poprzeczkę wydajności:
- H7 (1500 lumenów) — jednowłóknikowa, szeroko stosowana zarówno w światłach mijania, jak i drogowych
- HB3 (1860 lumenów) — stosowana w modelach takich jak Kia Rio i Hyundai Solaris
- H9 (2100 lumenów) — rekordzistka wydajności wśród halogenowych lamp drogowych
Rewolucja ksenonowa: oświetlenie wyładowcze wysokiej intensywności
W 1991 roku inżynierowie wprowadzili lampy ksenonowe (HID) — prawdziwą rewolucję w oświetleniu samochodowym. Wytwarzają światło za pomocą łuku elektrycznego, a nie rozgrzanego żarnika, i zapewniają nominalnie 3200 lumenów — ponad trzy razy więcej niż lampa H4. Jednak technologia ksenonowa wiązała się z własnym zestawem wyzwań technicznych:
- Wyższe wymagania dotyczące precyzji optyki i ustawienia wiązki
- Złożone układy zapłonowe i stateczniki wpływające na rozmieszczenie komponentów
- Obowiązkowe automatyczne korektory wiązki zapobiegające oślepianiu nadjeżdżających kierowców
- Wymagane systemy mycia reflektorów
- Wyższy całkowity koszt w porównaniu z układami halogenowymi
Pomimo tych trudności ksenon okazał się bardzo skuteczny — szczególnie w połączeniu z systemami skrętu wiązki wprowadzonymi w latach 2000. Opracowano później standard ksenonowy o niższej mocy 25 W jako alternatywę dla klasycznego wariantu 35 W, sprowadzając strumień świetlny poniżej progu 2000 lumenów, który nie wymaga automatycznego korektora ani myjki. Jednak rzeczywista wydajność tych jednostek o niższej mocy może być dość rozczarowująca. Podobno standard 25 W był częściowo podyktowany przez producentów lamp chcących zagospodarować wolne moce produkcyjne. Co ciekawe, zimne, ostre światło dobrze nastrojonej lampy halogenowej często sprawia lepsze wrażenie niż budżetowy ksenon 25 W.
Wzrost popularności reflektorów LED: tam, gdzie design spotyka inżynierię
Około 15–20 lat temu projektanci naprawdę weszli na scenę. Najpierw eksperymentowali z wizualną kompozycją wnętrz reflektorów — przezroczystymi osłonami, eleganckimi wewnętrznymi okrągłymi elementami, wydłużonymi i drapieżnymi sylwetkami. Wraz z rosnącymi ambicjami estetycznymi rosło zapotrzebowanie na źródło światła, które mogłoby pasować do niemal każdego kształtu. Odpowiedzią były diody LED — i to nie tylko dla Volkswagena.
Technologia LED przemawia zarówno do inżynierów, jak i do projektantów z kilku kluczowych powodów:
- Niższe zużycie energii w porównaniu z halogenom i ksenonem
- Dłuższa żywotność — Volkswagen szacuje do 8000 godzin pracy
- Elastyczność projektowa — diody LED można swobodnie kształtować i rozmieszczać w obudowie reflektora
- Spadające ceny — podstawowe reflektory LED kosztują teraz tylko nieznacznie więcej niż porównywalne jednostki halogenowe, podczas gdy jednostka ksenonowa 25 W bez korektora może kosztować prawie dwa razy tyle
Technologia matrycowych i pikselowych diod LED: inteligentny reflektor
Kolejny wielki skok nastąpił wraz z matrycowymi reflektorami LED, które wykorzystują dziesiątki indywidualnie sterowanych diod, umożliwiając w pełni adaptacyjną dystrybucję światła. Znakomitym przykładem jest moduł matrycowy IQ.Light w najnowszym Touaregu — mniej więcej wielkości połowy paczki papierosów — zawierający:
- Płytkę drukowaną i radiator z wentylatorem chłodzącym
- 48 diod świateł mijania
- 27 diod świateł drogowych
- Dodatkowe elementy boczne rozszerzające światło na nieoświetlone odcinki drogi
System ten automatycznie zaciemnia nadjeżdżające pojazdy przy włączonych światłach drogowych i stale dostosowuje rozkład światła w zależności od pogody, prędkości i toru jazdy. Efektywny zasięg jest o około 100 metrów większy niż ksenonu 35 W.
