Ryzyko śmierci lub obrażeń w przypadku pieszego uczestniczącego w wypadku drogowym w nocy i o zmierzchu jest o wiele wyższe niż w dzień. To samo dotyczy jadących pojazdem. Przyczyną wypadków, szczególnie tych ciężkich, które zdarzają się nocą, jest najczęściej zbyt późne zauważenie człowieka lub innej istoty żywej (np. dzikiej zwierzyny) znajdujących się na jezdni. W 2007 r. w badaniu przeprowadzonym przez TÜV Rheinland w Niemczech stwierdzono, że ponad 50% poważnych wypadków samochodowych można byłoby uniknąć, jeżeli wszystkie pojazdy byłyby wyposażone w światła ksenonowe zamiast zwykłych halogenowych. Reflektory ksenonowe posiadają mianowicie ok. 2,5 raza mocniejszy strumień światła niż lampy halogenowe i znacznie lepiej oświetlają obrzeża jezdni. Zwykłe światło mijania, aby nie oślepiać nadjeżdżających z przeciwka, umożliwia kierowcy w nocy jedynie teoretyczną widoczność na odległość ok. 50–85 metrów. W praktyce nie oznacza to jednak, że kierowca może rozpoznać obiekty w takiej odległości. Podczas testów ze światłami mijania ubranego na ciemno pieszego kierowcy rozpoznawali dopiero w odległości 29 m – odległość taką samochód jadący z prędkością 100 km/h pokonuje w zaledwie sekundę. Ta niewielka odległość jest zrozumiała, ponieważ światła mijania na dużych dystansach oświetlają tylko stopy pieszego. Gdyby kierowcy jeździli z prędkościami dostosowanymi do widoczności, to w ciemności nie jechaliby nawet z szybkością 80 km/h, ponieważ przy tej wartości droga hamowania liczy 63 m.

Analiza obrazu

Aby rozjaśnić noc, producenci samochodów zaczęli stosować systemy noktowizyjne uzupełniające oświetlenie pojazdu. Mają one jednak tę dużą wadę, że aby rozpoznać potencjalne niebezpieczeństwo, kierowca musi w odpowiednim momencie spojrzeć na wbudowany w deskę rozdzielczą ekran. Nowatorskim rozwiązaniem może być połączenie systemów noktowizyjnych z reflektorami. Poddostawca oświetlenia z Reutlingen – Automotive Lighting, razem z Mercedesem opracował pierwszy system oświetlenia ze specjalnym światłem oznaczającym niebezpieczeństwo. Firma ze Stuttgartu oferuje tę technikę opcjonalnie w Mercedesie CL-
Coupé. BMW stosuje taki system opcjonalnie w serii 7. Aby reflektory specjalnie oświetlały osoby na jezdni lub poboczu, elektronika musi je najpierw bezpiecznie rozpoznać i dokładnie określić ich położenie. Dlatego sterownik świateł jest połączony z systemem noktowizyjnym. Reflektory są sterowane w tzw. funkcji reflektora punktowego (spotlight), czyli na podstawie obrazu zarejestrowanego przez kamerę noktowizyjną. Obecnie oprogramowanie odpowiedzialne za analizę obrazu może już rozpoznawać ludzi na jezdni lub poboczu i dokładnie obliczać ich położenie. Producenci samochodów do tej pory wykorzystywali ten fakt przede wszystkim do przedstawiania osób na ekranie systemów noktowizyjnych. Najlepszym sposobem zwrócenia uwagi kierowcy na określone obiekty jest jednak bezpośrednie ich oświetlenie. Aby rozpoznać niebezpieczeństwo, nie musi on już odwracać wzroku od drogi i może szybciej zareagować. Takie oświetlenie można osiągnąć, stosując różne techniki, np. tzw. matryce ledowe (LED arrays) z większą liczbą oddzielnie sterowanych diod, dodatkowe reflektory obrotowe z własnym źródłem światła lub specjalnie dostosowane moduły reflektorów adaptacyjnych systemów oświetlenia (moduły AFS). Automotive Lighting i Mercedes wybrali ten ostatni wariant, ponieważ nie wymaga on dodatkowej przestrzeni montażowej i jest tańszy niż matryca ledowa.

