DZIEDZICTWO INŻYNIERII: NIECH STANIE SIĘ ŚWIATŁOŚĆ!!

 

“Jazda w nocy na drogach poza miastem jest najprzyjemniejsza i najbezpieczniejsza, jeśli nie pali się żadnych latarni” – pisał na początku XX wieku niemiecki periodyk “Automobil-Kritik“.

Szok? Dziś światła obowiązkowo świecimy nawet w dzień, jednak kiedyś nie była to prosta sprawa. Prostych spraw w ówczesnym automobilizmie nie było zresztą wcale: do rangi trudnej sztuki urastała zwykła zmiana biegu, wyjechanie na wzniesienie z odpowiednią manipulacją ustawieniami zapłonu i mieszanki, albo uruchomienie silnika korbą, nie mówiąc o przygotowaniu maszyny do każdego wyjazdu. W tej sytuacji nie dziwi, że dodatkowy kłopot w postaci oświetlenia bywał zaniedbywany – szofer miał przecież na głowie ważniejsze sprawy.

***

Nocnego oświetlenia pojazdów kołowych – powozów czy pociągów – przepisy wymagały jeszcze przed wynalezieniem samochodów. Pierwsze kodeksy drogowe skopiowały tę prostą regułę, ale nie precyzowały szczegółów. Najwcześniejsze podręczniki kierowców zalecały więc użycie papierowych lampionów z ogarkiem woskowej świecy – przywiązanych do karoserii lub nawet trzymanych w ręku (ile tych rąk trzeba by łącznie mieć…?). Bardziej zaawansowany sposób polegał na włożeniu świecy do odwróconej butelki szklanej, po uprzednim odłamaniu denka. Jednak z początkiem XX wieku stało się (nomen-omen) jasne, że nocna jazda automobilem wymaga zapewnienia widoczności drogi oraz samego pojazdu.

Pierwsze oświetlenie elektryczne zaoferowano w 1898r., w amerykańskich pojazdach elektrycznych marki Columbia Electric. Prąd pochodził z baterii trakcyjnych, jednak patent nie sprawdził się, bo XIX-wieczne żarówki nie znosiły wstrząsów – dlatego przez kolejne kilkanaście lat nocne ciemności rozświetlał kierowcom znany od tysiącleci ogień. Z tyłu stosowano małe latarenki naftowe z czerwonymi kloszami (zazwyczaj pojedyncze), z przodu – lampy acetylenowe, oczywiście ze światłem białym.

Wypolerowane mosiężne latarnie wyglądają wspaniale, lecz w praktyce ich zasięg nie przekraczał kilkunastu metrów, a na wybojach snop światła silnie drgał lub nawet znikał. Płomień gasł też od wody deszczowej (lampa nie mogła być szczelna, bo musiała zapewnić dopływ powietrza do reakcji spalania), a czasem i sam z siebie – bo umieszczone na bocznych stopniach wytwornice acetylenu pracowały nierówno.

Foto: public domain

Acetylen uzyskiwano podobnie jak w przenośnych lampach górniczych – z wytwornicy wypełnionej kawałkami węglika wapnia (CaC2), potocznie zwanego karbidem, na który powoli kapała woda. Następująca wtedy reakcja dawała acetylen i wodorotlenek wapnia (wapno gaszone): CaC2 + 2H2O → C2H2 + Ca(OH)2. Wytwornicę gazu należało regularnie opróżniać z niebezpiecznego wapna, karbid i wodę uzupełniać, oraz znosić przykry zapach karbidu (pochodzący tak naprawdę od zanieczyszczającego go fosforku wapnia). Całość nie działała oczywiście w temperaturach ujemnych – to jednak przeszkadzało mniej niż myślimy, bo zimowa jazda ówczesnymi samochodami i tak należała do sportów ekstremalnych. Acetylenowy płomień był natomiast najjaśniejszy z wówczas dostępnych, dlatego system stosowano jeszcze do lat 20-tych, przynajmniej w pojazdach bez instalacji elektrycznej.

Najbardziej znanym producentem acetylenowego oświetlenia była amerykańska firma Prest-O-Lite. Do nieodłącznych elementów latarni należały grube i ciężkie soczewki skupiające światło – nie stosowano bowiem jeszcze odpowiednio ukształtowanych odbłyśników.

Foto: https://www.zigwheels.com/

Foto: praca własna

Jeszcze w Epoce Mosiądzu pojawiły się elektryczne zestawy bateryjne składające się z reflektorów głównych oraz pozycyjnych latarni tylnych i bocznych (jako pierwsza zaoferowała je w 1908r. angielska firma Pockley Automobile Electric Lighting Syndicate). Baterie nie wystarczały na długo, ale w tamtych czasach rzadko jeżdżono nocą. Prawdziwy rozwój oświetlenia elektrycznego nastąpił dopiero po wynalezieniu samowystarczalnej, pokładowej instalacji elektrycznej.

