Od žarnic do LED in laserja
Dandanes si težko predstavljamo avtomobil brez luči oziroma žarometov. Ta del vozila ima poleg vloge osvetljevanja območja pred vozilom (pa tudi ob njem in za njim) v temnejšem delu dneva še vrsto drugih vlog. Vedno je v t. i. modni vlogi, saj pomenljivo določa zunanjo podobo vozila, prižgani žarometi pa imajo po besedah marketinških oddelkov izdelovalcev avtomobilov za vsako vozilo zelo pomemben (in svojstven) svetlobni podpis.
Tokrat si bomo ogledali del avtomobilske opreme, na katerega pogosto sploh nismo pozorni, dokler nas bodisi ne oslepi bodisi si zaradi njegove neuporabe prislužimo kazen. Vožnja brez prižganih luči v nočnem času se zdi (skoraj) nemogoča. Vsekakor pa je prepovedana. Raziskave ameriške agencije za prometno varnost NHTSA (National Highway Traffic Safety Administration) namreč ugotavljajo, da se kar polovica nesreč s smrtnim izidom zgodi ponoči, četudi v ZDA vozniki v nočnem času opravijo zgolj četrtino vseh voženj.
O avtomobilskih žarometih smo posneli tudi video prispevek.
Ogledate si ga lahko na
Nekoč so avtomobili vozili tudi brez luči, a jih je bilo malo in z vožnjo po temi vozniki niso pretiravali. Prve avtomobilske luči so se pojavile pred več kot 130 leti, temeljile so na rabi acetilena in olja in so močno spominjale na »petrolejke«. A takšna rešitev osvetljevanja okolice vozila je bila draga, čeprav so vozniki cenili njihovo sposobnost upiranja vetru, še več, zelo dobro so se obnesle tudi v dežju ali snegu. Kljub temu so jih precej hitro nadomestile električne luči. Prvi električni žaromet je leta 1898 izdelalo ameriško podjetje Electric Vehicle Company. Seveda je bil daleč od idealnega, kot vsaka nova tehnologija se je spoprijemal z vrsto težav. Svetila v notranjosti žarometa so razmeroma hitro pregorela, poleg tega je bil sistem žarometov zelo drag, saj je zahteval vir energije, ki ga takrat ni bilo v izobilju. Nemalo težav so ti žarometi imeli tudi na slabših podlagah (niso bili prav zelo odporni proti tresljajem). Zato so se tedaj še redki izdelovalci vozil le občasno odločali za vgradnjo električnih žarometov.
Prvi žaromet, za katerega lahko res trdimo, da je prapradedek današnjih sistemov, je leta 1912 v sodelovanju s podjetjem Delco predstavila družba Cadillac. Električni vžig motorja in električni žarometi sta bili ključni novosti novega modela omenjenega letnika. Inženirji so poskrbeli za večjo zanesljivost delovanja – žaromet je svoje delo brezhibno opravljal tudi v dežju ali snegu, poleg tega je bil zasnovan tako, da se morebitni neprevidni voznik na njem ni opekel.
Žaromete z zasenčenim snopom je avtomobilski svet dočakal leta 1915, predstavilo jih je podjetje Guide Lamp Company, a je bil sistem razmeroma neroden za uporabo, saj je moral voznik izstopiti iz vozila in snop luči nastaviti ročno. Dve leti pozneje je Cadillac že predstavil mehanizem, ki je vozniku omogočil nadzor luči iz potniške kabine. A do zares modernih žarometov, takšnih, ki so združevali kratek in dolg svetlobni snop, je avtomobilska industrija počakala do leta 1924. Izdelalo jih je podjetje Bilux bulb. Tri leta pozneje so izdelovalci avtomobilov uvedli nožno stikalo za preklop kratkih in dolgih luči, ki se je v industriji obdržalo več desetletij, nato pa se je vendarle preselilo v obvolansko ročico, kjer ga najdemo še danes.
Prvi zares sodobni žaromet, model Conaphore, je razvilo podjetje Corning glass company, ki si je zamisel o svetlobi, usmerjeni z lečo, sposodilo pri svetilnikih.
