Rozwój optyki samochodowej nie stoi w miejscu. W pierwszej dekadzie XXI wieku kierowcy byli uderzani przez reflektory na diodach elektroluminescencyjnych (LED), ale teraz nastąpiło nowe wydarzenie — specjaliści stworzyli reflektory laserowe.
Czołowi producenci samochodów starają się, aby reflektory w samochodach były bardziej wydajne. Same źródła światła są oczywiście produkowane przez firmy elektroniczne, takie jak Philips, Valeo, Bosch, Osram, Hella i inne. Specjaliści ci wydzielają nawet specjalny dział, który jest odpowiedzialny za technologię laserową. Producenci samochodów i reflektorów współpracują w celu stworzenia jaśniejszych źródeł światła o dużym zasięgu działania, temperaturze barwowej znanej ludzkiemu oku i innych zaletach, które ten system wnosi do branży.
Historia rozwoju reflektorów laserowych i ich miejsce na dzisiejszym rynku
Pomysł i możliwość stworzenia nowego rodzaju oświetlenia dla samochodów pojawiły się po raz pierwszy w 2011 roku. BMW zaprezentowało wówczas koncepcyjny model o nazwie i8. Samochód był wyposażony w przedni układ optyczny z systemem laserowym. Po 3 latach sportowy samochód trafił do masowej produkcji — z silnikiem hybrydowym i nowym systemem reflektorów. Model jest w sprzedaży od 2014 roku, a bawarski producent aktywnie pracuje nad instalacją laserowych reflektorów w innych, w tym tańszych samochodach.
Kolejną firmą, która opracowuje nowy system oświetlenia i instaluje go w swoich modelach, jest Audi. Pierwszymi samochodami z laserowym oświetleniem były R18 E-tron Quattro i odpowiednio nazwany samochód koncepcyjny Sport Quattro Laserlight. Pierwszy model Audi z nowymi reflektorami jest dostępny od 2011 roku. Jego iluminatory są aktywowane tylko przy prędkościach powyżej 60 kilometrów na godzinę. Takie urządzenie jest konieczne, aby nie oślepiać innych kierowców i pieszych w mieście — reflektory będą działać tylko na autostradzie lub poza miastem. Przez resztę czasu drogę oświetlać będą zwykłe światła LED. Każdy reflektor laserowy jest wyposażony w cztery mocne diody o szerokości strumienia świetlnego 300 mikrometrów. System wytwarza niebieską wiązkę o długości fali 450 nanometrów, która jest przekształcana w białe światło o temperaturze barwowej 5500 kelwinów. Taki strumień jest najbardziej zbliżony do naturalnego światła słonecznego, dzięki czemu nie męczy oczu na drodze. Zasięg luminescencji wynosi 500 metrów.
Po raz pierwszy laserowe reflektory Audi zostały przetestowane w samochodzie wyścigowym R18 E-tron Quattro. Samochód bierze udział w wyścigach wytrzymałościowych. System laserowy został stworzony przez Osram — Special Lightning Division. Audi nie było zakłopotane faktem, że drogie oświetlenie dodaje solidną kwotę do kosztu R18 E-tron Quattro — od 2016 roku samochód jest dostępny w sprzedaży. Producenci uznali, że korzyści, jakie otrzyma nie tylko kierowca, ale także inni użytkownicy dróg, są warte tych pieniędzy. Jednocześnie samochód jest wyposażony w laserowe reflektory tylko z tyłu (oryginalna cecha modelu).
Ponadto, w 2014 roku Audi wprowadziło nazwę R8 LMX. Jest to limitowana linia sportowego coupe, wyprodukowana w liczbie 99 egzemplarzy.
Pierwszym samochodem produkcyjnym do codziennego użytku wyposażonym w laserowe reflektory było BMW i8. Od 2016 roku koszt tego modelu wynosi ponad 10 milionów rubli. Firma twierdzi, że technologia ta zapewnia wiązkę światła o długości około 600 metrów, a jej wydajność energetyczna jest o 30% wyższa niż w przypadku systemów LED.
Niedawno potwierdziły się również plotki, że BMW będzie produkować motocykle z laserowymi jednostkami świetlnymi. Będą one wyposażone w reflektory, które są dostępne od 2011 roku. Pierwszym motocyklem z takim wyposażeniem był luksusowy CES K1600GLT. Ostatni skrót w nazwie oznacza Consumer Electronics Show — jest to wystawa technologii elektronicznych, na której zaprezentowano ten model.
BMW wierzy, że technologia optyki laserowej jest przyszłością przemysłu motoryzacyjnego. Inżynierowie firmy przygotowali kilka prototypów opartych na potężnych systemach świetlnych.
