Historia oswietlenia samochodowego

Przed upowszechnieniem sie oswietlenia elektrycznego okolo 1920 roku w pierwszej generacji samochodow stosowano swiece, lampy olejowe i lampy karbidowe. Od swiecy do lampy LED, spacer przez historie oswietlenia samochodowego.

Swieca i lampa olejna

Swiece i lampy olejowe byly stosowane w domach juz na poczatku XIX wieku, ale takze w powozach konnych i na rowerach. Naturalne bylo, ze od okolo 1890 roku zrodla te zaczeto wykorzystywac takze w pierwszych automobilach. Zarowno lampa na swiece, jak i lampa olejowa, z swiatlem widocznym z przodu, z tylu i z boku lampy, mialy przede wszystkim funkcje bycia widocznym dla innych. Reflektor, zapewniajacy lepsza widocznosc drogi, pojawil sie od 1900 roku, kiedy wprowadzono lampe karbidowa i wzrosly predkosci jazdy. Od tej pory mozna bylo jezdzic wieczorem po nieoswietlonych drogach. Na ponizszym zdjeciu widoczna jest lampa na swiece na pojezdzie Panhard Levassor Phaeton z 1895 roku, ktory mozna ogladac w Louwman Museum.

Swieca znajduje sie w cylindrycznym uchwycie pod lampa. Sprezyna srubowa pod swieca utrzymuje ja na miejscu w lampie podczas spalania, az calkowicie sie wypali. Lampy olejowe byly w tamtym czasie rowniez szeroko stosowane, sa mniej wrazliwe na wiatr i daja nieco wiecej swiatla niz swiece. Pierwszy Ford Model T z 1908 roku byl wyposazony w lampy olejowe jako swiatla tylne oraz lampy karbidowe jako reflektory. Model otrzymal oswietlenie elektryczne dopiero od 1915 roku. Poniejsze zdjecie przedstawia De Dion-Bouton Vis a Vis 3HP z 1899 roku, wyposazony w miedziane lampy olejowe po bokach oraz pojedyncza, efektowna miedziana lampe karbidowa jako reflektor z przodu.

Lampa karbidowa

Lampa karbidowa, wynaleziona przez Thomasa Leopolda Willsona w 1892 roku, byla poczatkowo uzywana miedzy innymi do oswietlenia wnetrz (tam, gdzie nie bylo jeszcze elektrycznosci), w latarniach morskich jako znak na morzu, w kopalniach wegla oraz na rowerach. Zastosowanie w samochodach pojawilo sie od 1900 roku. Lampy karbidowe daja jasne biale swiatlo podczas spalania gazu acetylenowego, powstajacego w wyniku reakcji chemicznej weglika wapnia z woda. W generatorze karbidu znajduje sie dolna komora, w ktorej umieszczony jest granulowany weglik wapnia, utrzymywany na miejscu za pomoca pokrywy i sprezyny (patrz rysunek).

W gornym zbiorniku znajduje sie rezerwuar wody. Za pomoca zaworu regulacyjnego ustawia sie kapanie wody na weglik wapnia. Ustawienie ilosci kropel wody decyduje o wytwarzaniu gazu acetylenowego, a tym samym o wielkosci plomienia i ilosci swiatla w lampie. Gaz acetylenowy plynie przewodem gazowym do palnika w zespole lampy. Lampa jest odpalana zapalka lub zapalniczka krzesiwowa. Wytwornica gazu i lampa sa czesto dwoma oddzielnymi zespolami, jednak istnieja tez lampy na karbid, w ktorych wytwornica i lampa sa umieszczone w jednym zespole, tak jak w modelu Spyker 60-HP z 1903 roku, ktory mozna ogladac w Louwman Museum (patrz zdjecie).

Lampy karbidowe daja wyjatkowo jasne biale swiatlo i dlatego nadaja sie jako reflektory. Sa takze odporne na wiatr i deszcz. Lampy sa jednak kosztowne i wymagaja regularnej konserwacji, takiej jak usuwanie popiolu po wypaleniu, regularne uzupelnianie wody oraz dodawanie weglika wapnia.

Oswietlenie elektryczne

Pierwsze lampy elektryczne, wynalezione przez Thomasa Edisona w 1879 roku, mialy szereg wad. Lampa skladala sie z zarowki z weglowym zarznikiem umieszczonym w szklanej bance prozniowej. Weglowy zarznik mial zaledwie 40 godzin zycia, a sprawnosc, czyli ilosc emitowanego swiatla, byla bardzo ograniczona. Od okolo 1920 roku zarznik weglowy zostal zastapiony zarznikiem wolframowym (tungstenowym), dzieki czemu zywotnosc lampy wzrosla do 1500 godzin, a wydajnosc swietlna poprawila sie o okolo 10%.

