Światło w motoryzacji wkroczyło w erę cyfrową, a dowodem na to jest sterowanie modułami świetlnymi o wysokiej rozdzielczości. Technologia stworzyła możliwości adaptacyjnego oświetlenia, które dynamicznie dostosowuje się do każdej sytuacji na drodze. Przykładem takiego zaawansowanego rozwiązania są reflektory główne HD-Matrix LED marki Hella, stosowane w wielu samochodach, między innymi w Porsche.

Budowa i zasada działania: ponad 32 000 pikseli świetlnych

W opisywanym reflektorze LED znajdują się cztery moduły świetlne z niemal kwadratowymi soczewkami, osadzone na wspólnej oprawie. W dolnej części umieszczono dwa kluczowe moduły HD, odpowiedzialne za światła mijania i drogowe. Każdy z tych modułów kryje identyczną matrycę LED składającą się z 16 384 mikrodiod elektroluminescencyjnych. Te miniaturowe źródła światła generują strumień o wysokiej rozdzielczości na niezwykle kompaktowej powierzchni zaledwie 12,8 x 3,2 milimetra. Co istotne, jasność każdej z tych diod może być regulowana w ponad 1000 poziomach. Każdy moduł HD współpracuje ze specjalnie zaprojektowaną soczewką, wykonaną ze szkła o unikalnym szlifie, która odpowiada za formowanie różnorodnych kątów oświetlenia.

Zewnętrzny moduł charakteryzuje szerokokątny obiektyw, mający obejmować pole widzenia 40 stopni w poziomie i 10 stopni w pionie. Moduł wewnętrzny z kolei wyposażono w teleobiektyw, który skupia światło w węższym zakresie 20 stopni w poziomie i 5 stopni w pionie. Choć obszar oświetlany przez moduł wewnętrzny jest dwukrotnie mniejszy, jego intensywność światła jest znacznie wyższa. Dzięki inteligentnemu nałożeniu rozsyłu światła obu modułów HD uzyskuje się szerokie i jednocześnie intensywne oświetlenie w centralnej części pola widzenia.

Dzięki łącznej liczbie ponad 32 000 indywidualnie sterowanych pikseli na każdy reflektor, moduły HD generują światło o wysokiej rozdzielczości, kierując je precyzyjnie tam, gdzie jest ono najbardziej potrzebne. Sterowanie tymi pikselami odbywa się za pomocą sterownika elektronicznego, umieszczonego w każdym reflektorze. Z uwagi na ogromną ilość przesyłanych danych, w tym rozwiązaniu po raz pierwszy zastosowano interfejsy GMSL (Gigabit Multimedia Serial Link), zapewniające szybką komunikację.

Algorytmy sterowania światłem: „na każdą sytuację”

Główną cechą reflektorów Hella Matrix jest zastosowanie specjalnych algorytmów, które zarządzają dwoma źródłami światła w reflektorze za pomocą jednego sterownika. Algorytmy te w czasie rzeczywistym mają obliczać optymalny rozkład światła. Pozwala to na efektywne oświetlenie obszaru obejmowanego przez obiektywy strumieniem świetlnym o wartości przekraczającej 1400 lumenów.

Oświetlenie generowane przez moduły zaczyna się tuż przed pojazdem i obejmuje cały obszar tradycyjnych świateł drogowych. Algorytmy sterowania mają sprawić, że potrzebna ilość światła może być precyzyjnie rozprowadzana.

W górnej części reflektora umieszczono dwa identyczne moduły funkcyjne Bi-LED, wyposażone w sześć mocnych diod LED każdy. Odpowiadają one za oświetlenie przedpola oraz pełnią funkcję dodatkowych świateł drogowych. Indywidualnie przełączane i ściemniane światło jest emitowane przez precyzyjnie szlifowane soczewki. Dodatkowo, nad każdym z czterech głównych modułów, na oprawie zamontowano listwę LED pełniącą funkcję świateł do jazdy dziennej i świateł pozycyjnych. Charakterystyczny dla marki czteropunktowy układ świetlny jest doskonale widoczny zarówno w dzień, jak i w nocy.

Dodatkowe funkcje świetlne w reflektorach Matrix

Oprócz podstawowych funkcji, reflektory Matrix od Helli umożliwiają zaprogramowanie wielu dodatkowych właściwości, takich jak:

• „Powitanie i pożegnanie”: po otwarciu lub zamknięciu samochodu, moduły HD mogą wyświetlać zaprogramowaną animację świetlną na powierzchni przed samochodem. Analogiczna animacja, odtworzona w odwrotnej kolejności, towarzyszy wyłączeniu zapłonu i opuszczeniu pojazdu, dodając elementu wizualnego „powitania i pożegnania”
• Dodatkowe światła drogowe: W sytuacji, gdy system automatycznych świateł drogowych nie wykryje żadnych pojazdów z przodu ani nadjeżdżających z naprzeciwka, do akcji wkraczają dodatkowe światła drogowe. Poza dwoma modułami HD, które przełączają się na tryb świateł drogowych, aktywowane są również oba górne moduły funkcyjne Bi-LED. Umożliwia to zwiększenie strumienia świetlnego z 1400 do 2500 lumenów, co pozwala oświetlić drogę na odległość nawet 600 metrów. Dodatkowe światła drogowe są automatycznie wyłączane po wykryciu innych uczestników ruchu.
• „Nieoślepiające” światła drogowe: Gdy kamera pojazdu zarejestruje inny pojazd, dodatkowe światła drogowe są natychmiast wyłączane. Jednocześnie, obszar oświetlenia padający na wykryty pojazd jest precyzyjnie wygaszany poprzez dezaktywację odpowiednich pikseli w modułach HD. Uwolniona w ten sposób energia świetlna nie jest tracona – zostaje przekształcona w dodatkowe funkcjonalne światło HD, które dwukrotnie zwiększa intensywność oświetlenia po obu stronach „zacienionego” obszaru. Dzięki temu cała dostępna moc świetlna HD jest optymalnie wykorzystywana do maksymalnego doświetlenia drogi, znacząco poprawiając widoczność dla kierowcy bez oślepiania innych.
• Rozjaśnienie pasa ruchu: Aktywowana na autostradach i drogach szybkiego ruchu funkcja ma na celu poprawę oświetlenia własnego pasa ruchu. Niezależnie od pozycji pojazdu na pasie, jezdnia między liniami ograniczającymi pas jest intensywnie oświetlana w formie „dywanu światła”. Co ciekawe, oświetlenie rozszerza się na sąsiednie pasy ruchu w momencie rozpoczęcia manewru zmiany pasa i przekroczenia linii rozdzielającej. Strumień światła automatycznie dostosowuje się do aktualnego toru jazdy po zakończeniu manewru.

Diagnostyka: co może się zepsuć w reflektorze?

Awarię reflektorów LED może zwiastować lampka kontrolna (w zależności od systemu) oraz zapisanie kodu błędu w sterowniku reflektora lub pojazdu. Przyczyny awarii mogą obejmować wadliwe zasilanie, uszkodzenia zewnętrzne lub mechaniczne, problemy z systemem komunikacji i magistralą, awarię elektroniki reflektora, uszkodzenie sterownika lub uszkodzenie silnika wentylatora chłodzącego reflektor.

Reflektory SSL | HD oraz pozostałe elementy oświetlenia pojazdu są stale monitorowane przez sterowniki w systemie pojazdu. Wszelkie usterki są rejestrowane w pamięci błędów sterownika i mogą być odczytane za pomocą odpowiednich urządzeń diagnostycznych. W niektórych modelach pojazdów kierowca jest informowany o wykryciu błędu systemu poprzez dodatkowe ostrzeżenie w samochodzie.

Po przeprowadzeniu określonych napraw konieczne jest ponowne wyregulowanie ustawienia reflektorów SSL | HD. Dotyczy to między innymi napraw związanych z demontażem i ponownym montażem reflektora, napraw lub ustawień mających wpływ na wysokość pojazdu oraz wymiany takich komponentów jak czujnik poziomu pojazdu, sterownik instalacji elektrycznej, siłownik regulacji wysokości czy sterowniki świateł dla poszczególnych modułów.

Regulacja

Przed przystąpieniem do regulacji należy upewnić się, że pojazd i urządzenie do ustawiania świateł znajdują się na równym podłożu, hamulec postojowy jest zwolniony, ciśnienie w oponach jest prawidłowe, obudowy reflektorów są czyste i nieuszkodzone, kierownica jest ustawiona do jazdy na wprost, a wysokość pojazdu jest prawidłowa (w przypadku wcześniejszego podnoszenia, należy przywrócić normalny poziom zawieszenia). Należy również sprawdzić obciążenie pojazdu i dostosować je do wytycznych producenta, upewnić się, że napięcie akumulatora jest wyższe niż 11,0 V oraz zweryfikować, czy w sterownikach istotnych dla systemów komfortu nie ma zapisanych błędów.

Do przeprowadzenia regulacji, oprócz tradycyjnego przyrządu do ustawiania świateł, niezbędne jest również urządzenie diagnostyczne. Proces regulacji jest inicjowany i przeprowadzany zgodnie z programem diagnostycznym. W pojazdach wyposażonych w układ poziomowania, przed regulacją należy ustawić podwozie na normalnej wysokości i wyłączyć ten układ. Po zakończeniu operacji, układ poziomowania jest ponownie aktywowany.

LED SSL | HD Matrix: skomplikowany rozwój w imię bezpieczeństwa

Reflektory LED SSL | HD Matrix marki Hella, to bez wątpienia krok milowy w technologii oświetlenia samochodowego. Charakteryzują się zaawansowaną budową, inteligentnym sterowaniem i mnogością funkcji. To wszystko wpływa oczywiście na trudność w konserwacji reflektorów, ale z drugiej strony znacznie podnoszą poziom bezpieczeństwa i komfortu jazdy i otwierają nowe perspektywy dla interakcji samochodu z otoczeniem i samym kierowcą.

Źródło: Hella TechWorld