La storia dellilluminazione automobilistica

Prima delluso dellilluminazione elettrica intorno al 1920, per la prima generazione di automobili si usavano candele, lampade a olio e lampade a carburo. Dalla candela alla lampada a LED, una passeggiata nella storia dellilluminazione automobilistica.

La candela e la lampada a olio

Candele e lampade a olio venivano gia usate in casa all inizio del XIX secolo, ma anche sulle carrozze trainate da cavalli e sulle biciclette. Era quindi naturale che queste fonti di luce venissero impiegate, a partire dal 1890 circa, anche sulle prime automobili. Sia la lampada a candela sia la lampada a olio, con la luce visibile sul davanti, sul retro e sui lati, avevano principalmente la funzione di rendere il veicolo visibile agli altri. Il faro, pensato per vedere meglio la strada, arrivo intorno al 1900, quando fece la sua comparsa la lampada a carburo e le velocita aumentarono. Da allora divenne possibile viaggiare di sera su strade non illuminate. Nella foto sottostante si vede una lampada a candela montata su una Panhard Levassor Phaeton del 1895, esposta al Louwman Museum.

La candela si trova in un supporto tubolare sotto la lampada. Una molla a vite sotto la candela la mantiene in posizione nella lampada mentre brucia, fino a quando e completamente consumata. Anche le lampade a olio erano molto usate in quel periodo: sono meno sensibili al vento e producono un po piu luce delle candele. La prima Ford Model T del 1908 era dotata di lampade a olio come fanale posteriore e di lampade a carburo come fari anteriori. Il modello ricevette lilluminazione elettrica solo a partire dal 1915. La foto sottostante mostra la De Dion-Bouton Vis a Vis 3HP del 1899, dotata di lampade a olio in rame sui lati e di una singola elegante lampada a carburo in rame come faro anteriore.

La lampada a carburo

La lampada a carburo, inventata da Thomas Leopold Willson nel 1892, fu inizialmente utilizzata tra l altro per l illuminazione degli interni (dove non c era ancora elettricita), nei fari come segnale in mare, nelle miniere di carbone e sulle biciclette. L impiego sull automobile arrivo a partire dal 1900. Le lampade a carburo producono la loro intensa luce bianca bruciando gas acetilene, che si forma tramite una reazione chimica tra carburo di calcio e acqua. Nel carburatore a carburo c e una camera inferiore in cui viene posto il carburo di calcio in granuli, mantenuto in posizione tramite un coperchio e una molla (vedi disegno).

Nella camera superiore si trova un serbatoio d acqua. Mediante una valvola di regolazione si controlla il gocciolamento dell acqua sul carburo di calcio. La regolazione della quantita di gocce d acqua determina la produzione del gas acetilene e quindi anche la dimensione della fiamma e la quantita di luce nella lampada. Il gas acetilene passa attraverso una tubazione del gas fino al bruciatore nell unita lampada. La lampada viene accesa con un fiammifero o un accendino a pietrina. Il gasogeno e la lampada sono spesso due unita separate, tuttavia esistono anche lampade a carburo in cui il gasogeno e la lampada sono riuniti in un unica unita, come sulla Spyker 60-HP del 1903, visibile al Louwman Museum (vedi foto).

Le lampade a carburo producono una luce bianca particolarmente intensa e sono quindi adatte come fari anteriori. Inoltre non sono sensibili a vento e pioggia. Tuttavia, le lampade sono costose e richiedono anche una manutenzione regolare, come la rimozione della cenere dopo luso, il rabbocco frequente dellacqua e laggiunta di carburo di calcio.

Lilluminazione elettrica

Le prime lampade elettriche, inventate da Thomas Edison nel 1879, presentavano diversi svantaggi. La lampada era composta da un filamento di carbonio inserito in un bulbo di vetro sotto vuoto. Il filamento di carbonio aveva una durata di sole 40 ore e il rendimento, cioe la resa luminosa, era molto limitato. A partire dal 1920 il filo di carbonio venne sostituito da un filamento di wolframio (tungsteno), portando la durata della lampada a 1500 ore e migliorando la resa luminosa di circa il 10%.