Pierwsze elektryczne swiatlo tylne pojawilo sie w 1915 roku, a od 1919 roku dostepne byly elektryczne reflektory, ktore zastepowaly lampy karbidowe. Od 1920 roku dynama do oswietlenia elektrycznego w samochodach z silnikiem benzynowym staly sie powszechne. Elektryczne reflektory i ozdobne swiatla tylne byly poczatkowo montowane na nadwoziu jako oddzielne elementy, podobnie jak w przypadku reflektorow karbidowych i lamp olejowych (patrz zdjecie).

Od lat 30. reflektory, swiatla tylne i kierunkowskazy byly integrowane w ksztalt nadwozia przez projektantow karoserii. Zdarzaly sie jednak wyjatkowe rozwiazania, jak w przypadku bocznych kierunkowskazow na przyklad w Volkswagenie Garbusie (patrz zdjecie) i Fordzie Anglia z 1953 roku.

Po wlaczeniu kierunkowskazu z srodkowego slupka wysuwalo sie ramie w ksztalcie strzalki z oswietleniem elektrycznym, aby zasygnalizowac, w ktora strone pojazd zamierza skrecic. Bylo to bardzo wyrazne oznaczenie zarowno dla nadjezdzajacego z przeciwka, jak i dla jadacego z tylu ruchu. Pozniej jednak taka konstrukcja zostala zakazana ze wzgledu na mozliwe obrazenia osob spowodowane wystajacym ramieniem i w blotnikach przednich zamontowano male boczne lampy kierunkowskazow. W praktyce okazalo sie to jednak nieidealnym rozwiazaniem, poniewaz od 2010 roku w nowych samochodach boczne kierunkowskazy masowo przenoszono z blotnikow na lewe i prawe lusterko zewnetrzne. Bylo to mozliwe, poniewaz przepisy wymagaly, aby lusterko zewnetrzne skladalo sie przy uderzeniu, aby zapobiec urazom. Ostatecznie wrocilo sie wiec do rozwiazania, w ktorym kierunkowskaz wystaje poza karoserie, tak jak w Volkswagenie Garbusie i innych modelach z lat piecdziesiatych!

Podobnie jak w przypadku lamp karbidowych, pierwsze elektryczne reflektory mialy te wade, ze oslepialy kierowcow nadjezdzajacych z naprzeciwka. Czesciowo rozwiazano to poprzez zastosowanie parabolicznego reflektora i soczewki. W 1924 roku udoskonalono to dzieki wynalezieniu zarowki Bilux lub Duplo z dwoma zarowkami zarnika: jedna do swiatel mijania, a druga do swiatel drogowych. Zarnik swiatel mijania jest czesciowo przesloniety i wytwarza wiazke swiatla skierowana na nawierzchnie drogi na odleglosc okolo 80 metrow. Dzieki temu kierowcy nadjezdzajacy z naprzeciwka nie sa oslepiani. Zarnik swiatel drogowych oswietla cala jezdnie i jej otoczenie na odleglosc okolo 150 metrow przed samochodem, jednak w tym trybie kierowcy nadjezdzajacy z naprzeciwka sa oslepiani. Z tego powodu nie wolno uzywac swiatel drogowych, gdy z naprzeciwka nadjezdza inny pojazd. Oswietlenie uliczne na drogach sprawia, ze mozna jezdzic jedynie na swiatlach mijania. Na nieoswietlonych drogach swiatla drogowe sa jednak czesto niezbedne, a reczne przelaczanie na swiatla mijania przy mijaniu pojazdow nadjezdzajacych z naprzeciwka nadal jest czynnoscia, o ktorej czesto sie zapomina. Automatyczne przelaczanie swiatel drogowych na mijania i odwrotnie zostalo juz opracowane, ale nie jest szeroko stosowane w produkcji. Natomiast automatyczne lusterko wsteczne z funkcja przeciwoslepieniowa stalo sie juz powszechnym rozwiazaniem.

Od Sealed Beam do halogenu

W 1940 roku w Stanach Zjednoczonych wprowadzono okragly reflektor typu sealed beam, aby uzyskac standardowy reflektor jednakowy dla wszystkich samochodow osobowych. Zarowka z soczewka, reflektorem i zarzeniem byla umieszczona w jednej zamknietej jednostce o standardowym rozmiarze. W USA ten standardowy reflektor zostal wprowadzony jako obowiazkowy przepisami prawa.

Od 1960 roku ten standardowy zespol reflektorow zostal przejety przez prawie wszystkich producentow samochodow w Europie i Japonii. Jednak wraz z pojawieniem sie wymiennej zarowki halogenowej w Europie w latach siedemdziesiatych sytuacja szybko sie zmienila. Wymienna podwojna zarowka halogenowa H4, z dwoma zarowkami do swiatel mijania i drogowych, byla w Europie bardzo pozadana ze wzgledu na dluzsza zywotnosc i wiekszy strumien swiatla w porownaniu z tradycyjna zarowka zarowa (patrz zdjecie zarowki halogenowej H4).

