De geschiedenis van de automobiel verlichting

De kaars en olielamp

Kaarsen en olielampen werden al begin 19^e eeuw in huis toegepast maar ook op de paardenkoets en de fiets. Het lag voor de hand dat deze lichtbronnen vanaf rond 1890 ook op de eerste automobielen werden gebruikt. Zowel de kaarslamp als de olielamp, met het licht zichtbaar aan de voor-, achter- en de zijkant van de lamp, hadden hoofdzakelijk de functie om door anderen gezien te worden. De koplamp, voor beter zicht op de weg, kwam vanaf 1900 toen de carbidlamp zijn intrede deed en de snelheden toenamen. Het werd nu mogelijk s ’avonds op de onverlichte weg te gaan rijden. Onderstaande foto laat een kaarslamp zien op de Panhard Levassor Phaeton uit 1895 en is te bezichtigen in het Louwman Museum.

De kaars zit in een buisvormige houder onder de lamp. Een schroefveer onder de kaars houdt de kaars tijdens het branden op zijn plaats in de lamp tot hij geheel is opgebrand. Ook olielampen werden in die tijd veel toegepast, ze zijn minder gevoelig voor wind en geven wat meer licht dan de kaarsen. De eerste Ford Model T uit 1908 was uitgerust met olielampen als achterlicht en met carbidlampen als koplamp. Het model kreeg pas elektrische verlichting vanaf 1915. Onderstaande foto toont de De Dion-Bouton Vis à Vis 3HP uit 1899, voorzien van koperen olielampen op de zijkanten en een enkele fraaie koperen carbidlamp als koplamp aan de voorzijde.

De carbidlamp

De carbidlamp, uitgevonden door Thomas Leopold Willson in 1892, werd het eerst gebruikt voor onder andere de verlichting binnenshuis (waar nog geen elektriciteit was), in vuurtorens als baken op zee, in kolenmijnen en op de fiets. De toepassing op de automobiel kwam vanaf 1900. Carbidlampen geven hun felle witte licht bij het verbranden van acetyleengas, dat ontstaat door een chemische reactie van calcium carbid met water. In de carbidvergasser zit een onderkamer waar het korrelvormige calcium carbid is geplaatst en door middel van een deksel en een veer op zijn plaats wordt gehouden (zie tekening).

In de bovenkamer zit een waterreservoir. Met behulp van een regelventiel wordt het druppelen van het water op het calcium carbid geregeld. Het inregelen van de hoeveelheid waterdruppels bepaalt de aanmaak van het acetyleengas en daarmee ook de grootte van de vlam en de hoeveelheid licht in de lamp. Het acetyleengas loopt via een gasleiding naar de brander in de lampunit. De lamp wordt aangestoken door middel van een lucifer of een vuursteenaansteker. De vergasser en de lamp zijn vaak twee afzonderlijke units, echter, er zijn ook carbidlampen waar de vergasser en de lamp in één unit zijn ondergebracht zoals op de Spyker 60-HP uit 1903, te bezichtigen in het Louwman Museum (zie foto).

Carbidlampen geven bijzonder helder wit licht en zijn daardoor geschikt als koplamp. Ze zijn ook ongevoelig voor wind en regen. De lampen zijn echter kostbaar en vergen ook regelmatig onderhoud zoals het verwijderen van het as na het branden, het regelmatig bijvullen met water en het toevoegen van calcium carbid.

De elektrische verlichting

De eerste elektrische lampen, uitgevonden door Thomas Edison in 1879, hadden een aantal nadelen. De lamp bestond uit een gloeidraad van koolstof geplaatst in een vacuüm glazen bol. De koolstof gloeidraad had slechts een levensduur van 40 uur en het rendement, de lichtopbrengst, was erg beperkt. Vanaf 1920 is de koolstofdraad vervangen door de wolfram (tungsten) gloeidraad en kreeg de lamp een levensduur 1500 uur en de lichtopbrengst werd met zo’n 10% verbeterd.

