Fot. Philips

Motoryzacyjne źródła światła od lat dostarcza wiele światowych marek sprzętu elektrycznego, choć firm projektujących, produkujących i dystrybuujących produkty o najwyższej jakości jest wciąż niewiele.

Zarówno w tym sektorze globalnego rynku, jak i zakresie wprowadzania nowych rozwiązań technicznych bezsprzecznym wciąż liderem pozostaje Philips, więc przykładami czerpanymi z jego firmowego dorobku można zilustrować całą historię i aktualną systematykę elektrycznych źródeł światła stosowanych we wszelkich rodzajach pojazdów drogowych. Najstarszą generację klasycznych żarówek "edisonowskich", świecących dzięki oporowemu rozgrzewaniu się wolframowych żarników, można tu pominąć, ponieważ należące do niej produkty pełnią dziś wyłącznie funkcje pomocnicze, i to coraz rzadziej.

Technologia halogenowa

Żarówki halogenowe stanowią nadal lwią część rynku, jeśli chodzi o wyposażenie tzw. świateł głównych. Większość samochodów w Europie i na świecie wykorzystuje właśnie to rozwiązanie ze względu na stosunkowo niski koszt zakupu części zamiennych i prostą konstrukcję. Jego wadą jest wciąż dość znaczne zużycie energii (ok. 55/60 W na 1 żarówkę, a zatem min. ok. 110–120 W na zestaw głównego oświetlenia) oraz niska trwałość w porównaniu z nowszymi konstrukcjami źródeł światła.

W tym rodzaju żarówek światło emitowane jest również przez wolframowy żarnik, lecz może on w porównaniu z wersją tradycyjną rozgrzewać się do znacznie wyższych temperatur (około 3200 K), a więc świecić jaśniej dzięki wypełnieniu bańki gazem szlachetnym z niewielkim dodatkiem halogenu (czyli fluorowca, np. jodu).

Poszczególne typy tych żarówek, przeznaczone do samochodów osobowych, ciężarówek lub motocykli, noszą oznaczenia alfanumeryczne: H1, H3, H4, H7 etc. H – oznacza w tym wypadku "halogen", cyfra – kolejną generację produktów. Na naszym rynku wciąż najbardziej popularne są żarówki H4 i H7, więc nimi zajmiemy się tu głównie, choć dostępne są już nowsze generacje.

H4 jest żarówką dwuwłóknową (dwużarnikową) – jeden żarnik odpowiedzialny jest za światła mijania, drugi – za światła drogowe. Bańkę szklaną ma większą niż wersja H7, która jest żarówką jednożarnikową, stosowaną zarówno w światłach mijania, jak i drogowych.

Obie wypełnione są mieszaniną gazów, z których głównym jest halogen. Ciśnienie w bańce wynosi ok. 5–7 barów. Wyjątkiem jest tu technologia szkła kwarcowego, wykorzystywana przez firmę Philips, gdzie ciśnienie jest dwukrotnie wyższe : ok. 10–15 barów, co zwiększa trwałość żarówki, ponieważ wolfram wolniej uwalnia się wówczas z żarnika.

W praktyce trwałość zależy też od napięcia w instalacji elektrycznej pojazdu. Nominalnie wynosi ono 12 V, jednak w rzeczywistości jest nieco wyższe i waha się od 13,2 V aż do 14 V. Wzrost napięcia o 5% może zaś powodować spadek trwałości nawet o 50%. Jeśli żarówki w samochodzie zbyt szybko się przepalają, należy sprawdzić w pierwszej kolejności stan ich zasilania.

Istotne dla trwałości mogą być także niepożądane wstrząsy i wibracje reflektora z żarówką, ponieważ powodują one przedwczesne zniszczenie żarnika.

Przede wszystkim jednak żywotność żarówki zależy od materiałów użytych do jej produkcji oraz jakości wykonania. Jedna na 3 żarówki oferowane na rynku charakteryzuje się niską jakością żarnika, niewłaściwymi tolerancjami lub nieprecyzyjnym montażem, czyli po prostu niewłaściwą jakością swej optycznej geometrii. Oprócz obniżania trwałości powoduje to niewłaściwe oświetlenie drogi oraz oślepianie innych kierowców i pieszych.

