DIM- EN GROOTLICHTEN PASSEN ZICH AUTOMATISCH AAN VERKEER AAN

Mogelijkheden van dynamische koplampverlichting

Verlichting speelt een cruciale rol in de veiligheid van voertuigen. Fabrikanten werken daarom voortdurend aan een nieuwe technologie die de auto een stuk veiliger kan maken. Waar de sprongen vooruit in de jaren negentig zich in eerste instantie toespitsten op de lichtbron, kijkt men nu vooral naar het adaptatievermogen. Men wil m.a.w. verlichting die zich automatisch aanpast aan de situatie. Ook daar biedt de technologie vandaag antwoorden op. Een overzicht van wat u kunt aantreffen in de werkplaats.

BELANG VAN VERLICHTING

Verlichting bewijst niet alleen 's nachts haar nut, ze maakt ook het verschil in moeilijke weersomstandigheden zoals mist en regen. Dat zijn net de ogenblikken waarop chauffeurs de meeste stress ervaren en er zich het meeste ongevallen voordoen. Dat verlichting een cruciaal veiligheidsonderdeel van elke wagen is, hoeft dan ook geen betoog. Dat was al in de jaren 90 het sein voor constructeurs om hard te zwoegen op innovatieve oplossingen in verlichting die konden bijdragen tot een hogere veiligheid. De eigenlijke lichtbron kwam het eerst aan bod, maar daaruit volgden al snel nieuwe technologieën die een hogere graad van automatisering van de verlichting mogelijk maakten.

Overgang naar xenonkoplampen

De eerste belangrijke mijlpaal op weg naar dynamische koplampverlichting begint met de overgang naar xenonkoplampen. Uit een studie blijkt dat wanneer alle wagens aanwezig op de Duitse wegen uitgerust zouden zijn met xenonlampen, het aantal ongevallen 's nachts zou halveren en het aantal dodelijke slachtoffers zou dalen met 18%. De werking van xenonkoplampen is gebaseerd om het principe van gasontlading. Het hoge voltage dat nodig is om het xenongas te ontsteken (20.000 V), wordt gegenereerd door een elektronische ballast. In een bixenonkoplamp zal een en dezelfde projectiemodule zowel de dimlichten als de grootlichten genereren. Het switchen tussen beide gebeurt mechanisch aan de hand van een luikje. Maar omdat de straal haar kleur en intensiteit behoudt, zal het menselijke oog geen verschillen in verlichting waarnemen. In vergelijking met de klassieke halogeenstraal van het dimlicht zal xenon zorgen voor een feller en breder verlichte weg. Het bereik van de grootlichten is eveneens een stuk groter, wat de randen van de weg beter zal verlichten.

 

Automatisch nivelleren

Door gebruik te maken van xenonkoplampen in plaats van halogeenkoplampen, was het mogelijk om de hoogte van de koplampen steeds automatisch op de juiste plaats te houden in functie van de lading en het rem- of versnellingsproces. Wagens konden voortaan uitgerust worden met automatische of dynamische nivelleersystemen. Het meten van de lading van de wagen gebeurt met inductieve of magnetisch-restrictieve sensoren op de assen. Op basis van de input van deze sensoren worden de koplampen vervolgens geherpositioneerd met behulp van servomotoren. Om deze dan nog verder af te stellen in functie van de snelheid van het voertuig, krijgen ze een signaal van de snelheidsmeter. Zo kan er snel gecompenseerd worden voor het remmen en versnellen. Het xenonsysteem zorgt er verder voor dat de coverlens van de koplamp proper blijft, zodat het licht altijd op de weg gefocust blijft en andere chauffeurs en voertuigen geen last hebben van verblinding.

Dynamische bochtverlichting

In de jaren 2000 kreeg verlichting er een nieuwe feature bij: dynamische bochtverlichting. Deze moest chauffeurs voorzien van een verbeterde, hogere visibiliteit. De lichtmodule zal hierbij roteren in functie van de stuurhoek, waardoor een verdubbeling van de zichtbaarheid in een bocht mogelijk werd. Het zijn de dimlichten die zich zullen aanpassen (plus of min 15°) aan de radius van de bocht (tot ongeveer 200 m). De projectiekoplamp wordt geïnstalleerd in een behuizing die kan roteren rond de verticale as. Om het verschil te duiden; wanneer men een bocht inrijdt met een radius van 190 m, zal een standaarddimlicht voor een verlichtingsbereik van ongeveer 30 m zorgen. De dynamische bochtverlichting voegt daar nog eens 25 m aan toe. Ze helpt de chauffeur om de bocht beter in te schatten en zijn rijstijl aan te passen. Hoe sneller de wagen zich beweegt, hoe sneller de verlichting zich zal aanpassen en vice versa. Dat zorgt voor de best mogelijke verdeling van het licht.

