Oświetlenie Valeo - alternatywa dla drogich rozwiązań

Oświetlenie Valeo - idealna alternatywa dla drogich rozwiązań

W ostatniej dekadzie technologia przedniego oświetlenia w aucie zaliczyła prawdziwy skok rozwojowy. Zarówno jeśli chodzi o jakość, jak i sposób kontroli nad wiązką światła. Do 2003 roku światła w samochodzie miały dwa różne zasięgi:

• pierwszy z nich to światła mijania zwane potocznie krótkimi,
• drugi to światła drogowe zwane potocznie długimi. 

W wielu pojazdach kierowca ma do dyspozycji dodatkowe oświetlenie przeciwmgłowe, które z przodu stanowi osobny reflektor znajdujący się poniżej reflektorów głównych. We wszystkich typach świateł przednich przez lata stosowano tradycyjną żarówkę halogenową. 

Rozwój samochodów wymusił zwiększenie możliwości obserwacji przez kierowcę drogi po zapadnięciu zmierzchu. Aby ułatwić to zadanie zwiększono moc źródła światła. W przypadku żarówek halogenowych nie ma kłopotu ze podniesieniem ich mocy, a co za tym idzie zasięgu. Problem powstaje jednak w przewodach zasilających, na stykach przewodów oraz w samych elementach włączających światła.

Żarówka halogenowa o mocy 55W pobiera prąd o natężeniu 4,6 A. W przypadku dwóch żarówek ta wartość podwaja się i wynosi już prawie 10 A. Takie natężenie prądu zasilającego stanowi duże wyzwanie dla urządzeń włączających (włączniki) oraz dla styków w kostce żarówki. W przypadku zwiększenia mocy żarówki do 90-110 W (na rynku pojawiały się takie niehomologowane egzemplarze) natężenie pobieranego przez nie prądu wzrastało dwukrotnie. W efekcie przez bezpiecznik świateł przednich płynął prąd o natężeniu 20 A. W takiej sytuacji dochodzi do niebezpiecznego nagrzewania się styków w kostce nakładanej na żarówkę. To przy dłuższym użytkowaniu świateł prowadzi do jej stopienia lub nawet spalenia. Dodatkowym niebezpieczeństwem jest obciążenie termiczne samego odbłyśnika, który w takich przypadkach ciemnieje lub zaczyna się łuszczyć. 

Największym problemem jest jednak brak regulacji granicy światłocienia. Światła przystosowane do standardowych żarówek halogenowych nie oferują takiej opcji, co jest wymagane przy dużej mocy strumienia światła.

System regulacji reflektorów ksenonowych

Wspomniany system regulacji jest standardowym wyposażeniem reflektorów ksenonowych, które osiągają znacznie lepszy wydatek świetlny w porównaniu do reflektorów halogenowych. Aby nie oślepiać jadących z naprzeciwka kierowców światła te są wyposażone w sterowaną elektronicznie przysłonę, która dzięki zmianie swojego położenia modyfikuje wysokość granicy światłocienia. Na przykład w razie przewożenia ciężkiego ładunku w bagażniku następuje korekta podniesionego snopu światła.

System regulacji góra-dół jest podstawowym rodzajem adaptacji oświetlenia samochodowego. W bardziej rozbudowanych układach jak AFS (Adaptive Frontlighting Systems – Adaptacyjny System Oświetlenia Przedniego) mamy do czynienia ze sterowaniem strumieniem świetlnym nie tylko w płaszczyźnie pionowej, ale i poziomej. Takie rozwiązanie oferuje koncern Valeo.

Podstawowymi funkcjami systemu AFS są stałe światła doświetlające FBL (Fixed Bending Light). Wykorzystują one halogenowe lub ksenonowe źródła światła oraz dynamiczne światła doświetlające DBL (Dymnamic Bending Light. Dynamiczne światła doświetlające mogą być łączone ze stałymi światłami doświetlającymi. 

Działanie stałych świateł doświetlających polega na włączeniu dodatkowego strumienia świetlnego po jednej ze stron pojazdu. Aktywacja tego światła jest uzależniona od kąta skrętu kół przednich, czyli od kąta obrotu kierownicy. Oświetlenie to pozwala na poszerzenie strumienia świetlnego po stronie w którą się skręca o dodatkowe 35 do 40 stopni. Układ jest aktywowany zależnie od prędkości jazdy. System FBL nie jest systemem doświetlania zakrętów, który stanowi dodatkowe oświetlenie pod kątem 60 stopni. Jego aktywacja następuje przy niskich prędkościach samochodu oraz przy dużym kącie skrętu kół przednich. 

Światła doświetlające zakręty przy małych prędkościach składają się z żarówki, której światło jest modelowane przez dodatkową czaszę zintegrowaną z odbłyśnikiem świateł głównych lub świateł przeciwmgielnych. 

Dynamiczne światła doświetlające zintegrowane są tylko ze światłami mijania. Ich działanie polega na obrocie całego zespołu świetlnego w płaszczyźnie poziomej za pomocą silnika sterującego (silnika krokowego). Kąt obrotu zespołu świetlnego w lampie jest uzależniony od kąta obrotu kierownicy oraz prędkości samochodu. System ten jest zazwyczaj zintegrowany z oświetleniem ksenonowym. 