La prima luce posteriore elettrica apparve nel 1915 e dal 1919 divennero disponibili i fari elettrici in sostituzione della lampada a carburo. Dal 1920 le dinamo per l illuminazione elettrica sulle automobili con motore a benzina divennero di uso comune. I fari elettrici e gli ornamenti delle luci posteriori erano inizialmente montati come unita separate sulla carrozzeria, proprio come accadeva per il faro a carburo e le lampade a olio (vedi foto).

Fu dagli anni 30 che fari anteriori, fanali posteriori e indicatori di direzione vennero integrati nella forma della carrozzeria dai progettisti di carrozzerie. A volte c erano progetti eccezionali, come per gli indicatori di direzione laterali, ad esempio del Volkswagen Maggiolino (vedi foto) e della Ford Anglia del 1953.

Quando si azionava l indicatore di direzione, dal montante centrale spuntava un braccio a forma di freccia dotato di luce elettrica per indicare che ci si stava per svoltare in quella direzione. Un segnale chiarissimo sia per il traffico in arrivo che per quello che seguiva. In seguito pero questa soluzione venne vietata, per il possibile rischio di lesioni alle persone causate dal braccio sporgente, e furono montate piccole luci di direzione laterali nei parafanghi anteriori. Nella pratica pero quella non si rivelo una posizione ideale, perche dal 2010 gli indicatori di direzione laterali sulle auto nuove sono stati spostati in massa dai parafanghi agli specchietti retrovisori esterni sinistro e destro. Questo e stato possibile perche la legge richiedeva che lo specchietto esterno si ripiegasse in caso di urto per evitare lesioni. In definitiva si e tornati a un design in cui l indicatore di direzione sporge dalla carrozzeria, come nel Maggiolino Volkswagen e in altri modelli degli anni 50!

Come con le lampade a carburo, anche i primi fari elettrici avevano lo svantaggio di abbagliare chi arrivava in senso opposto. Questo venne in parte risolto con l uso di un riflettore parabolico e di una lente. Nel 1924 cio venne migliorato con l invenzione della lampada Bilux o Duplo con 2 filamenti, uno per gli anabbaglianti e l altro per gli abbaglianti. Il filamento per la luce anabbagliante e parzialmente schermato e produce un fascio luminoso diretto verso il manto stradale per una distanza di circa 80 metri. Il traffico in arrivo non subisce disturbo dalla luce. Il filamento per la luce abbagliante illumina l intera carreggiata e l ambiente circostante per una distanza di circa 150 metri davanti all auto, ma in questo caso il traffico che arriva in senso opposto viene disturbato dall abbagliamento. Per questo motivo non e consentito usare gli abbaglianti quando sopraggiunge traffico in senso contrario. L illuminazione stradale sulle strade rende possibile guidare solo con gli anabbaglianti. Sulle strade non illuminate, invece, gli abbaglianti sono spesso indispensabili e il passaggio manuale agli anabbaglianti quando arriva un veicolo in senso opposto e ancora un operazione che viene spesso dimenticata. Il passaggio automatico dagli abbaglianti agli anabbaglianti e viceversa e gia stato sviluppato, ma non viene molto applicato nella produzione. Al contrario, lo specchietto retrovisore interno auto-oscurante e ormai diventato di uso comune.

Da Sealed Beam a alogeno

Nel 1940 negli Stati Uniti venne introdotto il faro rotondo sealed beam per ottenere un faro standard uguale per tutte le autovetture. La lampada con lente, riflettore e filamento era racchiusa in ununica unita sigillata e aveva una dimensione standard. In America questa unita faro standard divenne obbligatoria per legge.

A partire dal 1960 questo gruppo ottico standard fu adottato da quasi tutti i costruttori di automobili in Europa e in Giappone. Tuttavia, con larrivo della lampada alogena sostituibile in Europa negli anni settanta, la situazione cambio rapidamente. La lampada alogena H4 Duplo sostituibile, con due filamenti per anabbaglianti e abbaglianti, era molto richiesta in Europa per la maggiore durata e la piu elevata resa luminosa rispetto alla tradizionale lampadina a incandescenza (vedi foto H4 halogeen lamp).

