Současnost a budoucnost automobilového osvětlení: Na xenony zapomeňte!
Dobře si vzpomínám, jak začátkem 90. let byly vrcholem osvětlovací techniky automobilů nejvyšší třídy světlomety, využívající jako zdroj světla fyzikální jev v podobě elektrického výboje v plynu. Tím byl v tomto případě xenon. Netrvalo dlouho a toto slovo se vžilo pro pojmenování světlometů. Už první „xenony“ nabízely světelný tok zhruba 2,5 krát větší než lampy s halogenovými žárovkami. Kladem světlometů s xenonovou výbojkou byly kromě výrazně vyššího světelného výkonu také menší zástavbové rozměry.
Pokud budeme uvažovat jako referenční výšku halogenového světlometu 150 mm, odpovídá tomu podle údajů firmy Varroc Excellence, předního dodavatele automobilových světlometů, v případě xenonu (někdy se mu také říká HID) výška přibližně 70 mm.
Nevýhodou xenonových světlometů byla značná technická složitost. Třeba pro přepínání mezi dálkovým a potkávacím světlem využívají pohyblivou clonu ovládanou krokovým motorkem. Navíc xenonová výbojka není věčná a její cena se stále pohybuje v řádu sto až tisíce korun. A to nemluvíme o tom, že se xenonové světlomety časem takzvaně vysvítí. Také výměna výbojky není úplně snadná kvůli transformátoru, který mění běžné napětí 12 voltů na cca 20.000 voltů potřebných k jejímu rozžhnutí.
Desetiletka LED
Diody se coby osvětlovací technika automobilů začaly používat nejprve v souvislosti s denním svícením (DRL – Daytime Running Light). Často jako doplňkové zařízení, někdy zdařile, jindy méně „naroubované“ na přední část automobilu. Později začaly být diody denního svícení součástí hlavního světlometu, který ovšem stále využíval pro potkávací/dálkové světlo halogen, případně xenonovou výbojku. První světlomet, v němž byly použity LED také pro potkávací světlo, uvedl na trh Lexus LS 600h v roce 2006. Tehdy šlo o produkt firmy Koito. Jen o rok později Audi představilo první takzvaný full LED světlomet, a to v supersportu R8. V jeho případě se diody coby zdroj světla využívají nejen pro potkávací, nýbrž i dálkové osvětlení. Dalším počinem jsou adaptivní dálkové diodové světlomety, známé pod názvem Matrix. Audi je na velkém modelu A8 představilo v roce 2013 a jejich dodavatelem je v tomto případě firma Hella. Ještě vyspělejší jsou světlomety LED Pixel (viz dále). Zatím nejpokrokovější techniku představují svítilny Laser LED, které nabízí od roku 2014 BMW i8, případně limitovaná edice vozu Audi R8 LMX.
Designéři je mají rádi
Světlomety, využívající jako zdroj potkávacího či dálkového světla diody, mají celou řadu předností. V porovnání s xenony je to ještě nižší zástavbová výška, zhruba 50 mm, pokud tedy mluvíme o světlometech typu projektor. V čem vlastně spočívá hlavní výhoda rozměrově menších světlometů? Předně je vítají designéři, kteří nemají tolik svázané ruce požadavky konstruktérů a technologů. Druhá výhoda je o něco snazší dosažení tužší karoserie. Různé otvory totiž tuhost nosného skeletu snižují. S tím souvisí také hmotnost, neboť požadovanou tuhost není potřeba dohánět dodatečnými výztuhami, jež samozřejmě přinášejí kila navíc. Úplně nejlepší by bylo, kdyby šly světlomety na karoserie lidově řečeno nalepit. To však zatím není možné, nicméně pokud se v budoucnu dále zdokonalí technologie OLED (Organic LED), teoreticky to půjde. Slovo „organic“ může v někom evokovat živé organismy, nicméně s těmi nemá osvětlení OLED vůbec nic společného. OLED je vlastně plošný zdroj světla. Klasické LED jsou bodový zdroj světla. Jde o substrát, na který je naneseno zhruba 30 až 40 vrstev organických LED. OLED jsou již nějaký čas běžnou technologií používanou u obrazovek televizí. Ty však pro automobilový průmysl použít nelze, a to z důvodu značných rozměrů. Pro srovnání, pokud vezmeme v potaz zástavovou hloubku klasické žárovky 80 mm, vystačí ekvivalentní zdroj světla OLED s pouhými 2 mm.