Architektura systemu regulacji reflektorów ksenonowych

System DBL do swojej pracy wykorzystuje informacje z następujących urządzeń:

• czujnik kąta skrętu kierownicy, którego sygnał jest wartością referencyjną do określenia kąta obrotu elementu świetlnego w lampie,
• czujniki układu ABS, które odczytują prędkość pojazdu, jako wartość progową do włączenia lub wyłączenia sterowania aktywnym oświetleniem oraz do określenie kąta obrotu elementu świetlnego,
• czujnik przyspieszeń bocznych pojazdu połączony z czujnikiem obrotu wokół osi pionowej, którego sygnały pozwalają na korektę kąta obrotu elementu świetlnego,
• czujniki położenia kół przednich i tylnych pojazdu, które dostarczają dane do kompensacji wysokości oświetlenia w przypadku załadunku pojazdu lub jazdy z pasażerami,
• kontroler oświetlenia, który steruje nim w zależności od życzenia kierowcy,
• sterownik nadwozia, który odczytuje wskazania czujników i położenia przełączników.

W przypadku wystąpienia usterek w takim układzie konieczne jest odczytanie pamięci błędów. W większości przypadków są to systemy podlegające samo diagnozie i komunikujące się ze sterownikiem za pośrednictwem sieci CAN lub innej sieci danych. Po odczycie kodów błędu konieczne jest wywołanie funkcji testowania elementów wykonawczych, co pozwala na zdiagnozowanie miejsca usterki. 

Czym jest tryb Full AFS

Od roku 2006 dzięki zmianom legislacyjnym możliwe stało się implementowanie kolejnych rozwiązań konstrukcyjnych w oświetleniu samochodowym. W połączeniu ze światłami drogowymi oraz światłami mijania można wprowadzić dodatkowe cztery tryby kontroli strumienia światła. Są one aktywowane w bardziej specyficznych warunkach jazdy. 

Autostradowy tryb jazdy polega na ukształtowaniu strumienia świetlnego w taki sposób, aby oświetlał drogę na dystansie do 120 metrów przed pojazdem i przy tym nie oślepiał pojazdów jadących z naprzeciwka. Tryb autostradowy jest aktywowany przy prędkości przekraczającej 115 km/h.

Tryb miejski jest aktywowany przy prędkości poniżej 30 km/h i polega na szerokim oświetleniu drogi przed autem. To znacznie polepsza widoczność na chodnikach i poboczach oraz eliminuje efekt czarnej dziury, czyli niewidocznej przestrzeni obok pojazdu..

Tryb zróżnicowanej pogody ma zwiększać widoczność po bokach pojazdu oraz niwelować efekt odbijania się światła od mokrej nawierzchni. Podobnym do tego trybu jest tryb „zamiejski” w którym oprócz zwiększenia widoczności po bokach podniesiony jest także zasięg świateł samochodu. 

Tryb pełnego systemu adaptacyjnego oświetlenia realizowany jest z wykorzystaniem trzech różnych świateł w lampie głównej samochodu. Aby system ten działał bez zarzutu, musi korzystać ze światła drogowego, światła mijania oraz światła autostradowego. Połączenie tych trzech trybów z możliwością regulacji oświetlenia w dwóch płaszczyznach pozwala na realizację wymienionych powyżej automatycznie sterowanych trybów pracy. 

System pełnego adaptacyjnego oświetlenia w samochodzie korzysta z następujących czujników:

• czujniki układu ABS, których sygnały decydują o wyborze trybu oświetlenia (miasto, poza miastem, autostrada),
• czujnik deszczu oraz włącznik wycieraczek, których użycie uruchamia tryb zmiennej pogody,
• czujniki położenia kół przednich i tylnych pojazdu, które dostarczają dane niezbędne do kompensacji wysokości oświetlenia w przypadku załadunku pojazdu lub jazdy z pasażerami,
• kontroler oświetlenia który steruje nim w zależności od życzenia kierowcy,
• sterownik nadwozia który odczytuje wskazania czujników oraz położenia przełączników i w zależności od jego wskazań wywierany jest wpływ na oświetlenie pojazdu.

Omijanie przeszkód z trybem aktywnego oświetlenia

Kolejnymi trybami aktywnego oświetlenia samochodu są opcje regulacji granicy światłocienia tak, aby jednocześnie:

• nie oślepiać jadących z naprzeciwka kierowców,
• nie zmniejszać odległości oświetlania drogi przed pojazdem.

W tym celu stosuje się dodatkowe przysłony umieszczone za palnikiem ksenonowym, które pozwalają na wyciemnienie pewnego pola przed pojazdem. Systemy te są zintegrowane z kamerami, które odczytują obraz z przodu pojazdu. Na podstawie zaprogramowanych wzorców określają, czy z naprzeciwka nadjeżdża pojazd. W najnowszych reflektorach z matrycowym źródłem światła wyłączane są określone bloki świetlne w celu modelowania kształtu strumienia świetlnego.

* Opracowano na podstawie informacji dostarczonych przez Valeo.