V Volkswagenovem centru za raziskave in razvoj v Wolfsburgu vlada stroga zaupnost: kamere na telefonih in prenosnikih so zalepljene, najmanjše odstopanje od določene poti pa je nezaželeno. Dobili smo ekskluziven vpogled v najnovejši razvoj na področju avtomobilske razsvetljave — najsodobnejše žaromete, luči in še več. Najprej so besedo prevzeli glavni oblikovalci, ki so vsi poudarili, kako pomembna je ustvarjalna svoboda pri delu z estetiko svetlobnih naprav. Kar 15 oblikovalcev v podjetju je posvečenih izključno temu področju. Kaj pa inženirji?
Kratka zgodovina avtomobilskih žarometov
Inženirji niso bili nič manj pomembni. Pravi preboj v avtomobilski razsvetljavi je prinesla uvedba halogenske dvoniti žarnice H4 leta 1971. Njen nazivni svetlobni tok kratke svetlobe 1.000 lumnov je bil takrat neprekosljiv, in H4 se še danes uporablja v številnih cenovno dostopnih vozilih, vključno z zgodnjimi različicami Volkswagna Polo. Celotni svetlobni tok vira je najpomembnejši dejavnik pri tem, kako dobro žaromet osvetli cesto — površina reflektorja, oblika, kakovost površine in optika difuzorja so sekundarne izboljšave.
Do začetka devetdesetih let so H4 in podobne halogenske žarnice obvladovale svetovne trge (z izjemo Združenih držav Amerike, ki so imele lastne standarde). Takrat so inženirji že znali maksimizirati svetlobni tok z izboljšanimi oblikami reflektorjev in projektorskimi moduli. Sledile so nove žarnice, ki so vsaka dvignile letvico zmogljivosti:
- H7 (1.500 lumnov) — enonit, ki se pogosto uporablja tako pri kratki kot dolgi svetlobi
- HB3 (1.860 lumnov) — najdemo jo v modelih, kot sta Kia Rio in Hyundai Solaris
- H9 (2.100 lumnov) — rekorderka po zmogljivosti med halogenskimi žarnicami za dolgo svetlobo
Ksenonska revolucija: Visokointenzitetna razsvetljava
Leta 1991 so inženirji uvedli ksenonske (HID) žarnice — prava revolucija v avtomobilski razsvetljavi. Te ustvarjajo svetlobo z električnim lokom namesto z gretjem nitke in zagotavljajo nazivnih 3.200 lumnov, kar je več kot trikrat toliko kot H4. Vendar je ksenonska tehnologija prinesla lastne tehnične izzive:
- Višje zahteve glede natančnosti optike in poravnave svetlobnega snopa
- Zapletene enote za vžig in balast, ki vplivajo na razporeditev komponent
- Obvezni avtomatski korektor nagiba žarometov za preprečevanje slepitve voznikov v nasprotni smeri
- Obvezni sistemi za pranje žarometov
- Višji skupni stroški v primerjavi s halogenskimi sistemi
Kljub tem oviram se je ksenon izkazal za zelo učinkovitega — zlasti v kombinaciji s sistemi za zavijanje svetlobnega snopa, ki so bili uvedeni v 2000-ih. Kasnejši standard ksenona z nižjo močjo 25 W je bil razvit kot alternativa klasični različici 35 W, kar je prineslo svetlobni tok pod mejo 2.000 lumnov, ki ne zahteva avtomatskega korektorja ali perača. Vendar je dejanska svetilnost teh enot z manjšo močjo pogosto razočarajoča. Po govoricah je bil standard 25 W delno posledica prizadevanj proizvajalcev žarnic, ki so hoteli izkoristiti prosto proizvodno zmogljivost. Zanimivo je, da hladna, ostra svetloba dobro nastavljenega halogena pogosto naredi ugodnejši vtis kot poceni ksenon 25 W.
Vzpon LED žarometov: Kjer se oblikovanje sreča z inženirstvom
Pred približno 15–20 leti so oblikovalci resnično stopili v ospredje. Najprej so eksperimentirali z vizualno kompozicijo notranjosti žarometov — prozornimi pokrovi, elegantnimi notranjimi okroglimi elementi, podolgovatimi in agresivnimi silhuetami. Z rastjo estetskih ambicij je naraščala tudi potreba po svetlobnem viru, ki se ga da vgraditi v skoraj katero koli obliko. Odgovor so bili LED-diode — in ne le pri Volkswagnu.
Tehnologija LED je privlačna tako za inženirje kot za oblikovalce iz več ključnih razlogov:
- Manjša poraba energije v primerjavi s halogenskimi in ksenonskimi sistemi
- Daljša življenjska doba — Volkswagen ocenjuje do 8.000 ur delovanja
- Oblikovalska fleksibilnost — LED-diode je mogoče prosto oblikovati in razporediti znotraj ohišja žarometa
- Padajoče cene — vstopni LED žarometi so zdaj le marginalno dražji od primerljivih halogenskih enot, medtem ko enota ksenona 25 W brez korektorja lahko stane skoraj dvakrat toliko
Matrična in pikselska tehnologija LED: Inteligentni žaromet
Naslednji veliki korak so prinesli matrični LED žarometi, ki uporabljajo desetine individualno krmiljenih diod za popolnoma adaptivno porazdelitev svetlobe. Odličen primer je matrični modul IQ.Light v najnovejšem Touaregu — velikosti približno polovice zavojčka cigaret — ki vsebuje:
- Tiskano vezje in hladilno telo z ventilatorjem
- 48 diod za kratko svetlobo
- 27 diod za dolgo svetlobo
- Dodatne stranske elemente, ki razširijo svetlobo na neosvetljene dele ceste
Ta sistem samodejno zasenči vozila v nasprotni smeri, kadar je vklopljena dolga svetloba, in neprekinjeno prilagaja porazdelitev svetlobe glede na vremenske razmere, hitrost in smer vožnje. Učinkoviti doseg je za približno 100 metrov večji kot pri ksenonu 35 W.
Še bolj izjemen je mikropikselni LED — čip dimenzij 4×4 mm, ki je zmožen doseči celotni svetlobni tok Touaregovega matričnega modula. Že s samo tremi takšnimi “pikselnimi” diodami, od katerih vsaka ustvarja 1.024 posameznih mini-žarkov, je možna svetlobna matrika s 3.072 celicami — v primerjavi s trenutnim standardom 75–80. Gledano naprej, bi vmesni matrični filtri z ločljivostmi do 30.000 pikslov omogočili:
- Natančno adaptivno oblikovanje svetlobnega snopa v realnem času
- Projicirane vodilne linije za zavijanje na površino ceste pred vozilom
- Podvajanje smernih in opozorilnih utripavcev na površini ceste
- Svetlobno komunikacijo med vozili ali s cestno infrastrukturo
Ali bo projiciranje na površino ceste postalo množično, je vprašanje. Ceste so že vizualno preobremenjene, postopki certifikacije so zapleteni, kakršna koli onesnažitev leče pa bi bistveno poslabšala projicirano sliko.
Laserski žarometi: Zmogljivi, a niše
Visokozmogljivi LED prototipi — z diodami, ki porabijo 3–4 A v primerjavi z današnjim standardom ~1 A — lahko pri tesni fokusiranju osvetlijo do 550 metrov naprej. Ta doseg je bil prej dosegljiv le z laserskimi žarometi, kjer laserski žarki zadanejo fluorescentno fosforjevo ploščo in ustvarijo intenziven, a ozek stožec svetlobe.
Laserski žarometi so na voljo že približno pet let, predvsem v premium modelih BMW in Audi. Vendar pa je njihova uvedba v množična vozila malo verjetna iz več razlogov:
- Izjemno visoki stroški — laserska opcija pri Audiju A8 doda znatno doplačilo na že tako drage matrične enote
- Specialni materiali in proizvodnja brez jasne poti do opaznega znižanja stroškov
- Omejena uporabnost — ozki žarek je praktičen le za dolgo svetlobo
Kaj vozniki dejansko želijo: Preference glede svetlobnega snopa in prilagoditev
Preference potrošnikov glede svetlobnih vzorcev se po regijah in osebnem okusu znatno razlikujejo. Največ razprave sproža dolga svetloba:
- Skandinavski vozniki ponavadi dajejo prednost dolgosežnim, prodornim žarkom, primernim za temne podeželske ceste
- Vozniki v srednji in zahodni Evropi pogosto dajejo prednost širokim žarkom, ki ustvarjajo občutek dobro osvetljenega prostora
- Preference glede kratke svetlobe se delijo med ostrimi mejami svetlobe in sence (tipično za projektorske enote) ter postopnimi, razpršenimi prehodi — oba pristopa sta v praksi enako učinkovita
Volkswagnov cilj je voznikom ponuditi smiselno kontrolo nad obnašanjem svetlobnega snopa. Privzete nastavitve so nastavljene tako, da dosežejo široko ravnotežje — nekoliko omehčana meja je zasnovana tako, da zadovolji najširši razpon preferenc.
