Automatyczne i adaptacyjne światła w samochodach - czym się różnią?

Pierwszym przełom na rynku samochodowego oświetlenia nastąpił już w 1924 roku, wraz z wprowadzeniem przez firmę Philips żarówki z dwoma żarnikami dającej możliwość emisji świateł mijania i drogowych. Rozwiązanie udoskonalano, wprowadzając światła asymetryczne i zwiększając ich zasięg. W latach 60. nadszedł czas na żarówki halogenowe i pierwsze systemy automatycznie przełączające światła. Dziś wiele aut ma automatyczne lub adaptacyjne światła LED. Niewielu kierowców wie, że to ostatnie rozwiązanie zawdzięczamy inżynierom Lexusa.

Zarówno system świateł z czujnikiem zmierzchu, jak i automatyczne przełączanie świateł drogowych na mijania mają służyć jednemu, podstawowemu celowi – większemu bezpieczeństwu kierowcy i wszystkich innych osób na drodze. Zwłaszcza nieoświetlonych nocą pieszych i rowerzystów. To również sposób na uniknięcie kolizji ze zwierzętami. Słowem, jeden z podstawowych sposobów na zwiększenie bezpieczeństwa jazdy.

Jeszcze większe bezpieczeństwo można uzyskać z wykorzystaniem nowocześniejszych rozwiązań. Technika oświetleniowa w samochodach ewoluowała, by doprowadzić do sytuacji w której nocą poza miastem przez cały czas możemy bezkarnie jechać na światłach drogowych, widząc każdy szczegół – ponieważ drogę oświetlają jasne diody LED – jednocześnie nie oślepiając innych kierowców. Prześledźmy historię najważniejszych rozwiązań w samochodowym oświetleniu na przestrzeni ostatnich 30 lat, zaczynając od ich definicji.

Automatyczne światła z czujnikiem zmierzchu

Automatyczne włączanie świateł to prosty system, działający w oparciu o mierzący natężenie światła czujnik zmierzchu. Dzięki niemu światła mijania są automatycznie uruchamiane w momencie gdy zapada zmrok lub auto wjedzie do tunelu. Sprawność działania tego urządzenia jest uzależniona od jego czułości. Warto też pamiętać, że system może nie zadziałać np. we mgle, kiedy – choć nie jest ciemno – widoczność wyraźnie się pogarsza i korzystanie ze świateł mijania jest konieczne.

Dziś światła z czujnikiem zmierzchu są dostępne w zdecydowanej większości obecnych na rynku samochodów. To system, który znajdziemy nawet w tanich miejskich hatchbackach.

Automatyczne światła drogowe

Układ automatycznych świateł drogowych jest rozwiązaniem bardziej zaawansowanym i niezwykle praktycznym. Występuje w coraz większej liczbie nowych samochodów obok czujnika zmierzchu i zmniejsza zaangażowanie kierowcy w obsługę świateł praktycznie do zera.

System automatycznych świateł drogowych bazuje na kamerze, która rozpoznaje oświetlenie innych pojazdów – zarówno tych nadjeżdżających z przeciwka, jak i poprzedzających auto. Na tej podstawie układ w razie konieczności sam włącza światła mijania, by nie oślepiać innych uczestników ruchu lub przełącza na światła drogowe, kiedy droga jest pusta i można uzyskać maksymalną widoczność. Dzięki takiemu rozwiązaniu kierowca nie musi ciągle operować dźwignią zmiany świateł, co w starszych autach dawało się we znaki zwłaszcza w czasie nocnego podróżowania w trasie.

Adaptacyjne światła drogowe

System automatycznych świateł drogowych automatyzuje – jak sama nazwa wskazuje – przełączanie świateł z drogowych na mijania i odwrotnie. Nie eliminuje jednak problemu, jakim jest gorsza widoczność wynikająca z chwilowego korzystania z tzw. krótkich świateł. Odpowiedzią na tę niedogodność jest jeszcze bardziej zaawansowany układ zwany systemem adaptacyjnych świateł drogowych.

Adaptacyjne reflektory mogą nie tylko samodzielnie zwiększać lub zmniejszać zasięg świateł, przełączając światła drogowe na mijania, kiedy np. wjeżdżamy do miasta, ale też zapobiegać oślepianiu kierowców i jednocześnie dobrze doświetlać zakręty czy pobocze. Zwiększają widoczność nawet o 70 procent w stosunku do aut, wyposażonych w standardowe światła ze zwykłymi żarówkami. Reflektory adaptacyjne działają w oparciu o dwie technologie generowania źródeł światła – ksenonową i LED.

