Oświetleniowy Matrix – jak daleko zajdzie rewolucja w oświetleniu samochodowym?

person Maciej Pertynski 12/12/2016

Przyszłość przed samochodami widzę jasną, choć nigdy oślepiająco jasną.

Już dziś zwykły, seryjny samochód może być wyposażony w lampy, które zapewniają kierowcy własny kawałek słonecznego dnia aż do 700 m przed autem. Dodatkowo, nowoczesne oświetlenie samochodowe zaczyna „żyć własnym życiem” i myśleć za kierowcę…

 

Typowy użytkownik samochodu kwestię lamp głównych postrzega wciąż jeszcze przez pryzmat dylematu, czy warto dopłacić 3-krotność ceny i kupić żarówki reklamowane jako jaśniejsze, oszczędniejsze lub trwalsze. I jest tak nie tylko w Polsce, mimo że wynalezione w 1989 r. znakomite lampy ksenonowe są od co najmniej 15 lat zupełnie normalnym zjawiskiem na rynku, opcją dostępną właściwie w każdym segmencie wielkości i ceny. Wciąż jednak ich rozpowszechnianie napotyka na ten sam problem: zarówno cała lampa, jak i żarówki ksenonowe są drogie, a życie techniczne takich konstrukcji – choć dłuższe niż dla zwykłych żarówek żarnikowych – niedostatecznie długie.

 

Trudno się więc dziwić, że aktywne odmiany takich lamp nie zyskały dużej popularności. Systemy sterujące strumieniem światła, ich czujniki, kamery, odbiorniki oraz cała armia siłowników to kolejny ogromny koszt, a i ewentualna naprawa oznacza krociowe wydatki. A szkoda, bo wpływ takich lamp na bezpieczeństwo czynne jest nie do przecenienia: są one w stanie kierować światło o jasności zbliżonej do dziennego w zależności od prędkości, warunków drogowych i przebiegu drogi tak, by oświetlona przestrzeń przed autem i na boki była większa nawet dwukrotnie od światła wytwarzanego przez stacjonarne lampy ksenonowe – a cóż dopiero w porównaniu z lampami klasycznymi, z żarówkami halogenowymi (żarnikowymi)! Odbywa się to na zasadzie przesuwania żarówki ksenonowej wobec odbłyśnika, ale też sterowania położeniem samego odbłyśnika, przez co strumień światła wytwarzanego przez żarówkę rzucany jest w inną stronę lub w inny sposób na jezdnię.

 

Choć więc tzw. przeciętny Kowalski wciąż może uważać lampy ksenonowe za 8. cud świata, wytwórcy aut już od początku XXI w. pracowali nad innymi rozwiązaniami. Te “inne rozwiązania” to druga młodość urządzenia o nazwie “dioda półprzewodnikowa”. W przypadku technologii oświetleniowych mowa oczywiście o diodach świetlnych (Light-Emitting-Diode, LED), których triumfalny pochód w stronę lamp głównych samochodów rozpoczął się wraz z wynalezieniem ich odmian emitujących intensywne światło białej barwy (rok 2013). Jeśli wziąć pod uwagę, że jeszcze w tym samym roku pojawiły się pierwsze w pełni diodowe lampy główne (Audi), trzeba przyjąć, że producenci byli od dawna gotowi na ten typ źródła światła.

 

W lampie głównej diodowej LED, która pobiera nawet do 10 razy mniej energii elektrycznej od ksenonów, nie mamy do czynienia z pojedynczym źródłem światła, a zespołem diod (kilku, kilkunastu, a ostatnio już i kilkudziesięciu), z których każda ma niemalże abstrakcyjną trwałość rzędu 100 tys. godzin i odpowiada za własny “front robót”, oświetlając inny kawałek przedpola w inny sposób niż pozostałe diody. Wszystkim steruje bardzo wyrafinowana elektronika. Oczywiście, lampy diodowe okazały się drogie. By mieć ultranowoczesne oświetlenie, trzeba było nawet w najdroższych autach wydać dodatkowo ok. 4-5 tys. euro. W dodatku zasady działania takich lamp, pozwalające poprzez wybiórcze włączanie lub wygaszanie poszczególnych diod w każdej z lamp na płynne i stałozmienne wpływanie na zasięg i szerokość oraz intensywność strumienia światła, sprawiły, że właściwie natychmiast przeskoczono etap wstępny (czyli samej zmiany źródeł światła z żarówek na diody świetlne), a w ofercie pojawiły się lampy z automatycznym sterowaniem strumieniem światła.

