Svetlo kot podnevi

V zadnjih letih se na področju avtomobilskih svetil najpogosteje pojavljata dva izraza, ki označujeta smer razvoja za prihodnost – LED in laser.

Svetila

Medtem ko LED svetila že vgrajujejo tudi v gospodarska vozila, se laserski žarometi kot prvi plahi poskusi pojavljajo pri osebnih vozilih in še to za sedaj le pri dveh znamkah. Pri dvakrat daljšem dosegu laserskih žarometov je poraba energije za približno tretjino manjša kot pri LED svetilih. Obenem so tudi posamezne komponente precej manjše.

Vsi, ki vozimo tudi ponoči, seveda želimo na cesti čim več svetlobe. Zato so avtomobili že od vsega začetka opremljeni s svetilkami. Tehnologija se je od prvih začetkov do danes precej, ne le precej, pač pa enormno spremenila.

Prvi avtomobili so bili, podobno kot njihovi sodobniki kočije, opremljeni z laternami, v katerih so gorele sveče ali petrolejke. Leta 1892 je Kanadčan Thomas Willson izumil plinsko svetilko, v kateri je kot vir energije uporabil plin etin (nekoč so mu rekli acetilen), ki je dajal precej močnejšo svetlobo od voska ali petroleja. Etin je nastajal v kemični reakciji vode s kalcijevim karbidom. Svetilke so najprej uporabljali za osvetljevanje zgradb, od leta 1896 dalje na vozilih in od leta 1900 dalje tudi v rudnikih.

Številne pomanjkljivosti karbidovk, še bolj pa hiter razvoj hišne električne razsvetljave in električnih baterij so omogočili preusmeritev v elektriko. Leta 1925 je nemška družba Osram izumila žarnico z dvema nitkama – Bilux – kombinacijo kratke in dolge luči.

Naslednji korak je bil mehanski. Za vožnjo v ovinek je Cadillac že leta 1918 vgradil vzvode, ki so premikali luč v smeri vožnje. Podoben sistem je imela leta 1937 češka Tatra ali leta 1968 Citroën DS (z ljubkovalnim vzdevkom žaba). Sistem je premikal le dolge luči. Zaradi precejšnje netočnosti in bleščanja nasproti vozečim avtomobilom so vgradnjo tovrstnih sistemov prepovedali.

Prvi žarometi s tako imenovanimi halogenskimi žarnicami so prišli na trg leta 1964. Dodatek jodovih ali bromovih par v žarnico je močno podaljšal življenjsko dobo teh. Takrat so postale med avtomobilisti najbolj priljubljene rumene »jodovke«, ki imajo ponekod (na primer v Franciji) še danes svoje pristaše. Tovrstne žarnice imajo praktično dvakrat daljšo življenjsko dobo (približno 450 ur) in ob enaki porabi štirikrat močnejšo svetilnost. Vendar halogenske žarnice v svetlobo »predelajo« vsega 15 odstotkov električne energije, ostanek pa se izgubi s toploto. Od leta 1971 do danes uporabljamo zanje oznake H1, H7 in H4.

Leta 1986 je družba Hella razvila tako imenovano DE – trojno elipsoidno tehniko. Žarometi imajo posebno oblikovan reflektorski del. Pred žarnico je leča, ki, podobno kot pri diaprojektorju, zbira svetlobne žarke v ožji snop. Tovrstna svetila potrebujejo manj prostora in lahko uporabijo različne vire svetlobe.

Od leta 1991 dalje so šoferjem na voljo ksenonske luči. To so tako imenovane ionske obločne svetilke. Sestavlja jih valj iz kremenčevega stekla, napolnjen s plemenitim plinom ksenonom pod visokim pritiskom. Tovrstne žarnice vsebujejo tudi živo srebro in kovinske soli za doseganje ustrezne temperature svetlobe, ki vijoličasto svetleči ksenon obarvajo bolj podobno dnevni svetlobi. Plin se nahaja med dvema elektrodama iz volframa, med katerima žari električni oblok visoke napetosti. Električni oblok ionizira sicer neprevodni plemeniti plin, da začne oddajati svetlobo. Pri »ksenonkah« je izkoristek precej boljši kot pri »halogenkah«. Tudi njihova življenjska doba 2000 ur je od štiri- do petkrat daljša.

Leta 2002 so ponovno dovolili uporabo svetilk, ki spreminjajo smer osvetlitve. Zdaj to niso več klasične mehanske, temveč popolnoma elektronsko krmiljene luči, opremljene s senzorji. Snop svetlobe premikajo bodisi elektromehansko z elektromotorji ali z elektronskim preklopom med svetilkami, ki so usmerjene v ustrezno smer.