Długość strumienia światła, jego kierunek oraz natężenie, może być dostosowywane do prędkości pojazdu, pory dnia, a także kierunku w jakim kierowca ma zamiar jechać. Podczas pokonywania zakrętów w mieście, więcej światła jest kierowane na boki, aby np. doświetlić skrzyżowanie. Reflektory adaptacyjne swoją karierę rozpoczęły w samochodach klasy premium. Starsze konstrukcje, bazujące na lampach ksenonowych, wymagają co pewien czas wymiany kosztujących kilkaset złotych palników. Nowsze, wyposażone w diody LED, mają nieporównywalnie większą trwałość i mogą służyć nawet przez całe życie pojazdu.

Aby móc precyzyjnie działać, adaptacyjne reflektory korzystają z wielu czujników, m.in. kąta skrętu kierownicy (doświetlanie zakrętów), prędkości, przyspieszenia, cofania, żyroskopowego deszczu, a w niektórych modelach także z nawigacji GPS. Ponadto z przedniej kamery. Mogą działać według różnych scenariuszy oświetleniowych, zależnie od warunków jazdy.

W mieście emitować krótką, ale szeroką wiązkę światła dla doświetlenia poboczy i zakrętów. Poza miastem i po przekroczeniu prędkości 50 km/h - dłuższą wiązkę światła. Najdłuższą i sukcesywnie wydłużaną na autostradzie, po przekroczeniu prędkości 90 km/h. Podczas jazdy w deszczu zasięg świateł może być krótszy, by nie oślepiać innych kierowców – a ich wiązka kierowana tak, aby uniknąć niepotrzebnych refleksów na mokrej nawierzchni. Najważniejszym elementem adaptacyjnych świateł jest aktywny system, zapobiegający oślepianiu innych uczestników ruchu, w przypadku reflektorów ksenonowych realizujący to zadanie za pomocą ruchomych przesłon.

Adaptacyjne reflektory LED

Dzięki zastosowaniu diod LED, reflektory mogą być o wiele mniejsze i mieć praktycznie dowolny kształt. Ze względu na niski pobór mocy, niższe jest również zużycie paliwa. W zależności od zastosowanych rozwiązań, reflektor LED składa się z kilku, kilkunastu lub nawet kilkudziesięciu diod LED, podzielonych na sekcje. Zależnie od potrzeb mogą być uruchamiane naprzemiennie lub jednocześnie, dla uzyskania maksymalnej siły światła i emitując odpowiedni promień. Wygaszanie części z nich może zapewnić ten sam efekt, co ruchoma przesłona. Na takiej zasadzie działają np. reflektory Matrix LED w samochodach Audi.

Pierwszym na rynku z takim rozwiązaniem był jednak japoński producent luksusowych samochodów, firma Lexus, która pokusiła się o zupełnie inną koncepcję. Dzisiaj w jej samochodach można znaleźć system BladeScan AHS, który korzysta z wirujących pryzmatów aktywnie odbijających promienie światła z zespołu znacznie mniejszej liczby diod. Efektem jest precyzyjne i selektywne oświetlenie drogi przy zastosowaniu o wiele mniejszych modułów diod LED. Pracą systemu steruje komputer, korzystający z danych, pozyskanych z czujników samochodu oraz przedniej kamery. W efekcie światła samochodu sięgają znacznie dalej, nie oślepiając przy tym innych uczestników ruchu.

Rewolucyjne światła ksenonowe (1991)

Chociaż do dziś produkowane są samochody z halogenowymi żarówkami, to rewolucji w jakości, zasięgu i jasności samochodowego oświetlenia dokonały tzw. palniki ksenonowe, zastosowane po raz pierwszy w 1991 roku w BMW serii 7. Źródłem światła nie jest w tym przypadku żarnik, lecz łuk świetlny, powstający na skutek wyładowań pomiędzy elektrodami.

Zaletą ksenonów jest dwukrotnie większa jasność, niż w przypadku halogenów oraz temperatura barwowa zbliżona do światła dziennego. Palniki ksenonowe są ponadto 10-krotnie trwalsze od żarówek halogenowych. Niestety, również o niemal tyle samo od nich droższe, ze względu na skomplikowaną konstrukcję i proces produkcji.

Reflektory z diodami LED (2007)

W 2007 roku epokę reflektorów z emitującymi białe światło diodami LED zapoczątkował Lexus. Jako pierwszy producent zamontował je w światłach mijania auta produkowanego na szeroką skalę, a dokładnie w swoim flagowym modelu LS. Luminescencyjne diody zrewolucjonizowały samochodowe oświetlenie. Są niezwykle trwałe, wytrzymalsze niż lampy ksenonowe. Dają niespotykane możliwości stosowania coraz lepiej oświetlających drogę i coraz mniejszych reflektorów. Ponadto diody LED reagują znacznie szybciej, niż konwencjonalne żarówki. Z tego powodu jeszcze przed 2007 rokiem zaczęto je stosować w światłach hamowania.

Światła LED składają się krzemowych diod emitujących światło w momencie, gdy przepływa przez nie prąd. Aby uzyskać pożądaną siłę i barwę światła, potrzebne są zespoły, składające się z wielu diod. Z kolei zastosowanie wielu diod sprawiło, że kilka lat później inżynierowie Lexusa pokusili się o stworzenie kolejnego wynalazku – adaptacyjnych świateł LED. Ale najpierw stworzyli inny system.

