Nowoczesne systemy oświetlenia samochodowego na CES 2013

fot. Audi

Oświetlenie samochodowe to dziedzina w której Audi od lat zajmuje wiodącą pozycję na rynku. Jako jeden z niewielu producentów, już dziś w kilku swoich modelach oferuje reflektory diodowe. Oświetleniowe technologie przyszłości rozwijane przez Audi cechują się wysoką inteligencją i są sterowane całkowicie elektronicznie.

Audi konsekwentnie wprowadza kolejne innowacje w zakresie technologii oświetlenia. Diodowe światła do jazdy dziennej czy reflektory całkowicie diodowe są dostępne w wielu modelach. Reflektory to jeden z bardziej wyrazistych elementów stylistyki marki Audi.
Są nie tylko charakterystyczne i rozpoznawalne, ale również dzięki swemu technicznemu zaawansowaniu, w dużym stopniu przyczyniają się do zapewnienia aktywnego bezpieczeństwa. Rozwiązania takie jak funkcja dynamicznego doświetlania zakrętów Audi adaptive light, już dziś reagują na warunki zewnętrzne oraz na innych uczestników ruchu drogowego.

Audi adaptive light

Funkcja dynamicznego doświetlania zakrętów Audi adaptive light, jest zintegrowana z reflektorami ksenonowymi Xenon plus. Jej sterownik reguluje ustawienie modułów reflektorów ksenonowych w taki sposób, że światło samoczynnie dostosowuje się do jazdy w terenie zabudowanym, poza nim oraz na autostradzie. Kąt ustawienia reflektorów kierowca może zaprogramować również sam. Światła do jazdy przy każdej pogodzie – zintegrowane z głównymi reflektorami – zastępują światła przeciwmgielne. Charakteryzują się dalszym zasięgiem, szerszym promieniem wiązki i zredukowaną siłą świecenia.

Szczególnie wartą podkreślenia funkcją Audi adaptive light jest płynna regulacja zasięgu wiązki. Kamera wideo rozpoznaje światła pojazdów jadących przed naszym pojazdem­ lub zbliżających się z przeciwka, a sterownik odpowiednio dopasowuje zasięg reflektorów naszego samochodu, cały czas maksymalnie oświetlając drogę.

Przełomem technicznym wdrożonym przez Audi, jest zintegrowanie sterownika reflektorów z systemem nawigacji MMI Navigation plus. System nawigacji z wyprzedzeniem odczytuje dane o drodze i przekazuje je do sterownika reflektorów. Dzięki temu, światła do jazdy po autostradzie uaktywniają się już podczas wjeżdżania na nią, oferując zwiększony zasięg. Przed skrzyżowaniami system samodzielnie włącza kierunkowskazy, a w krajach takich jak np. Anglia dostosowuje reflektory do jazdy lewostronnej.

Diodowe światła do jazdy dziennej i diodowe światła tylne

Światła do jazdy dziennej wykonane z białych diod pojawiły się po raz pierwszy w modelu Audi A8 W12. Dziś, w najróżniejszej formie dostępne są w każdym modelu. W reflektorach Audi A1 użyto po dwie diody przesyłające światło do światłowodu, przezroczystego przewodu wykonanego z tworzywa sztucznego, dzięki czemu pasmo świetlne ma jednolite kontury.

Również w Audi A7 Sportback, w przypadku opcjonalnych reflektorów diodowych, światło do jazdy dziennej ma układ linearny, wytwarzane jest jednak przez 18 pojedynczych diod i moduł wykonany z tworzywa sztucznego.

W przypadku wszystkich modeli, albo seryjnie albo opcjonalnie, Audi montuje diodowe światła tylne. Wytwarzają one wyraziste światło, dające często trójwymiarowy efekt. Diody świateł błyskawicznie osiągają pełną moc świecenia. Jeśli musimy gwałtownie zahamować, kierowca pojazdu poruszającego się za naszym Audi zyskuje dzięki temu cenne ułamki sekundy.