 

Ogromne zainteresowanie klientów pozwoliło na drastyczną redukcję cen oraz dalszy rozwój technologii diodowych. A rozwój tej akurat technologii jest wręcz piorunująco szybki. O ile w roku 2013 aktywne lampy diodowe (tzw. Matrix) oferowane w Audi A8 stanowiły totalny kosmos, pozwalając na uzyskanie z 15 diod w każdej lampie bardzo jasnego i intensywnego strumienia światła o jeszcze wyższej sprawności niż w aktywnych ksenonach, to dziś klienci na nieamerykańskich rynkach mają możliwość nabywania lamp diodowych już w samochodach segmentu B – przy czym nikogo nie dziwi obecność w pełni aktywnych lamp diodowych już w segmencie C. A od dwóch lat istnieją także lampy laserowe – to takie, w których ekstremalnie wydajna dioda niebieska wytwarza światło o intensywności porównywalnej z laserowym, co udało się wykorzystać do stworzenia lamp dalekosiężnych, zapewniających wzmiankowany na początku artykułu, 700-metrowej długości “prywatny” kawałek słonecznego dnia przed samochodem.

 

Pierwsze aktywne lampy LED typu Matrix (nazwa pochodzi od słowa “matryca”, to elektroniczno-optyczny element pozwalający jednocześnie filtrować światło do idealnie białej barwy i sterować jego ukierunkowaniem, a więc jeździć ze stale włączonym pełnym potencjałem świetlnym, którego rozkład i zasięg jest regulowany automatycznie) opierały się na elektronicznym sterowaniu zapalaniem i wygaszaniem pojedynczych diod oraz poruszaniu elementami (soczewki, odbłyśniki, filtry), które definiowały sposób rozkładu strumienia światła. Już druga generacja lamp Matrix (gotowa jeszcze w 2014 r.!) pozbyła się odbłyśników, tylko soczewki i matryce były ruchome. Już te lampy były zdolne tworzyć wzór strumienia światła, w którym wygaszane były całe moduły, by kierowcy aut jadących przed nami czy z przeciwka nie mogli być oślepiani. Systemy wykrywania tych pojazdów błyskawicznie wzbogacono o możliwości wykrywania również pieszych, a także stosowania “światła w światłach”, czyli specjalnego, wyraźnego, choć nieoślepiającego, oświetlenia częściowego obiektów, które bazowy system ukrywał w stożku cienia. Dzięki temu kierowca auta wyposażonego w “Matrixy” może być pewny, że pojawienie się wyciemnienia (zapobiegającego oślepianiu) w ogromnym, szerokim strumieniu światła nie spowoduje ukrycia obiektu (jak np. pieszy), którego nie da się zauważyć. Taki pieszy zostanie oświetlony “światłem punktowym”. Automatyczna redukcja olśnienia światłem odbitym od znaków drogowych przyciemnia światło kierowane na wysoce refleksyjne powierzchnie, zwiększając tym samym bezpieczeństwo kierowcy. Główne funkcje oświetlenia podczas otwierania pojazdu (wchodzenie do domu/wychodzenie z domu), włączanie świateł drogowych, przełączanie między różnymi wzorami świateł i sterowanie światłami podczas mijania pojazdów nadjeżdżających z przeciwka to spektrum dynamicznych procesów zachodzących w reflektorach

 

Oczywiście, tak ogromny wzrost możliwości sterowania wiązką światła oznacza, że każdy element ruchomy, którego praca i działanie są potrzebne do realizacji wzoru świetlnego, jest potencjalnym źródłem spowolnienia, opóźnienia zmian w pracy. W efekcie Hella we współpracy z Mercedesem zaproponowała na początku roku 2016 najnowszą generację Matrixów – lampy MultiBeam w Mercedesie klasy E.

 

Tu każda z lamp wyposażona jest w 84 diody LED ustawione asymetrycznie w trzech nierównych rzędach. Każda może być nie tylko wygaszana lub zapalana, ale także przyciemniana, oddzielnie lub wraz z innymi. Dzięki temu wszystkie opisane powyżej funkcje realizowane są bez żadnego opóźnienia, z imponującą sprawnością i precyzją. Jeździ się tu z włączonymi na stałe światłami dalekosiężnymi – cała reszta, w tym dostosowywanie ukierunkowania i długości strumienia światła, odbywa się samoczynnie. Nie ma mowy o oślepianiu innych użytkowników drogi, ale też o przeoczeniu np. tablic informacyjnych czy znaków drogowych, bo światło je oświetlające jest przygaszone tak, by nie zmieniły się w zwierciadła o nieczytelnej treści.

