A járművek világítása egyre összetettebbé válik. Már régóta nem egyedül a generátor felelős a fény előállí­tásáért. Egyre több más gépcsoport is részt vesz a feladatban: ezek az autóvillamossági rendszeren keresztül kommunikálnak egymással. Ezekben a rendszerekben egyre nagyobb az elektronika szerepe, ezért a műhelyekkel szemben támasztott igények is nőnek.

 

Legfontosabb világítástechnikai fogalmak

Fényáram ®

Mértékegység: lumen [lm] A fényforrás által kisugárzott összes fényteljesítményt jelöli.

Fényerősség I

Mértékegység: kandela [cd]

A fényáram azon része, mely meghatározott irányba sugárzódik

Megvilágítás E

Mértékegység: lux [Ix]

A fellépő fényáram, valamint a megvilágí­tott felület aránya.

A megvilágítás akkor 1 Ix, ha 1 lm fény­áram egyenletesen ér 1 m2 felületet.

Fényhasznosítás rj

Mértékegység: lumen / watt [lm/W]

A fényhasznosítás azt adja meg. hogy a felvett villamos teljesít­mény milyen hatásfokkal alakul fénnyé.

Színhőmérséklet K

Mértékegység: Kelvin-fok [K]

A színhőmérséklet mértékegysége a Kelvin-fok. Minél maga­sabb az adott fényforrás hőmérséklete, a színspektrumában an­nál nagyobb a kék, és annál kisebb a vörös aránya. A melegfehér fényt adó izzó színhőmérséklete kb. 2700 K. A gázkisüléses fényforrás (D2S) 4250 K-s értéke ezzel ellentétben hidegfehér fénynek számít, melynek színe azonban közelebb áll a napfényé­hez (kb. 5600 K).

Fénysűrűség L

Mértékegység: kandela / négyzetméter [cd/m2]

A fénysűrúség az a fénybennyiség, ami a szemet egy világító vagy megvilágított felületről éri.

Fényforrások

A fényforrás egy olyan eszköz mely villamos energiából fényt ál­lít elő. Elterjedt fényforrások a vákuum izzók, a halogén izzók, a különféle ívkisüléses fényforrások, és a LED-ek.

A halogén fényforrások 8%-os hatásfoka mellett a gázkisüléses fényforrások a felvett teljesítmény 28%-át alakítják látható fén­nyé. Ezek esetében sokkal jobb a fényhasznosítás. Nemrég a LED-ek még újdonságnak számítottak, ma pedig már láthatunk teljesen LED-es fényszórót az utakon.

 

Halogén izzó típusok

 

Kis mennyiségű halogén elem, pl. jód hozzáadásával a lámpabura feketedé­se csökkenthető.

Az ún. „halogén körfolyamatnak” köszön­hetően a halogén izzók azonos élettartam mellett magasabb hőmérsékleten üze­meltethetők. így nagyobb a hatásfokuk

A halogén körfolyamat

Ha a volfram szálon áram folyik, az izzani kezd. Üzem közben a volfram szál hőmérséklete csaknem a volfrám olvadáspontjáig (kb. 3400 °C) emelkedik, miközben a szálból fém párolog el.

Az elpárolgott volfrám a forró burafal közvetlen közelében a ha­logén (jód vagy bróm) töltőgázzal reakcióba lépve fényáteresztő gázt (volfrám-halogenid) hoz létre. Ha e gáz ismét az izzószál közelébe kerül, akkor annak magas hőmérséklete miatt felbom­lik, és egyenletes volfrámréteget képez.

Ez azzal a további előnnyel is jár, hogy a töltőnyomás nagyobb lehet, ez pedig gátolja a volfrám elpárolgását.

A burán belüli ház összetétele is döntő hatással van a fény­hasznosításra. Kis mennyiségű nemesgáz, pl. xenon bevitelé­vel az izzószálról történő hőelvezetés csökkenthető.

A körfolyamat fenntarthatósága érdekében a lámpabura külső hőmérsékletének 300 °C-nak kell lennie. Ehhez a kvarcüveg anyagú burának szorosan kell körülvennie az izzószálat.

 

Két különböző halogén izzó-típus létezik.

A H1. H3. H4, H7, H9, HB3 izzók csak egyetlen izzószálat tartalmaznak. Ezeket tompí­tott világításra, ill. távfényszórókban alkalmazzák, külön-külön.

A HA és a H15 izzó két izzószálat tartalmaz: egyet a tompított, egyet pedig a távolsági fényszóró számára (a Hl5 esetében pl. nappali menetjelző és ködfényszóró).

A tompított fényszóró izzószálát fedősapkával látják el. Ennek feladata, hogy a fény vakító részét elfedje, és létrehozza a vilá­gos-sötét határvonalat.

A H1 +30/50/90 a HA+30/50/90 a hagyományos H1. ill. HA izzók továbbfejlesztett verziói, védőgáztöltéssel.