Het eerste elektrische achterlicht kwam in 1915 en vanaf 1919 kwamen elektrische koplampen beschikbaar ter vervanging van de carbidlamp. Vanaf 1920 werden dynamo’s voor elektrisch licht op automobielen met benzinemotor gemeengoed. De elektrische koplampen en achterlichtornamenten waren in het begin als afzonderlijke units op de carrosserie geplaatst zoals ook het geval was met de carbidkoplamp en de olielampen (zie foto).

Het was vanaf de 30er jaren dat koplampen, achterlichten en richtingaanwijzers door carrosserieontwerpers in de carrosserievorm werden geïntegreerd. Soms waren er uitzonderlijke ontwerpen zoals voor de zij-richtingaanwijzers van bijvoorbeeld de Volkswagen Kever (zie foto) en de 1953 Ford Anglia.

Bij inschakeling van de richtingaanwijzer kwam een pijlvormige arm voorzien van elektrisch licht uit de middenstijl tevoorschijn om aan te geven dat men in die richting ging draaien. Een overduidelijke aanwijzing voor zowel tegemoetkomend als achteropkomend verkeer. Later werd deze constructie echter verboden, vanwege mogelijk schadeletsel aan personen door de uitstekende arm, en werden kleine zij-richtingaanwijzerlampen in de voorschermen geplaatst. Dit bleek in de praktijk toch niet een ideale plaats te zijn want vanaf 2010 verhuisden de zij-richtingaanwijzers bij nieuwe auto’s massaal van de voorschermen naar de linker en rechter buitenspiegel. Dit was mogelijk omdat wettelijk was verreist dat de buitenspiegel bij inslag omklapt om letsel te voorkomen. Uiteindelijk terug naar een ontwerp waar de richtingaanwijzer buiten de carrosserie uit steekt zoals bij de Volkswagen Kever en andere modellen uit de 50er jaren!

Net als bij carbidlampen hadden de eerste elektrische koplampen het nadeel tegenliggers te verblinden. Dit werd enigszins ondervangen door het toepassen van een parabolische reflector en een lens. In 1924 werd dit verbeterd door de uitvinding van de Bilux of Duplo lamp met 2 gloeidraden, één voor het gedimd licht en de ander voor het groot licht. De gloeidraad voor het gedimd licht is half afgeschermd en zorgt voor een lichtbundel gericht op het wegdek over een afstand van zo’n 80 meter. Tegemoetkomend verkeer ondervindt hierbij geen hinder van het licht. De gloeidraad voor het groot licht verlicht het gehele wegdek en de omgeving over een afstand van zo’n 150 meter aan de voorzijde van de auto, echter hierbij ondervindt het tegemoetkomend verkeer hinder van verblinding. Het is hierdoor niet toegestaan groot licht te gebruiken als er tegemoetkomend verkeer nadert. Straatverlichting op de wegen maken het mogelijk alleen met gedimd licht te rijden. Op onverlichte wegen is echter grootlicht vaak onmisbaar en is het handmatig omschakelen naar dimlicht bij tegemoetkomend verkeer nog steeds een handeling die vaak wordt vergeten. Het automatisch omschakelen van grootlicht naar gedimd licht en andersom is al ontwikkeld maar wordt niet veel in de productie toegepast. Daarentegen is de automatische anti-verblinding binnenspiegel al gemeengoed geworden.

Van Sealed Beam naar Halogeen

In 1940 werd de ronde sealed beam koplamp in Amerika geïntroduceerd om zodoende een standaard koplamp te verkrijgen gelijk voor alle personenauto’s. De lamp met lens, reflector en gloeidraad was ondergebracht in één enkele gesloten unit en had een standaard afmeting. In Amerika werd deze standaard koplampunit wettelijk verplicht.

Vanaf 1960 werd deze standaard koplampunit door bijna alle autofabrikanten in Europa en Japan overgenomen. Echter door de komst van de verwisselbare halogeenlamp in Europa in de zeventiger jaren veranderde dit snel. De Duplo verwisselbare H4 halogeen lamp, met 2 gloeidraden voor gedimd en grootlicht, was erg gewild in Europa door de langere levensduur en de grotere lichtopbrengst in vergelijking met de traditionele gloeilamp (zie foto H4 halogeen lamp).

