LED czy laser?

reflektor © BMW

Udostępnij:

Większość samochodów oferowanych dziś na rynku jest już wyposażona w oświetlenie wykonane w technologii LED. Coś, co jeszcze kilka lat temu było zarezerwowane dla samochodów luksusowych, dziś jest powszechnie stosowane. Ale konstruktorzy oświetlenia nie powiedzieli jeszcze ostatniego słowa.

Dobrych kilka lat temu, podczas prezentacji BMW i8 okazało się, że samochód ten jest wyposażony w kolejną generację oświetlenia. Najnowszy wtedy krzyk mody, czyli światła LED, które dopiero wchodziły do szerszego użytku, już miały konkurencję, czyli oświetlenie laserowe. Czy jest ono lepsze? Z pewnością tak, skoro według zapewnień BMW po włączeniu świateł drogowych świetnie widoczny jest odcinek drogi o długości 600–700 metrów, co w przypadku tradycyjnego oświetlenia było wynikiem niemożliwym do uzyskania.

Przekrój reflektora laserowego
Ilustracja 1. Przekrój reflektora laserowego. Po prawej stronie widoczny jest zespół laserów, których wiązka jest skupiana na płytce fosforowej. Po przejściu przez nią światło jest rozpraszane i trafia na odbłyśnik w reflektorze. Źródło: BMW

Zastosowanie tak mocnego światła miało swoje początki w sporcie, gdzie zawsze występuje zwiększone zapotrzebowanie na oświetlenie. Pierwszym sportowym pojazdem, w którym użyto lasera do oświetlania drogi, było Audi R18 e-tron Quattro przygotowane do 24-godzinnego wyścigu w Le Mans. Kolejnym samochodem wyposażonym w tę technologię jest koncepcyjny model Audi Sport Quattro. Pojazd ten ma światła długie (drogowe) działające dzięki zastosowaniu technologii laserowej. Oświetlenie laserowe jest dziś też dostępne między innymi w modelu A5 Sportback.
 

Rozmieszczenie zespołu laserów w samochodzie.
Ilustracja 2. Rozmieszczenie zespołu laserów w samochodzie. Źródło: BMW

Od strony technicznej

Oświetlenie laserowe ma inną barwę niż to, które jest generowane przez znane nam halogeny, ksenony czy światła LED. Promień stosowanego w oświetleniu lasera ma kolor niebieski, który musi zostać ocieplony, co oznacza, że jego widmo barwowe należy przesunąć w kierunku widma emitowanego przez oświetlenie żarowe. Dzięki temu zabiegowi oświetlane przedmioty mają ciepłą barwę, która jest mniej męcząca dla oczu.

Podstawowym problemem związanym z oświetleniem laserowym lub wysoko wydajnym oświetleniem LED jest moc światła. Jest to efekt pożądany przez konstruktorów, jednak musi być on regulowany, aby nie stanowić zagrożenia dla współużytkowników drogi. Sterowanie aktywnym systemem oświetlenia wymaga stosowania radarów określających prędkość ruchu innych użytkowników drogi, ich położenie i gabaryty. Konieczne są także kamery przetwarzające obraz, aby system mógł rozpoznawać różne obiekty na drodze i dopasowywać do nich sposób oświetlenia.
 

Skupienie promieni laserów w oświetleniu laserowym.
Ilustracja 3. Skupienie promieni laserów w oświetleniu laserowym. Źródło: BMW

Przy takiej ilości światła emitowanego przez przednie reflektory konieczne jest jego kontrolowanie, ponieważ w przypadku odbicia od znaku drogowego, który jest odblaskowy, istnieje możliwość oślepienia kierowcy samochodu. Aby temu zapobiec, nad siłą światła czuwa kontroler elektroniczny, dopasowujący moc oświetlenia do przedmiotów znajdujących się w jego zasięgu. Gdy kamera kontrolera zauważy obiekty w polu widzenia, automatycznie zmniejsza moc lasera, aby ograniczyć odbicie promieni światła. Ten sam system przesuwa snop światła lub wyłącza reflektory, aby nie oślepiały kierowcy przed nami.