Statische bochtverlichting

Dit systeem kan nog verder aangevuld worden met statische bochtverlichting of hoeklampen. Zij bewijzen vooral hun meerwaarde bij grotere (autosnelwegen) of kleinere bochtradii (landwegen). Deze lampen worden dan automatisch ingeschakeld telkens als de chauffeur zijn richtingaanwijzer aanzet of wanneer hij zich door smalle bochten moet navigeren. Een controle-eenheid brengt daarvoor drie parameters in rekening: de snelheid, de sturingshoek en het signaal van de richtingaanwijzer. Om het comfort te verhogen, kiest men niet voor een abrupt aan- of uitschakelen, maar wordt het licht eerder meer of minder gedimd in functie van de parameters.

OVERGANG NAAR LEDLAMPEN

Dankzij de introductie van ledverlichting in koplampen volgen de evoluties in adaptieve verlichtingssystemen elkaar in ijltempo op. Het grote voordeel van leds zijn hun lage energieverbruik en hun lichtkleur die nauw aanleunt bij daglicht, wat zorgt voor een verbeterd rijcomfort. Ledverlichting werkt met een halfgeleidend kristal dat licht uitzendt dat elektrisch gestimuleerd is. Net als bij conventionele lichtbronnen wordt de lichtverdeling geregeld door middel van reflectie- of projectiesystemen. De uitdaging ligt erin om een goed thermomanagement te realiseren: hoe kouder de temperatuur, hoe feller en langer de led zal stralen. De ledchip moet uiterst efficiënt zijn in het opvangen en ontladen van het vermogen dat de leds verliezen. Vandaag zijn ledlampen al lang niet meer het voorrecht van luxewagens. Ook in mediummodellen maakten ze al hun opwachting. De voordelen zijn immers legio: laag energieverbruik (dus minder brandstofverbruik en CO2-emissie), lange levensduur, bestand tegen impact en trillingen, minder hitteopbouw, geen onderhouds- of reinigingskosten, individueel aanpasbaar, regelbare lichtkleur, lage productiekosten, verhoogde lichtoutput per chip, compacte afmetingen, geen uv- of infraroodstraling …

ADAPTIVE FRONTLIGHT SYSTEM

Led maakte het mogelijk om de AFS-technologie (adaptive frontlight system) op de kaart te zetten en echt over te gaan naar adaptieve verlichting. Het licht wordt m.a.w. steeds aangepast in functie van de snelheid en de stuurhoek van het voertuig, de weg en de weersomstandigheden. Daarvoor wordt er een projectiemodule met een roterende cilinder tussen de lichtbron en de lens geplaatst. De cilinder wordt gekenmerkt door het feit dat zijn contour kan variëren en dat hij volledig rond zijn lengteas kan draaien. Een stappenmotor moet ervoor zorgen dat de cilinder binnen milliseconden op exact de gewenste positie staat. Op die manier kan vanuit een en dezelfde module de lichtdistributie op verschillende manieren gebeuren.

• Bij snelheden tot 55 km/uur genereert dit systeem een horizontale cut-offlijn die de verblinding voor de andere weggebruiker minimaliseert. Er wordt tegelijkertijd gezorgd voor een brede verlichting vooraan op het voertuig om sneller voetgangers op te merken aan de kant van de weg.
• Bij snelheden tussen 55 en 100 km/uur, daarentegen, schakelt men over naar verlichting die aansluit bij de conventionele lichtdistributie in dimlichten. De projectiemodule genereert dan een asymmetrische lichtverdeling, zodat de stralen van tegenliggers vermeden worden. De cut-offlijn gaat omhoog, zodat ook de linkerhoek van de weg verlicht kan worden voor een groter bereik.
• Bij snelheden boven de 100 km/uur wordt het bereik van de lichtverdeling aangepast aan hoge bochtradii en snelheden.
• De grootlichten van het AFS werken zoals een conventionele grootverlichting. De chauffeur moet echter geen enkele actie ondernemen om tegenliggers te behoeden van te veel verblinding.
• Dit systeem beschikt tevens over een dynamische bochtverlichting.
• Bij slecht weer wordt er ten slotte gezorgd voor een bredere dispersie van het licht om de zichtbaarheid bij regen, sneeuw of mist te verbeteren.
  