Kierunkowskazy ze zdynamizowanym sposobem sygnalizowania

Przy okazji liftingu sportowego modelu R8, Audi wprowadziło niedawno do produkcji seryjnej kierunkowskazy ze zdynamizowanym sposobem sygnalizowania. W przeciwieństwie do konwencjonalnych kierunkowskazów, sygnalizują one manewry
w inny, lecz bardzo czytelny sposób.

Diody dynamicznie pulsującego kierunkowskazu zapalają się sekwencyjnie i blokowo, od wewnątrz do zewnątrz, w kierunku skręcania.­ Taki sposób sygnalizacji to jasna informacja dla innych uczestników ruchu drogowego.

Kierunkowskazy zbudowane są z 30 połączonych szeregowo diod świetlnych, ułożonych w siedmiu segmentach, włączanych sekwencyjnie w odstępach 150 milisekund.­ Zalety takiego kierunkowskazu to dodatkowa informacja o kierunku skręcania, bardziej intuicyjny sposób sygnalizacji oraz większe bezpieczeństwo ruchu drogowego.

Reflektory diodowe

Budowa i zastosowanie reflektorów diodowych to obszar, w którym Audi nieprzerwanie wdraża kolejne ulepszenia. Od czasu ich wprowadzenia w sportowym modelu Audi R8, producent coraz bardziej zwiększa swoją przewagę dzięki technice. Reflektory diodowe stosuje dziś nawet w nowej serii A3. Dzięki temperaturze barwowej 5,5 tysiąca kelwinów światło diodowe przypomina światło dzienne, dlatego nie męczy oczu kierowcy.

Diody prawie w ogóle nie wymagają konserwacji, a ich żywotność jest równa żywotności pojazdu. Charakteryzują się dodatkowo niewielkim poborem energii. Światła mijania czerpią zaledwie ok. 40 W na jednostkę, 5% mniej niż najefektywniejsze dotąd reflektory ksenonowe Xenon plus.

Efektem zastosowania innowacyjnej technologii diodowej, jest zupełnie nowa stylistyka reflektorów. Światła mijania Audi A8 zbudowane są z dziesięciu pojedynczych modułów rozmieszczonych pod „skrzydłem“ – wąskim, chromowanym konturem o płynnej linii, przebiegającym łukiem przez cały reflektor. Bezpośrednio pod nim przebiega drugi łuk, składający się z 22 białych i żółtych diod pełniących jednocześnie funkcję świateł do jazdy dziennej i kierunkowskazów. Wykonane w tzw. technologii grubościankowej, mają formę homogenicznych, tworzących jednolitą całość pasów świetlnych.

Jednostka światła drogowego znajduje się powyżej „skrzydła“. Składają się na nią dwa dużej mocy 4-diodowe moduły oraz system powierzchni odbijających.

Za przełączanie świateł drogowych i mijania odpowiada jedna z funkcji wsparcia kierowcy. Światła do jazdy na autostradzie i światła doświetlające zakręty zbudowane są również z diod wysokiej mocy. Diody nie nagrzewają się zbyt mocno. Czerwone diody wytwarzają temperaturę 120 stopni Celsjusza, a białe – 150 stopni, co oznacza o wiele niższą temperaturę niż w przypadku świateł halogenowych, które mogą nagrzewać się nawet do 400 stopni. Konstruktorzy Audi zastosowali tu dodatkowo otwory wentylacyjne sprawiające, że diody oddają wytwarzane przez siebie ciepło szybie obudowy reflektorów, aby zimą nie zalegał na niej śnieg czy warstwa lodu.