Ową instalację wynalazł w 1912r. Amerykanin, Charles Kettering. Głównym jego celem była budowa elektrycznego rozrusznika, jednak przy tej okazji udało się skonstruować nowocześniejszy, niezawodny układ zapłonowy i elektryczne oświetlenie. Początkowo z żarówkami był duży problem: po pierwsze, słabe prądnice ograniczały ich moc do zaledwie kilku watów, a po drugie – z braku regulatorów napięcia światło mocno zależało od obrotów silnika. Po I wojnie światowej ten drugi problem znikł, zaś pierwszy mocno złagodniał: zaczęto stosować regulatory, żarówki doszły do 30-40 W mocy, a niektórzy montowali dodatkowe reflektory – nawet po sześć na samochód.

Foto: Iwao, Licencja CC

W 1905r. pojawiły się eksperymentalne światła hamowania. W USA, gdzie ruch drogowy był najintensywniejszy, poszczególne stany nakazywały posiadanie automatycznych świateł STOP od połowy lat 20-tych, kraje europejskie zrobiły to w kolejnej dekadzie (np. Niemcy w 1938r.). Przez długie lata trzymano się reguły, że wszystkie światła skierowane do przodu muszą być białe, do tyłu – czerwone.

Pierwsze instalacje elektryczne pracowały przy napięciu 6 woltów, bo taki był wcześniejszy standard przemysłowy dla ołowiowych akumulatorów. Dopiero w okresie międzywojennym pojawiły się nieliczne samochody z instalacją 12-woltową, a masowe przejście na nią nastąpiło pomiędzy 1950-70r. (zależnie od klasy samochodu).

Amerykańska reklama reflektorów Corning z 1917r. podawała, że jej światła mają zasięg 500 stóp (150 metrów) i umożliwiają “dowolnie szybką” jazdę nocną – nawet 25 mph!! – podczas gdy “zwykłe lampy” nie pozwalają przekraczać 10-15 mph. Kluczem miał być system optyczny składający się z odpowiednio ukształtowanego odbłyśnika i klosza, skupiający całość emitowanego światła i ukierunkowujący jego snop na jezdnię i pobocze, jednak bez świecenia powyżej 42 cali ponad ziemią (około 106 cm). Zapobiegało to oślepianiu innych uczestników ruchu.

 

Droższe reflektory emitowały światło barwy “żółtej selektywnej” – niektórzy naukowcy sugerowali bowiem, że nieprzejrzyste refleksy w kroplach deszczu, mgły i płatkach śniegu tworzą najkrótsze długości fal (światło fioletowe i niebieskie), absorbowane przez żółte filtry.

Foto: public domain

***

Mocniejsze światło zaczęło oślepiać współuczestników ruchu. Problem zauważono szybko: w 1915r. firma Guide Lamp Company przedstawiła reflektory zamocowane na poziomym pałąku, którego obrót kierował światło w dół. Niestety, by przestawić lampy, należało wysiąść z auta – kierowcy robili to tylko wjeżdżając na bardziej ruchliwą drogę, np. w miastach. Już dwa lata później Cadillac seryjnie montował podobne urządzenie sterowane z kabiny (w Stanach eksperymentowano też ze ściemniaczami oporowymi, ale system mechaniczny okazał się prostszy).

Pochylanie świateł zrodziło funkcjonujące do dziś anglojęzyczne określenie low / high beam. Inne automobilowe narody mówią inaczej: Francuzi mają “światła mijania” i “pełne latarnie” (feux de croisement / pleins phares), Niemcy – “światło przysłonione” i “dalekie” (Abblendlicht / Fernlicht), Włosi – “latarnie nieoślepiające” i “oślepiające” (fari anabbaglianti / abbaglianti).

Foto: praca własna

W 1924r. firma Osram zbudowała dwuwłóknową żarówkę Bilux, która nie wymagała pochylania, rok później taką samą wprowadziła Guide Lamp Company, pod nazwą Duplo. W Packardach z lat 1933-34 przejściowo stosowano żarówki trzywłóknowe – na oświetlone ulice miast (bardziej przypominające pozycyjne), do wymijania poza miastem i “długie”. Z kolei Nash z 1934r. miał żarówki z dwoma włóknami, ale działające w trzech trybach: low beam, high beam i mieszanym –  krótkim po lewej, długim po prawej, do szybkiego wymijania bez utraty widoczności pobocza. Przełączniki trybów, w formie małego grzybkowego pedału, aż do lat 60-tych najczęściej umieszczano w podłodze.

