A gépjármű-világítás fejlődésének története I.
2013/10. lapszám | Laász János | 11 233 |
Figylem! Ez a cikk 11 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Három részes cikksorozatot indítunk útjára, amelyben közreadjuk a gépjármű-világítás fejlődésének történetét, kiemelt fókuszálva az utóbbi harminc év jelentősebb lépcsőfokaira, amelyben végül elérkezünk napjainkig, a LED-es világításokig és a legaktuálisabb fejlesztésekig.
Miért van szükség a gépjármű-világításra?
Látni és látszani, de nem vakítani! Érzékszerveink segítségével fogjuk fel a környezetünkből érkező ingereket, jelzéseket. A látás kiemelt fontosságú a közlekedésben résztvevők számára. Nappal szemünk optimálisan tud működni, mivel általában a környezet megvilágítottsága nagy, a teljes látótér világos. Sötétedés után, azonban a látható környezet beszűkül, a megvilágítás értéke megközelítőleg a nappali érték ezred részére csökken és a látószervünk teljesítményének csak 15-20%-án tud működni. Ebből következik, hogy alkony után a biztonságos gépkocsivezetés csak mesterséges világítás használatával lehetséges és ebben nagy szerepet játszanak a megfelelő irányítottságú, fényű és teljesítményű fényszórók. A nappali látáshoz szükséges megvilágítási szintet több okból nem tudjuk elérni, csak a mezopos (szürkületi) látás körülményeit tudjuk a gépkocsivezető látóterében biztosítani.
Az akadályok felismerése szempontjából fontos az akadály valamint a háttér közötti világosság- és színkontraszt értéke a mezopos látás körülményei között. Ha ebben a látótérben még kápráztató fényforrások is látszanak, az a kontrasztot nagyon lerontja. A gépjárművezetőnek gyorsan és pontosan fel kell ismernie az út különböző részleteit, az út irányvonalát és a szabad haladását akadályozó, befolyásoló tényezőket. Mindezt olyan gyorsan, hogy elegendő ideje legyen a számára veszélyt jelentő dolgok, tárgyak, akadályok észlelésére, azonosítására, a teendők elgondolására és megvalósítására. Ennek érdekében az útburkolat és az azt szegélyező tárgyak, valamint az úton lévő akadályok és ezek háttere között jól észrevehető, látható különbségnek kell lennie. Fontos még ezeken felül, hogy az útburkolaton a fénysűrűség az előbb említett látási feladatokhoz megfelelő mértékű és egyenletességű legyen. Természetesen mindez nem csak a gépjármű világításának milyenségétől, hanem többek között az útfelület minőségétől, anyagszerkezetétől, az akadályok kis fénysűrűség különbségétől, rosszul megvilágított kirakatok okozta káprázástól is függenek.
A fejlesztőmérnökök, kutatók mindig az adott időszak biztonsági és műszaki elvárásainak, lehetőségeinek megfelelő és egyben erős, ugyanakkor esztétikailag is megfelelő autóvilágítás kifejlesztésére törekedtek. Az egyre hangsúlyosabbá váló aerodinamikai, és design elemek összekapcsolódva a lehető legbiztonságosabb éjszakai vezetés igényével egyre újszerűbb, innovatívabb fejlesztéseket indítottak el.
A gépjárművek világító, jelző berendezéseinek csoportosítása
- fényszórók (tompított és országúti);
- elülső ködlámpák;
- hátsó ködlámpák;
- féklámpák,
- irányjelző lámpák;
- tolatásjelző lámpák;
- parkoló lámpák,
- oldaljelző lámpák;
- rendszámtábla világító lámpák;
- műszerfal világító lámpák;
- belső világításra használt lámpák.
Funkcionálisan a következő csoportokba sorolhatjuk:
- a gépjármű sötétedés utáni haladását segítő lámpák - fényszórók, ködlámpák, tolatásjelző lámpák;
- a gépjármű helyzetéről, szándékáról tájékoztatók lámpák - irányjelző lámpák, féklámpák, oldaljelző lámpák, parkoló lámpák;
- ellenőrzési és kényelmi lámpák - belső világításra használt lámpák, műszerfal világító lámpák.
Feltétlenül meg kell említeni az előbb felsorolt, a gépjármű „aktív” világítását szolgáló berendezések mellett a „passzív” fényvisszaverő eszközöket, berendezéseket is.
A gépjármű-világításra vonatkozó előírások, szabályok
Az Egyesült Nemzetek Szervezete Európai Gazdasági Bizottságának (ENSZ-EGB, (United Nations Economic Commission for Europe - UNECE) egységes feltételei, valamint a nemzeti szabályozások tartalmazzák a gépjárművek világító és fényjelző berendezéseit érintő kötelező előírásokat. Az autók világító és jelző berendezéseinek, és az azokban használt fényforrások törvényi szabályzásával az ENSZ Európai Gazdasági Bizottsága keretén belül működő, gépjármű előírásokat összehangoló WP 29 jelű Világfórum (World Forum for Harmonisation of Vehicle Regulations - Gépjármű előírásokat összehangoló Világfórum) foglalkozik.