W pojazdach systemy sterowania światłami są zazwyczaj zintegrowane z innymi systemami wspomagającymi kierowcę podczas jazdy w nocy. Przykładem takiej integracji jest system nazywany „high-beam assistant” (asystent świateł drogowych). Kontroluje on reflektory w taki sposób, żeby strumień światła kończył się przed wykrytymi pojazdami. W ten sposób zasięg strumienia światła wytwarzanego przez lampy główne może być sterowany i zmieniany w sposób płynny i ciągły w zakresie: od 65 m dla świateł mijania aż do 300 m dla świateł drogowych. Kiedy droga jest pusta, system automatycznie włącza maksymalny zasięg oświetlenia, ale jeśli kamera wykryje innych użytkowników drogi w odległości do 800 m, zasięg lamp w ciągu milisekund zostaje odpowiednio dostosowany. System aktywuje się powyżej prędkości 55 km/h.
 

Światła laserowe w Audi.
Ilustracja 4. Światła laserowe w Audi.

Reflektor laserowy zbudowany jest w taki sposób, że w jego tylnej części znajduje się zestaw laserów emitujący wiązki światła. Wiązki te są kierowane do lustra zmieniającego ich bieg. Po odbiciu od lustra wiązki – skupione w jedną – trafiają na płytkę fosforu, który dzięki swoim właściwościom zmienia barwę światła na cieplejszą. Po przejściu przez płytkę promień światła jest rozpraszany, a następnie kierowany na odbłyśnik w reflektorze, który rzutuje światło bezpośrednio na drogę.

Nie tylko lasery

Aktualnie światła wykonane w technologii LED weszły już „pod strzechy” i są dostępne w samochodach w praktycznie każdym segmencie. I tak, lampy z oświetleniem segmentowym LED składającym się z  maksymalnie 29 źródeł światła są dziś dostępne w segmencie A. W segmencie C i D w tym roku dominują lampy z elementami świetlnymi w liczbie od 30 do 200 (Mercedes klasy E ma 82 punkty świetlne w jednej lampie). Do tego segmentu w 2022 roku planowane jest wprowadzenie lamp posiadających ponad 1000 elementów świetlnych, a do roku 2023 ta technologia lamp ma wejść do segmentu C, czyli do samochodów średniej klasy. Co oznacza taka liczba źródeł światła w jednej lampie? Otóż, na pewno jest to duże wyzwanie pod względem chłodzenia. Jeśli chodzi o wielkość, inżynierowie już sobie z tym poradzili, natomiast ciągle rosnąca moc powoduje, że diody generują więcej ciepła i konsumują więcej energii niż żarówki halogenowe.
 

Moduł LED Mercedesa klasy E
Ilustracja 5. Moduł LED Mercedesa klasy E posiada 82 źródła światła umiejscowione w trzech rzędach. Źródło: Raven Media – Maciej Blum

TOP w kategorii


#Oświetlenie



Słów kilka o prądzie i cieple

Skutecznym sposobem na zwiększenie ilości światła przed samochodem jest zwiększenie mocy jego źródła.. W przypadku żarówek halogenowych nie ma problemu ze zwiększeniem ich mocy, a co za tym idzie – zasięgu świateł. Problem powstaje jednak w przewodach zasilających i na stykach przewodów oraz w samych elementach włączających światła. Żarówka halogenowa o mocy 55 W pobiera prąd o natężeniu 4,6 A. W przypadku dwóch żarówek natężenie prądu podwaja się i wynosi już prawie 10 A. Taka wartość prądu zasilającego stanowi już wyzwanie dla urządzeń włączających (włączników) oraz dla styków w kostce żarówki. W przypadku zwiększenia mocy żarówki do 90–110 watów (na rynku jakiś czas temu pojawiały się takie niehomologowane egzemplarze) natężenie pobieranego przez nią prądu zwiększa się dwukrotnie, co oznacza, że przez bezpiecznik świateł przednich płynie prąd o natężeniu 20 A. W takiej sytuacji dochodzi do niebezpiecznego nagrzewania się styków w kostce nakładanej na żarówkę, co przy dłuższym użytkowaniu świateł doprowadza do jej stopienia lub nawet spalenia. Dodatkowym niebezpieczeństwem jest obciążenie termiczne samego odbłyśnika, który w takich przypadkach ciemnieje lub zaczyna się łuszczyć.
 

 Moc źródeł światła w zależności od ich wykonania.
Ilustracja 6. Moc źródeł światła w zależności od ich wykonania. Źródło: OSRAM

Wzrost mocy świateł wykonanych w technologii LED przedstawiono na  ilustracji 6. Jak widać, adaptacyjne światła mijania wykonane w technologii 2 × 19 i 3 × 20 punktów świetlnych pobierają już więcej prądu niż standardowe reflektory wyposażone w żarówkę H7. 

Udostępnij:

Drukuj





Maciej Blum



Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również