Naslednji razvojni korak je zahteval precej več časa. Leta 2003 je Hella predstavila LED žaromete. Kratica LED (Light Emitting Diode) označuje polprevodniške elektronske elemente, ki med pretokom elektrike oddajajo svetlobo. Razvoj teh elektronskih elementov je trajal že vse od začetka šestdesetih let, ko so patentirali prve diode, ki so oddajale elektromagnetno sevanje – svetlobo v infrardečem spektru. Ustrezna kombinacija barvnih elementov in jakosti je bila dostopna šele v novem tisočletju. Galijev arzenid z dodajanjem različnih primesi oddaja različne barve svetlobe. LED svetilke začnejo svetiti s polno močjo v bistveno krajšem času kot žarnice. Njihova življenjska doba je bistveno daljša od življenjske dobe vozila, njihova poraba pa znaša le približno pet odstotkov tiste, ki je potrebna za žarenje halogenskih žarnic. Zelo ploska oblika prihrani mnogo prostora za vgradnjo. Kljub manjšim dimenzijam je končna teža svetila približno za 15 % večja kot pri halogenskih svetilih. Pri osebnih vozilih so LED svetilke pri nekaterih proizvajalcih že v celoti zamenjale klasične žarnice. Vgrajujejo jih tako v vlogi glavnih žarometov kot tudi kombinacijo zadnjih in zavornih luči in smerokazov ter notranje, kontrolne in opozorilne osvetlitve.

Od jeseni 2014 dalje so v praktični uporabi prve laserske luči. Ob nazivu laserske luči večina najprej pomisli na zmogljive laserske sisteme za rezanje kovin, ki smo jih videli v filmih o James Bondu ali celo na filmsko serijo Vojna zvezd, in laserske topove ter svetlobne meče, s katerimi se spopadajo glavni junaki. To je seveda zelo daleč od realnosti. Nekateri se spomnijo še malih laserjev, s katerimi odčitavajo CD-je, DVD glasbene ter filmske plošče ali z njimi predavatelji kažejo na tablo. Seveda lahko na laserske fantazije vseh vrst takoj pozabimo. Mogoče še najbližje resničnosti so laserski žarki v Blu-ray napravah.

Nemški družbi Audi in BMW sta za posamezne modele vozil razvili svetilke, ki podaljšajo domet osvetlitve s 300 na kar 600 metrov. To pomeni, da oviro na cesti pri hitrosti 100 km/h opazimo 20 sekund prej, kot jo dosežemo. Končni doseg pa ni vse. Tudi svetloba na krajših razdaljah je veliko močnejša kot pri LED svetilih. Ob tem podatku je pomembno poudariti še na dejstvo, da kljub izjemni dolžini svetlobnega snopa ta ne slepi nasproti vozečih šoferjev ter ob robovih ostaja zelo ostro omejen. Uporabljena tehnika je že znana pri LED svetilkah. Na vsakem žarometu je vgrajen modul, ki usmerja svetlobo v ozek stožec. Ti moduli porabijo še nekoliko manj energije kot LED svetilke, vendar je treba v nasprotju z LED svetili laserske diode hladiti, kar nekoliko obremeni energijsko bilanco. Laserski moduli proizvajajo snop modre svetlobe z valovno dolžino 450 nanometrov. Gre za razmeroma šibek snop svetlobe, ki pa sploh ne sveti direktno na cesto, saj tega žarka ni moč uporabiti neposredno. Usmerijo ga na zrcalo, to pa naprej na površino, prevlečeno s fosforjem. Med obsevanjem z usmerjeno svetlobo fosfor belo zažari. Šele to svetlobo reflektorji usmerijo na cesto. Tovrstna svetloba, ki jo proizvedejo in usmerijo tri ali štiri laserske diode, doseže temperaturo 5500 kelvinov. Ta je idealna za človeške oči, saj je zelo blizu temperaturi dnevne svetlobe, omogoča najboljše kontraste in zato na minimum zmanjša utrujenost.

V pogledu varnosti bodo nova svetila prispevala na več načinov. Poleg boljše osvetlitve cestišča pred vozilom in hitrejšega zaznavanja ovir je z laserjem možna tudi izvedba opozarjanja vozil zadaj. Laser lahko v meglo za vozilom projicira rdeč varnostni trikotnik, ki opozarja druge voznike, da so se preveč približali.

Kljub majhnim dimenzijam je teža laserjev nekoliko večja kot pri LED svetilih. Verjetno bo uporaba na koncu kombinirana. Za običajne zasenčene luči bodo kljub večji porabi energije bolj ustrezale LED svetilke, za osvetljevanje z dolgimi lučmi pa bodo bolj učinkoviti laserji.

V pripravi za uporabo v avtomobilski industriji je še ena tehnologija, to so organske LED ali krajše OLED svetilke debeline vsega milimeter. Uporabne bodo predvsem pri izdelavi prikazovalnikov in opozorilnih lučk znotraj vozila. Kadar skoznje ne teče elektrika, dajejo vtis ogledala, ko pa so vključene, nam lahko s tisoči barvnih odtenkov ustvarijo prijetno barvno potovalno okolje. Ker je njihovo svetilnost mogoče uravnavati, je razpon kombinacij toliko večji. To bo še posebej pomembno čez nekaj let, ko bodo tovornjaki vozili sami, šofer pa bo potoval predvsem v funkciji organizatorja logistike.