Urządzenie i zasada działania reflektorów laserowych
Po raz pierwszy w samochodzie taki system oświetlenia został zainstalowany w 2011 roku. Tym samochodem jest BMW i8. Sportowy samochód został wyposażony w dwanaście niebieskich wiązek laserowych — po trzy w każdej z sekcji reflektorów.
Technologia ta opiera się na zasadzie rozpraszania światła, którą z kolei uzyskuje się dzięki zastosowaniu specjalnej substancji chemicznej — żółtego fosforu — wypełniającej wnękę reflektora. Z technicznego punktu widzenia laser wykorzystywany jest jedynie jako źródło światła — gdyby stanowił podstawę systemu, a nie był rozpraszany, oświetlacz wytwarzałby skoncentrowaną wiązkę. To właśnie dzięki rozproszeniu fali urządzenie może być wykorzystywane jako oświetlacz. Takie reflektory z generatorem laserowym nie oślepiają innych użytkowników drogi i pieszych, ale doskonale spełniają swoją funkcję. Na przykład w technologii od BMW można zauważyć, że źródła wytwarzają niebieską wiązkę, która przechodzi przez sześcienny element wypełniony fosforem. Niemal natychmiast światło zamienia się w jasną, rozproszoną emisję białego światła — reflektory te są kilkakrotnie bardziej intensywne niż inne o takim samym zużyciu energii. Wydajność jest osiągana dzięki specjalnie zaprojektowanemu odbłyśnikowi, który skupia około 99,95% światła we właściwym kierunku — na drodze przed pojazdem.
Lasery znane są z tego, że mogą oślepiać ludzi, a nawet uszkadzać różne powierzchnie swoją ukierunkowaną wiązką — powoduje to wiele kontrowersji i wątpliwości co do takiej technologii, gdy jest stosowana w reflektorach. Ale takie oświetlenie nie powoduje szkód, ponieważ skoncentrowany strumień jest używany tylko do «zapłonu» — tylko rozproszony przez żółty strumień fosforu pada na drogę. Reflektory laserowe są więc całkowicie bezpieczne i nieszkodliwe. Nie powodują obrażeń, oślepiania ani szkód. W przypadku, gdy samochód ulegnie wypadkowi, a jego optyka zostanie zniszczona, system laserowy automatycznie się wyłączy — nie ma szans, aby wiązki świeciły nierozproszone, co oznacza, że instalacja nie wyrządzi nikomu krzywdy.
Reflektory tego samego BMW i8 działają w ten sposób: dwa reflektory składają się z dwóch elementów z trzema laserami każdy, a wiązki z kolei uderzają w małe lustra, zanim zostaną przekierowane do soczewki. Pod wpływem żółtego fosforu, niebieski strumień zamienia się w biały strumień o temperaturze około 5500 Kelwinów — jest to wynik najbardziej zbliżony do naturalnego światła, jaki udało się osiągnąć inżynierom. Taka temperatura barwowa pozwala laserowym reflektorom nie męczyć oczu kierowcy i innych uczestników ruchu swoim światłem. Po odbiciu światło jest przekierowywane o 180 stopni względem źródła i trafia na drogę w postaci rozproszonego wzoru. Ta konfiguracja jest tylko jedną z wielu dopuszczalnych, więc w rzeczywistości istnieje wiele opcji dla reflektorów laserowych. Nie ma również prawie żadnych ograniczeń co do dopuszczalnego kształtu elementów optycznych — projektanci i inżynierowie mogą tworzyć konfiguracje o niemal dowolnym rozmiarze i kształcie.
Pełna moc tych reflektorów jest taka, że maksymalne możliwe emitowane światło jest tysiąc razy bardziej intensywne niż to wytwarzane przez system diodowy. Ale źródła laserowe są używane tylko w połowie mocy — jest to konieczne, aby oszczędzać energię, ponieważ zużycie energii elektrycznej przez samochód jest bardzo wysokie. Jednocześnie deklarowana żywotność reflektorów nowej generacji jest taka sama jak diod LED — 10000 godzin.
Zalety laserowych źródeł światła w samochodach
Porównując tę nowoczesną technologię z tymi już znanymi — lampami żarowymi, halogenowymi, ksenonowymi i LED (diodowymi) — można wskazać szereg różnic. Laserowe oświetlacze samochodowe mają kilka zalet, które wynikają z właściwości systemu: spójności, monochromatyczności, intensywności promieniowania i innych. Zalety w stosunku do «zwykłych» lamp:
- Źródło lasera tworzy skoncentrowaną wiązkę światła, która prawie się nie rozszerza (nie rozprasza) — pozwala to kontrolować wiązkę i oświetlać określone obszary.