Można pomyśleć, że przez następne dekady działo się niewiele, ale to nieprawda. W okresie międzywojennym rozpowszechniły się światła STOP (czasami jeszcze pojedyncze) i pozycyjne przednie. Pozycyjne tylne zaczęto dublować, zaś w droższych autach reflektorom głównym towarzyszyły dodatkowe lampy przeciwmgielne i montowane przy słupkach “szperacze”: silne reflektory dające skupioną wiązkę światła i dające się poruszać ręką, a służące do dokładnej obserwacji otoczenia – poszukiwań drogowskazów albo słabo widocznych przeszkód tam, gdzie można było się ich spodziewać (np. wyrw w drewnianych mostkach). Szperacze zanikły po II wojnie światowej.

Packard hrabiego Łubieńskiego, którego w Rallye Monte Carlo ’35 prowadzili Witold Rychter i Aleksander Mazurek, miał na przedzie aż dziesięć lamp – zamontowanych własnym sumptem, ale kupowanych z dostępnej oferty sklepowej (do ich zasilania potrzebna była dodatkowa prądnica). Najciekawszy element stanowiła centralna lampa nad tablicą rejestracyjną, skręcana wraz z przednimi kołami!!

Foto: Narodowe Archiwum Cyfrowe

Samoczynnie skręcane światła były najczęściej niefabrycznym akcesorium, ale w tym samym czasie – w 1935r. – zaoferowała je seryjnie czeska Tatra. Warto to podkreślić, bo rozwiązanie kojarzymy zazwyczaj dopiero z Citroënem DS, ewentualnie z Tuckerem Torpedo – czyli konstrukcjami budzącymi sensację w epoce powojennej. Tymczasem znano je już w latach 30-tych i sprzedawano nawet w warszawskich sklepach, do samodzielnego montażu.

Willys-Knight z 1928r., z dołożonym skręcanym reflektorem

Foto: public domain

Przedwojenne, stojące reflektory bardzo psuły aerodynamikę, dlatego styliści próbowali je integrować w błotnikach.

Pierwszą taką próbę firma Pierce-Arrow podjęła już w 1914r.

Foto: Greg Gjerdingen, Licencja CC

 W latach 30-tych pojawiły się prawdziwie opływowe nadwozia – np. w Chryslerze Airflow z 1934r.

Foto: materiał producenta

Cord 810 z 1936r. rozwiązał tę sprawę jeszcze radykalniej – prezentując pierwsze reflektory chowane…

Foto: Sicnag , Licencja CC

…które po zmroku podnosiło się przy pomocy dwóch ręcznych korbek, umieszczonych na krańcach deski rozdzielczej. Dwa lata późniejszy concept-car Buick Y-Job miał już światła chowane elektrycznie. Przez następne ponad pół wieku gadżet ten symbolizował nowoczesność i dynamikę, ale w XXI wieku stracił rację bytu z uwagi na skurczenie się reflektorów oraz obowiązek świecenia ich przez całą dobę. Ostatnim modelem z chowanymi światłami był Chevrolet Corvette z 2005r.

Foto: Buch-t, Licencja CC

W sezonie ’38 najdroższe marki General Motors – LaSalle i Cadillac – zaoferowały fabryczne światła przeciwmgielne (znane od jakiegoś czasu jako akcesorium). Montowano je poniżej reflektorów głównych, by poprawić oświetlenie jezdni i ograniczyć refleksy od kropli wody, temu samemu miała służyć barwa żółta selektywna. Przez większość XX stulecia przednie światła przeciwmgielne dokupywało się jednak raczej jako akcesorium. Najczęściej dawały one szeroką wiązkę światła, sięgającą obu poboczy, by ułatwić trafienie w drogę we mgle, choć zdarzały się też przeciwmgielne reflektory dalekosiężne (głównie w sporcie).

Cadilac ’38 z żółtymi światłami przeciwmgielnymi

Foto: Tino Rossini, Licencja CC

Pod koniec lat 30-tych tylne lampy były już zwykle zdublowane, ale wciąż bardzo małe. Zawierały wyłącznie światła pozycyjne i STOP.

Foto: materiał prasowy Daimler AG

***

Niedługo przed II wojną światową opatentowano świetlne kierunkowskazy, które zastąpiły wcześniejsze kierunkowskazy ramieniowe (czasem podświetlane).

