Światła matrycowe – czym są, jak działają?

Dzięki nim można praktycznie raz na zawsze zapomnieć o konieczności przełączania świateł z mijania na drogowe. Zapewniają znakomitą widoczność, a ich „inteligentne” oprogramowanie sprawia, że nie oślepiają innych uczestników dróg. Czym są i jak działają światła matrycowe?

Pierwszym producentem, który zastosował LED-owe światła matrycowe było Audi. Tak jak to dzieje się z najważniejszymi wynalazkami w motoryzacji, najpierw trafiły one do drogiego, luksusowego A8. Miało to miejsce w 2013 roku. Później podobne oświetlenie zaczęło pojawiać się w coraz większej liczbie modeli. Na dodatek coraz bardziej dostępnych dla przeciętnego klienta (TUTAJ przeczytasz o przełomowych samochodach i ich rozwiązaniach).

Szybko, bo już w 2015 roku pomysł podłapał Opel. Jako wyposażenie opcjonalne, kosztujące około 6000 zł, a nie kilkanaście, a nawet kilkadziesiąt tysięcy złotych, zaoferował on światła matrycowe w Astrze piątej generacji.

Bez LED-ów ani rusz

Oświetlenie matrycowe, nazywane czasami pikselowym, to system adaptacyjnych świateł drogowych, wyposażonych w matrycę indywidualnie adresowalnych i sterowalnych diod. Dzięki współpracy z elektroniczną jednostką sterującą, każda odpowiada za konkretną strefę na drodze.

W odróżnieniu od konwencjonalnych żarówek, LED-y wyróżniają się wysoką niezawodnością i wydajnością energetyczną oraz bardzo niskim opóźnieniom w działaniu. A to sprawia, że praktycznie natychmiastowo reagują na impuls płynący z jednostki sterującej.

Każda dioda składa się z dedykowanych obwodów sterujących, umożliwiających zmienne sterowanie natężeniem światła oraz włączanie i wyłączanie. Odpowiednie odbłyśniki pozwalają z kolei uzyskanie ogromnej liczby wariantów rozkładu optycznego bez konieczności stosowania dodatkowych mechanizmów obrotowych. A to oznacza, że światła matrycowe, w przeciwieństwie do konwencjonalnego oświetlenia, zapewniają wiele wiązek podrzędnych. Na dodatek można nimi sterować niezależnie od siebie.

W światłach matrycowych stosuje się LED-y o dużej mocy, dające wysokie gęstość strumienia i iluminację. Dzięki temu indywidualnie wytwarzają one taką samą moc jak jednopunktowa wiązka halogenowa, ale ich wyższa temperatura barwowa (około 6000 Kelwinów) powoduje mniejsze zmęczenie oczu kierowcy i zapewnia lepszą widoczność.

Oczy świateł matrycowych

Oczy modułów diodowych w światłach matrycowych stanowi kamera monitorująca otoczenie przed pojazdem. Reaguje ona na światło widzialne i bliską podczerwień, wykrywając w ten sposób cały ruch drogowych przed autem, w którym została zamontowana.

Dane zebrane przez kamerę trafiają do jednostki sterującej. Tutaj są interpretowane, a następnie wysyłane do obwodów sterujących, odpowiedzialnych za strumień świetlny każdej diody. Po wykryciu obiektu przed autem, system adaptacyjnego oświetlenia „maskuje” nadjeżdżający pojazd – przyciemnia lub wyłącza wiązkę tak, aby go nie razić – podczas gdy kolejne LED-y oświetlają pozostałe miejsca na drodze.

Na krętej trasie punkt centralny światła jest przesuwany wzdłuż zakrętu, oświetlając w ten sposób bardziej pobocze niż samą drogę. Z pomocą w tym przypadku przychodzi również nawigacja satelitarna, która zapewnia predykcyjne sterowanie reflektorami. Automatycznie oświetla więc fragmenty drogi leżące wokół zbliżającego się zakrętu nim kierowca do niego dotrze.

Światła matrycowe w praktyce

Światła matrycowe w samochodach różnych marek działają praktycznie tak samo. Uruchamia się je wybierając opcję „Auto” w dźwigience lub na panelu sterowania oświetleniem. Później nad wszystkim czuwa już elektronika, która automatycznie dostosowuje wiązkę światła do aktualnej sytuacji na drodze.

W czasie jazdy kamera zamontowana za przednią szybą wykrywa inne pojazdy, a następnie wyłącza diody w miejscu, w którym znajduje się np. inny samochód czy motocyklista. Droga wokół i pomiędzy pojazdami pozostaje z kolei oświetlona światłami drogowymi, co zwiększa pole widzenia.

Działanie świateł matrycowych polega właśnie na tym, aby zapewnić jak najlepszą widoczność bez rażenia innych uczestników ruchu. To znacznie poprawia komfort i bezpieczeństwo jazdy – poza miastem praktycznie zawsze są wykorzystywane światła drogowe, dzięki czemu doskonale widać co dzieje się na poboczu i daleko przed samochodem.

Ciekawostka: wiązka światła jest emitowana w postaci poziomych i pionowych pasów, co pozwala tworzyć na drodze geometryczne cienie, podążające np. przed nadjeżdżającym z naprzeciwka samochodem. Sprytne rozwiązanie.

O uruchomieniu świateł matrycowych, oprócz znacznie poprawionej widoczności, świadczy również fioletowa lampka zapalająca się na desce rozdzielczej. Początkowo, gdy pierwszy raz korzysta się z tego rozwiązania, kierowca niemal od razu, odruchowo sięga do przełącznika.

Ale w przypadku świateł matrycowych nie ma takiej konieczności. Tym bardziej że system reaguje na pojawiający się przed autem pojazd szybciej niż przeciętny kierowca przełączyłby światła z mijania na drogowe.

Co dalej? Światła laserowe i cyfrowe światła matrycowe

Producenci premium, jak Audi czy BMW, od kilku lat oferują klientom światła matrycowe ze zintegrowanymi modułami laserowymi. Pod tą nazwą kryje się tak naprawdę zestaw wysokowydajnych LED-ów, które emitują wyjątkowo skupiony promień światła, trafiający na specjalny fosforowy, fluorescencyjny konwerter o niewielkiej średnicy (0,4 mm).

Jego zadaniem jest odpowiednie rozszczepienie światła, by uzyskać praktycznie jednorodną i wyjątkowo jasną wiązkę. Jej jaskrawość jest już dzisiaj niemal czterokrotnie wyższa niż w przypadku zwyczajnych LED-ów.

Światła laserowe zapewniają niesamowity zasięg sięgający nawet 600-700 m, co oznacza, że jest on dwukrotnie wyższy niż w przypadki klasycznych diod. Choćby z tego powodu producenci oferują je wyłącznie z systemem matrycowym. Inaczej kierowcy, którzy wyłączyli je nie w porę, mogliby oślepić innych uczestników dróg na dobrych kilka sekund.

Przyszłość świateł również mają wyznaczać cyfrowe światła matrycowe. Zaopatrzone w specjalny chip z ogromną ilością mikroluster, potrafią cuda! Każde z nich może zostać osobno obrócone, dzięki działaniu pola elektrostatycznego, zmieniając w ten sposób skupienie wiązki światła aż kilka tysięcy razy na sekundę!

Na ich działanie wpływa bardzo wiele czynników – oprócz czujników natężenia światła, czy prędkości jazdy, korzystają one m.in. z danych nawigacji. Ich żywotność określana jest na 50 lat (TUTAJ przeczytasz więcej o tym rozwiązaniu).