- Koszty produkcji LED-ów gwałtownie maleją, więc o reflektory diodowe w nowych autach jest już łatwiej niż o ksenony
- Jakość oświetlenia LED-owego różnych modeli jest skrajnie różna – od znakomitego do fatalnego
- Każdy reflektor: żarówkowy, ksenonowy i LED-owy wymaga ustawienia!
Źródło światła – czyli żarówka, lampa wyładowcza (tzw. ksenon) albo diody LED – to jedno; konstrukcja reflektora samochodu – to drugie. Dopiero połączenie tych dwóch rzeczy – mniej lub bardziej udane – decyduje o tym, czy droga przed autem jest oświetlona dobrze czy źle. Tak się składa, że w motoryzacji bardzo często nad użytecznością bierze górę wygląd albo (coraz częściej) potrzeba obniżenia kosztów.
Z tego względu sama wydajność źródła światła (a więc żarówki, lampy wyładowczej, zespołu LED-ów) nie przesądza o tym, czy oświetlenie zapewnia komfort i bezpieczeństwo jazdy. Przykład? Mały soczewkowy reflektor świateł mijania zabytkowego już dziś BMW E30 wyposażony w wydajną i na swoje czasy supernowoczesną i superwydajną żarówkę H1 (o strumieniu świetlnym 1550 lm) wyglądał w swoim czasie doskonale, ale świecił słabo.
W innym samochodzie z tego samego okresu, Volvo 240, dużo słabsza (jeśli chodzi o wydajność żarnika świateł mijania) żarówka H4 zapewniała znakomite oświetlenie drogi za sprawą dużej powierzchni odbłyśnika i pionowej, "niemodnej" szyby. Dziś technika pozwala zbudować światła i modne, i skuteczne, jednak produkcja dobrych świateł pociąga za sobą wysokie koszty, które w przypadku większości tanich aut uznawane są za zbędne.
Postęp prawdziwy
Trzeba jednak przyznać, że producenci stale inwestują w konstrukcje oświetleniowe. Wielkim przełomem było wprowadzenie w 1993 roku żarówek H7 mających większą bańkę niż H1, a równie wysoki strumień świetlny (1500 lm): dobry reflektor projektorowy wyposażony w takie źródło światła zapewnia równomierne oświetlenie o dalekim zasięgu i miękkiej granicy światła i cienia. Żarówki H7 są krytykowane za niską trwałość, ale w tej technologii lepszego kompromisu pomiędzy wydajnością i kosztami produkcji nikt nie wymyślił.
Jeszcze wcześniej, bo pod koniec lat 80., kilka firm – m.in. BMW, Hella oraz Bosch – rozpoczęły prace nad zastosowaniem w samochodzie lampy wyładowczej. Owocem tej współpracy był niezwykle drogi system ksenonowy zastosowany po raz pierwszy (opcjonalnie) w BMW serii 7 w 1992 roku. Charakterystyczna rzecz tego projektu: lampy wyładowcze z oznaczeniem D1 zamontowane były w reflektorach na stałe, w tylnej części reflektora umieszczono metalowe skrzynki wielkości cegieł, w których znalazł się układ zasilający lampy. W kolejnej wersji BMW serii 7 zastosowano już inne, powszechnie dziś stosowane lampy wyładowcze DS1.
Ksenony rządzą
Przez około 15 lat światła ksenonowe były klasą premium w technice oświetleniowej. W większości aut, nawet tych z górnej półki, były wysoko płatną opcją. Przyczyną wysokiej ceny oświetlenia ksenonowego była konieczność nie tylko użycia lamp droższych w produkcji niż żarówki halogenowe, uzupełnionych o cewki i przetwornice, lecz także systemu automatycznego poziomowania świateł oraz spryskiwaczy.
Wokół kwestii obowiązkowego montażu spryskiwaczy narosły legendy, a pierwsze samochody z fabrycznymi ksenonami, jakie pojawiły się około 2010 roku jednak już bez spryskiwaczy, budziły liczne wątpliwości. Rzecz w tym, że obowiązek montażu spryskiwaczy reflektorów oraz systemu poziomowania wynika nie z faktu użycia lamp wyładowczych jako źródła światła, lecz z faktu użycia (dowolnego) źródła światła o wydajności ponad 2000 lm (najmocniejsza żarówka halogenowa H9 wytwarza 2100 lm, ale wykorzystywana jest tylko w światłach drogowych; żarówka H7 ma 1500 lm). Ponieważ lampy wyładowcze do 2010 roku miały 35 W mocy i strumień świetlny 2800-3200 lm, ich użycie w samochodzie wymuszało zastosowanie dodatkowych kosztownych urządzeń.