Do lat 20-tych zamiary kierowcy wskazywało jedynie jego ramię: 1 – zwalniam, 2 – zatrzymuję się, 3 – skręcam w prawo (broszurka pochodzi z Australii, kraju o ruchu lewostronnym), 4 – zawracam, 5 – możesz wyprzedzać, 6 – odbijam w prawo. Problematyczna była natomiast sygnalizacja skrętu w lewo przy ruchu lewostronnym i w prawo przy prawostronnym.

 

Wczesne kierunkowskazy ramieniowe były poruszane cięgnami, późniejsze też elektrycznie. Według przepisów ich aktywacja musiała w widoczny sposób zmieniać obrys karoserii.

Foto: public domain

Kierunkowskaz strzałkowy – pojedynczy, obracany wokół osi – stosowano głównie w Niemczech

Foto: public domain

Pierwsze kierunkowskazy migowe zaoferowało General Motors w 1939r., w formie zintegrowanej z tylnym światłem pozycyjnym i STOP (migacze przednie rozpowszechniły się po II wojnie światowej). Początkowo kolory odpowiadały światłom pozycyjnym – czerwone z tyłu, białe z przodu – natomiast światła STOP bywały czerwone lub pomarańczowe.

***

Wspomniana już barwa “żółta selektywna” przez dużą część XX wieku dzieliła automobilistów podobnie jak dziś stosunek do LPG albo napędu elektrycznego. Naukowe argumenty za odfiltrowaniem najkrótszych fal brzmiały sensownie, ale obaliły je badania z lat 70-tych, które wykazywały neutralny lub lekko negatywny wpływ na czas reakcji i liczbę błędów kierowców (być może z powodu straty 15-18% strumienia światła).

Mimo to Francja, jako jedyny kraj świata, w latach 1936-93 nakazywała używanie żółtych reflektorów. Dziś w Unii Europejskiej – z Francją włącznie – nowe samochody muszą mieć światła białe, ale w używanych dopuszcza się pozostawienie żółtych.

Foto: materiał producenta

Chcielibyście tak jeździć nocą? Ja na pewno nie. Jako że słońce świeci inaczej, nie wierzę, że ludzkie oko lepiej działa w takich warunkach.

Foto: Scheinwerfermann, Licencja CC

W USA od 1940r. obowiązkowe były nierozbieralne reflektory typu sealed beam, z niewymienialną żarówką. Zabezpieczały one przed niewłaściwym założeniem żarówki i wbrew pozorom nie kosztowały więcej, zwłaszcza że dzięki hermetycznej obudowie wytrzymywały dłużej. Nawet dziś dwie takie lampy można kupić za kilkanaście dolarów, mimo że czasy naprawdę masowej produkcji już się skończyły.

Początkowo obowiązywał tylko jeden znormalizowany wzór reflektorów sealed beam – okrągły, średnicy 7 cali

Foto:Nick Ares, Licencja CC

Od 1957r. dopuszczono też podwójne lampy średnicy 5,75 cala: zewnętrzna para miała żarówki dwuwłóknowe, wewnętrzna – jednowłóknowe, tylko do świateł drogowych

Foto: CZmarlin

Od 1975r. zezwolono na montaż lamp prostokątnych (najpierw podwójnych, 165-milimetrowych, a trzy lata później również pojedynczych, 200-milimetrowych).

ŹRÓDŁO

Kształt reflektorów narzucali nie tylko politycy, ale też prawa optyki – bo uzyskanie odpowiedniej wiązki światła wymagało określonej formy oraz powierzchni odbłyśnika i klosza. Co innego z lampami tylnymi: te miały być jedynie widoczne dla innych, dlatego dawały stylistom nieograniczone pole do popisu – przez całą II połowę XX wieku stanowiły chyba najbardziej charakterystyczny element każdego samochodu, natychmiast rozpoznawalny przez entuzjastów.

Foto: materiał producenta

Amerykańskie przepisy sprawiały producentom wiele kłopotu. Modele europejskie z lampami sealed beam wyglądały zwykle szpetnie, a wymóg montażu DOKŁADNIE DWÓCH reflektorów zmusił firmę Tucker do zakrywania trzeciego światła, umieszczonego centralnie i zwracanego na boki.

Reflektory typu europejskiego dopuszczono w Stanach w 1984r. Jako pierwszy od 45 lat wymienialne żarówki posiadał Lincoln Mark VII ’84, natomiast w modelach użytkowych system sealed beam przetrwał do 2017r.

Foto: materiał producenta

W Europie jednoczęściowe lampy nie przyjęły się nigdy, za to od 1957r. wdrożono reflektory asymetryczne – świecące dalej po stronie pobocza (de facto kopiujące rozwiązanie Nasha z 1934r. – innowacyjność tej trochę zapomnianej firmy i jej następcy, koncernu AMC, czasami naprawdę zdumiewa).