- Natężenie światła takiej wiązki jest 10 razy większe niż w przypadku źródeł halogenowych, ksenonowych i diodowych. Zasięg promieniowania optyki laserowej wynosi około 600 metrów, podczas gdy «zwykłej» — nie więcej niż 300, a częściej 200 metrów. Jednocześnie przy niewielkich odległościach (przy których działają światła mijania — 60-85 metrów przed samochodem) system nie oślepia — wiązki są ściśle ukierunkowane, a gdy osoba pojawia się blisko samochodu, oświetlenie przed samochodem jest wyłączane. Dezaktywowane są dokładnie «niezbędne» elementy, w strefie działania których znajduje się obiekt.
- Jednostka laserowa zużywa o 30 procent mniej energii, wytwarzając podobną ilość światła.
- Reflektory te są najbardziej kompaktowymi reflektorami dostępnymi w 2016 roku. Powierzchnia emitująca wiązkę jest 100 razy mniejsza niż w przypadku konwencjonalnej diody. Aby uzyskać podobną moc światła, laser wymaga reflektora o średnicy 30 milimetrów, podczas gdy ksenon i halogen wymagają odpowiednio 70 i 120 milimetrów. Dzięki temu nowoczesne reflektory mogą być kompaktowe bez utraty wydajności. W BMW i8 reflektor został zmniejszony z 9 do mniej niż 3 centymetrów — na razie projektanci i inżynierowie nie zamierzają jeszcze bardziej zmniejszać rozmiaru, ale istnieje taka możliwość.
Tak więc światło lasera głównego zawsze działa w połączeniu ze złożonym i funkcjonalnym systemem elektronicznym. Urządzenie pozwala wyłączyć część promieniowania reflektora w zależności od tego, czy w jego «polu widzenia» znajduje się obiekt, jak daleko i gdzie się znajduje. System laserowy sprawia, że światło jest bezpieczniejsze i wygodniejsze dla wszystkich użytkowników dróg i pieszych.
Czy można kupić i zainstalować reflektory laserowe w samochodzie?
Pomimo wysokich kosztów produkcji, a co za tym idzie sprzedaży, taki system optyczny wzbudził zainteresowanie wielu kierowców. Niestety, w 2016 roku optyka laserowa (na głowę lub do świateł postojowych) nie jest w sprzedaży. Pomimo faktu, że niektóre światowe firmy pracują w tej dziedzinie od kilku lat, taki system można uzyskać tylko przy zakupie jednego z kilku samochodów wyposażonych w takie oświetlenie, wydanych do tej pory.
Samochody z laserowymi reflektorami
Obecnie istnieje tylko 6 samochodów z takim systemem oświetlenia. Większość z nich to prototypy lub limitowane serie.
BMW i8
Model ten jest pierwszym hybrydowym supersamochodem firmy, a także pierwszym samochodem z laserowymi reflektorami, wprowadzonym do masowej produkcji i sprzedaży. Wersja seryjna została zaprezentowana jesienią 2013 roku na targach motoryzacyjnych we Frankfurcie. Koncepcja i8 została jednak pokazana entuzjastom motoryzacji już w 2009 roku. BMW twierdzi, że ten supersamochód jest rewolucyjnym modelem w branży motoryzacyjnej: jednocześnie dla firmy, tej klasy samochodów i sfery optyki samochodowej. BMW jako pierwsze wprowadziło na rynek samochód z laserowymi reflektorami, który zapisał się w historii branży. Model kosztuje ponad 10000000 rubli.
Design i8 jest bardzo nietypowy — futurystyczny wygląd, który prawdziwy model zaczerpnął z konceptu, sprawia, że samochód wyróżnia się nawet wśród «kolegów z klasy». Nadwozie ma płynne krzywizny i linie. Podobnie jak wszystkie modele BMW, i8 ma praktyczne i ergonomiczne nadwozie i wnętrze. Współczynnik oporu aerodynamicznego nadwozia wynosi 0,26.
Układ hybrydowy samochodu składa się z 1,5-litrowego silnika benzynowego i dwóch silników elektrycznych (jeden jest potrzebny tylko do rozruchu) o łącznej mocy 362 KM. Prędkość maksymalna wynosi 120 km/h na samym zasilaniu elektrycznym i 250 km/h w trybie mieszanym. Przyspieszenie do setki zajmuje 4,4 sekundy. I8 posiada zrobotyzowaną skrzynię biegów o 6 przełożeniach.