 

Ale tuż, tuż za drzwiami czeka na nas kolejna odsłona rewolucji oświetleniowej. Audi, które było pionierem w dziedzinie oświetlenia głównego diodowego, we współpracy z firmami Bosch i Osram pracuje nad lampami diodowymi typu Matrix, ale opartymi na diodach “laserowych”, które zapewniają jeszcze niższy pobór energii, jeszcze większą definicję oświetlanych detali – a przede wszystkim ogromny maksymalny zasięg. Tu jednak prace napotykają na ogromne utrudnienia: laserowe diody nie mogą być grupowane i selektywnie wygaszane oraz aktywowane. Przeszkodą jest konieczność każdorazowego filtrowania ich światła (niebieskiego) tak, by uzyskać wysokiej jaskrawości światło białe. Z tego powodu nie ma mowy o wybiórczym kierowaniu strugi światła obok lub wraz z inną. W każdej lampie “laserowej” jest tylko jedna dioda, więc uzyskanie efektu matrycy dla generowania zmiennego wzoru jest niemożliwe – jej światło należy najpierw rozproszyć w pryzmatowej soczewce. Pracujący nad taką lampą inżynierowie postanowili zastąpić matrycę typu przeziernego konstrukcją reflektorową, gdzie jednak na powierzchnię odbłyśnika składają się tysiące mikrozwierciadeł, a położenie każdego z nich można zmieniać tak, by odbijana przezeń wiązka światła padała tam, gdzie zdecydował się ją rzucić komputer. Sercem reflektora jest laser o wysokiej mocy, który oświetla matrycę składającą się z prawie pół miliona mikroluster wielkości kilku setnych milimetra, ustawianych niezależnie od siebie z częstotliwością nawet 5000 razy na sekundę. W zależności od pozycji konkretnych luster-pixeli, na drodze mogą być wyświetlone znaki i symbole. Na przykład strzałki wspierające układ nawigacji i wskazujące kierowcy prawidłową drogę.

 

Oczywiście, jest to zaprzeczeniem idei najważniejszej dla technologii Matrix, czyli minimalizacji liczby ruchomych części, które po pierwsze, stanowią potencjalne punkty awaryjne, a po drugie, wymagają czasu, by się przestawić i prawidłowo zrealizować swe zadanie.

 

Laserowe lampy główne typu Matrix mają być dostępne w nowej generacji Audi A8, ale nic nie wskazuje na to, by rzeczywistość nadążała za tą obietnicą. Natomiast najnowsze lampy Matrix LED, a więc lampy główne dostępne w aktualnej klasie E Mercedesa (MultiBeam), zapewniają kierowcy ów wspominany kilkakrotnie “własny dzień” bez żadnych ograniczeń. Tyle że o zasięgu ok. 350 m. Lasery potrafią podwoić ten zasięg, owszem, ale na razie tylko w trybie statycznym, czysto dalekosiężnym.

 

Ale wygląda na to, że nie powinniśmy spuszczać z oka producentów oświetlenia. Także tych dalekowschodnich, choć jak na razie mają potężne opóźnienia.

Zobacz podobne

Szanowny Czytelniku

Zgodnie z Rozporządzeniem Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) z dnia 27 kwietnia 2016 r. w sprawie ochrony osób fizycznych w związku z przetwarzaniem danych osobowych i w sprawie swobodnego przepływu takich danych oraz uchylenia dyrektywy 95/46/WE (ogólne rozporządzenie o ochronie danych) informujemy Cię o przetwarzaniu Twoich danych.

Administratorem danych jest Proautomotive Sp. z o.o., 39 - 200 Dębica, ul. Kolejowa 28. Chodzi o dane, które są zbierane w ramach korzystania przez Ciebie z naszych usług, w tym stron internetowych, newsletterów i innych funkcjonalności udostępnianych przez Proautomotive Sp. z o.o., głównie zapisanych w plikach cookies i innych identyfikatorach internetowych, które są instalowane na naszych stronach przez nas oraz naszych zaufanych partnerów. Gromadzone dane są wykorzystywane wyłącznie w celach: świadczenia usług drogą elektroniczną wykrywania nadużyć w usługach pomiarów statystycznych i udoskonalenia usług

Osoba, której dane dotyczą, ma prawo dostępu do danych, sprostowania i usunięcia danych, ograniczenia ich przetwarzania. Osoba może też wycofać zgodę na przetwarzanie danych osobowych. Wszelkie zgłoszenia dotyczące ochrony danych osobowych prosimy kierować na adres biuro@motofaktor.pl lub pisemnie na adres Proautomotive Sp. z o.o., 39 - 200 Dębica, ul. Kolejowa 28 z dopiskiem "ochrona danych osobowych".

Więcej o zasadach przetwarzania danych osobowych i przysługujących Użytkownikowi prawach znajduje się w Polityce prywatności.

Zapisz się na newsletter główny

Chcę otrzymywać wiadomości e-mail (W każdej chwili możesz zrezygnować z subskrybcji).

FreshMail.pl
 

To był tydzień!

Chcę otrzymywać wiadomości e-mail (W każdej chwili możesz zrezygnować z subskrybcji).

FreshMail.pl
 

Strefa Ciężka

Chcę otrzymywać wiadomości e-mail (W każdej chwili możesz zrezygnować z subskrybcji).

FreshMail.pl