Postęp pozorny, czyli regres
Producenci oświetlenia w odpowiedzi na zapotrzebowanie producentów samochodów postanowili obejść wymagania, które dotyczyły w praktyce wszystkich reflektorów ksenonowych i zaproponowali lampy wyładowcze o mocy niższej prawie o 30 proc. Lampy wyładowcze (ksenonowe) typów D5S i D8S, inaczej niż starsze typy ksenonów, mają nie 35, lecz 25 W i strumień świetlny na poziomie nie 3000, ale zaledwie 2000 lm – czyli dokładnie tyle, ile norma pozwala umieścić w reflektorze bez dodatkowego osprzętu.
W kwestii oszczędności prawdziwie mistrzowskim osiągnięciem techniki jest lampa D5S zasilana napięciem 12 V. Implementacja takiej lampy w reflektorach samochodu kosztuje tyle samo co żarówki H4, a można to sprzedać jako pożądaną i drogą opcję – ksenony! Przykładowe zastosowania: Citroën C4 Grand Picasso II, Opel Corsa E, Skoda Spaceback, Audi A4 B9, Audi Q7, Audi TT... Słuszność tej koncepcji opiera się na tym, że klient, który z reguły przesiada się do auta z takimi ksenonami ze starszego i zużytego samochodu, nie zauważy różnicy, tzn. będzie cieszył się z lamp ksenonowych i myślał, że lepszych świateł nie ma. A to, że obiektywnie rzecz biorąc, lampy świecą podobnie jak reflektory H7 i o wiele gorzej, niż pozwala na to technika, to już inna rzecz.
LED-y: na początku było drogo
Wykorzystanie modułów LED w światłach mijania to już zupełnie inny poziom komplikacji niż w przypadku ksenonów i – przynajmniej początkowo – o wiele wyższy poziom kosztów. Moduł świateł mijania w reflektorze LED składa się z kilku elementów świetlnych, co utrudnia uzyskanie jednorodnego oświetlenia i łagodnej granicy światła i cienia. W LED-ach istotnym problemem jest temperatura: moduł LED nie grzeje "do przodu" jak żarówka czy lampa wyładowcza, lecz "do tyłu", podgrzewając płytkę, do której jest przylutowany. Ponieważ jednak diody LED są bardzo wrażliwe na wzrost temperatury, konieczne jest użycie chłodzących je radiatorów. Im wyższa temperatura, tym niższa trwałość diod, a jednocześnie konieczność obniżania na bieżąco mocy elementu; z tego względu rozgrzany reflektor LED-owy produkuje mniej światła niż zimny. Dodatkowy problem to konieczność ogrzania klosza, by zimą nie ulegał oblodzeniu – stąd w niektórych reflektorach zamontowane są wiatraczki odpowiedzialne za dystrybucję ciepła.
W reflektorze mającym LED-owy moduł świateł mijania charakterystyczną cechą jest system dystrybucji ciepła, który zapewnia chłodzenie modułu świateł mijania, a jednocześnie podgrzewa od wewnątrz szybkę, zapewniając odparowanie i odszranianie reflektora. Cały reflektor składa się z wielu segmentów oświetleniowych, które mogą być błyskawicznie albo płynnie włączane i wygaszane; w najbardziej zaawansowanych konstrukcjach system wspierany jest przez kamery śledzące odblaski i obiekty nadjeżdżające.
z przeciwka, wygaszając poszczególne segmenty, które mogłyby oślepiać kierowcę (albo kierowców innych aut). W takich konstrukcjach poza obszarem zabudowanym możliwe jest stałe korzystanie ze świateł drogowych, które wygaszane są automatycznie tylko częściowo. Obok reflektorów LED producenci muszą montować systemy spryskiwaczy reflektorów tylko w sytuacji, gdy łączny strumień świetlny segmentów odpowiedzialnych za światła mijania przekracza 2000 lumenów (lm). Zasięg świateł może być regulowany w zależności od prędkości jazdy.
A jak to świeci?
Technologia LED daje ogromne możliwości. Wielosegmentowy elektronicznie sterowany reflektor np. w Audi A8 współpracuje z systemem czujników, które reagują na światło odbite docierające do samochodu i sterują poszczególnymi segmentami reflektorów, które są płynnie wygaszane i rozświetlane. W rezultacie kierowca ma przed sobą jasno oświetloną drogę przy minimalnym poziomie samooślepienia i oślepiania innych; wraz ze wzrostem prędkości wydłuża się zasięg świateł mijania, a przy prędkościach "miejskich" skraca; po włączeniu świateł drogowych kierowca ma przed sobą jasno oświetloną drogę i jej najbliższe otoczenie, a jednocześnie nie czuje dyskomfortu związanego ze światłem odbijającym się od elementów odblaskowych przed autem, np. znaków drogowych.