Technologie oświetlenia – przyszłość

Audi już dziś prowadzi prace nad technologiami które będą wdrażane za kilka a nawet kilkanaście lat. Badania i doświadczenia koncentrują się na  trzech zasadniczych kwestiach. Po pierwsze: światła, które w przyszłości Audi zastosuje w pojazdach, będą jeszcze lepiej reagować na warunki otoczenia. Po drugie: będą się integralnie i wszechstronnie komunikować z samochodem, a tym samym zwiększać aktywne bezpieczeństwo. Po trzecie: światła będą w pełni sterowane elektronicznie, a dzięki nowym funkcjom dynamicznym staną się jeszcze bardziej praktyczne.

Reflektory diodowe Audi Matrix

Audi Matrix to projekt diodowych reflektorów wykonanych z użyciem najnowszych rozwiązań technicznych. W latach ubiegłych koncern Audi prezentował je na różnych wystawach i targach motoryzacyjnych.

Stosowana tu zasada „Matrix Beam“, polega na podziale diodowych świateł drogowych na wiele pojedynczych segmentów. Małe, pojedyncze diody, współpracujące z połączonymi­ szeregowo soczewkami lub reflektorami, zapewniają niezwykle precyzyjne oświetlenie drogi, bez konieczności zastosowania mechanizmu regulującego ich położenie. Zależnie od sytuacji są one pojedynczo włączane i wyłączane lub przyciemniane.

Potrzebnych do takiego działania informacji dostarcza im kamera, system nawigacji i zespół czujników. Jeśli w polu kamery znajdą się inne pojazdy, reflektory diodowe Audi Matrix zareagują włączeniem odpowiednich segmentów. W trudnych sytuacjach reflektory mogą nawet oświetlić przestrzeń między kilkoma pojazdami. Przed zakrętami światła drogowe reagują na dane nawigacji jeszcze zanim kierowca wykona ruch kierownicą.

Technologia „Matrix Beam“, przy odpowiednich rozmiarach i kształcie reflektorów, dzięki zastosowanej w nich dużej liczbie pojedynczych diod i ich właściwemu rozłożeniu, oferuje fascynujące możliwości.­ Dowodem wysokiej funkcjonalności jest także ich szczególna forma. Praca poszczególnych segmentów widoczna jest również z zewnątrz.

Prawdziwe wyzwanie w przypadku reflektorów „Matrix Beam“ stanowi konieczność zachowania najwyższej precyzji podczas produkcji i montażu poszczególnych elementów składowych i sterowników oraz przy łączeniu komponentów. Niezmiernie ważna jest także łączna efektywność całej jednostki oraz zapewnienie homogeniczności wiązki światła i odpowiedniej wentylacji w reflektorach. Audi potrafi sprostać wszystkim tym wyzwaniom – już w niedalekiej przyszłości to nowatorskie rozwiązanie techniczne będzie stosowane w seryjnej produkcji.

Laserowe światła tylne

W laserowych światłach tylnych źródłem światła są diody laserowe, dające jadącemu za nami pojazdowi jasny i zrozumiały sygnał. Przy dobrej widoczności, światło diod laserowych przyjmuje formę opadającego lekko na nawierzchnię drogi wachlarza, tworzącego na niej czerwony zarys, pokazujący nadjeżdżającym z tyłu kierowcom,
że muszą zachować konieczny odstęp. Pełni więc funkcję podobną do linii stop.

We mgle lub podczas ulewnego deszczu, półokrągła forma zamienia się w trójkąt. Promienie lasera widoczne są bowiem w napotykanych w powietrzu cząsteczkach wody. Laserowe światła tylne działają tutaj jak duży trójkąt ostrzegawczy.

Technologia OLED

Technologia OLED to kolejny obszar badań i osiągnięć Audi w zakresie oświetlenia pojazdów. Skrót OLED pochodzi od angielskich słów „organic light emitting diode”, w tłumaczeniu na język polski „organiczna dioda elektroluminescencyjna“. W przeciwieństwie do obecnie stosowanych diod, zbudowanych z kryształów półprzewodnikowych, wykonane są one z materiału organicznego.