Konec 20. let prejšnjega stoletja so se električne avtomobilske luči komajda dobro uveljavile, nastali so prvi elektronski brisalci vetrobranskega stekla pa tudi večine vozil ni bilo več treba zaganjati ročno (z okornim in nevarnim zaganjačem). Zmogljivosti avtomobilskih motorjev so se povečale, prav tako hitrosti, ki so jih dosegali, zato je zahteva po večji vidljivosti v primerih slabše dnevne svetlobe in sploh ponoči postala še toliko pomembnejša. Ena največjih težav pa je bila gosta megla. Čeprav so vozila takrat komaj dosegla 50 km/h, je bilo tveganje nesreče veliko, saj ceste in kolovozi niso bili osvetljeni. Rešitev je konec leta 1930 predstavilo podjetje Bosch – v obliki namenskih luči za meglo. Mimogrede, prva luč za vzvratno vožnjo se je na ameriškem avtomobilu pojavila leta 1921.
Citroenov model AMI je bil prvi (l. 1961), ki je okroglo parabolo žarometa zamenjal za pravokotno – v želji po še bolj usmerjenem snopu svetlobe in boljši aerodinamiki karoserije. Na sliki s tedaj značilno rumeno obarvano žarnico z žarilno nitko.
Prevlada halogenskih žarometov
Da za inovacije na področju osvetljevanja cestišča niso skrbela zgolj ameriška podjetja, je zaslužen konzorcij evropskih izdelovalcev žarnic in žarometov, ki je leta 1962 predstavil prvi žaromet s halogenskimi sijalkami – t. i. H1. Ti žarometi in sijalke so se uveljavili zelo hitro, saj so ponujali znatno večjo svetilnost kot tradicionalni žarometi ob enaki porabi električne energije. Le v ZDA jih je toga zakonodaja umetno omejevala vse do leta 1978. Presenetljiv je tudi podatek, da se pravila in zahteve glede avtomobilskih žarometov in snopov svetlobe še danes pomenljivo razlikujejo med ZDA in preostalim svetom, kar na svoji koži (in predvsem v denarnici) občutijo ljudje, ki si uvozijo avtomobil iz ZDA. O uspešnosti halogenskih žarometov sicer najzgovorneje priča to, da je še danes velika večina vozil opremljena prav s to vrsto žarometov z žarnicami z žarilno nitko.
Žaromet z lečo lahko naključnega opazovalca pretenta, da je avtomobil opremljen s ksenonskimi žarometi, še posebej, če halogenska žarnica oddaja belo ali modrikasto svetlobo.
Izdelovalci avtomobilov se seveda niso zadovoljili zgolj s svetilnostjo halogenskih žarometov, čeprav so bile na trgu tudi sijalke, ki so bile precej zmogljivejše od nazivnih 55 W. Seveda so bile v prometu prepovedane, kupimo in uporabljamo pa jih lahko še danes, če z njimi ne oviramo prometa (npr. za rabo v kmetijski ali gradbeni mehanizaciji).
Novejši modeli halogenih žarometov za natančnejšo projekcijo svetlobe uporabljajo lečo. Boljši med njimi znajo to lečo tudi obračati in tako svetiti »v ovinek«. T. i. projekcijske žaromete sestavlja razmeroma preprost eliptični reflektor, nalogo pravilnega usmerjanja svetlobe pa prevzame leča pred njim. V teh lučeh je mogoče uporabljati tako halogenske kot ksenonske žarnice. Kadar ima tak žaromet vgrajeno še pomično zaslonko, omogoča tudi preklapljanje med dolgimi in zasenčenimi lučmi. Trenutna praksa številnih izdelovalcev avtomobilov zagovarja vgradnjo projekcijske (praviloma namenjena zasenčenim lučem) in reflektorske luči (za dolge luči).
Ksenonski žarometi za prestižna vozila
Izdelovalci prestižnih vozil so želeli svoje modele izpostaviti tudi z naprednimi žarometi. BMW je tako leta 1991 predstavil nov model 7, ki je kot prvi na svetu uporabljal sistem visoko intenzivno usmerjene svetlobe (HID). Danes to rešitev poznamo pod imenom ksenonski žarometi, saj njihove sijalke omenjeni plin uporabljajo za ustvarjanje svetlobe. Ksenonske luči so pravzaprav visokonapetostna razelektritvena svetila, saj v polju med elektrodama v ozračju, sestavljenem iz plina, ksenon ustvari plamen svetlobe.
