Polityka prywatności - poznaj szczegóły » [ X ]
PODZIEL SIĘ



OCEŃ
4.0

Inteligentne reflektory

Potrafią patrzeć tam, gdzie podąża samochód i dostosować intensywność świecenia do warunków jazdy. Ich zapotrzebowanie na energię jest niewielkie i mogą mieć rozmiar łebka od szpilki.

2009-02-13
Reflektory Czas lamp ksenonowych w reflektorach jest policzony - przyszłość należy do LED.

Przez długie lata w technice oświetlenia samochodowego panował zastój. Żarówki o małej skuteczności świetlnej, która dla źródeł światła jest takim parametrem jak konie mechaniczne dla silnika, sukcesywnie zastępowano żarówkami halogenowymi o większej wydajności. Konstrukcyjnie jedne i drugie prawie się nie różnią. Poza tym, że w żarówkach halogenowych element świecący - którym jest wolframowy przewód (żarnik) rozgrzany do wysokiej temperatury na skutek przepływu prądu - znajduje się w szklanej bańce wypełnionej próżnią lub mieszaniną gazów obojętnych (argonem z domieszką azotu) i tzw. halogenem. To właśnie dodatkowy pierwiastek chemiczny - z reguły jest nim jod - sprawia, że żarówki halogenowe charakteryzują się bielszym światłem i większą liczbą "koni mechanicznych". Różnica jest niebagatelna. Zwykła żarówka "wyciąga" średnio około 15 lumenów na wat (lm/W), natomiast żarówka halogenowa nawet dwa razy tyle. Prawdziwą zmorą zwykłych żarówek była i jest ich fatalnie niska sprawność i kiepska trwałość. Jedynie 5% dostarczonej energii żarówka zamienia na światło widzialne. Reszta ulatuje w kosmos wraz z ciepłem. Nawet silnik spalinowy ze swoją sprawnością na poziomie 30 procent to przy zwykłej żarówce supersprawne urządzenie.

Przełomem w samochodowej technice oświetlenia zewnętrznego okazały się dopiero wyładowcze lampy ksenonowe, wykorzystywane jako źródło światła w reflektorach. Ich działanie polega na przepływie prądu przez zjonizowany gaz zamknięty w szklanej rurce. Na skutek impulsu wysokiego napięcia gaz zaczyna świecić (ksenon jest wykorzystywany ze względu na białą barwę świecenia). Gdyby nie wysoki koszt ksenonu (gaz szlachetny!), lampy ksenonowe już dawno trafiłyby "pod strzechy" popularnych samochodów. Skutecznością świetlną, sprawnością i trwałością zdecydowanie przewyższają żarówki halogenowe. "Ksenony" osiągają wydajność na poziomie średnio około 80 lm/W, prawie nie nagrzewają się podczas pracy, dzięki czemu ich sprawność jest spora, a trwałością dorównują trwałości samochodu.



Po pierwsze: ekologia
Już teraz reflektory biksenonowe i tylne lampy z LED są cztery razy bardziej oszczędne niż reflektory halogenowe i tylne lampy ze zwykłymi żarówkami. Specjaliści uważają, że zanim zastąpią je reflektory i lampy całkowicie wykonane w technice LED, uda się z nich "wycisnąć" dwa razy więcej.

Mimo licznych zalet, lampy ksenonowe nie zrobią oszałamiającej kariery nie tylko z winy księgowych. Na "nie" są jeszcze ekolodzy i... konstruktorzy, którym ekologiczną śrubę coraz mocniej dokręcają ustawodawcy. Łączna moc wszystkich źródeł światła w starszych samochodach wynosi około 200 W. Nawet jeśli w nowoczesnych autach, wyposażonych w reflektory z lampami ksenonowymi o mniejszym poborze mocy, ta suma jest znacznie mniejsza, to i tak wciąż zbyt duża. Zasilanie wyłącznie samochodowej elektrowni wymaga od alternatora ciągłej, wytężonej pracy. Pracy, którą - tak naprawdę - wykonuje silnik, zużywający paliwo. Im większa moc aktywnych "odbiorników" (źródła światła, radioodtwarzacz, klimatyzacja itp.), tym więcej pracy musi wykonać jednostka napędowa. Im więcej pracy wykona, tym więcej paliwa zużyje i wyemituje więcej spalin, w tym dwutlenku węgla. I to się już ekologom nie podoba.

Potrzeba matką wynalazków głosi stare powiedzenie. W poszukiwaniu źródeł światła o minimalnym poborze mocy, które pozwoliłyby ograniczyć zużycie paliwa (czytaj - emisję CO2) przez samochodowe silniki, przyparci do muru inżynierowie sięgnęli po diodę elektroluminescencyjną (w skrócie - LED), znaną od dawna i z powodzeniem stosowaną w elektronice. LED (z ang. light-emitting diode) jest półprzewodnikowym urządzeniem optoelektronicznym, które energię elektryczną zamienia bezpośrednio na promieniowanie w zakresie światła widzialnego i podczerwieni. Nie dość że jest najbardziej wydajnym źródłem światła w przeliczeniu na zużytą energię, to jeszcze może mieć rozmiar zaledwie 1 mm2. Dzięki temu diody elektroluminescencyjne dają się ciasno upychać i łatwo można z nich tworzyć listwy diodowe o bardzo kompaktowych rozmiarach i o wymyślnych kształtach, co najbardziej spodobało się stylistom.

