Laserowe źródła światła trafiły do lamp samochodowych tak późno, ponieważ trzeba było pokonać wiele barier technologicznych. Jedną z głównych barier było zagwarantowanie bezpieczeństwa samego światła. Promienie lasera są niebezpieczne dla ludzkiego oka i mogą uszkodzić wzrok zarówno kierowców, jak i pieszych – dlatego potrzebne było rozwiązanie, które zagwarantuje pełne bezpieczeństwo w tym temacie. Z pomocą przyszedł fosfor i jego właściwości. Dzięki zastosowaniu konwertera fosforowego oraz nanofosforu udało się przetworzyć światło niebieskiego lasera (niebezpieczne dla oka) na białe, które bez obaw może być stosowane w oświetleniu samochodowym.

Kolejny problem stanowiło chłodzenie. Laserowa dioda jest bardzo mała natomiast wytwarza ogromną ilość światła, a co za tym idzie również ciepła – dlatego  należało rozwiązać problem przegrzewania. Dzięki postępowi technologicznemu można było opracować zaawansowane radiatory i systemy chłodzenia, które są kompaktowe, lekkie i efektywne, pozwalając przełamać tą barierę.

Następną kwestią była trwałość i odporność na warunki pracy. Samochody pracują w ekstremalnych warunkach (np. temperatura od -40°C do +80°C ), w których zarówno sam czip lasera jak i elementy konwertera fosforowego muszą działać stabilnie. Początkowo trwałość laserów była niewystarczająca i dopiero pojawienie się nowych materiałów i technologii nanofosforowych pozwoliło rozwiązać ten problem.

Opracowanie odpowiedniej optyki początkowo również stanowiło barierę w procesie adaptacji światła laserowego do rynku automotive. Wiązka laserowa jest bardzo mocno skupiona, więc aby można było ją zastosować w reflektorach samochodowych, należało zaprojektować specjalne, niezwykle precyzyjne układy soczewek i luster zmieniające ją na użyteczną wiązkę drogową.

Początkowo również homologacja i przepisy stanowiły bardzo duży problem. Trzeba było przekonać instytucje zajmujące się tym tematem (ECE, SAE), że światło laserowe jest bezpieczne i spełnia wszystkie niezbędne normy, aby można było je stosować w reflektorach samochodowych. Dopiero po 2014 roku BMW udało się jako pierwszemu uzyskać dopuszczenie do ruchu dla reflektorów laserowych w modelu i8.

Podstawową różnicą między technologią laserową a klasyczną LED jest budowa samego źródła światła. Klasyczna dioda LED świeci dookólnie na szerokim kącie emitując fotony w różnych kierunkach. Natomiast dioda laserowa emituje skupioną wiązkę niebieskiego światła, która dopiero po przejściu przez specjalny nanofosforowy konwerter zamienia się na białe i układa powstałe fotony białego światła ponownie w jednorodną wiązkę.

Kolejną różnicą jest wielkość punktu świetlnego. Zwykła dioda LED to czip o powierzchni zazwyczaj kilku mm², który emituje rozproszone światło. W technologii laserowej źródło światła jest punktowe tworząc jednorodną okrągłą plamkę o średnicach poniżej 1 mm, co pozwala uzyskać ogromną gęstość i przede wszystkim pozwala na skolimowanie światła po przez soczewkę formującą czyli wytworzenie gęstej zrównoleglonej wiązki z dużo łatwiejszym prowadzeniem, dużo większym zasięgiem o lepszym kontraście i kontrolowanym odcięciu.

Jeśli chodzi o efektywność energetyczną samego źródła uznajemy, że są one niemalże identyczne (30-40%). Natomiast zasięg ulega drastycznej różnicy. Podczas gdy źródło LED pozwala na uzyskanie zasięgu ok. 300-400 m., dioda laserowa dzięki dużo wyższej gęstości światła pozwala na uzyskanie dystansu dwukrotnie lub nawet trzykrotnie większego – około 700-1200 m. LED i laser różnią się także wykorzystanymi systemami optyki.

Reflektory LED wymagają zastosowania większej powierzchni soczewek i odbłyśników by w odpowiedni sposób uformować światło, ale i tak nie jest możliwe skolimowanie wiązki w takim stopniu jakim umożliwiają to diody laserowe. Laser dzięki bardzo małemu źródłu światła (plamce o wymiarze ok. 1 mm) pozwala na stosowanie kompaktowych kolimatorów, co przekłada się na projektowanie mniejszych i smuklejszych układów optycznych.