Oczywiście, takie światła muszą być dostosowane do ruchu prawo- lub lewostronnego, dlatego przejeżdżając np. z Wielkiej Brytanii na europejski kontynent lub odwrotnie, bezwzględnie należy stosować specjalne naklejki-przysłony.

Szkic: cflm, Licencja GNU

Podobny problem mieli Szwedzi, którzy w 1967r. przeszli z ruchu lewo- na prawostronny: już długo wcześniej sprzedawali zamienne reflektory “prawostronne”, z naklejkami przeznaczonymi do usunięcia 3 września 1967r.

Foto: Scheinwerfermann, Licencja CC

W USA nigdy nie stosowano świateł asymetrycznych – tamtejsze reflektory oślepiały więc mocniej, co jednak nieszczególnie przeszkadzało ze względu na duży udział dróg dwujezdniowych (i ogólnie szersze jezdnie). W zamian dawały więcej światła – bo zawsze świeciły całą powierzchnią (europejskie światła były podzielone – około 3/5 powierzchni zajmowały światła mijania, 2/5 drogowe).

Kwestię nieoślepiania precyzyjnie zdefiniowało prawo Unii Europejskiej: natężenie światła w linii poziomej przebiegającej przez środek reflektora, w odległości 25 metrów od samochodu, nie może przekraczać jednego luksa, przy czym jeśli powierzchnia świetlna kończy się wyżej niż 1,2 metra nad gruntem, to pomiar należy wykonać metr nad nim. Łatwo tu zauważyć wagę precyzyjnego ustawienia świateł i montażu żarówek, a także chwilowego obciążenia samochodu – dlatego od lat 70-tych zaczęto stosować ręczne korektory wysokości reflektorów. W tej kwestii pionierem był… Citroën 2CV: jeden z najtańszych i najprymitywniejszych samochodów wszech czasów, mający jednak specyficzne, bardzo miękkie zawieszenie o dużym skoku. Jego konstruktorzy umieścili więc reflektory na poziomym drążku, obracanym z kabiny – jak na ironię, uniemożliwiając homologację autka w niektórych krajach, w tym RFN (gdzie jakiś czas potem regulację wysokości świateł z kabiny uczyniono obowiązkową – ot, taka ironia biurokratycznej przemądrzałości).

Citroën 2CV z żółtymi reflektorami na obrotowym pałąku i trzecim reflektorem doświetlającym pobocze

Foto: Norbert Schnitzler, Licencja CC

W 1962r. na europejskim rynku ukazała się halogenowa żarówka H1: jej bańkę wypełniano gazem szlachetnym z dodatkiem tzw. halogenu, czyli pierwiastka z grupy fluorowców (najczęściej jodu), który zapobiegał osadzaniu na szkle cząstek wolframowego włókna żarówki. Pozwoliło to podnieść temperaturę żarzenia – a więc natężenie światła – bez szkody dla trwałości. Pierwsze żarówki halogenowe świeciły 50% mocniej od tradycyjnych – dawały strumień światła około 1.100 lumenów, w porównaniu do 700-800 w zwykłych żarówkach z lat 60-tych i 150-500 lumenów w przedwojennych. Wykazywały przy tym trzykrotnie większą sprawność – 7-9% zamiast wcześniejszych 1-3%.

W 1970r. w użycie weszła halogenowa żarówka dwuwłóknowa, oznaczona H4. W Europie pozostała ona najpopularniejszym źródłem światła samochodowych reflektorów aż do całkiem niedawnych czasów. Moc wynosiła początkowo 50/55W, później 60/65W (w tradycyjnych żarówkach – 40/45W). H4 daje strumień świetlny do 1.700 lumenów, z tym że z uwagi na ilość wytwarzanego ciepła nie można świecić obu włókien na raz – w autach z pojedynczą parą reflektorów halogenowe światła drogowe świecą więc słabiej niż tradycyjne. W Ameryce żarówki halogenowe dopuszczono dopiero w latach 90-tych.

Foto: Schumi4ever, Licencja CC

Istniały też inne rodzaje żarówek halogenowych, często przeznaczonych do świateł przeciwmgielnych (nawet potocznie zwanych “halogenami” lub “światłami jodowymi”). Na zdjęciu – reflektor Mercedesa W115, którego dolny segment, z żarówką H3, służył jako szerokokątna lampa przeciwmgielna.

Foto: praca własna

W wydanej w 1971r. książce “Szybkość Bezpieczna” Sobiesław Zasada uczył, że ze względu na wydajność reflektorów nocą generalnie nie należy przekraczać 120 km/h. Polskie samochody rzadko tyle osiągały, a i na zachodnich autostradach takie tempo było całkiem żwawe – widać więc wielki postęp dokonany od czasów pierwszych reflektorów elektrycznych, reklamowanych jako pozwalające jechać “nawet 25 mph“.

***

Ostatnią fazą rozwoju tradycyjnych reflektorów są reflektory soczewkowe (inaczej projektorowe), ze źródłem światła zamontowanym w jednym z ognisk eliptycznego zwierciadła. Po odbiciu od niego światło natrafia na przesłonę kształtującą granicę cienia, a potem na odpowiednio kierunkującą soczewkę. Dzięki temu daje się precyzyjnie kierunkować i pozwala zmniejszyć reflektory, a więc i powierzchnię czołową nadwozia. Dodatkowo klosz może być gładki, przejrzysty i dowolnie ukształtowany, bo nie pełni funkcji optycznych, a jedynie ochronne – ogranicza to straty światła i poszerza wolność stylistów. Z wad wymienić można oczywiście koszt, mocno wydłużoną obudowę (wchodzącą głęboko do komory silnika), oraz przyspieszone starzenie i matowienie kloszy, które powszechnie wykonuje się z taniego plastiku. Pierwszym samochodem z seryjnymi reflektorami projektorowymi było BMW 7 (E32) z 1986r., choć wynalazku dokonano dużo wcześniej: firma Hella oferowała go już w… 1911r., w latarniach acetylenowych!!

Współczesny reflektor projektorowy

Foto: Premnath Kudva, Licencja CC

Projektorowe światła przeciwmgielne o bardzo szerokim kącie z czasem zaczęły służyć do automatycznego doświetlania zakrętów

Foto: materiał producenta

***

W II połowie XX wieku zaszły też zmiany w pozostałych rodzajach oświetlenia.

W latach 60-tych obowiązkowe stały się tylne odblaski i migowe kierunkowskazy, również w starszych samochodach (w RFN – od 1961r.). To jeden z niewielu przypadków, gdzie prawo nakazało wyposażyć w nowe elementy nawet wcześniej zarejestrowane pojazdy. Do lat 70-tych migacze zmieniły barwę z białej z przodu i czerwonej z tyłu na pomarańczową, inaczej “żółtą samochodową” (amerykańskie prawo od 1968r. wymagało pomarańczowej barwy kierunkowskazów przednich i pomarańczowej lub czerwonej z tyłu, ta druga opcja pozostała popularna jeszcze w XXI stuleciu). W Stanach od II wojny światowej standardem było też automatyczne wyłączanie kierunkowskazów (w Europie rozpowszechnione 20-30 lat później), czasem stosowano też też kierunkowskazy sekwencyjne (dziś kojarzone z koncernem VAG, ale wynalezione ponad pół wieku temu w Detroit).

Od lat 70-tych, kiedy przełączniki świateł przewędrowały z podłogi pod kolumnę kierownicy, kierowcy zaczęli się komunikować poprzez błyskanie długimi światłami. Producenci szybko wprowadzili osobną funkcję sygnału świetlnego, bez konieczności ręcznego zapalania i gaszenia świateł.

Specyfiką niemiecką zostały jednostronnie włączane światła pozycyjne. Tamtejsze przepisy do dziś pozwalają oświetlać zaparkowane pojazdy wyłącznie od strony jezdni, ale tylko na obszarze zabudowanym.

W latach 80-tych przepisy nakazały wyposażanie samochodów w białe światła wsteczne (w RFN – w 1987r.), które od dawna występowały w droższych modelach, ewentualnie jako opcja lub akcesorium. W tym samym czasie standardem, a gdzieniegdzie przepisowym wymogiem stały się przeciwmgielne światła tylne (dublujące pozycyjne, ale wyraźnie mocniejsze, więc lepiej widoczne we mgle – niestety często nadużywane przy dobrej widoczności), a także światła awaryjne (w USA obowiązkowe od lat 60-tych).

Światła wsteczne i przeciwmgielne tylne długo traktowano jako zbytek – dopiero w latach 80-tych przebiły się one jako standard, albo wręcz obowiązek

Foto: Adrian Kot, Licencja CC

Wreszcie w ostatniej dekadzie stulecia spopularyzowały się dodatkowe światła STOP, ponad obowiązkowe dwa: to ciekawostka, bo wcześniej władze zwalczały takie patenty, fabrykowane czasem przez entuzjastów, motywując to “potencjalną dezorientacją” współuczestników ruchu (?!?!). Badania wykazały jednak niezbicie, że dodatkowe STOPy wydatnie przyspieszają reakcje kierowców i poprawiają bezpieczeństwo.