Krótkie oświetlanie

System działa następująco: mercedes wykorzystuje system noktowizyjny z aktywnym światłem podczerwonym. Po włączeniu reflektor oświetla jezdnię w sposób ciągły światłem podczerwonym w zakresie światła drogowego. Za przednią szybą, na wysokości lusterka wstecznego, znajduje się kamera na podczerwień. Rejestruje ona przestrzeń przed pojazdem na odległości do 180 m. Ponieważ podczerwień jest niewidoczna dla ludzkiego oka, nadjeżdżające pojazdy nie są oślepiane. Dane oprogramowania analizującego obraz są przesyłane przez system noktowizyjny przez magistralę CAN do sterownika świateł. Jeżeli poza obszarem zabudowanym, na jezdni lub w jej pobliżu, oprogramowanie rozpozna sylwetkę pieszego, moduł światła oświetlającego zakręty przesuwa się bezpośrednio w tym kierunku, aby kilkakrotnie krótko oświetlić osobę jakby reflektorem punktowym. Na prawym poboczu system oznacza osobę, jeżeli jest ona widoczna pod kątem do 10 stopni do kierunku jazdy, na lewym poboczu pod kątem mniejszym niż 7 stopni. Podczas oznaczania reflektor śledzi osobę do kąta 15 stopni w prawo i 7,5 stopnia w lewo. W pojazdach, w których kierownica jest po lewej stronie, pojazd oznacza zawsze lewym reflektorem, a w pojazdach z kierownicą po prawej – prawym. Wcześniej dodatkowy algorytm analizuje, czy światło oznaczające nie oślepi innych kierowców. W tym celu analiza oślepienia porównuje położenie oznaczanej osoby z położeniem innych uczestników ruchu. Jeżeli na przykład w bezpośredniej linii z osobą znajduje się samochód, system nie oznacza osoby.

Zmienione moduły AFS

Na potrzeby funkcji oznaczania Automotive Lighting dostosował moduły świateł oświetlających zakręty, wchodzące w skład reflektorów AFS. W standardowej wersji oferują one funkcje świateł: miejskich, szosowych, autostradowych i długich, przy czym różny rozkład światła osiąga się dzięki przysłonie (shutter). Jest to ruchomo łożyskowana, konturowa przesłona, która dzięki silnikowi krokowemu przysłania światło w mniejszym lub większym stopniu. Przesłona posiada teraz dodatkową szczelinę, przez którą reflektor rzuca wiązkę oznaczającą. W tym celu w reflektorze oznaczającym przesłona światła szosowego opada i odsłania szczelinę światła oznaczającego. Oznaczanie z funkcji światła szosowego w systemie przebiega następująco:

1. Kamera wykrywa przechodnia na przykład pod kątem 5 stopni po lewej stronie przed pojazdem.
2. Sterownik AFS włącza symetryczny podział światła. Jednocześnie oznaczający moduł reflektora przesuwa się o 5 stopni poziomo w lewo i celuje w przechodnia.
3. Jeżeli pozycja zostanie osiągnięta, przesłona odsłania szczelinę światła oznaczającego 5 razy.
4. Po fazie oznaczania trwającej ok. 1,5 sekundy reflektor przesuwa się z powrotem w położenie światła szosowego.

Te cztery oświetlenia punktowe doskonale zwracają uwagę kierowcy na miejsca niebezpieczne i dają mu możliwość rzeczywistego rozpoznania osoby. Ponieważ przechodzień zostaje oświetlony tylko jednym reflektorem, jego oślepienie jest ograniczone. Poza tym unika się błędnego zrozumienia sygnału, mianowicie że kierowca sygnalizuje pieszemu, aby przeszedł przez jezdnię.

BMW wybrał w swoim „Dynamic Light Spot” inny system konstrukcyjny. Urządzenie noktowizyjne stosowane przez monachijczyków to tzw. system dalekiej podczerwieni, który nie potrzebuje własnego źródła światła. Zamiast tego wykorzystuje promieniowanie cieplne emitowane przez obiekty. System powinien wykrywać osoby w odległości 100 m przed pojazdem.

Oddzielne źródło światła

Za oświetlenie punktowe w BMW odpowiadają nie tak, jak w mercedesie reflektory ksenonowe, lecz dodatkowe ruchome światła ledowe. Są one zamontowane w tej samej przestrzeni, co światła przeciwmgłowe. Dzięki temu system można zamontować także w samochodach, które nie posiadają adaptacyjnego oświetlenia pojazdu. Oświetlające diody LED są tak zbudowane, że poza punktowym oświetleniem tworzą pas świetlny na jezdni prowadzący od samochodu do obiektu, z którym potencjalnie mógłby się zderzyć. Powinno to automatycznie zwrócić uwagę kierowcy na ten obiekt i dać mu możliwość szybkiej i intuicyjnej reakcji. System wyłącza światło punktowe z pasem świetlnym, jak tylko zwykłe światło wystarcza do oświetlenia obiektu. Jeżeli diody LED są wykonane jako układ odbijania światła, wystarczy to na funkcję spotlicht, jeżeli reflektor jest przesuwany silnikiem krokowym. W ten sposób diody LED, elektronika sterująca i chłodzenie są nieruchomo zamocowane w obudowie, dzięki czemu budowa układu oznaczającego jest prostsza. Diody LED świetnie nadają się jako źródło światła do tego celu, ponieważ bardzo szybko się włączają i mają wysoką żywotność.