Ksenonske sijalke so dve desetletji veljale za premijsko osvetlitev, zdaj pa se tudi one umikajo LED in laserskim svetlobnim rešitvam, ki omogočajo še precej natančnejše uravnavanje svetlobnega snopa.
V primerjavi s halogenskimi žarometi ksenonski žarometi ustvarijo znatno več svetlobe, obenem pa je tudi življenjska doba njihovih sijalk znatno daljša (okoli 2000 delovnih ur v primerjavi s 400 do 1000 delovnimi urami halogenskih žarnic). Zaradi svoje zasnove, balastov in sistema pranja žarometa so tudi znatno dražji od halogenskih žarometov.
Zadnje inovacije: LED in laser
Zadnje generacije vozil pa premorejo še bistveno naprednejše (beri: pametnejše) sisteme osvetljevanja okolice vozila. Nekatera vozila uporabljajo žaromete, v katerih snop svetlobe zagotavlja vrsta diod LED, danes najnaprednejši sistemi pa se ponašajo celo s projiciranjem laserske svetlobe. Kako se obnesejo v praksi, si lahko preberete v nadaljevanju.
Pri lučeh LED vir svetlobe predstavlja večje število polprevodniških diod LED na ustrezni tiskovini. Takšno svetlobo je bistveno lažje uravnavati in krmiliti kot klasične »žarnice«. Po več letih preizkušanja LEDic, ki so svetile le podnevi (dnevne luči), so se izdelovalci vendarle opogumili in začeli z žarometi LED in svetili opremljati vozila, v katerih diode LED prevzamejo vse – ustvarjanje svetlobnega snopa zasenčenih in tudi dolgih luči.
Zadnji krik mode (in tehnike) pa so t. i. laserske luči. Tudi pri teh lučeh je vir svetlobe polprevodnik v diodi, a je ta znatno zmogljivejša od klasične diode LED. Tako pridobljena svetloba pa je za človeško oko neprimerna (celo škodljiva), zato jo prek sistema leč in fosfornega filtra žaromet spremeni v belo svetlobo, ki nato osvetli okolico pred vozilom.
Energijska varčnost novih rešitev ima tudi svojevrstno pomanjkljivost. Ker se segreva predvsem zadnji del svetila, se notranjost žarometa ne segreje tako kot pri halogenskih žarometih, zato zahtevajo dodatne sisteme pranja žarometa (podobno kot ksenonski žarometi). Sodobni LED in laserski žarometi so sicer precej manjši od klasičnih halogenskih in oblikovalcem in inženirjem omogočajo bistveno večjo svobodo pri delu.
Vsestranskost
Sodobni avtomobili so opremljeni še z vrsto svetlobnih teles za različne namembnosti. Dnevne luči so navadno v bližini ali celo v samem žarometu, prižgane pa morajo biti med dnevom, saj je osvetljen avtomobil bolje viden v vseh vremenskih razmerah. Obvezno uporabo dnevnih oziroma zasenčenih luči so prve uvedle skandinavske države, Švedska že leta 1977. Evropa se je njihovi uvedbi sprva nekoliko upirala, saj prižgane luči zahtevajo električno energijo, to pa avtomobil ustvari z delovanjem motorja in nekaj decilitrov povečano porabo – povečana poraba goriva pa zvišuje tudi izpuste CO2. A z dnevnimi lučmi v obliki trakov diod LED je tudi ta skrb postala praktično odveč.
Kakovost sodobnih luči je očitna na več področjih – žarometi, sestavljeni iz diod LED, vodijo na področju nižje porabe energije, večje vidljivosti za voznika in manjših motenj za tiste, ki gledajo v te luči.
Dodatno voznikom novejših vozil luči praktično ni treba več vklapljati ročno, saj to namesto njih postori avtomatika, ki prek svetlobnega senzorja zazna, kdaj je dnevna svetloba prešibka, in prižge zasenčene luči (pa tudi vsakokrat, ko zapeljemo v predor ali garažo oziroma drug temen prostor).