Audi R18 E-tron Quattro
Ten wyścigowy model jest kontynuacją klasycznej gamy Audi, która została wprowadzona na rynek w 1980 roku i następnej generacji R15 TDI. W porównaniu z poprzednim modelem, R18 E-tron ma wiele cech. Pierwszą i najważniejszą jest laserowa optyka z tyłu. Reflektory są wypełnione żółtym fosforem i działają na tym samym systemie, co w innych samochodach. Przednia optyka R18 E-tron Quattro nadal składa się ze źródeł LED.
Silnik w nowym modelu to elektrycznie turbodoładowany V6 TDI, który również otrzymał ulepszone systemy magazynowania i przekształcania ciepła spalin w energię dla samochodu. Podczas opracowywania modelu R18 inżynierowie zrezygnowali z drugiego takiego urządzenia, ponieważ nie zwiększało ono wydajności.
Aerodynamika nowego Audi została znacznie poprawiona. Powodem tego jest zmniejszenie szerokości nadwozia o 10 centymetrów. Skorupa samochodu została jeszcze bardziej wzmocniona dzięki dodatkowemu materiałowi. Dodano również zawieszenie kół i ochronę przed kolizją.
Jeśli chodzi o laserowe reflektory — Audi stwierdziło, że system ten jest nowym kamieniem milowym w rozwoju wyścigu Le Mans. Dlatego firma jest przekonana, że te reflektory poprawią warunki wyścigowe.
Audi Quattro Sport Laserlight
Seria Quattro to linia samochodów wyścigowych i drogowych produkowanych przez niemiecką firmę Audi. Pierwszy model z tej serii pojawił się w 1980 roku i był produkowany do 1991 roku. Pomysł na serię został przedstawiony w 1977 roku przez inżyniera samej firmy.
Audi Quattro Sport Concept — poprzednik bazującej na nim odmiany Laserlight — został wypuszczony w 2013 roku i zaprezentowany we Frankfurcie z okazji 30-lecia gamy. Model otrzymał nowe żebra usztywniające, a także kwadratowe reflektory z diodowymi źródłami światła. Ponadto Quattro Sport wyposażono w spojler pod tylną szybą, prostokątne światła na «ogonie» samochodu, 21-calowe tarcze hamulcowe i ceramiczno-karbonowe hamulce. We wnętrzu poprzednika Laserlight można znaleźć wielofunkcyjną sportową kierownicę, 2 trójwymiarowe wyświetlacze i klimatyzację. Błotniki i drzwi samochodu wykonano z aluminium, a dach i resztę nadwozia z polimeru.
Przednia oś Quattro Sport ma pięć elementów nośnych dla każdego koła, podczas gdy tylna oś jest wyposażona w kontrolowany trapezoidalny układ zawieszenia. Model napędzany jest 4-litrowym silnikiem benzynowym i silnikiem elektrycznym o mocy odpowiednio 552 i 148 koni mechanicznych. Samochód przyspiesza do setki w 3,7 sekundy, a jego prędkość graniczna wynosi 305 km/h.
Wersja Laserlight, która bazuje na «zwykłym» Quattro Sport, charakteryzuje się specjalnym układem przednich reflektorów. W tym przypadku za światła mijania odpowiadają diody.
Audi R8 LMX
Model ten jest odpowiedzią BMW na wprowadzenie do masowej produkcji samochodu z laserowymi reflektorami. Audi R18 E-tron Quattro i Quattro Sport Laserlight to wyścigowe prototypy, a R8 LMX trafiło do sprzedaży (choć tylko w 99 egzemplarzach). Samochód ma przynieść światło masom, i to dosłownie, bo jego system oświetlenia jest jedną z najciekawszych cech modelu.
To Audi jako pierwsze zaczęło myśleć i pracować nad wyposażeniem samochodu w laserowe reflektory. Zaczęli je tworzyć jeszcze przed BMW, które, co warto podkreślić, jako pierwsze udostępniło tę optykę publicznie. Laserowe reflektory R8 LMX składają się z następujących elementów: świateł drogowych, diod głównych (światła mijania), oświetlenia bocznego, pomocniczych źródeł świateł drogowych, małego generatora laserowego i paska świateł postojowych LED. Układ reflektorów LMX jest taki sam jak w i8, ale Audi ma o 1 element więcej na każdy sektor — 4 w porównaniu do 3 w BMW. Tak czy inaczej, światło ze wszystkich źródeł jest łączone we wspólną wiązkę i doprowadzane do specjalnej płaszczyzny, która przekierowuje niebieskie światło i «barwi» je na jaśniejszy, zbliżony do białego odcień.