  

ADAPTIEVE CUT-OFFLIJN

In nieuwere uitvoeringen van de AFS-technologie wordt de statische lichtverspreiding gecombineerd met een camera en beeldverwerkingsfuncties. Een eerste stap in die richting kwam er met aCOL (adaptive cut-offlijn). Een camera die zich in de voorruit bevindt, zal tegenliggers en voertuigen voorop detecteren en de koplampen zodanig aanpassen dat de lichtkegel net voor de voertuig stopt. Dit zorgt ervoor dat het bereik van de dimlichten met 65% verhoogd kan worden van 65 naar 200 m. Wanneer er geen verkeer is, schakelt het systeem over naar de grootlichten, zodat de chauffeur te allen tijde van een optimale zichtbaarheid geniet. Verder wordt gebruikgemaakt van de informatie uit de verticale hoek om te deduceren hoe de wegtopografie eruitziet. Op een heuvelig terrein kan de verlichting dan weer verbeterd worden. Het mogelijke bereik van de koplampen wordt afgesteld op basis van een feature die de mate van verblinding van andere weggebruikers meet voor een optimale lichtdistributie van de dimlichten.

VERTICALE CUT-OFFLIJN

Het doel van de grootlichten is om de chauffeur van de best mogelijke zichtbaarheid te voorzien, zonder dat de tegenliggers blootgesteld worden aan een te verblindende straal. Vooral aan hoge snelheid op wegen met veel bochten blijkt dit vaak onvoldoende. Veel chauffeurs verkiezen dan om hun grootlichten niet te gebruiken, zodat ze tegenliggers niet verblinden. Een verblindingsvrije straal voor de grootlichten lost dit probleem op. Om dit te realiseren, moet er wee gebruikgemaakt worden van een camera vooraan in de wagen, software en intelligente verlichtingstechnologie. Samen zullen ze de distributie van de grootlichten maskeren in die zones van de openbare weg waar ze andere chauffeurs kunnen storen. Deze zone kan de weg ook dynamisch volgen. De zone voor de wagen blijft voortdurend verlicht met een standaardlichtverdelingspatroon, vergelijkbaar met de niveaus van moderne dimlichten. De helderheid van de variabele zone boven de cut-offlijn kan lokaal aangepast worden. Om verblindingsvrij licht te creëren, kan er bv. een speciale koker rond de roterende cilinder van de projectiemodule komen. Op basis van de beeldverwerking kunnen die zones waar er risico op verblinding bestaat, uit de verdeling van de grootlichten gehaald worden. De grootlichten blijven wel stralen in de andere gebieden voor het comfort van de chauffeur.

LEDMATRIXSTRAAL

Een verdere ontwikkeling hierin is de ledmatrixstraal. Zonder dat er mechanische aanpassingen vereist zijn, zijn de grootlichten volledig verblindingsvrij. De grootlichten kunnen dus constant aangeschakeld blijven, zonder dat tegenliggers of voertuigen voorop verblind kunnen worden. Het uitgangspunt is een camera die het verkeer detecteert en die zal aangeven welke individuele leds mogen blijven branden, uitgeschakeld moeten worden of moeten dimmen. Het pad van de voertuigen wordt zo uit het bereik van de grootlichten gehaald. Het grote voordeel is dat men zo ook de ruimte tussen de tegenliggers kan verlichten, net als de ruimte links en rechts van de voertuigen. Zodra de wagens uit het oog van de camera zijn, wordt er weer overgeschakeld naar grootlichten over het volledige bereik. De lichtkegel van de ledmatrix past zich bovendien aan de rijsituatie aan, bv. wanneer bochtenwerk vraagt om dynamische verlichting. De intensiteit van de kegel kan dan aan de zijkanten afgeregeld worden of gefocust op het midden van de weg om de zichtbaarheid te verhogen en de kans op verblinding te elimineren. Dat is technisch mogelijk door de grootlichten op te splitsen over vijf reflectoren, elk met een chip met vijf leds. Elke led op de chip kan individueel aangestuurd worden. Dat betekent dat dus 25 leds per koplamp meer of minder vermogen kunnen krijgen voor het best mogelijke resultaat.

NAAR LASERLICHTEN

De nieuwste innovaties in verlichting maken de stap naar laserlicht dat in de koplamp geïntegreerd wordt. Dit wordt gecombineerd met de nieuwste ledmatrixsystemen (met tot 32 leds over een dubbele module over twee rijen per ledmodule). Wanneer de snelheid 70 km/uur overschrijdt, worden de dynamische laserstralen automatisch ingeschakeld. De lasermodule zal een lichtstraal projecteren met een brandpunt dat zich over honderden meters uitstrekt. Het licht zal de progressie van bochten naadloos volgen. Wanneer er andere voertuigen gedetecteerd worden, wordt het laserlicht automatisch gedimd. Dit zal de bestuurder een nog beter beeld van de weg geven. Daarenboven liggen er ook mogelijkheden in de combinatie met digitale technologie om ook lichten te projecteren in functie van bv. wegenwerken of om de weg voor voetgangers te helpen verlichten. Denk bv. aan het projecteren van een zebrapad voor een voetganger die 's nachts de weg over wil. Dit zijn de systemen die er in de nabije toekomst aan komen.