Adaptacyjne światła AHS (2012)

Opracowany przez japońską markę Lexus, system adaptacyjnych świateł drogowych AHS (Adaptive High-beam System) pozwala maksymalnie wykorzystać moc świateł drogowych, nie oślepiając innych użytkowników drogi. To rozwinięcie funkcji wspomnianych wcześniej automatycznych świateł drogowych (AHB - Automatic High Beam), która po wykryciu przez zamontowaną z przodu kamerę innego pojazdu samoczynnie przełącza światła drogowe na mijania, a następnie – ponownie je włącza.

Wykorzystujący wchodzącą w skład systemu czynnego bezpieczeństwa przednią kamerę, system wykrywa światła pojazdów jadących z przodu lub nadjeżdżających z przeciwka. W pierwszej wersji układu, wprowadzonej przez Lexusa w 2012 roku we flagowej limuzynie LS, system odpowiednio sterował ruchomymi przesłonami w reflektorach. Komputerowo sterowane przesłony aktywnie zmieniały kształt wiązki światła w taki sposób, aby nie oślepiała znajdujących się w zasięgu reflektorów innych pojazdów, pozostawiając w pełni oświetlony pozostały obszar drogi.

W praktyce oznaczało to, że samochód przez cały czas poruszał się na włączonych światłach drogowych, choć jadące przed nim i nadjeżdżające z przeciwka pojazdy były oświetlone tak, jakby włączone były światła mijania. Układ AHS od lat jest częścią pakietu systemów bezpieczeństwa Lexus Safety System +.

Adaptacyjne światła LED (2014)

Dwa lata po wprowadzeniu systemu AHS w reflektorach ksenonowych, firma Lexus zastosowała zmodyfikowane rozwiązanie dla reflektorów opartych na diodach LED.

W 2014 roku zaprezentowano system, w którym zamiast ruchomych przesłon zastosowano indywidualne sterowanie diodami, odpowiedzialnymi za oświetlenie poszczególnych segmentów przestrzeni przed samochodem. Praca każdej z diod jest w nim kontrolowana niezależnie i w czasie rzeczywistym. W efekcie udało się uzyskać precyzję snopa światła dochodzącą do 1,7 stopnia.

W takiej wersji system AHS korzysta z diod LED ułożonych w dwóch rzędach, jeden pod drugim. W każdym reflektorze są 24 pojedyncze źródła światła – 8 na górze i 16 na dole. Emisja jest kontrolowana indywidualnie w przypadku każdej diody i w czasie rzeczywistym. Efektem jest doskonale oświetlona droga, bez oślepiania innych kierowców. Dzisiaj taki układ znajdziemy w wielu modelach Lexusa.

Adaptacyjne światła z systemem Blade Scan (2019)

Lexus od lat wyznacza trendy w kategorii oświetlenia samochodowego. Jako pierwszy wprowadził do samochodów drogowych przednie światła LED, a także system adaptacyjnych świateł drogowych. W 2019 roku dodał do tej listy system Blade Scan AHS, który zadebiutował w odświeżonym modelu RX, a wkrótce trafi również do limuzyny LS.

Układ łączy w sobie dwa rozwiązania stosowane wcześniej przez Lexusa – bazuje na dynamicznym włączaniu i wyłączaniu wybranych diod oraz obrotowych lustrach. W efekcie może tak sterować strumieniem światła, by nie oślepiać innych kierowców, a jednocześnie jeszcze lepiej doświetlać całe otoczenie pojazdu. Sekretem systemu BladeScan są moduły, zlokalizowane w wewnętrznych narożnikach obu reflektorów. Składają się z dwóch szybko obracających się zwierciadeł o kształcie przypominającym łopatki wiatraka.

Diody LED nie kierują światła bezpośrednio do przodu, lecz po przekątnej – w stronę zwierciadeł. Dzięki synchronizacji obrotów luster oraz dynamicznemu włączaniu i wyłączaniu poszczególnych diod, pozwala to zaciemnić niektóre obszary. Zanim światło ostatecznie trafi przed samochód, przechodzi jeszcze przez soczewkę.

Dokładność strumienia światła w przypadku tego systemu dochodzi do 0,7 stopnia, a jego zastosowanie jest tańsze, niż stosowanie większej liczby diod LED. W przypadku Lexusa RX z technologią BladeScan liczba diod LED to tylko po 10 w każdym reflektorze. Dzięki Blade Scan możliwe stało się intensywne oświetlenie jeszcze większych obszarów na drodze. Dlatego nocą, kierowca Lexusa RX jest w stanie dostrzec znajdujących się na skraju drogi pieszych już z odległości 56 m, zamiast dotychczasowych 32 m.