Nowoczesne źródła światła

Adaptacyjne reflektory i adaptacyjne systemy oświetlenia oferują więcej niż zwykłe światła mijania i drogowe, dopasowują bowiem rozkład światła do danej sytuacji na drodze i warunków pogodowych. Opierają się one zwykle na modułach biksenonowych, są też systemy używające diod świetlnych (LED) jako źródeł światła. Reflektory oferują różne funkcje oświetlania, np. światła szosowe zamiast świateł mijania, do użytku poza terenem zabudowanym, oświetlające mocniej lewe pobocze. W ten sposób pole widzenia kierowcy zwiększa się, jak podaje Mercedes, o ok. 10 m. Światła autostradowe: w mercedesie włączają się automatycznie w dwóch krokach po przekroczeniu prędkości 90 km/h. W pierwszym kroku moc lamp ksenonowych zwiększa się z 35 na 38 W, a w drugim (od prędkości 110 km/h) wydłuża się zasięg reflektora położonego bliżej środka jezdni. W ten sposób powstaje stożek światła szeroki na 120 m. Dynamiczne światła do pokonywania zakrętów: tutaj reflektory nie zawsze świecą prosto, lecz przesuwają się zależnie od promienia skrętu w głąb zakrętu. W tym celu otrzymują sygnał z czujnika kąta odchylenia koła kierowanego. Dzięki tej technice zakręty powinny być nawet do 90% lepiej oświetlane. Światła skręcania: W mercedesie przy prędkości do 40 km/h włącza się automatycznie jedno ze świateł przeciwmgłowych, jeżeli kierowca włączy kierunkowskaz lub przekręci kierownicą. Pozwala to na lepsze oświetlenie na skrzyżowaniach i ciasnych zakrętach w miastach. Inni producenci samochodów wykorzystują jako światła skręcania także oddzielne źródła światła wbudowane w moduł reflektora. Rozszerzone światła przeciwmgłowe: jak tylko kierowca włączy światła przeciwmgłowe, lewy reflektor ksenonowy w mercedesie przesuwa się o 8 stopni na zewnątrz i jednocześnie obniża stożek światła. Dzięki temu wewnętrzna połowa jezdni jest lepiej oświetlona, a odbicie światła od mgły zostaje zredukowane. Audi łączy sterownik reflektora nawet z systemem nawigacyjnym. W ten sposób sterownik wie, czy samochód pokonuje akurat skrzyżowanie i po jakiej drodze (autostradzie, drodze krajowej, szosie) jedzie. Na podstawie tych informacji może lepiej dostosować rozkład światła.

LED (diody elektroluminescencyjne) dzięki rosnącej wydajności w nadchodzących latach będą coraz częściej używane w reflektorach pojazdów, obok świateł halogenowych i ksenonowych. Ponieważ diody te umożliwiają nowe formy reflektorów i ich układ, cieszą się popularnością wśród projektantów oświetlenia. Mogą one zastępować typowe źródła światła lub umożliwiają zupełnie nową konstrukcję reflektora. Światło LED można podzielić na wiele pojedynczych źródeł. Małe pojedyncze diody, współpracujące z włączonymi wcześniej soczewkami lub reflektorami, umożliwiają różne funkcje, bez konieczności ruchu i potrzebnej do tego mechaniki – w zależności od sytuacji włącza się je i wyłącza pojedynczo lub przygasza.

Lampy ksenonowe (lampy łukowe) wytwarzają światło według fizycznej zasady wyładowania elektrycznego. Lampa wypełniona jest szlachetnym gazem – ksenonem oraz mieszanką metali i halogenków metali. Gaz ten jonizuje napięcie rzędu kilku tysięcy woltów między elektrodami lampy, co powoduje powstanie łuku świetlnego i świecenie. Podczas kontrolowanego doprowadzania prądu przemiennego (ok. 400 Hz), płynne i stałe substancje parują na skutek wysokich temperatur. Lampa osiąga pełną jasność dopiero po kilku sekundach, kiedy wszystkie elementy składowe zostaną zjonizowane. Aby zapobiec zniszczeniu lampy przez niekontrolowany wzrost prądu, jest on ograniczany włącznikiem wstępnym. Po osiągnięciu pełnej wydajności świetlnej do utrzymania procesu fizycznego wystarcza już tylko napięcie robocze 85 V.