Zelo posrečena inovacija, res ne več najmlajša, saj je prvo izvedbo doživela že leta 1948 v nekaj primerkih butičnega Tucker '48, je tudi funkcija osvetljevanja ovinka. Do izraza je prišla z revolucionarnim Citroenovim modelom DS, ki je avtomobilizmu dal hidropnevmatsko vzmetenje (lahko se je peljal le po treh kolesih), diskovne zavore in kot prvi množično izdelani avtomobil tudi luči, ki so znale osvetliti ovinek glede na položaj zasuka volana. Nato je avtomobilska industrija za nekaj desetletij pozabila na to možnost in jo šele v zadnjih letih znova uvedla. Sodobni avtomobili znajo glede na položaj kota volana in podatke iz drugih senzorjev svetlobo žarometov usmeriti v smer vožnje (torej tja, kamor zavijamo). Na testnih poligonih pa že vozijo vozila, prototipi, ki znajo glede na podatke sistema GPS in navigacijskih kart predvidevati ovinke na poti ter vanje usmeriti svetlobo
Citroenova »žaba« je bila resnično inovativen avto. Voznikom je že pred več kot 50 leti osvetljevala ovinke!
Kako daleč svetijo avtomobilske luči?
Domet avtomobilskih luči je zelo pomemben. Podnevi vidimo cesto pred seboj, do koder nam seže pogled – to je lahko na dolgi ravnini tudi pet kilometrov – ponoči pa se vidljivost omeji le na osvetljeni del ceste. Pri vožnji brez vklopljenih dolgih luči je voznik prikrajšan za znaten del vidljivosti, saj sta dometa zasenčene in dolge luči zelo različna. Zasenčena luč osvetli cesto pred vozilom z oddaljenostjo med 70 do 80 metri, dolga luč pa se razširi na oddaljenost približno 300 metrov. Za nove laserski žaromete BMW navaja celo 600 metrov! Pri vožnji s hitrostjo 100 km/h je zavorna pot vozila v primeru zaviranja z vso močjo približno 40 metrov. Ko k temu prištejemo še reakcijski čas voznika, znaša končna zavorna pot vsaj 80 metrov. To v praksi pomeni, da se v primeru, ko se v svetlobnem snopu nenadoma prikaže ovira, kaj hitro znajdemo v težavah, saj razpoložljiva zavorna pot pogosto ni dovolj za pravočasno upočasnitev in/ali ustavitev vozila. Samodejni ali celo stalni vklop dolge luči pri nočni vožnji, ki ga poznajo sodobna vozila, tako veliko prispeva k prometni varnosti, saj je večja vidljivost najučinkovitejši način za izogibanje nevarnostim na cesti.
Današnji avtomobili znajo z žarometi še vse kaj drugega, kot le »neumno« svetiti naprej.
Preizkus v praksi
BMW serija 7
Naša testna BMWjeva sedmica se je lahko pohvalila z najnaprednejšim sistemom prednjih žarometov in t. i. laserskimi lučmi. Premierno so sicer luč sveta ugledale v hišnem modelu i8 jeseni 2014 in tudi v BMW serije 7 ohranjajo vse prednosti izvirnika. Izdelovalec navaja kar desetkrat boljšo svetilnost od klasičnih svetlobnih virov, žarometi pa omogočajo vidljivost do 600 metrov, kar je dvojna dolžina žarometa klasične halogenske tehnologije luči. Potrdimo lahko, da je domet dolgih luči resnično izjemen, saj doseže več sto metrov, kar je vozniku v izdatno pomoč predvsem na avtocesti, kjer lahko hitreje razbere obcestne oznake.
Laserski žaromet je opremljen s samodejnim uravnavanjem dolžine svetlobnega snopa, ki svetlobni snop ohrani na prednastavljeni stopnji, ne glede na to, ali se vozilo vozi po klancu navzdol ali navzgor oziroma glede na obremenitev s težo. BMW serije 7 seveda pozna tudi povsem samodejno preklapljanje med zasenčenim snopom in dolgimi lučmi, ki v praksi deluje zelo zanesljivo in ga močno priporočamo, saj zaradi res dolgega snopa laserske svetlobe nasproti vozeče voznike zmotimo hitreje, kot smo sicer vajeni. Z vklopom funkcije BMW Selective Beam tako praktično stalno vozimo z vklopljenimi dolgimi lučmi – kamera, nameščena v podnožju vzvratnega ogledala, spremlja območje pred vozilom in podatke posreduje krmilni enoti, ki v delčku sekunde zakrije preostala vozila pred svetlobnim stožcem dolge luči. Sistem pozna natančno krmiljenje, zato ob straneh vozila, ki smo ga dohiteli, še vedno sveti z daljšim snopom, kar zna nekatere voznike presenetiti, sploh na podeželskih cestah z več ovinki, ko BMW serije 7 aktivno pomaga osvetliti zavoj.