Inoltre, per motivi di stile, i costruttori di auto e di fari in Europa preferivano una struttura del faro con una forma aerodinamica integrata nella carrozzeria dellauto. Questo concetto fu vietato in America principalmente a causa della complessita nellomologare molti diversi progetti di fari. Cio porto a differenti design del frontale delle auto in America e in Europa, come si vide per esempio con luso dei fari a scomparsa sulle auto destinate al mercato americano. Alla fine, a partire dal 1983, anche lAmerica e passata completamente dal faro sealed beam al gruppo ottico aerodinamico di tipo europeo con lampada alogena sostituibile.

Lilluminazione a LED

La tecnologia della lampada LED (Light Emitting Diode) e stata inventata all inizio degli anni 60. Le prime lampade LED nella produzione automobilistica sono state utilizzate a partire dal 1993, inizialmente solo per i fanali posteriori e la terza luce di stop. Solo dal 2004 il LED e stato introdotto come faro anteriore e come luce di marcia diurna (Daytime Running Lamp).

Le moderne lampade a LED garantiscono una durata di vita piu lunga (> 50.000 ore) e una migliore resa luminosa (> 300 lumen per Watt) rispetto alle tradizionali lampadine a incandescenza e alle lampade alogene. Inoltre sono insensibili agli urti e i costi sono relativamente bassi. Lilluminazione a LED ha anche il particolare vantaggio di non avere praticamente tempo di accensione. Questo rappresenta un notevole vantaggio per la sicurezza. La tradizionale lampadina a incandescenza ha bisogno di 0,3 secondi per accendersi, mentre lilluminazione a LED lo fa in meno di un microsecondo. In caso di frenata di emergenza in autostrada a una velocita di 100 km/h, con i fanali di stop a LED vedi quindi il veicolo che ti precede 0,3 secondi prima, il che si traduce in un vantaggio di circa 10 metri di spazio di frenata! E anche per questo motivo che lilluminazione a LED per la terza luce di stop e stata resa obbligatoria.

Illuminazione per la sicurezza

Col tempo sono state introdotte sempre piu normative sullilluminazione e la segnalazione, con lobiettivo di aumentare la sicurezza. Si tratta sia di vedere meglio sia di essere meglio visibili. Lintensita luminosa, il colore della luce, le dimensioni e la posizione dei vari elementi luminosi sul veicolo sono stati definiti per legge per ottenere un insieme uniforme. Anche da parte dei costruttori di automobili e dellindustria dellilluminazione sono arrivate molte proposte di miglioramento, come lo spegnimento automatico degli indicatori di direzione quando il volante torna in posizione e la rotazione dei fari in curva.

Furono inoltre introdotti, e in seguito resi obbligatori, i sistemi di regolazione del livello dei fari. Quando lauto viene caricata con bagagli e passeggeri aggiuntivi, si inclina verso il retro e la luce anabbagliante finisce per abbagliare i veicoli che arrivano in senso opposto. La prima auto con un sistema di autoregolazione del livello dei fari fu la Panhard Dyna Z del 1954. Negli anni settanta venne sviluppato un comando manuale sul cruscotto che permetteva al conducente di regolare elettricamente laltezza dei fari in base al carico. In seguito comparvero anche sistemi con regolazione completamente automatica del livello dei fari.

I ricercatori lavorano continuamente al miglioramento dellilluminazione automobilistica. In questo articolo non sono state trattate tutte le sorgenti luminose utilizzate per le auto, come lilluminazione allo Xenon e Laser e i sistemi intelligenti che regolano la luce in base alle condizioni di guida e meteorologiche. E certo che si cerca costantemente di sviluppare sorgenti luminose che ci offrano una luce migliore, piu efficiente dal punto di vista energetico e piu sicura nelloscurita.