Bovendien hadden auto- en lampfabrikanten in Europa, uit stylingsoogpunt, de voorkeur voor een lampconstructie met een aerodynamische vorm geïntegreerd in de carrosserie van de auto. Dit concept werd in America verboden hoofdzakelijk vanwege de complexiteit in het goedkeuren van veel verschillende koplampontwerpen. Dit leidde tot verschillende voorkant ontwerpen van de auto in Amerika en Europa zoals door de toepassing van pop-up lampen van auto’s voor de Amerikaanse markt. Uiteindelijk is Amerika vanaf 1983 ook geheel overgestapt van de sealed beam lamp op de Europese aerodynamische lampunit met een verwisselbare halogeen lamp.

De LED verlichting

De techniek van de LED (Light Emitting Diode) lamp werd uitgevonden in het begin van de 60er jaren. De eerste LED lampen in de productie van de automobiel werden toegepast vanaf 1993, aanvankelijk alleen voor de achterlichten en het derde remlicht. Het was vanaf 2004 dat LED als koplamp en dagrijverlichting (Daytime Running Lamp) werd geïntroduceerd.

De moderne LED lampen garanderen een langere levensduur (> 50.000 uur) en een betere lichtopbrengst (> 300 lumen per Watt) in vergelijking met de traditionele gloeilamp en halogeen lampen. Tevens zijn ze ongevoelig voor schokken en zijn de kosten relatief laag. De LED verlichting heeft bovendien een bijzonder voordeel nagenoeg geen opgloeitijd te hebben. Voor de veiligheid heeft dit een aanzienlijk voordeel. De traditionele gloeilamp heeft 0,3 seconden nodig om op te gloeien, bij LED verlichting is dat in minder dan een microseconde. Bij een noodstop op de snelweg bij 100 km/u snelheid zie je je voorganger met LED remlichten dus 0,3 seconden eerder wat een ‘winst’ geeft van zo’n 10 meter remafstand! Het is ook om die reden dat LED verlichting voor het (derde) remlicht verplicht werd gesteld.

Verlichting voor de veiligheid

Langzamerhand kwam er ook steeds meer wetgeving over verlichting en signalering met het doel de veiligheid te vergroten. Het gaat hierbij om zowel beter zien en als beter gezien worden. De lichtintensiteit, de kleur van het licht, de afmeting en plaats van de verschillende lichtornamenten op het voertuig werden in de wet vastgelegd om een eenheid te krijgen. Ook van de zijde van automobielfabrikanten en de verlichtingsindustrie kwamen veel suggesties voor verbeteringen zoals het automatisch afslaan van de richtingaanwijzers bij het terugdraaien van het stuurwiel en het meedraaien van de koplampen tijdens het nemen van bochten.

Ook werd de koplamp niveauregeling geïntroduceerd en later verplicht gesteld. Bij het beladen van de auto met bagage en extra passagiers komt de auto in een achterover hellende positie en wordt het tegemoetkomend verkeer door het gedimd licht verblind. De eerste auto met een zelfregelend koplampniveau was de Panhard Dyna Z uit 1954. In de zeventiger jaren werd een handmatige dashboardbediening voor de bestuurder ontwikkeld waarmee het koplampniveau elektrisch kan worden geregeld afhankelijk van de belading. Uiteindelijk kwamen er ook systemen met volledig automatische koplamp niveauregeling.

Onderzoekers zijn doorlopend bezig met het verbeteren van de automobielverlichting. In dit artikel zijn niet alle voor de auto toegepaste lichtbronnen besproken, zoals Xenon en Laser verlichting en intelligente systemen die het licht regelen naar de rij- en weersomstandigheden. Zeker is dat er steeds wordt gezocht naar lichtbronnen die ons een beter, energie efficiënter en veiliger licht in de duisternis geven.