V BMWjevih žarometih najdemo še vrsto LED projicirnih tehnologij, in sicer za bočne označevalne luči, dnevne luči in smernike. Ponoči dajejo štirje svetleči korona obroči sprednjemu delu vozila značilen svetlobni podpis – obraz s štirimi očmi.
Nadvse impresivno je tudi sodelovanje žarometov z drugimi asistenčnimi sistemi. V nočnem času nas je posebej prepričala nočna infrardeča kamera, ki med vožnjo zaznava okolico pred vozilom. Če se v njenem vidnem pasu znajdeta pešec ali žival, voznika na to opozori z ustreznim obarvanjem subjekta – ko ta ni na poti avtomobilu, je obarvan rumeno, če sistem meni, da je večja nevarnost, pa subjekt obarva rdeče in po potrebi opozori nanj tako s piskom v kabini kot tudi z utripanjem svetlobe na strani zaznanega subjekta (večinoma na voznikovi desni). V obeh primerih pa podobo prepoznanega subjekta prikaže na projekciji na vetrobransko steklo pred voznikom.
BMWjev sistem infrardečega pogleda navdušuje v vseh pogledih.
Kakovost izvedbe asistenčnih sistemov in sodelovanja z žarometi je v BMW serije 7 naravnost impresivna.
Ford S-Max
Preizkusili smo tudi enega najbolje opremljenih Fordovih S-Maxov na domačem trgu. Ta ima v paketu Titanium X1 prilagodljiv žaromet s tehnologijo LED z aktivnim prilagajanjem svetlobnega snopa, imenovan Ford Dynamic LED. Fordova izvedba dinamičnih projekcijskih žarometov LED v vsakem trenutku ponuja solidno zalogo svetlobe, inteligentni sistem žarometov pa zaznava različne razmere v okolici in jim prilagodi ustrezen vzorec svetlobnega snopa. V praksi drastičnih razlik v osvetlitvi (razen ob zavojih), ki se sicer prilagaja mestu, podeželskim cestam in avtocesti, nismo zaznali (vozilo smo preizkusili v polmraku, mraku in ponoči, le res slabega vremena med preizkusom ni bilo); snop dolgih luči se na prazni avtocesti nekoliko podaljša. Dinamična osvetlitev ovinka deluje skladno z zasukom volana in glede na nekoliko višji prednji konec vozila izdatno osvetli notranjo stran ovinka ter tako vozniku pomaga pri zavijanju, pa tudi pri manevriranju po parkiriščih ali garažah. Pri počasnih zavojih namreč avtomobil vklopi tudi žarnico v prednjih lučeh za meglo oziroma t. i. žaromet za počasne zavoje.
S-Maxov žaromet je sestavljen iz več projekcijskih luči, trakov LED, ki imajo tudi vlogo utripalk, in lučjo za počasne zavoje.
Zanimiva je Fordova implementacija sistema dnevnih luči: trije trakovi LED svetijo belo, a se ob vklopu smerne utripalke svetloba obarva oranžno, trakovi pa se vklapljajo sekvenčno in tako vsekakor pritegnejo pozornost drugih udeležencev v prometu na nakazani manever zavijanja. Luči LED najdemo tudi na zadku preizkušenega S-Maxa.
Fordov S-Max pozna tudi funkcijo samodejnega preklapljanja žarometov dolgih in zasenčenih luči, pri čemer ob vklopljenih dolgih lučeh in srečanju z nasproti vozečim vozilom levi snop zmanjša na vrednost zasenčenih luči, desnega pa ohrani dolgega. Osvetlitev LED se izkaže tudi v primeru, ko pri vožnji z dolgimi lučmi dohitimo drugo vozilo. Kamera, ki zaznava svetlobne vire pred vozilom, solidno opravlja svoje delo (v normalnem prometu), avtomobilski računalnik pa poskrbi za samodejno zatemnitev posameznih svetlobnih polj, ki bi zmotila voznika pred nami, obenem pa ohrani daljši svetlobni snop levo in/ali desno od vozila, ki smo ga dohiteli. Tako kot v primeru BMWjeve sedmice tudi tu luči LED in hitrejše približevanje s prilagodljivo osvetlitvijo kar malce presenetita voznike pred nami (no, vsaj tiste, ki gledajo v vzvratna ogledala), čeprav sama svetloba žarometov ne blešči in smo se s preizkušenimi vozili brez večjih zamer vozili drug za drugim.