Meglenke, čiščenje žarometov in vzdržljivost LED
Samostojne meglenke so ogrožena vrsta — žrtvovane v imenu čistejših linij karoserije. Da bi v celoti nadomestili njihovo odsotnost, vozilo potrebuje drage adaptivne glavne žaromete, ki so zmožni razširiti svetlobni snop v slabih vremenskih razmerah in pri zavijanju. Pri cenovno dostopnih modelih ta adaptivna zmogljivost pogosto ni na voljo, kar voznike pušča brez smiselnega sekundarnega svetlobnega vira v neugodnih razmerah.
Čiščenje žarometov ostaja podobno nespremenjeno. Trenutni sistemi s škropilnikom so še vedno industrijski standard, Volkswagen pa ne predvideva večjih sprememb. Poseben izziv pri LED-diodah je toplotne narave: za razliko od halogenskih in ksenonskih žarnic oddajajo zelo malo toplote, zato sneg in led na leči ne odtajata naravno. Vozila z visokozmogljivimi LED žarometi, ki vključujejo hladilni ventilator, pogosto preusmerijo ta tok zraka vzdolž površine leče kot kompenzacijo.
Kar zadeva vzdržljivost: čeprav LED-diode teoretično precej preživijo klasične žarnice, obstaja pomemben praktični pomislek — večina LED sklopov žarometov so zapečatene enote z neizmenljivimi diodami. Volkswagen ocenjuje življenjsko dobo 8.000 ur, kar je enakovredno približno 11 letom pri dveh urah dnevne uporabe. Pri intenzivnejši rabi se to obdobje znatno skrajša. Toyotina uvedba zamenljivih LED modulov pri novejših modelih Corolla je opazna izjema, vredna pozornosti, saj bi industrijski standard morda sčasoma sledil temu zgledu.
Pot naprej: Popolnoma LED prihodnost za Volkswagen
Prehod na izključno LED žaromete v celotnem Volkswagnovem modelu je v polnem teku. Za oblikovalce to pomeni brezprecedenčno ustvarjalno svobodo. Za inženirje odpira nova področja — zlasti na področju komunikacije med vozili prek inteligentne razsvetljave. Koncepti, ki so že v razvoju ali se bližajo serijskim izvedbam, vključujejo:
- Projiciranje aktivnih parkirnih smernic na površino ceste
- Besedilna in vizualna sporočila prek LED matrik zadnjih luči za komunikacijo z okoliškim prometom
- Adaptivno svetlobno signalizacijo za avtonomne in polavtonomne scenarije vožnje
Vodič za kupce: Kako izbrati prave žaromete
Ključno sporočilo za potrošnike: ne zanašajte se le na oznake tehnologije. Vrsta žarometa je le del zgodbe — kakovost se znotraj vsake kategorije izjemno razlikuje. Upoštevajte naslednje:
- Halogen ≠ slabši po definiciji — vrhunski halogeni žarometi lahko prekosijo osnovne LED enote
- LED ≠ samodejno boljši od ksenona — poceni LED moduli so lahko slabši od dobro zasnovanih HID sistemov
- Brez perača = pod 2.000 lumnov — žarometi brez sistema za čiščenje morajo po predpisih zagotavljati znižan svetlobni tok kratke svetlobe
- »LED žaromet« je širok pojem — lahko opisuje visokotehnološki adaptivni matrični sistem ali poceni vstopno enoto
- Zapečatene enote pomenijo, da žarnic ni mogoče zamenjati — pri načrtovanju dolgoročnega lastništva upoštevajte stroške zamenjave celotnega sklopa žarometa
Eno je gotovo: avtomobilski žarometi postajajo vse pametnejši, učinkovitejši in — brez dvoma — vse lepši.
To je prevod. Izvirnik si lahko preberete tukaj: https://www.drive.ru/technic/volkswagen/5be9abb9ec05c4fe3d0000db.html
Objavljeno september 09, 2021 • 8m za branje