1958-ban az NSZK javasolta, hogy hozzanak létre egy egyezményt az ENSZ EGB védnöksége alatt a gépjárművekre és az azokra szerelhető alkatrészekre vonatkozó jóváhagyásokról és a jóváhagyások kölcsönös elismeréséről. Ez 1958. március 20- i Genfi Egyezmény néven vált ismertté, és 1959-ben lépett hatályba. Elsőként a tompított fényre vonatkozó harmonizált követelményekről szóló egyezményt csatolták az 1958-as egyezményhez. Jelenleg 126 ENSZ EGB előírás van, ezek közül 37 a járművek világításával kapcsolatos (14 a fényszórókra, 15 a jelzővilágításra, 4 a fényforrásokra és szintén 4 a világító berendezések beépítésére vonatkozik).
Az előírások a lámpákra vonatkozóan külön meghatározzák a követelményeket, valamint a jóváhagyási jellel rendelkező lámpák, járművekbe történő beépítésére vonatkozó követelményeket szabályozzák. Körbe írt, nyomtatott, álló, nagy E betű és a jóváhagyó államot meghatározó egy vagy kétjegyű jelzőszám annak a tanúsítása, hogy a gépjárművek világító és jelző berendezései megfelelnek a közúti járművekre és az azokra szerelhető alkatrészekre, illetve azokon használatos tartozékokra vonatkozó egységes műszaki előírásoknak. Magyarországon történt jóváhagyás jele: „E7”. A dokumentum előírásokat tartalmaz a lámpatestekben használatos különböző fényforrásokra is.
Az Egyesült Államok nem írta alá az 1958-as Genfi Egyezményt, mivel saját gépjármű biztonsági szabványa van, az FMVSS (Federal Motor Vehicle Safety Standard) és nem ismeri el az ECE jóváhagyást (1. ábra). Az autók világító, jelző és a hozzájuk kapcsolódó berendezések követelményeit a Federal Motor Vehicle Safety Standard 108 specifikálja. Az ECE szerinti gépjárművek és alkatrészek nem importálhatók és exportálhatók megfelelő módosítások nélkül Európa és USA között.
Magyarországon a nemzeti szabályozást az 1/1975. (II. 5.) KPM-BM együttes rendelete a KRESZ (Közúti Rendelkezések Egységes Szabályozása) és a 6/1990. (IV. 12.) KöHÉM rendelete a közúti járművek forgalomba helyezésének és forgalomban tartásának műszaki feltételeiről jelenti.
A gépjármű-világítás rövid története a kezdetektől az 1980-as évekig
Az 1910-es években fejlesztették ki az elektromos fényszórót és az indítást az autóiparban. Először 1913-ban a Bosch cég készített komplett elektromos készülék-együttest - generátor, indítómotor és fényszóró - gépjárművek számára. A villamos fényszórók megjelenésével egyidős az úton szembejövők kápráztatásának, elvakításának problémája. Így egyből megkezdődtek a kísérletek a tompított fényű fényszórókkal ennek csökkentése érdekében. Olyan tompított lámpák kerülnek forgalomba, melyek izzóinak fénykévéjét világos – sötét határvonal jellemzi az izzószálat kanálszerűen árnyékoló fémlemez miatt.
1924 óta léteznek a kétfonalas lámpájú fényszórók, melyek magukban foglalják a tompított és távolsági fényforrásokat is. Egy légmentesen zárt üvegburában két izzószál. Az egyik a távolra világító országúti, a másik a tompított világítás izzószála (4. ábra). Magyarországon az 1930-as években kezdődött a gépjármű lámpák gyártása az Egyesült Izzóban. Szimmetrikus doulux-lámpákat, valamint kétfonatú féklámpákat gyártottak az egyszerűbb típusok mellet. Sok hibalehetőséget tartalmazó, bonyolult kézi műveletekkel, több hajlítással szerelték a lámpák elektródjait. 1953-ban áttértek az egyenes elektródák gyártására, majd 1956-ban kidolgozták az aszimmetrikus doulux fényszórólámpák „Doulux-A” típusát.