 

Előnyök/különbségek a standard izzókoz képest

• Vékonyabb izzószál
• Magasabb hőmérsékleten is üzemeltethető
• Nagyobb fénysűrűség, akár 30/50/90 %-kal több fény az autó előtt 50 - 100 méterrel; az út akár 20 méterrel hosszabb szakaszát is képes megvilágítani
• Jobb menetbiztonság éjszaka és rossz időben

A H7 izzók fénysúrűsége nagyobb, teljesítményfelvétele kisebb, fényminősége pedig jobb, mint a Hl izzóké. Az ilyen típusú izzók is kaphatók H7+30/50/90 kivitelben.

 

Bizonyos ideje kaphatóak kék fényű halo­gén izzók is.

Ezek az izzók a hagyományos halogén izzóktól eltérően hideg fehér fényt (A000 K-ig) bocsátanak ki. így közelebb állnak a napfényhez. A szem számára e fény vilá­gosabb és kontrasztosabb látást biztosít, így alkalmazásával hosszabb ideig lehet­séges a vezetés kifáradás nélkül. Mindez azonban szubjektív benyomás. Aki a fény­teljesítmény terén a maximumra törek­szik. az a + 30/50/90-es izzókkal elége­dettebb lehet.

 

LED izzók

A fénykibocsátó diódáknak sok típusa és felépítése lehet. Alkal­mazási területüktől függően a diódák felépítése, teljesítménye és élettartama is eltér. A legfontosabb LED-ek közé az alábbiak tartoznak

Diszkrét fénykibocsátó diódák

A legkorábban megjelent LED-típus az elsősorban visszajelzési célokra alkalmazott diszkrét LED. Több diódából álló csoportjait használják LED-es pontkijelzőkben, fénycsövekben és világító modulokban is. Az ilyen diódák 3, 5 és 10 mm-es méretben kap­hatók. A katód, azaz a diszkrét LED negatív pólusa onnan ismer­hető fel. hogy rövidebb az anódnál (a pozitív pólusnál), és egy le­lapított jelölés van rajta. A fény kilépési szögét a tokozás lencsealakja határozza meg.

 

SuperFlux

Az egyszerű LED-nél nagyobb teljesítményű SuperFlux LED-ek legfeljebb négy lapkát (félvezető-kristályt) tartalmaznak. A gyak­ran használt típusok közé tartozik a „Piranha" és a „Spider”. Ezt a típust nagy sugárzási szög jellemzi, és elsősorban a felületvilá­gítás területén alkalmazzák, mert a fényt síkban sugározza ki. A jó hőelvezetést négy, különállóan vezérelhető kontaktus biztosít­ja. A High Flux felépítése hosszú élettartamot tesz lehetővé. Az ilyen világítóeszköz jó hatásfokú és univerzálisan alkalmazható.

 

SMD

Az SMD az angol „Surface Mounted Device” (felületre szerelt esz­köz) rövidítése, és arra utal, hogy ezt a diódát a felületre történő telepítéseknél alkalmazzák. Az SMD LED-ek legtöbbször három­négy lapkából állnak, és forrasztott kontaktusaik a megfelelő áramköri lappal vagy csatlakozófelülettel érintkeznek. Az ilyen diódák az áramsűrűségre viszonylag érzéketlenek, ezért intenzív világítás valósítható meg velük. Az SMD-LED-ek kialakítása sok­féle lehet. A méret, a tokozás alakja, valamint a fényáram erős­sége különbözőre választható. Az SMD-diódákat csoportosan. LED-es fénycsövekben, vagy modulokban alkalmazzák. Az autó­iparban elsősorban az irányjelzőkben, a féklámpákban és a nap­pali menetjelzőkben találhatók meg.

 

Nagy teljesítményű LED

A nagy teljesítményű (angolul High Power) LED-ek nagy, 1000 mA erősségű áramokkal üzemeltethetők optimálisan. E diódákat legtöbbször fémmagos áramköri lapokra szerelik fel. Szokatlan alakjuk magas követelményeket támaszt a keletkező hő kezelé­sével szemben.

 

COB

A beépített lapkás (Chip On Board. COB) LED-ek a fénykibocsátó diódák legfejlettebb képviselői. E diódákat azért hívják így. mert közvetlenül a lapkára felszerelve helyezkednek el. Ez az ún. „kö­tegeléssel" valósítható meg: ennek során a lapkák teljesen auto­matikusan rögzítődnek az aranyozott áramköri lapra. Az ellenté­tes pólussal a kontaktus arany- vagy alumíniumhuzalon keresztül valósul meg. A COB-LED-eknél nincs szükség fény­visszaverő felületre és lencseoptikára, ezért a fénysugárzási szög itt nagyon széles. A COB-technológia legjelentősebb előnyei a nagy fényerő, a homogén megvilágítás, valamint a széleskörű alkalmazási terület.

 

Vákumizzók

Az izzók (vákuumizzók) a hősugárzókhoz tartoznak, mivel a villamos energia hatá­sára egy volfrám anyagú izzószál izzani kezd, ez bocsájtja ki a fényt.