Matrix pro „všechny“
Zatím se tedy musíme spokojit s klasickými LED světlomety. I ty jsou bohužel stále dost drahé, což v zásadě trochu omezuje jejich ještě masovější nasazení. Společnost Varroc Excellence pracuje na dvou verzích adaptivních diodových světlometů, tedy s technologií Matrix - dražší pro vozy prémiového segmentu a levnější pro běžná auta, řekněme střední třídy.
V rámci prezentace nám byly obě varianty světlometů předvedeny v praxi. Nejprve zkoušíme verzi pro masovější nasazení, přičemž referenčním vozem je v tomto případě Ford Mondeo minulé generace. Instalace jiných světlometů v sériovém autě je provedena na základě výjimky ministerstva dopravy. „Výkon potkávacího světla je v tomto případě zhruba stejný jako u běžných xenonů,“ vysvětluje na úvod technik firmy Varroc, který nám vlastnosti světlometu demonstruje v praxi. Vyjíždíme z vesnice. Před „naším“ Mondeem jede jiný vůz, jehož zadní skupinové svítilny využijeme pro demonstraci adaptivního dálkového světlometu. Jakmile se rozsvítí, jasně vidíme tmavé čáry, táhnoucí se od našeho vozu k referenčnímu, který je tak schovaný v tmavé, tedy zastíněné části kruhové výseče kužele světla. Ptáme se, proč je kužel o dost větší než auto. „To je z důvodu náhlého pohybu vozidla do strany, aby vůz nevyjel z tmavé výseče kužele,“ dozvídáme se od technika.
Kromě schopnosti zastínit určité objekty byl zkoušený světlomet vybaven technologií Full AFS. Jde vlastně o další stupeň adaptibility na prostředí, v němž vůz jede. Jízdu jsme začínali ve vesnici s pouličním osvětlením. „Systému AFS v tomto případě stačí světlo ze dvou lamp pouličního osvětlení, aby se přepnul na režim, kterému říkáme town,“ vysvětluje technik Varrocu další z předností adaptivního LED světlometu. V režimu „town“ se sníží dosah světelného kužele, který se naopak rozšíří co nejvíce do stran, aby řidič snáze rozeznal třeba chodce na chodníku či cyklisty na krajnici.
Z Francie do Anglie a zpět
Světlomety LED Matrix mají ještě jednu výhodu. Umí se adaptovat i na prostředí provozu. Jak možná víte, kužel světla je v Evropě, na rozdíl třeba od USA, asymetrický. A to tak, že v našem případě je pravá strana kužele zvednutá přibližně o 15 stupňů. Asymetrický světelný kužel požívají také ve Velké Británii, ovšem přirozeně na opačnou stranu. U klasických svítilen s halogenovou žárovkou či výbojkou bylo třeba vyrábět vždy dvě verze světlometu podle provozu. Stejný model vozu pro Anglii tak používal jiné světlomety než stejný vůz třeba u nás. V katalogu náhradních dílů to bylo vždycky rozlišeno nejen jiným číslem dílu (přesněji většinou koncovým dvojčíslím), nýbrž i poznámkou, pro jaký provoz je daná lampa určena. U adaptivních diodových světlometů toto odpadá, neboť se umějí přizpůsobit tomu, po jaké straně silnice vůz jede. Ale pozor, to není vše. Navíc to dokážou i na konkrétním vozidle, je-li vybavené navigací GPS. Na základě údajů z ní pozná řídicí jednotka světlometů, že jste právě přejeli Lamanšský průliv na cestě z Francie do Anglie a světelný kužel vašeho vozu se samočinně přizpůsobí levostrannému provozu.
V noci jako ve dne
Z Mondea se přesouváme do Audi A6 Allroad. Na ní testují technici Varrocu pokročilejší verzi adaptivních diodových světlometů. Ty budou primárně určeny pro vozy vyšší třídy. Vzhledem k tomu, že Varroc Excellence získal zakázku coby dodavatel světlometů pro skupinu Jaguar/Land Rover, lze očekávat, že se s těmito světlomety setkáme v nejbližší době na některém modelu zmíněné britské dvojice. Nicméně zatím tyto světlomety nepoužívá ani nová generace Jaguaru XF.
Podobně jako u levnější verze se i tady pracuje s vypínáním příslušných světelných zdrojů (diod) z důvodu tvarování světelného kužele, respektive zastínění příslušných objektů. Navíc je zde laserový světlomet v roli přídavného dálkového světla. Z místa řidiče se jeho rozsvícení projevuje jako jakási lehká mlha. Zatímco standardní dálkové světlo disponuje intenzitou osvětlení 100 Lux, což je samo o sobě už docela dost, s laserovým světlem získáte dalších 350 Lux!