Cienką warstwę takiego materiału, o grubości zaledwie kilku mikronów, nanosi się na ekstremalnie gładką powierzchnię, np. wypolerowaną szybę wyświetlacza. Po podłączeniu napięcia elektrycznego, cząsteczki oddają protony i powierzchnia się rozświetla. Emitowane światło jest rozdzielane w bardzo homogeniczny i energooszczędny sposób.­

Diody elektroluminescencyjne doskonale nadają się do użytku we wnętrzu samochodów oraz w światłach tylnych. Wykonane z nich światła zewnętrzne, nad którymi pracuje obecnie Audi, będą zarówno inteligentne, jak i atrakcyjne wizualnie. Zareagują na przykład na podchodzącego do własnego samochodu kierowcę, będą się wraz z nim poruszać i pokażą mu istotne kontury lub klamkę drzwi. Gdy kierowca wsiądzie do samochodu, dyskretne diody elektroluminescencyjne zabłysną we wnętrzu pojazdu.

The Swarm

Jedną z najbardziej zaawansowanych koncepcji wykorzystujących technologię diod elektroluminescencyjnych jest projekt nazwany „The Swarm“. Zgodnie z nim, inżynierowie Audi zamienili tył pojazdu w jedną, dużą powierzchnię świetlną. Na niej, niczym ryby
w sieci, migoczą małe punkty świetlne.

Ruchy czerwonych punktów odpowiadają ruchowi pojazdu. Gdy auto skręca w prawo, punkty również płyną na prawo. Podczas hamowania, w szybkim tempie płyną wprzód. Im szybciej jedzie samochód, tym prędzej poruszają się diody. Dzięki temu, jadący za naszym Audi kierowca, natychmiast wie jaki manewr wykonujemy.

Technologia AMOLED - Cyfrowe lusterko wewnętrzne

Przedmiotem zainteresowania Audi jest również inny wariant technologii OLED tzw. AMOLED (active matrix organic light emitting diode), czyli ulepszona wersja technologii OLED, zaczerpnięta z elektroniki użytkowej. Audi wykorzystuje ją np. w Audi R18 e-tron quattro. W kokpicie napędzanego elektrycznie wyścigowego samochodu, system składający się z kamery i monitora zastępuje lusterko wsteczne. Rozwiązane to miało swój debiut w sportowych bolidach Audi, które wystartowały
w dwudziestoczterogodzinnym wyścigu Le Mans.

W Audi R18 e-tron quattro, które nie posiada tylnego okna, w podsufitce zamontowano wykonany w technologii AMOLED wyświetlacz o wysokiej rozdzielczości. Jego ekran ma przekątną 6,8 cala, a każdym z jego ponad 600 tys. pikseli można sterować osobno. Wyświetlacz oferuje dziesięciokrotne lepszy kontrast i zużywa około 30% mniej energii niż porównywalny monitor LCD, a włącza się niezależnie od temperatury otoczenia zaledwie w przeciągu kilku mikrosekund. Razem z elementami mechanicznymi wyświetlacz ma grubość tylko siedmiu milimetrów.

Małą i lekką kamerę umieszczono z tyłu Audi R18 e-tron quattro, poniżej krawędzi dachu. Jej osłona posiada ogrzewanie zapobiegające oszronieniu i oblodzeniu. Dzięki wysokiemu zakresowi ok. 130 dB, kamera rejestruje zmiany kontrastu w zakresie takim jak ludzkie oko. Jej obiektyw o średnicy kilku milimetrów, ma znacznie szersze pole zasięgu niż zwykłe lusterko wsteczne.

Sterownik systemu, odpowiedzialny za zasilanie w energię elektryczną, tak oblicza kolory i wartości kontrastu danych dostarczanych przez kamerę, że powstały na wyświetlaczu obraz posiada doskonałą jakość i jest bogaty w detale. W ciemności sterownik zapobiega oślepianiu przez inne samochody. 

Źródło: Audi