1957-ben megjelentek az aszimmetrikus tompított fényű fényszórók, melyek az út jobb oldalának, a bal oldalánál hosszabban előrenyúló tartományát világítják meg, a kanalas izzóárnyékoló lemezének 15 fokos leélezése által (5-6. ábra). 1957-ben több autógyár döntött a négyfényszórós rendszer bevezetéséről. Ezt egy érdekes teszt előzte meg. Egy autót a hagyományos két fényszórós világítás mellett felszereltek négyfényszórós rendszerrel is. A kettő között kapcsolgatni lehetett. Így vizsgálták a két világítás közötti előnyöket, hátrányokat (7. ábra). Az új rendszerrel körülbelül háromszor akkora utat (84 m) lehetett bevilágítani, mint a hagyományossal és a szembejövő jármű vezetőjét sem vakította el. Természetesen a négy fényszóró drágább elődjénél, de, ami még fontosabb, nagyobb a villamos fogyasztása is. Ebből adódóan a generátorokat is át kellett alakítani (8. ábra).
Az új forma viszont teret engedett a gépjárműtervezők fantáziájának. Először több államban tiltott volt az új rendszer használata, de 1958-ra megegyezés született és egyre több autógyár jelent meg vele.
A gépjármű gyártók folyamatosan kerestek megoldásokat az éjszakai vezetés biztonságosabbá tételére, arra, hogyan növeljék az előre látás távolságát a szembe jövők, illetve a gépjármű előtt haladók elvakítása nélkül. Megállapították, hogy a gépjárművezetők nagy része a kelleténél hamarabb kapcsolja le a fényszórót, ezáltal közlekedés biztonsági szempontból fontos útszakasz marad megfelelő megvilágítás nélkül. Jelentős százalékuk pedig be-, vagy le sem kapcsolja a reflektort. Ezeket figyelembe véve az ötvenes években megszületett az adaptív első világítás az AFS/AFL (Adaptive Frontlighting System / Adaptive Forward Lighting) elődjének nevezhető AES (Autronic Eye Sensor), ami tulajdonképpen egy műszerfalra felszerelt kamera volt (9. ábra). Azonban ez a kezdetleges automatikus reflektor szabályozórendszer is magában hordozta ezeket a hibákat. Nem volt képes a különböző fényforrásokat gyorsan, hatékonyan megkülönböztetni, kiválasztani közülük a jármű előtt haladó másik jármű hátsó fényforrását, ezért indokolatlanul is átkapcsolt tompított fényre. Ráadásul, amikor az átkapcsolás egyébként indokolt volt, akkor is túl hirtelen tette ezt meg, ezzel elveszítve azt az előnyt, amiért a gépjárművekbe szerelték. 1970-ben a Philips bemutatja a két izzószálas halogén (H4) lámpáját (10. ábra).
1971-ben megjelentek a kétfonalas halogén izzók az európai gépjárműveken (Mercedes SL).
A parabolikus fényszórók a fényszóró történelem nagy klasszikusai. Kezdetben fényforrásként a kétfonalas izzót, majd megjelenése után főleg a halogén (H4) változatát helyezték el benne. Hossztengely körül elforgatott forgásparaboloid a tükröző felülete. A fénynyaláb terítése érdekében a fénylő spirált kissé defókuszálva helyezték el, úgy, hogy a felfelé kisugárzott fénye a fényvisszaverő felületről lefelé, párhuzamos sugárnyalábként az optikai tengelyén keresztül a gépjármű elé, az útra verődjön vissza. A fényszóróból kilépő párhuzamos fénykévét bordás fényszóróüveggel, mégpedig a szóróüveg felső részén lévő függőleges bordázattal vízszintes, az alsó részén lévő prizmás elemekkel függőleges irányba elosztva irányítják a megvilágítandó útfelületre, a szembejövők elvakítása nélkül (11. ábra). Hatásfoka mindössze 26%-os volt és ezt is csak 27%-ra tudták növelni, szerkezetét nagyobbra, téglalap alakúra módosítva és két, illetve négy fényszórós rendszerbe szerelve. Ez pedig kevés volt a biztonságos közlekedéshez (12. ábra). Ráadásul nagy helyigénye, bordás üvege gátat szabott a gépjárművek formai fejlődésének, légellenállásnak csökkentésének.
Az izzólámpás fényszórók legfőbb fejlődési állomásait az 1983-ban bevezetett elliptikus, majd az 1988-ban rendszerbe állított szabad térgeometriájú fényszórók jelentették. A kanyarkövető fényszóró volt az első adaptív fényszóró. Túraautóinál a Cadillac már az 1920-as évek végén ezt a technikát alkalmazta. Európába azonban csak jóval később jelent meg, mégpedig a Cïtroennél. Bovdennel kötötték össze a gépjármű hátsó tengelyét és két fényszóróját, ezáltal biztosítva, hogy az autó hosszanti billegése ellenére is mindig az utat világítsa meg. Az igazán adaptívnak nevezhető megoldás 1968-ban jelent meg ugyanennél az autógyárnál. A gépjármű távolsági fényszórója mechanikus kapcsolatban volt a kerékelfordulással. (Folytatjuk!)