Amerykańską specyfiką są boczne światła obrysowe barwy pomarańczowej, obowiązkowe od 1970r. (dwa lata wcześniej przepisy nakazały posiadanie świateł obrysowych LUB odblaskowych, natomiast od 1970r. – obu typów na raz). Obrysówki mogą – choć nie muszą – migać wraz z kierunkowskazami.

Foto: Scheinwerfermann, Licencja CC

Wracając do reflektorów głównych: w 1955r. Cadillac wprowadził system Twilight Sentinel, samoczynnie włączający zewnętrzne oświetlenie po zmroku, przeniesione potem do pozostałych marek GM. Rok wcześniej system uzupełniono urządzeniem nazwanym Autronic Eye, opartym na fotokomórce i automatycznie przełączającym światła drogowe na mijania po wykryciu świateł z przeciwka. Wczesne wersje krytykowano za “chimeryczność” (działanie nie wtedy gdy trzeba i vice versa), zwłaszcza po rozpowszechnieniu się odblaskowych znaków drogowych. Z tańszych marek GM Autronic Eye znikło z początkiem lat 70-tych, w Cadillacach przetrwało do 1988r. U innych producentów czujniki zmierzchu rozpowszechniły się dopiero w XXI wieku.

Saab 99 z 1970r. był pierwszym w świecie samochodem z wycieraczkami reflektorów, które w Skandynawii szybko uczyniono wyposażeniem obowiązkowym (w późniejszych czasach doszły do nich spryskiwacze). Na zdjęciu widać też akcesoryjne światło przeciwmgielne z logo czołowego producenta – francuskiej firmy SEV Marchal.

Foto: praca własna

Kraje skandynawskie jako pierwsze w świecie wprowadziły obowiązek oświetlania pojazdów w dzień: Szwecja w 1977r., Norwegia w 1986-tym, Islandia w 1988-mym, Dania w 1990-tym, a Finlandia – na raty: w 1972r. poza miastami w zimie (co w tym kraju oznacza bardzo słabe światło dzienne lub wręcz noc polarną), w 1988r. poza miastami przez cały rok, a w 1997r. wszędzie i zawsze. W wielu krajach Europy podobne regulacje uchwalano od lat 90-tych, są one jednak niejednolite i mogą sprawiać problemy zapominalskim podróżnym: przykładowo we Włoszech przez długie lata świecenie świateł w dzień (poza tunelami) było KARANE – dopiero od niedawna dopuszczono je w każdych okolicznościach, a równocześnie nakazano na autostradach. Badania i debaty na temat dziennego oświetlenia aut i jego wpływu na bezpieczeństwo nie dają jednoznacznych rezultatów, zwłaszcza że w grę wchodzi pogorszona widoczność nieoświetlonych uczestników ruchu (pieszych, rowerzystów, itp.), oraz oczywiście aspekt ekologiczny (zwiększone zużycie paliwa).

Światła dzienne podlegają niższym wymaganiom od świateł mijania, muszą bowiem jedynie zapewnić widoczność pojazdu, bez oświetlania drogi. Konkretne wymagania znów różnią się między krajami, choć od 2011r. zharmonizowano je na terenie UE.

Szwedzcy producenci samochodów wcześnie zastosowali specjalne światła do jazdy dziennej, których nie dało się wyłączyć i które w innych krajach policja nagminnie brała za zabronione podczas jazdy światła pozycyjne.

Foto: Ljmdbw, Licencja CC

***

W 1992r. firma BMW zaprezentowała światową rewolucję – reflektory ksenonowe, jako dodatkowe wyposażenie topowego modelu 750. Zastosowana tam żarówka D1 to rodzaj tzw. lampy wyładowczej: działa dzięki zjawisku jonizacji szlachetnego gazu (w tym wypadku ksenonu, który daje światło bardzo zbliżone do dziennego), pod wpływem prądu wysokiego napięcia, do kilkudziesięciu tysięcy woltów. Żarówki ksenonowe emitują strumień świetlny ponad 3.200 lumenów, przy temperaturze barwowej 4.000-5.000K (światło żarowe ma zwykle 2.700-3.500K, dzienne – około 5.600). Wbrew obiegowym opiniom ksenony nie są znacząco efektywniejsze od żarówek halogenowych – osiągają sprawność do 10%.

Ksenonowy reflektor Lincolna MKS z 2009r. (Lincoln był amerykańskim pionierem tej techniki – wdrożył ją w 1996r., w modelu Mark VIII). Większość takich świateł wykonuje się w formie projektorowej, choć dawniej zdarzały się ksenony w klasycznej obudowie odbłyśnikowej.