Ponadto producenci samochodow i lamp w Europie, z punktu widzenia stylizacji, preferowali konstrukcje lamp o oplywowym ksztalcie zintegrowanym z nadwoziem samochodu. Koncepcja ta zostala w Ameryce zakazana glownie ze wzgledu na zlozonosc procesu zatwierdzania wielu roznych projektow reflektorow. Doprowadzilo to do powstania odmiennych projektow przedniej czesci samochodu w Ameryce i w Europie, na przyklad poprzez zastosowanie wysuwanych lamp w samochodach przeznaczonych na rynek amerykanski. Ostatecznie od 1983 roku Ameryka calkowicie przeszla z reflektorow typu sealed beam na europejskie oplywowe zespoly lampowe z wymienna zarowka halogenowa.

Oswietlenie LED

Technologia lamp LED (Light Emitting Diode) zostala wynaleziona na poczatku lat 60. Pierwsze lampy LED w produkcji samochodowej zaczeto stosowac od 1993 roku, poczatkowo jedynie w swiatlach tylnych i trzecim swietle stopu. Od 2004 roku LED zaczeto wprowadzac jako reflektory przednie oraz swiatla do jazdy dziennej (Daytime Running Lamp).

Nowoczesne lampy LED gwarantuja dluzsza zywotnosc (> 50 000 godzin) oraz lepsza wydajnosc swietlna (> 300 lumenow na wat) w porownaniu z tradycyjnymi zarowkami i lampami halogenowymi. Sa takze odporne na wstrzasy, a ich koszt jest stosunkowo niski. Oswietlenie LED ma ponadto szczegolna zalete praktycznie brak czasu nagrzewania. Dla bezpieczenstwa ma to znaczaca przewage. Tradycyjna zarowka potrzebuje 0,3 sekundy, aby sie rozswiecic, natomiast w przypadku oswietlenia LED dzieje sie to w mniej niz mikrosekunde. Przy gwaltownym hamowaniu na autostradzie przy predkosci 100 km/h widzisz pojazd przed soba z tylnymi swiatlami LED o 0,3 sekundy wczesniej, co daje zysk okolo 10 metrow drogi hamowania! Z tego wlasnie powodu oswietlenie LED zostalo wprowadzone jako obowiazkowe dla trzeciego swiatla stop.

Oswietlenie dla bezpieczenstwa

Stopniowo pojawialo sie coraz wiecej przepisow dotyczacych oswietlenia i sygnalizacji, majacych na celu zwiekszenie bezpieczenstwa. Chodzi tu zarowno o lepsza widocznosc drogi, jak i o to, aby pojazd byl lepiej widoczny dla innych. W przepisach okreslono natezenie swiatla, jego kolor, wymiary oraz umiejscowienie poszczegolnych elementow oswietlenia na pojezdzie, aby uzyskac jednolite standardy. Ze strony producentow samochodow oraz przemyslu oswietleniowego pojawilo sie takze wiele propozycji ulepszen, takich jak automatyczne wylaczanie kierunkowskazow po wyprostowaniu kierownicy czy skretne reflektory, ktore podazaja za torem jazdy w zakretach.

Wprowadzono takze regulacje poziomu reflektorow, a pozniej ja obowiazkowo stosowano. Przy zaladowaniu samochodu bagazem i dodatkowymi pasazerami auto ustawia sie w pozycji pochylonej do tylu, przez co swiatla mijania oslepiaja nadjezdzajacy z przeciwka ruch. Pierwszym samochodem z samoregulujacym sie poziomem reflektorow byl Panhard Dyna Z z 1954 roku. W latach siedemdziesiatych opracowano reczne sterowanie z deski rozdzielczej, dzieki ktoremu kierowca mogl elektrycznie regulowac wysokosc swiatel w zaleznosci od obciazenia pojazdu. Ostatecznie pojawily sie takze systemy z calkowicie automatyczna regulacja poziomu reflektorow.

Badacze nieustannie pracuja nad udoskonalaniem oswietlenia samochodowego. W tym artykule nie omowiono wszystkich zrodel swiatla stosowanych w samochodach, takich jak oswietlenie ksenonowe i laserowe oraz inteligentne systemy, ktore dostosowuja swiatlo do warunkow jazdy i pogody. Pewne jest, ze stale poszukuje sie zrodel swiatla, ktore zapewnia nam lepsze, bardziej energooszczedne i bezpieczniejsze swiatlo w ciemnosci.