Inżynierowie też są zadowoleni, choć łatwo nie było. Pierwsze LED nie "wyciągały" 20 lm/W, ale już wkrótce ich skuteczność świetlna przewyższy nawet 100 lm/W, czyli więcej niż zapewniają teraz lampy ksenonowe. Poza tym, do zasilania diodowego oświetlenia do jazdy dziennej w Audi A4 potrzeba jedynie 15 W. Dzięki tak niskiemu zapotrzebowaniu na prąd ze strony świateł diodowych, A4 zużywa o 0,2 l paliwa na 100 km mniej niż A4 z tradycyjnymi światłami, co odpowiada zmniejszeniu emisji dwutlenku węgla o 4 g/km. Niby niewiele, ale ziarnko do ziarnka i... Tylko w ciągu jednego roku eksploatacji wszystkie samochody Audi sprzedane w 2008 r., wyposażone w reflektory z LED, zużyły w sumie około 10 milionów litrów paliwa mniej i wyemitowały blisko 25 tys. ton mniej CO2.

Po drugie: szybkość i trwałość

Po włączeniu zasilania dioda elektroluminescencyjna jest gotowa do działania w czasie 10 razy krótszym niż tradycyjna żarówka. Trwałość LED producenci szacują na równi z trwałością auta, co przy obowiązku jazdy na światłach przez 24 godziny na dobę przez cały rok ma ogromne znaczenie.


Upowszechnieniu "oszczędnej" diodowej technologii w samochodach z pewnością przysłuży się unijne prawo, które zakłada, że od maja 2011 r. we wszystkich krajach Unii Europejskiej będzie obowiązek stosowania świateł do jazdy dziennej przez okrągły rok, także w ciągu dnia. Takiemu wyzwaniu mogą sprostać jedynie diody elektroluminescencyjne. Nie dość że "konsumują" minimalne ilości energii, to jeszcze mają praktycznie nieograniczoną trwałość.

Bardzo ważną zaletą LED jest również czas reakcji, dziesięciokrotnie krótszy niż tradycyjnych żarówek. Dzięki temu w przyszłości światła w samochodach będą mogły automatycznie dostosowywać się do zmiennych warunków atmosferycznych, prędkości auta, a nawet dystansu między samochodami. Gdyby nie megaszybkie diody elektroluminescencyjne w tylnych światłach Mercedesa klasy E, ostrzeganie o awaryjnym hamowaniu innych uczestników ruchu (za pomocą migotania czerwonych świateł) byłoby trudne do zrealizowania.

Zanim standardem stanie się technologia diodowa, konstruktorzy starają się wycisnąć ile się da z reflektorów z tradycyjnymi źródłami światła - żarówkami halogenowymi i lampami ksenonowymi. Obrotowe soczewki, ruchome przysłony i dodatkowe źródła światła, uruchamiane w pewnych sytuacjach (np. przy skręcie w prostopadłą ulicę, podczas jazdy krętą drogą), mają pomóc bezpiecznie i sprawnie trafić do celu. Wszystkim steruje komputer, który na bieżąco analizuje informacje o kącie obrotu kierownicy, o kierunku jazdy i prędkości auta. To on decyduje o tym, według którego trybu pracy ma w danej chwili świecić reflektor. Jego polecenia trafiają w pierwszej kolejności do silnika elektrycznego, który za pośrednictwem przekładni ślimakowej i siłownika magnetycznego wprawia w ruch soczewkę i przysłonę. Kombinacja ich wzajemnego ustawienia przekłada się na oświetlenie drogi optymalne do danych warunków jazdy.

Nowoczesne reflektory wyposażone w lampy ksenonowe potrafią nie tylko automatycznie dostosować wysokość świecenia do obciążenia auta, ale nawet skorygować ustawienie w zależności od tego czy samochód jedzie pod górę, czy w dół, wolno po mieście lub krętą drogą, czy szybko po autostradzie. Uciążliwy obowiązek przełączania świateł mijania na drogowe i odwrotnie w czasie jazdy nocą reflektory najnowszej konstrukcji też "zdjęły" już z kierowcy. Niektóre z firm stosują reflektory o aż 9 zaprogramowanych trybach pracy, ale większość uważa, że 5-6 wystarczy. Tak czy inaczej, stało się jasne, że reflektory muszą być aktywne i, najlepiej, wykonane w technice LED.

Tekst: Maciej Ziemek

Komentarze

 
 

Wypełnij to pole:

  • avatar
    zgłoś
    Potrafi ą patrzeć tam, gdzie podąża samochód i dostosować intensywność świecenia do warunków jazdy. Ich zapotrzebowanie na energię jest niewielkie i mogą mieć rozmiar łebka od szpilki.
    auto motor i sport, 2009-02-13 11:47:17
ZOBACZ RÓWNIEŻ Zamknij