Laser włącza się podczas przyspieszania i jest aktywowany po przekroczeniu 60 kilometrów na godzinę. Światło emitowane jest na odległość 500 metrów, czyli znacznie dalej niż większość płaskich odcinków dróg bez zakrętów. Dlatego ten system oświetlenia jest być może nawet zbyt mocny.
Laserowa modyfikacja R8 nie jest zasadniczo nowym modelem, więc ma komponenty swojego poprzednika. Jest to 5,2-litrowy silnik (choć wymuszony — do 570 KM z 550), a także automatyczna skrzynia biegów («mechanika» nie jest już instalowana). Zewnętrznie samochód również odpowiada poprzednikowi i ogólnej koncepcji Audi.
BMW M4
Niemieckie coupe z nowoczesnym systemem oświetlenia, które zostało zaprezentowane w 2015 roku. BMW postanowiło nie poprzestawać na wyposażaniu swoich modeli w optykę laserową i przygotowuje się do wydania nowej wersji M4 (poprzednik pojawił się w 2013 roku). Samochód praktycznie nie różni się od wariantu bez nowoczesnych reflektorów.
Stylistyka M4 z laserowymi reflektorami jest zgodna z motywami całej gamy. Sportowe zderzaki i większy rozstaw kół z różnymi szerokościami dla 18-calowych kół nadają samochodowi «muskularny» wygląd. M4 bazuje na lekkim włóknie węglowym, aby poprawić prowadzenie poprzez zmniejszenie masy samochodu.
Podobnie jak poprzednia generacja — BMW M3 — czwarta generacja jest wyposażona w 3-litrowy turbodoładowany silnik benzynowy. Silnik dostarcza 431 koni mechanicznych. Moment obrotowy wzrósł o 25 procent w porównaniu z poprzednimi wersjami. Podobnie, zużycie paliwa spadło o jedną czwartą. Coupe jest wyposażone w jedną ze skrzyń biegów — manualną na 6 stopniach lub zrobotyzowaną na 7. Podwozie samochodu zostało wyregulowane przy udziale profesjonalnych zawodników, a układ jezdny uzupełniono o elektroniczny mechanizm różnicowy i technologię Servotronic dla lepszego prowadzenia.
Laserowe reflektory w tym modelu są montowane jako optyka przednia. Na zdjęciach koncepcyjnych ich emisja ma niebieski odcień, ale BMW twierdzi, że światło jest zbliżone do światła dziennego. Zasięg działania reflektorów wynosi 600 metrów.
Volkswagen Golf
Volkswagen jest pierwszym i jak dotąd jedynym producentem, oprócz BMW i Audi, który od 2016 roku pracuje z laserowymi reflektorami. Jest to ósma generacja Golfa, dla której projektanci tworzą całkowicie nowy design. Oczekuje się, że model zostanie wydany w 2017 roku. Oczekuje się, że laserowe reflektory będą montowane tylko w najdroższych egzemplarzach.
Zakłada się, że Golf 8 zostanie zbudowany w oparciu o platformę MQB, która jest wykorzystywana w Skodzie Octavii i Seacie Leonie. Producenci mogą zrezygnować z wersji trzydrzwiowej, ponieważ nie jest ona popularna w odchodzących generacjach w ostatnich latach. W kabinie znajdzie się system informacyjny sterowany gestami.
Wygląd zewnętrzny nowego modelu będzie miał bardziej agresywny przód nadwozia i ostre linie. Planowane jest dodanie diodowych świateł do jazdy dziennej do przedniego zderzaka. Zapowiedź ósmej generacji Volkswagena Golfa miała miejsce w 2016 roku.
Podsumowanie
System optyki laserowej już teraz imponuje swoimi kompaktowymi rozmiarami. Te i inne właściwości (jasność, pobór mocy i dokładność kierunku wiązki) zostaną poprawione, co umożliwi tworzenie bardzo wydajnych i wygodnych źródeł światła. Opracowywane są również powiązane technologie. Na przykład system, który śledzi obiekty w zasięgu i dostosowuje się tak, aby nie świecić na nie i nie oślepiać ludzi. System laserowy przynosi korzyści zarówno właścicielowi samochodu, jak i innym użytkownikom dróg — kierowcom i pieszym.
Похожие записи:
6 głównych parametrów wyboru oleju na sezon letni
W Europie pokochano kampera, wykonanego na bazie Łady 4×4
Ramzan Kadyrow wie dużo o dobrych samochodach: co znajduje się w garażu przywódcy Czeczenii
Rodzaje i przeznaczenie obrotomierza w samochodzie
Wodorowy silnik samochodowy: lekarstwo na uzależnienie od ropy naftowej
Co jest lepsze: gaz czy benzyna?