Aby se laserové světlo v plně samočinném režimu rozsvítilo, musí být v okolí vozu úplná tma. Trochu techničtěji, kamera za čelním sklem nesmí detekovat žádné okolní světlo. Jsme naprosto uneseni. Přestože je úplná tma, máte pocit, jako byste jeli za dne, byť zamračeného.
Realita bývá krutá
O tom, jak jsou účinné moderní světlomety důležité pro co nejpříjemnější a samozřejmě nejbezpečnější jízdu v noci, se přesvědčuji záhy. Čeká nás totiž cesta domů, což z Nového Jičína do Prahy znamená nějaký 360 km. To by ani tolik nevadilo, kdybychom nepřijeli testovanou Hondou HR-V. Světe div, ale její velké světlomety jsou vybaveny stařičkou žárovkou H4. Nejen, že vůz zejména v režimu potkávacích světel skoro vůbec nesvítil, nýbrž vadila také tmavá prodleva při přepínání z dálkových na potkávací a obráceně, způsobená zhasnutím vlákna pro potkávací světlo a zároveň rozsvícením druhého vlákna pro dálkové. Jistě, dojem z jízdy HR-V poznamenala zkušenost se světlomety, které představují současnou špičku světového vývoje. Nicméně fakt, že i dnes automobilky stále nabízejí osvětlení s žárovkou H4 je minimálně podmětem k zamyšlení. Ano i světla s H4 mohou dobře svítit, avšak jsou k tomu potřeba rozměrově velké svítilny. Ty byly běžné na autech před dvaceti lety, dnes však už ne.
Laserová světla – Jako ve Star Treku to není
Slovo „laser“ evokuje v široké veřejnosti všechno možné. Od seriálu Star Trek, přes Dr. Evila, až po projekt „hvězdné války“ (SDI), v jehož rámci se USA v osmdesátých letech připravovali na možný vojenský útok z vesmíru vedený Sovětským svazem. Vše ale zůstalo naštěstí jen u teorie.
Laser je akronym slov Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, tedy zesilování světla stimulovanou emisí záření. Laser je tak v zásadě optický zdroj elektromagnetického záření. Princip laseru popsal fyzikálně už v roce 1917 Albert Einstein, avšak vyrobit takové zařízení se povedlo až v roce 1960.
Laserová světla jsou však něčím docela jiným. Spíše než ke zbraním mají blíže k projektorům RGB, které na tomto principu fungují už léta. Zdrojem světla je u laserového světlometu modrá laserová dioda označovaná „ný“LARP, jejímž dodavatelem je firma Osram. Z ní vyzařovanému modrému světlu se „do cesty“ postaví takzvaný konvertor, kterému se také říká fosfor. Při jeho průchodu zůstane část světla modrá, část se změní na žlutou. Výsledkem je pak bílá. Výhodou je vysoká intenzita osvětlení a zároveň velice malé rozměry. Varroc uvádí, že laserový světlomet může být při stejném výkonu třikrát menší než světlomet s xenonovou výbojkou. Dosvit je přibližně 600 m, což je plně dostačující. Více již není potřeba, neboť už by to bylo nad možnosti oka člověka.
Pixelový světlomet – jednou nahradí Matrix
Digitálně řízené adaptivní diodové světlomety jsou obecně známé jako Matrix. Ještě vyspělejší verzi představuje takzvaný pixelový světlomet. Princip je podobný jako u matrixu, a to včetně rozličných funkcí. Pixelový světlomet je zatím ve vývoji. Čím se tedy zásadně liší od matrixu? Světlomety LED Matrix umí vypnutím příslušných světelných zdrojů (diod) zastínit třeba protijedoucí auto, a to tak, že tmavá výseč ve světelném kuželu vede od zdroje až k objektu, který má být zastíněn. U pixelového světlometu je zastínění objektu řešeno nikoliv celou částí (výsečí) světelného kužele, nýbrž pouze tmavou plochou ve tvaru obdélníku, v níž je daný objekt „schován“. To znamená, že světelný kužel dorazí od zdroje k objektu, který následně zastíní.
Škoda
Volkswagen
Cupra
Mercedes-Benz
Ford
BMW
Audi
Opel
Renault
Toyota
Mazda
Fiat