Jeszcze bardziej niezwykła jest mikropikselowa dioda LED — chip 4×4 mm zdolny dorównać pełnej wydajności modułu matrycowego Touarega. Przy zaledwie trzech takich diodach „pikselowych”, z których każda wytwarza 1024 indywidualne miniwiązki, możliwa staje się matryca reflektora składająca się z 3072 komórek — w porównaniu z obecnym standardem wynoszącym 75–80. Patrząc dalej w przyszłość, pośrednie filtry matrycowe o rozdzielczości do 30 000 pikseli mogłyby umożliwić:
- Precyzyjne, adaptacyjne kształtowanie wiązki w czasie rzeczywistym
- Projektowane na nawierzchni drogi prowadnice korytarza skrętu
- Powielanie kierunkowskazów i sygnałów awaryjnych na nawierzchni drogi
- Komunikację świetlną między pojazdami lub z infrastrukturą drogową
To, czy projekcja na nawierzchnię drogi stanie się powszechna, jest kwestią sporną. Drogi są już wizualnie zatłoczone, ścieżki certyfikacji są złożone, a jakiekolwiek zabrudzenie soczewki znacznie pogorszyłoby jakość projektowanego obrazu.
Reflektory laserowe: potężne, lecz niszowe
Prototypy diod LED dużej mocy — wykorzystujące diody pobierające 3–4 A w porównaniu z typowym obecnie ~1 A — po ścisłym skupieniu mogą oświetlić do 550 metrów do przodu. Taki zasięg był wcześniej osiągalny jedynie w reflektorach laserowych, w których wiązki laserowe uderzają w fluorescencyjną płytkę fosforową, generując intensywny, lecz wąski stożek światła.
Reflektory laserowe są dostępne od około pięciu lat, głównie w modelach premium BMW i Audi. Jednak ich zastosowanie w pojazdach masowych pozostaje mało prawdopodobne z kilku powodów:
- Niezwykle wysoki koszt — opcja laserowa w Audi A8 znacznie podnosi cenę już i tak drogich jednostek matrycowych
- Specjalistyczne materiały i produkcja bez wyraźnej ścieżki do znaczącej redukcji kosztów
- Ograniczone zastosowanie — wąska wiązka jest praktyczna jedynie do świateł drogowych
Czego kierowcy naprawdę chcą: preferencje dotyczące wiązki i personalizacja
Preferencje konsumentów dotyczące wzorców świetlnych różnią się znacznie w zależności od regionu i osobistych upodobań. Światła drogowe wywołują najwięcej dyskusji:
- Kierowcy skandynawscy preferują wiązki o dużym zasięgu, przebijające się przez ciemność, odpowiednie do ciemnych dróg wiejskich
- Kierowcy z Europy Środkowej i Zachodniej często preferują szerokie wiązki tworzące silne poczucie oświetlonej przestrzeni
- Preferencje dotyczące świateł mijania dzielą się między ostre granice światło/cień (typowe dla jednostek projektorowych) a stopniowe, rozproszone przejścia — oba rozwiązania sprawdzają się w praktyce równie dobrze
Celem Volkswagena jest zapewnienie kierowcom istotnej kontroli nad zachowaniem wiązki. Domyślne ustawienia są dostrojone tak, aby osiągnąć szeroką równowagę — nieco złagodzona granica zaprojektowana tak, aby zadowolić jak najszersze spektrum preferencji.
Światła przeciwmgielne, mycie reflektorów i trwałość diod LED
Samodzielne światła przeciwmgielne to gatunek zagrożony — poświęcony dążeniu do czystszych linii nadwozia. Aby w pełni zrekompensować ich brak, pojazd potrzebuje drogich adaptacyjnych reflektorów głównych zdolnych do rozszerzania wiązki w złych warunkach pogodowych i podczas pokonywania zakrętów. W budżetowych modelach ta zdolność adaptacyjna jest często niedostępna, pozostawiając kierowców bez znaczącego wtórnego źródła światła w niekorzystnych warunkach.