Ahogy említettük, a standard izzók fény­teljesítménye csekély. Az elpárolgott volfrámrészecskék hatására ezen kívül a lámpabura jelentős mértékben el is feketedik, emiatt pedig az ilyen típusú izzók­nál minden fénytechnikai érték romlik, és az élettartam viszonylag alacsony lesz.

 

Gázkisüléses fényforrások

A gázkisüléses fényforrások villamos ív segítségével hoznak létre fényt.

A xenon impulzus gyújtó akár 23 KV feszültséget kapcsol a fény­forrásra, melynek hatására a fényforrásban lévő elektródák között vil­lamos ív keletkeik. A xenon nemesgáztöl­tet, valamint fémek és fém-halogenidek keveréke ionizálódik, és a villamos ív ger­jesztő hatására világítani kezd.

A váltóáram (kb. A00 Hz) ellenőrzött be­vezetése során a magas hőmérsékletek miatt a folyékony és szilárd anyagok el­párolognak. A lámpa teljes fényességét csak néhány másodperc elteltével éri el, ha már az összes alkotórész ionizálódott.

 

Annak érdekében, hogy a kontrolálatla­nul növekvő áramerősség hatására a fényforrás ne mehessen tönkre, az áram­erősséget előkapcsoló eszközzel korlá­tozni kell. A teljes fényteljesítmény eléré­se után a fizikai folyamat fenntartásához a gyújtófeszültség helyett már csak a 85 V-os üzemi feszültségre van szükség.

 

E fényforrásoknál a fényáram, a fény­hasznosítás. a fénysűrűség és az élettar­tam egyaránt jelentősen jobb, mint a ha­logén-izzóknál.

 

A gázkisüléses fényforrásokat fejlettségi szintjük szerint csopor­tosítják.

A csoportok: Dl. D2, D3 és D4. A ,D“ az angol „Discharge", azaz „kisülés" szó rövidítése. Az egyes generációk részben jelentős különbségeket mutatnak. A Dl-fényforrások - az ős-xenon fényforrások - például beépített impulzusgyújtóval rendelkeznek. A D2- fényforrások ezzel ellentétben csak magá­ból a foglalatozott világítótestből állnak, és az autóipari gázkisü­léses lámpák minden más fejlettségi szintjétől eltérően nem rendelkeznek külső üveg védőburával a kisülőcső körül. Minden más fejlettségi szint rendelkezik UV-védőburával, és ezért fel­építéséből adódóan jelentősen stabilabb.

A régi Dl-fényforrásokat gyakran cserélik le modern, beépített impulzusgyújtós D1-S/R- fényforrásokra. A környezetkímélés érdekében a Dl - és D2- fényforrások továbbfejlesztései, ill. a D3- és D4- fényforrások ma már nem tartalmaznak higanyt. A kü­lönböző villamos paraméterek miatt (42 V-os üzemi feszültség a 85 V-os helyett, azonos teljesítmény mellett) a D3-, ill. a DA-fényforrások nem üzemeltethetők a Dl - és D2-fényforrások vezérlőegységeivel.

 

Inteligens világítórendszerek

Az egyik legkorábbi, a világításhoz kapcsolódó támogató rendszer a 2003-ban bevezetett dinamikus kanyarfény volt. E rendszernél a világítómodulok a kormányszögnek megfelelően elfordulnak. Emiatt a kanyarokban a belátható terület csaknem megkétsze­reződik.

A dinamikus kanyarfény továbbfejlesztése a fejlett első világítási rendszer (Advanced Frontlighting System, AFS). Itt a kormányszögön kívül a rendszer a jármű sebességét is figyelembe veszi az út megvilágí­tásánál. E belső járműadatok alapján a VarioX®- modul hengerének köszönhetően különböző fényel­oszlások valósíthatók meg, pl. városi, országúti közlekedésnél, rossz időben, illetve autópályán.

Ennél is fejlettebb megoldás az adaptív világos-sötét határ (aHDG) funkciója. Ennél a fényeloszlást a rendszer a jármű környezetére vonatkozó külső adatok alapján hozza létre. Kamera észleli a szembe­ jövő, illetve az azonos irányba haladó járműveket, és ennek alapján a VarioX®-modul hengerét egy léptető­motor néhány ezredmásodperc alatt a szükséges állásba fordítja. így a fénykúp mindig közvetlenül a szembejövő járművek előtt, ill. az azonos irányba haladó járművek mögött végződik.

Vakításmentes távfényszóró esetén a vezető mindig bekapcsolva hagyhatja a távfényszóróját. Ha a kame­ra azt észleli, hogy más jármű is van az úton, akkor a rendszer elfordításával megkíméli azt a vakító hatás­tól.

 

A LED-ek a jövőben mindennek a fordítottját kínálhat­ják majd lehetőségként. Ezek ugyanis egyesével is működtethetők, ezért a különféle objektumok, pl. az út szélén játszó gyerekek célzottan is megvilágítha­tok. Ennek köszönhetően a vezető figyelme időben felhívható a veszélyforrásokra, így ő időben reagálhat azokra.