Standardowy pobór mocy żarówki, zgodny z regulacjami europejskimi, wynosi ok 55–60 W. Mimo to na rynku dostępne są żarówki halogenowe z oznaczeniami "xenon" lub "white", które charakteryzują się poborem mocy na poziomie od 60 do nawet 120 W, z czym wiąże się bardzo wysoka emisja ciepła. Zmniejsza to trwałość żarówki, a zwiększa niebezpieczeństwo samozapłonu i ryzyko zapalenia całego modułu oświetleniowego – reflektora.

Nawet przy prawidłowej konstrukcji i wykonaniu trwałość żarówki jest tym niższa, im więcej emituje ona światła. Standardowy czas pracy żarówki samochodowej to ok. 800–1000 h, lecz przy wydajności np. 100% światła może on spaść nawet do ok. 400–600 h, w zależności od konstrukcji żarnika.

Technologia ksenonowa

Ksenonowego źródła światła nie można nazywać żarówką, ponieważ nie posiada żarnika. Trafniej jest nazwać je lampą, palnikiem bądź jarznikiem.

Konstrukcję tę wprowadzono na rynek w 1991 r. jako oryginalne wyposażenie samochodów klasy premium (początek w Audi A8).

Ten rodzaj oświetlenia zapewnia kierowcy większe pole widzenia w porównaniu ze światłami halogenowymi i poprawia w ten sposób bezpieczeństwo na drodze. Lampa ksenonowa HID (High Intensity Discharge) daje dwukrotnie więcej światła niż żarówka halogenowa i zużywa o połowę mniej energii (moc pobierana 35 W) przy dłuższej żywotności. Rozsył światła jest większy nawet o 70 m w stosunku do żarówek halogenowych!

Światło w lampie ksenonowej emitowane jest przez łuk elektryczny jarzący się w gazowej atmosferze pomiędzy dwiema elektrodami (katodą i anodą). Do zajarzenia tego łuku potrzebny jest zapalnik (starter), który generuje przeskok pierwszej iskry, a potem kolejnymi wyładowaniami rozgrzewa i jonizuje gaz aż do momentu ustabilizowania się trwałego łuku. Gazem tym jest szlachetny ksenon (xenon) – stąd nazwa technologii. Niezbędny element układu stanowi tzw. balast, czyli elektroniczny transformator przetwarzający niskie napięcie z akumulatora na wysokie, potrzebne do działania lampy ksenonowej. Jego wartość startowa wynosi ok. 25 000 V, a następnie spada do poziomu 42 V lub 85 V zależnie od typu lampy ksenonowej.

Na rynku dostępne są lampy o enigmatycznych nazwach D1S, D2S, D2R – D oznacza w tym przypadku discharge, czyli wyładowanie. Lampy D1 i D3 mają wbudowany starter. D2 i D4 są jednostkami oddzielnymi bądź zintegrowanymi z elektronicznym balastem. Mimo podobnej, na pierwszy rzut oka, konstrukcji lamp D1 i D3 oraz D2 i D4 nie można stosować zamiennie. Mają bowiem różne bazy montażowe i odmienne napięcia robocze (D1 i D2 – 85 V, D3 i D4 – 42 V).

Trwałość palnika ksenonowego wynosi ok. 3000 h, a zatem jest trzykrotnie większa niż w przypadku standardowej żarówki halogenowej, lecz jego cena i skomplikowana konstrukcja sprawiają, że ewentualną wymianą powinni się zajmować wyłącznie profesjonaliści.

Według obowiązujących przepisów każdy reflektor ze strumieniem świetlnym& ponad 2000 lumenów (ksenonowe mają ok. 3000 lumenów), powinien być wyposażony w spryskiwacz oraz system samopoziomujący. Jest to konieczne, by lampy ksenonowe nie oślepiały innych uczestników ruchu.