Weźmy np. Seata Leóna – auto kompaktowe, które w większości wersji wyposażone jest w oświetlenie full-LED. Kolor tych świateł jest obiecujący, ale faktyczny zasięg – przeciętny. Największe rozczarowanie czeka nas jednak po włączeniu świateł drogowych: światło odbija się od znaków drogowych tak silnie, że po ponownym przełączeniu na mijania przez chwilę widzimy ciemność; świateł drogowych, zwłaszcza w czasie deszczowej pogody (więcej odblasków) lepiej nie używać. Albo podstawowe LED-y Volkswagena Golfa: światła mijania mają krótki zasięg, a granica światła i cienia jest tak ostra, że za nią jest tylko ciemność. Albo Jaguar XF: światła LED są po prostu słabe. Wniosek? Każdy reflektor LED jest inny i wcale nie ma gwarancji, że zapewnia lepsze oświetlenie niż dobry halogen. Wiele reflektorów LED-owych świeci gorzej niż przeciętne reflektory z żarówkami H7, a znakomita większość zdecydowanie gorzej niż reflektory ksenonowe z lampami o mocy 35 W. Ale nie ma się co dziwić: żadne przepisy nie nakazują przecież, by reflektor full-LED świecił lepiej niż reflektor zaprojektowany 30 lat temu i wyposażony w poczciwą żarówkę typu H4.
Ile to kosztuje?
Koszt produkcji, masa i objętość elementu to obecnie podstawowe kwestie w samochodowej branży oświetleniowej. W każdej z nich przewaga (albo potencjalna przewaga w przyszłości) reflektorów LED nad innymi rozwiązaniami jest druzgocąca. Jeśli chodzi o koszty produkcji, to np. w przypadku Renault reflektor full-LED w 2014 roku był 4 razy droższy niż reflektor halogenowy z zabudowanym LED-owym światłem do jazdy dziennej i tak samo drogi jak reflektor ksenonowy 25 W. Ale już dwa lata później wraz z kolejną generacją LED-ów przeciętny koszt reflektora full-LED był o połowę niższy; szacuje się, że około roku 2020 reflektor LED będzie w produkcji tak samo tani jak halogenowy m.in. za sprawą zmniejszenia ilości zużytych w produkcji tworzyw sztucznych (koszt tworzyw to ok. 30 proc. całkowitej ceny wyprodukowania lampy). Jednocześnie reflektory LED zajmują coraz mniej miejsca, ich obudowy są coraz płytsze. Te cechy gwarantują im świetlaną przyszłość.
Dwuwłóknowa żarówka o mocy 45/40 W, występuje w wersji 6 i 12 V. Przez lata podstawowe źródło światła w samochodach.
PIerwsza żarówka halogenowa, stosowana (coraz rzadziej) do dziś. 55 W mocy przy 12 V, 1550 lm. Niska trwałość.
Żarówka stosowana zwykle w światłach przeciwmgielnych i drogowych. Moc 55 W, strumień świetlny 1450 lm.
Przez długi czas najpopularniejsza żarówka; dwa włókna obsługują światła mijania (1000 lm) i drogowe (1650 lm).
Stosowana od 1992 roku m.in. w BMW E36, potem w wielu innych modelach, często w reflektorach opcjonalnych (osobne światła drogowe i mijania). Strumień świetlny 1500 lm.
Produkowany od 1992 roku przez Hellę i Boscha system ksenonowy opierał się na niewymiennym, zabudowanym na stałe źródle światła. Z czasem na bazie doświadczeń z nim stworzono lampy D1S i D1R (do reflektorów refleksyjnych).
Lampa wyładowcza przystosowana do reflektorów projekcyjnych zastosowana już w BMW E38 w 1994 roku, a później w wielu innych pojazdach, m.in. VW Touran (fot.). Wymaga stosowania m.in. spryskiwaczy.
Lexus LS600h zaprezentowany pod koniec 2006 roku był pierwszym seryjnym samochodem wyposażonym w LED-owe źródło światła w światłach mijania, przednich pozycyjnych oraz bocznych. Światła drogowe w tym modelu były obsługiwane przez żarówki halogenowe.
Mechanicznie sterowane reflektory diodowe o wysokiej wydajności z układem zapobiegającym oślepianiu. W praktyce lampy te realizują podobne funkcje co zaawansowane układy ksenonowe, wykorzystując jednak – inaczej niż reflektory ksenonowe – półprzewodnikowe źródło światła.
W 2012 roku za sprawą Seata Leona reflektory LED trafiły pod strzechy. Poza jedną wersją auta lampy full-LED są standardowym wyposażeniem tego modelu. Ich dopracowanie jest jednak – w przeciwieństwie do podstawowych halogenów – dyskusyjne (m.in. ekstremalne oślepianie kierowcy na „długich”!).
25-watowe ksenony to wielki krok w stronę oszczędzania i regres, jeśli chodzi o wydajność ksenonów. Lampy D5S mają napięcie zasilania 12 V, strumień świetlny 2000 lm pozwala na rezygnację ze spryskiwaczy.
W pełni elektronicznie sterowany reflektor złożony z 25 elementów świetlnych (Matrix LED) zastosowano w Audi A8. System wygasza elementy, które mogłyby oślepiać nadjeżdżających z przeciwka, zapewniając jednocześnie oświetlenie wokół obiektów, które omija. Wrażenie jest duże.