Mycie reflektorów pozostaje równie statyczne. Obecne systemy spryskiwaczy pozostają standardem branżowym, a Volkswagen nie widzi na horyzoncie żadnej większej zmiany. Jednym ze specyficznych wyzwań związanych z diodami LED jest kwestia termiczna: w odróżnieniu od lamp halogenowych i ksenonowych emitują bardzo mało ciepła, przez co śnieg i lód na soczewce nie topnieją samoistnie. Pojazdy z reflektorami LED dużej mocy wyposażonymi w wentylator chłodzący często przekierowują ten przepływ powietrza wzdłuż powierzchni soczewki, aby to zrekompensować.
Jeśli chodzi o trwałość: choć diody LED teoretycznie przeżywają konwencjonalne lampy z dużą przewagą, istnieje istotne zastrzeżenie praktyczne — większość zestawów reflektorów LED to hermetyczne jednostki z niewymienialnymi diodami. Volkswagen szacuje żywotność na 8000 godzin, co odpowiada mniej więcej 11 latom przy dwóch godzinach użytkowania dziennie. Przy intensywniejszym użytkowaniu ten czas znacznie się skraca. Wprowadzenie przez Toyotę wymiennych modułów LED w najnowszych modelach Corolli jest godnym uwagi wyjątkiem, wartym obserwacji, ponieważ standard branżowy może w końcu podążyć w tym kierunku.
Droga przed nami: przyszłość Volkswagena oparta wyłącznie na LED
Przejście na reflektory wyłącznie LED w całej gamie Volkswagena jest już zaawansowane. Dla projektantów oznacza to niespotykane dotąd swobodę twórczą. Dla inżynierów otwiera nowe horyzonty — szczególnie w obszarze komunikacji pojazd–pojazd za pomocą inteligentnego oświetlenia. Koncepcje już opracowywane lub bliskie produkcji obejmują:
- Projekcję aktywnych wytycznych parkowania na nawierzchnię drogi
- Tekstowe i wizualne komunikaty za pośrednictwem tablic LED tylnych świateł w celu komunikacji z otaczającym ruchem
- Adaptacyjną sygnalizację świetlną dla scenariuszy jazdy autonomicznej i półautonomicznej
Przewodnik kupującego: jak wybrać odpowiednie reflektory
Kluczowy wniosek dla konsumentów: nie polegaj wyłącznie na oznaczeniach technologicznych. Typ reflektora to tylko część historii — jakość różni się ogromnie w obrębie każdej kategorii. Oto co warto pamiętać:
- Halogen ≠ gorszy z definicji — reflektory halogenowe najwyższej specyfikacji mogą przewyższać podstawowe jednostki LED
- LED ≠ automatycznie lepszy od ksenonu — budżetowe moduły LED mogą być gorsze od dobrze zaprojektowanych systemów HID
- Brak myjki = poniżej 2000 lumenów — reflektory bez systemu czyszczenia zgodnie z przepisami gwarantują zmniejszone natężenie świateł mijania
- „Reflektor LED” to szeroki termin — może opisywać zaawansowany technologicznie adaptacyjny system matrycowy lub tanią jednostkę podstawową
- Hermetyczne obudowy oznaczają brak możliwości wymiany żarówki — przy rozważaniu długoterminowego posiadania pojazdu weź pod uwagę koszty wymiany całego zestawu reflektora
Jedno jest pewne: reflektory samochodowe stają się coraz inteligentniejsze, wydajniejsze i — bez wątpienia — coraz piękniejsze.
To jest tłumaczenie. Oryginał można przeczytać tutaj: https://www.drive.ru/technic/volkswagen/5be9abb9ec05c4fe3d0000db.html
Opublikowano Wrzesień 09, 2021 • 9m do przeczytania