Na rynku dostępne są tzw. HID-y lub conversion kits, emitujące światło zbliżonego do ksenonowego w samochodach wyposażonych pierwotnie w oświetlenie halogenowe. Jest to rozwiązanie nielegalne i bardzo niebezpieczne, gdyż powoduje bardzo duży pobór mocy, ryzyko spalenia reflektora, a ponadto oślepia kierowców jadących z naprzeciwka na skutek niedopasowania lamp wyładowczych do geometrii oryginalnego reflektora. Zmiana świateł halogenowych na ksenonowe wymaga zamontowania odpowiednich reflektorów, zderzaka ze spryskiwaczami oraz systemu samopoziomowania, jeśli dany model samochodu występuje w wersji z takim wyposażeniem.

Technologia LED

Jest to najnowszy wynalazek w dziedzinie oświetlenia pojazdów. LED (Light Emitting Diode), czyli po polsku dioda elektroluminescencyjna, też nie może być poprawnie nazywana żarówką LED, gdyż nie posiada żarnika ani bańki z gazem. Ten brak wszelkich części podatnych na uszkodzenia bardzo ogranicza ryzyko awarii. Światło o różnych barwach emituje w niej specjalny materiał półprzewodnikowy pod wpływem przyłożonego napięcia elektrycznego.

W motoryzacji diody LED wykorzystywane są w następujących odmianach:

• małej i średniej mocy do podświetlania wskaźników lub ekranów LCD,
• wysokiej mocy w reflektorach samochodowych.

Wszystkie źródła światła wykonane w technologii LED mają użytkową trwałość od 4 do nawet 40 razy dłuższą niż tradycyjne żarówki. Kosztują od nich drożej, ale wyższe nakłady początkowe są z nawiązką rekompensowane nie tylko dłuższą eksploatacją, lecz także zużyciem energii niższym nawet o 80%. Dla przykładu, światła do jazdy dziennej Philips zużywają jedynie 10% energii potrzebnej standardowym światłom mijania, co daje oszczędność paliwa (do 0,2 l na 100 km). Zestaw świateł DRL pobiera bowiem niecałe 14 W, a dwie żarówki halogenowe – aż 120 W. Na dodatek światła do jazdy dziennej mogą pracować nieprzerwanie do 10 tysięcy godzin.

Są już modele samochodów wyposażone fabrycznie w reflektory wykorzystujące wyłącznie technologię LED. Mowa tu nie tylko o światłach do jazdy dziennej i przeciwmgłowych, lecz również o światłach mijania i drogowych. Pierwszy taki reflektor zastosowano przy udziale firmy Philips w modelu Audi R8. W technologii LED wykonywane są również światła sygnalizacyjne, np. stopu i kierunkowskazów.

Na rynku części zamiennych i akcesoryjnych dostępne są obecnie jedynie światła do jazdy dziennej oraz diody oświetlenia wnętrza pojazdu (np. zamienniki klasycznych żarówek W5W, C5W itd.). Nie należy mieć natomiast zaufania do takich nieposiadających homologacji hybrydowych tworów, jak np. pojawiające się na aukcjach internetowych "żarówki H7 LED", czyli połączenie cokołu H7 z diodą LED SMD. Ich używanie jest nie tylko niezgodne z prawem, lecz także mało skuteczne, ponieważ nie mają one układu optycznego zgodnego z reflektorem głównym.

Zasada generalna

Wybierając wśród wielu dostępnych dziś rozwiązań oświetleniowych dla motoryzacji, warto zwracać uwagę na zalety i wady wykorzystywanych w nich różnych źródła światła. Bezwzględnie natomiast trzeba wymagać, by były one legalne, czyli homologowane i dopuszczone do ruchu drogowego. Zarówno przy zakupach tradycyjnych, jak i dokonywanych online nie wolno stosować żadnej taryfy ulgowej wobec produktów zagrażających bezpieczeństwu jazdy.

Tweet

Tarek Hamed
Marketing Manager CE Lumileds Poland