Podsumowując – laser daje realną przewagę nad tradycyjnymi źródłami LED w kilku ważnych dla oświetlenia kwestiach. Najważniejsze z nich to ogromny zasięg diod laserowych nawet do 3x większy niż LED, możliwość tworzenia kompaktowych, smukłych lamp o kształtach nieosiągalnych dla tradycyjnych diod, oraz większy zasięg plus lepsze odcięcie wiązki światła. Z takim rozwiązaniem związany jest również prestiż (rozwiązania laserowe stosowane są w samochodach najwyższej klasy takich jak BMW 7 czy Audi R8).

Istnieją jednak obszary, w których przewagę zyskuje tradycyjne źródło LED. Najważniejsze z nich to argument ekonomiczny związany ze stosunkowo niskim kosztem wytworzenia w porównaniu do źródeł laserowych, a co za tym idzie możliwością masowego stosowania w reflektorach samochodowych.

Laser nie zastąpi tradycyjnych diod LED z kilku kluczowych powodów. Najważniejszym z nich są koszty. Rozwiązania laserowe, biorąc pod uwagę konieczność zastosowania specjalnych, precyzyjnych układów optycznych oraz nanofosforowego konwertera sprawia, że takie rozwiązanie jest kilku- lub kilkunastokrotnie droższe niż LED. Dodatkowo rozwój technologii sprawia, że zwykłe LED-y (przy niskich i średnich mocach) są na tyle dobre i efektywne, iż spełniają wszelkie normy (homogeniczne światło, dobra jasność, precyzyjna linia odcięcia).

W tej sytuacji stosowanie laserowych źródeł światła na masową skalę jest po prostu nieekonomiczne. Warto również wspomnieć, to o czym była już mowa a mianowicie bezpieczeństwo. Laser wymaga specjalnych zabezpieczeń, tak żeby nie emitować wiązki w czystej formie, co dodatkowo wpływa na skomplikowanie całej konstrukcji, a co za tym idzie ma bezpośrednie przełożenie na cenę.

Podsumowując laserowe źródła światła nigdy nie staną się podstawowym wyborem przy projektowaniu reflektorów na masową skalę m.in. ze względu na koszty. Jednak jak najbardziej laserowe diody będą wykorzystywane jako uzupełnienie tradycyjnych LED-ów. Ze względu na swoje możliwości idealnie nadaje się do zastosowania w światłach drogowych gdzie najważniejszy jest zasięg. Pozwalają również dzięki swojej budowie (malutkie źródło światła) tworzyć bardzo smukłe reflektory co jest bardzo istotne przy tworzeniu przede wszystkim designerskich projektów.

Adaptacja i wykorzystanie technologii laserowej w akcesoryjnym oświetleniu samochodowym już samo w sobie jest rozwiązaniem innowacyjnym, dlatego w kontekście kolejnych generacji lamp ciężko używać słowa innowacja w pełnym jego znaczeniu. W kolejnych generacjach na pewno będziemy skupiać się na dwóch kwestiach. Pierwsza to stosowanie coraz to nowszych i bardziej efektywnych laserowych źródeł światła. Druga to ciągłe poszerzanie gamy w oparciu o coraz to nowszy design pozwalający na dotarcie do nowych grup docelowych.

Już dzisiaj diody laserowe są bardzo małe a cały moduł zajmuje mniej miejsca niż LED o porównywalnej mocy. Oczywiście rozwój technologiczny i wszechobecna miniaturyzacja sprawiają, że również producenci diod starają się dążyć do tego by zajmowały one coraz mniej miejsca przy nie zmienionej lub nawet zwiększonej efektywności. Dla technologii laserowej stosowanej w branży motoryzacyjnej największy wpływ na to ma przede wszystkim rozwój i postęp w materiałach fosforowych i mikrooptyce.

W kontekście obniżenia kosztów diody laserowe cały czas tanieją w związku z coraz większym zapotrzebowaniem np. przy produkcji projektorów, skanerów czy urządzeń medycznych. Jednak w odniesieniu do rynku automotive sprawa się nieco komplikuje. Moduły laserowe stosowane w oświetleniu samochodowym muszą spełniać bardzo restrykcyjne normy takie jak ECE czy SAE, wytrzymywać ekstremalne warunki np. temperatury od -40°C do +80°C oraz działać co najmniej kilkanaście tysięcy godzin co zdecydowanie podnosi koszt. Nawet patrząc optymistycznie na spadek cen, laser nadal będzie kilkukrotnie droższy. Wszystko to sprawia, że w najbliższym czasie (kilkanaście lat) trudno oczekiwać, by tego typu rozwiązania trafiły do samochodów produkowanych na szeroką skalę/najpopularniejszych samochodów. Obecnie LED jest tak wydajny i tani, że producenci aut nie mają motywacji do tego, by zastępować go laserem. Jeszcze długo technologia laserowa będzie tylko dodatkiem premium.

Chcesz być na bieżąco z informacjami? Obserwuj nas w wiadomościach Google: