A historia da iluminacao automotiva

Antes do uso da iluminacao eletrica por volta de 1920, a primeira geracao de automoveis utilizava velas, lampadas a oleo e lampadas de carbureto. Da vela a lampada de LED, um passeio pela historia da iluminacao automotiva.

A vela e a lamparina a oleo

Velas e lampadas a oleo ja eram usadas em casa desde o inicio do seculo 19, mas tambem nas carruagens e nas bicicletas. Era natural que essas fontes de luz, a partir de cerca de 1890, tambem fossem utilizadas nos primeiros automoveis. Tanto a lampada de vela quanto a lampada a oleo, com a luz visivel na parte dianteira, traseira e lateral da lampada, tinham principalmente a funcao de tornar o veiculo visivel para os outros. O farol, para melhor visibilidade da estrada, surgiu a partir de 1900, quando a lampada de carbureto foi introduzida e as velocidades aumentaram. A partir de entao tornou se possivel dirigir a noite em estradas sem iluminacao. A foto abaixo mostra uma lampada de vela no Panhard Levassor Phaeton de 1895, que pode ser visto no Museu Louwman.

A vela fica em um suporte tubular embaixo da lampada. Uma mola de compressao embaixo da vela mantem a vela em seu lugar na lampada enquanto queima, ate estar completamente consumida. Lampioes a oleo tambem eram muito usados naquela epoca, pois sao menos sensiveis ao vento e emitem um pouco mais de luz do que as velas. O primeiro Ford Model T de 1908 vinha equipado com lampioes a oleo como luz traseira e com lampadas de carbureto como farois. O modelo so passou a ter iluminacao eletrica a partir de 1915. A foto abaixo mostra o De Dion-Bouton Vis a Vis 3HP de 1899, equipado com lampioes de oleo de cobre nas laterais e um unico e belo farol de carbureto de cobre na dianteira.

A lampada de carbureto

A lampada de carbureto, inventada por Thomas Leopold Willson em 1892, foi usada primeiro para, entre outras coisas, iluminacao de interiores (onde ainda nao havia eletricidade), em farois como sinalizacao no mar, em minas de carvao e em bicicletas. O uso em automoveis comecou a partir de 1900. As lampadas de carbureto produzem sua luz branca intensa ao queimar gas acetileno, que surge de uma reacao quimica entre carbureto de calcio e agua. No carburador de carbureto ha uma camara inferior onde o carbureto de calcio em forma de graos e colocado e mantido no lugar por meio de uma tampa e uma mola (veja o desenho).

No compartimento superior ha um reservatorio de agua. Com a ajuda de uma valvula de regulacao, o gotejamento da agua sobre o carbeto de calcio e controlado. O ajuste da quantidade de gotas de agua determina a producao do gas acetileno e, com isso, tambem o tamanho da chama e a quantidade de luz na lampada. O gas acetileno passa por uma tubulacao de gas ate o queimador na unidade da lampada. A lampada e acesa com um fosforo ou um isqueiro de pederneira. O gasificador e a lampada sao frequentemente duas unidades separadas; porem, tambem existem lampadas de carbeto em que o gasificador e a lampada estao reunidos em uma unica unidade, como no Spyker 60-HP de 1903, em exposicao no Louwman Museum (ver foto).

Lamps de carbeto produzem uma luz branca especialmente intensa e por isso sao adequadas como farol. Elas tambem sao insensiveis a vento e chuva. No entanto, as lamps sao caras e exigem manutencao regular, como remover a cinza apos o uso, reabastecer agua com frequencia e adicionar carbeto de calcio.

A iluminacao eletrica

As primeiras lampadas eletricas, inventadas por Thomas Edison em 1879, tinham varias desvantagens. A lampada consistia em um filamento de carbono colocado em um bulbo de vidro a vacuo. O filamento de carbono tinha uma vida util de apenas 40 horas e a eficiencia, isto e, o fluxo luminoso, era muito limitada. A partir de 1920, o fio de carbono foi substituido pelo filamento de wolframio (tungstenio) e a lampada passou a ter uma vida util de 1500 horas, com um aumento de cerca de 10% na emissao de luz.

A primeira luz traseira eletrica surgiu em 1915 e a partir de 1919 passaram a estar disponiveis farois eletricos para substituir a lampada de carbureto. A partir de 1920, os dínamos para iluminacao eletrica em automoveis com motor a gasolina tornaram-se comuns. Os farois eletricos e os ornamentos de luz traseira eram inicialmente instalados como unidades separadas na carroceria, assim como acontecia com o farol de carbureto e as lampadas a oleo (ver foto).

Foi a partir dos anos 30 que farois dianteiros, lanternas traseiras e indicadores de direcao passaram a ser integrados ao formato da carroceria pelos designers de carroceria. As vezes havia projetos excepcionais, como os indicadores de direcao laterais do Volkswagen Fusca (veja foto) e do Ford Anglia de 1953.

Quando se acionava o indicador de direcao, um braco em forma de seta com luz eletrica saia do pilar central para mostrar que se ia virar naquela direcao. Uma indicacao clarissima tanto para o trafego que vinha em sentido contrario quanto para o que vinha atras. Mais tarde, no entanto, essa construcao foi proibida, devido ao possivel risco de ferimentos causados pelo braco saliente, e pequenas luzes de indicador de direcao lateral foram instaladas nos para-lamas dianteiros. Na pratica, isso acabou nao sendo o local ideal, pois a partir de 2010 os indicadores de direcao laterais dos carros novos passaram em massa dos para-lamas para os espelhos retrovisores externos esquerdo e direito. Isso foi possivel porque a lei passou a exigir que o espelho externo se dobrasse em caso de impacto para evitar ferimentos. No fim das contas, um retorno a um desenho em que o indicador de direcao se projeta para fora da carroceria, como no Volkswagen Fusca e em outros modelos dos anos 50!

Assim como acontecia com as lampadas de carbureto, os primeiros farois eletricos tinham a desvantagem de ofuscar os veiculos que vinham em sentido contrario. Isso foi parcialmente resolvido com o uso de um refletor parabolico e de uma lente. Em 1924 isso foi melhorado com a invencao da lampada Bilux ou Duplo, com 2 filamentos, um para o facho baixo e outro para o facho alto. O filamento do facho baixo e parcialmente protegido e produz um feixe de luz direcionado para o piso da estrada, cobrindo uma distancia de cerca de 80 metros. Os veiculos que vem em sentido contrario nao sofrem com ofuscamento nesse modo. O filamento do facho alto ilumina toda a pista e a area ao redor, numa distancia de cerca de 150 metros a frente do carro, porem nesse caso o trafego que vem em sentido contrario sofre com o ofuscamento. Por isso nao e permitido usar o facho alto quando ha veiculos se aproximando em sentido contrario. A iluminacao publica nas vias permite dirigir apenas com o facho baixo. Em estradas sem iluminacao, no entanto, o facho alto costuma ser indispensavel, e a comutacao manual para o facho baixo diante de veiculos que se aproximam ainda e uma acao que muitas vezes e esquecida. A comutacao automatica entre facho alto e facho baixo ja foi desenvolvida, mas ainda e pouco aplicada na producao. Em contrapartida, o retrovisor interno com funcao automatica anti-ofuscamento ja se tornou algo comum.

De sealed beam para halogena

Em 1940 foi introduzido nos Estados Unidos o farol redondo do tipo sealed beam, com o objetivo de padronizar o farol de todos os automoveis de passeio. A lampada com lente, refletor e filamento ficava reunida em uma unica unidade selada e tinha um tamanho padrao. Nos Estados Unidos, essa unidade padrao de farol tornou-se obrigatoria por lei.

A partir de 1960, esta unidade padrao de farol foi adotada por quase todos os fabricantes de automoveis na Europa e no Japao. Porem, com o surgimento da lampada halogena substituivel na Europa nos anos setenta, isso mudou rapidamente. A lampada halogena Duplo H4 substituivel, com 2 filamentos para luz baixa e alta, tornou se muito popular na Europa devido a sua maior durabilidade e ao maior fluxo luminoso em comparacao com a lampada incandescente tradicional (veja foto H4 halogeen lamp).

Alem disso, por motivos de estilo, os fabricantes de carros e de lampadas na Europa preferiam uma construcao de farol com formato aerodinamico integrado a carroceria do veiculo. Esse conceito foi proibido na America principalmente devido a complexidade de aprovar muitos desenhos diferentes de farois. Isso levou a diferentes desenhos da dianteira dos carros na America e na Europa, como se ve pelo uso de farois escamoteaveis em carros destinados ao mercado americano. Por fim, a partir de 1983, a America tambem passou a abandonar completamente o farol sealed beam em favor do conjunto de farol aerodinamico europeu com lampada halogena substituivel.

A iluminacao LED

A tecnologia da lampada LED (Light Emitting Diode) foi inventada no inicio dos anos 60. As primeiras lampadas LED na producao automobilistica comecaram a ser usadas a partir de 1993, inicialmente apenas nas lanternas traseiras e na terceira luz de freio. Foi a partir de 2004 que o LED passou a ser introduzido como farol e luz diurna (Daytime Running Lamp).

As modernas lampadas LED garantem uma vida util mais longa (> 50.000 horas) e um melhor rendimento luminoso (> 300 lumens por Watt) em comparacao com as lampadas incandescentes tradicionais e as lampadas halogenas. Alem disso, elas sao insensiveis a choques e os custos sao relativamente baixos. A iluminacao LED tem ainda uma vantagem especial de praticamente nao ter tempo de aquecimento. Para a seguranca, isso representa uma vantagem consideravel. A lampada incandescente tradicional precisa de 0,3 segundos para atingir o brilho total, enquanto na iluminacao LED isso acontece em menos de um microssegundo. Em uma freada de emergencia na estrada a 100 km/h, voce ve o veiculo a sua frente com luzes de freio em LED cerca de 0,3 segundos antes, o que representa um ganho de cerca de 10 metros na distancia de frenagem! E tambem por esse motivo que a iluminacao LED para a terceira luz de freio se tornou obrigatoria.

Iluminacao para seguranca

Aos poucos, tambem foram surgindo cada vez mais leis sobre iluminacao e sinalizacao, com o objetivo de aumentar a seguranca. Trata se tanto de enxergar melhor quanto de ser melhor visto. A intensidade luminosa, a cor da luz, o tamanho e a posicao dos diferentes elementos luminosos no veiculo foram estabelecidos em lei para se obter uniformidade. Tambem por parte dos fabricantes de automoveis e da industria de iluminacao surgiram muitas sugestoes de melhorias, como o desligamento automatico das setas ao retornar o volante a posicao original e o acompanhamento do movimento das curvas pelos farois ao fazer as curvas.

Tambem foi introduzido o nivelamento dos farois e mais tarde ele se tornou obrigatorio. Quando o carro e carregado com bagagem e passageiros extras, o veiculo fica inclinado para tras e o trafego que vem em sentido contrario e ofuscado pela luz baixa. O primeiro carro com nivelamento automatico dos farois foi o Panhard Dyna Z de 1954. Nos anos setenta foi desenvolvido um comando manual no painel para o motorista, com o qual o nivel dos farois pode ser ajustado eletricamente de acordo com a carga. Com o tempo, tambem surgiram sistemas com nivelamento totalmente automatico dos farois.

Os pesquisadores estao continuamente trabalhando para melhorar a iluminacao automotiva. Neste artigo, nem todas as fontes de luz usadas em automoveis sao discutidas, como a iluminacao Xenon e a Laser e os sistemas inteligentes que ajustam a luz de acordo com as condicoes de conducao e do tempo. E certo que se busca constantemente por fontes de luz que nos proporcionem uma iluminacao melhor, mais eficiente em termos de energia e mais segura na escuridao.