Peugeot 308 SW
Čeprav je bil testni Peugeot 308 SW daleč najcenejši avtomobil med tokrat preizkušenimi, se je še vedno lahko pohvalil z žarometi tehnologije Full LED. Sprednja žarometa dajeta vozilu nezgrešljiv oblikovalski pečat s postavitvijo dnevnih luči ter zasenčnega in dolgega snopa, ki spominja na mačji pogled. Tudi zadnje luči, ki menda povzemajo obliko »Peugeotovih krempljev«, se ponašajo s tehnologijo LED enako kot smerokazi, ki so vgrajeni v zunanja ogledala.
Vsak od žarometov Peugeota 308 SW je sestavljen iz 31 diod LED.
Žarometi LED v preizkušenem vozilu so se izkazali z zelo dobro vidljivostjo ponoči in homogenostjo svetlobnega snopa, ki je barvno precej blizu dnevni svetlobi in tako za voznika manj naporen kot belo-modra svetloba ksenonskih luči. Peugeot obenem navaja, da žarometi s tehnologijo Full LED porabijo za osvetlitev kar polovico manj energije kot halogenske žarnice. Zdaj že nekoliko starejša zasnova vozila se pozna po odsotnosti sodobnih pomagal, kot je avtomatsko preklapljanje dolgega in zasenčenega snopa ter izdatna pomoč pri zavijanju. Kljub temu položaj ročice za avtomatsko delovanje luči pomeni, da je aktiven senzor svetlobe, in vozilo nam takoj, ko zapeljemo v predor ali garažo, vklopi luči.
Renault Talisman
Z lučmi LED je bil opremljen tudi povsem sveži Renault Talisman, pri katerem so žarometi prav tako del oblikovne rešitve. Luči LED omogočajo izdelavo jasnega in drugačnega svetlobnega podpisa. Inženirji so se tokrat odločili za podobo (asimetrične) črke C v dnevnih lučeh. Novi Talisman za doplačilo ponuja možnost svetil s tehnologijo svetilnih diod (Full LED). Žarometa imata vgrajena dva kompaktna modula LED Pure Vision, ki opravljata funkciji zasenčenega in nezasenčenega snopa. Svetloba, ki jo oddajata, je zelo podobna dnevni svetlobi in po podatkih Renaulta za petino močnejša kot pri halogenskih žarometih, kar dobrodošlo izboljša vidljivost ponoči.
Renault Talisman obvlada samodejno preklapljanje med zasenčenimi in nezasenčenimi žarometi, torej brez posredovanja voznika. Nezasenčen snop se samodejno preklopi v zasenčenega vsakič, ko kamera spredaj zazna druga vozila, ali ob prihodu v naselje. Zasenčeni snop se preklopi na nezasenčenega takoj, ko so izpolnjeni določeni pogoji, denimo, ko v okolici ni drugih vozil oziroma na koncu naselja. Sistem deluje pri hitrostih nad 45 km/h. Pri hitrostih, manjših od 40 km/h, pa se aktivira t. i. pomočnik za zavijanje, ki ima v luči za meglo še zmogljivo luč LED, s katero vozniku osvetli desno ali levo stran vozila. Ta pomočnik se aktivira ob vklopu smernika ali pa ko zasuk volana preseže 25°.
Talisman je po zaslugi žarometov LED in dnevnih luči na cesti takoj prepoznaven.
Renaultove inženirje lahko pohvalimo še za odpravo »pomanjkljivosti«, ki jo je večina konkurentov spregledala. Talisman ima (tako kot novi Megane) zadaj vedno (torej tudi podnevi) prižgane rdeče luči. V nasprotju z večino drugih vozil, ki imajo dnevne luči aktivne samo spredaj, se s tem opaznost vozila in tako tudi varnost znatno povečata.