Foto: materiał producenta

Lampy ksenonowe wywołały wielki przełom. Różnica natężenia i barwy światła jest diametralna. Jednak początkowo technika ta dużo kosztowała i miała szereg wad: trwałość żarówek, choć bardzo wysoka, silnie zależy od liczby włączeń/wyłączeń (ze względu na impuls ekstremalnie wysokiego napięcia potrzebny do zapłonu), do tego rozświetlenie trwało 3-5 sekund. Lampy ksenonowe stosowano więc tylko w drogich samochodach i światłach mijania, działających cały czas. Światła drogowe, w praktyce włączane tylko na chwilę, wymagały osobnej żarówki halogenowej.

Dopiero w 1999r. Mercedes (w modelu CL, wewnętrzny kod C215) zaprezentował reflektory biksenonowe, w których przełączanie świateł mijania / drogowych odbywa się przy pomocy ruchomej przesłony, a nie zapalania i wygaszania różnych źródeł światła.

Foto: materiał producenta

Silny strumień ksenonowego światła szczególnie mocno oślepia – dlatego konieczne są układy samopoziomowania, reagujące w czasie rzeczywistym nie tylko na obciążenie auta, ale nawet na nierówności nawierzchni.

Z tego samego powodu stosuje się wysokociśnieniowe spryskiwacze reflektorów – zabrudzone klosze rozpraszają bowiem światło w nieprzewidywalny sposób. Niestety, dzisiejszym spryskiwaczom nie towarzyszą już wycieraczki, dlatego skuteczność oczyszczania jest słabsza.

Foto: Conrad Nutschan, Licencja CC

Ostatnia sprawa to charakterystyka emitowanego światła: źródła żarowe dają szerokie i ciągłe widmo, do którego przystosowane jest ludzkie oko – i choć maksimum natężenia przypada na częstotliwości niższe niż w promieniowaniu słonecznym (co zażółca obraz), wspomniana ciągłość chroni oczy przed nadmiernym zmęczeniem. Natomiast wszelkiego rodzaju lampy fluorescencyjne, mimo że bardziej zbliżają się do światła dziennego i lepiej oddają kolory, emitują tylko ściśle określone długości fal – co szybciej męczy oczy. Nie mniej jednak przejście ze żarówek halogenowych na ksenon stanowi chyba nie mniejszy przełom niż zastąpienie acetylenu prądem elektrycznym. Zwłaszcza że nie sprawdziły się obawy o drastyczny wzrost kosztów: po rozpowszechnieniu się rozwiązania koszt wymiany dwóch żarówek spadł do nieco ponad 200 zł, a trwałość kilkakrotnie przewyższa halogeny (powyżej 3.000h, wobec maksymalnie 1.000h w rozwiązaniach tradycyjnych). Znikło też ryzyko przepalenia żarówki w trasie, w środku nocy – bo zużyty ksenon wyraźnie zmienia swą barwę w kierunku fioletu.

***

Następnym etapem są światła oparte na diodach LED, które w Lexusie LS z 2006r. przejęły funkcję świateł mijania, a w rok późniejszym Audi R8 – wszystkie pozostałe.

LEDowe reflektory Lexusa LS

Foto: Mattbuck, Licencja CC

Przez pewien czas technika LED nie miała wielkich przewag nad ksenonową – poza natychmiastowym rozświetlaniem, niższym poborem mocy (co ma duże znaczenie zwłaszcza w pojazdach elektrycznych), oraz precyzją kierowania światła dokładnie tam, gdzie potrzeba. Pełne wykorzystanie tych zalet wymagało jednak zastosowania komputerowego sterowania całą matrycą diod, zapalanych i wygaszanych zależnie od potrzeb. Takie systemy pojawiły się po 2010r.

Matryca LED w Audi A4 z 2015r.

Foto: Mario von Berg, Licencja CC

LEDowe reflektory ostatniej dekady składają się z wielu segmentów, którymi steruje jednostka odbierająca sygnały z fotokomórek i kamer. Kierowca w ogóle nie musi zaprzątać sobie głowy przełączaniem świateł dziennych, mijania i drogowych – samochód robi to sam i sam dba o nieoślepianie innych. Do tego dochodzi oczywiście automatyczne dostosowywanie do aktualnych warunków oświetleniowych i atmosferycznych, dp prędkości jazdy (np. poszerzenie snopa światła na autostradach), czy doświetlanie zakrętów. Te funkcje częściowo istniały już wcześniej, w połączeniu z techniką ksenonową lub wręcz żarową (czujniki ciemności, zwracanie lamp na boki, zapalanie dodatkowych świateł szerokokątnych po włączeniu kierunkowskazu, itp.), lecz dopiero wielosegmentowe matryce LED dały odpowiednią elastyczność, dającą nową jakość w realizacji podstawowych i dodatkowych funkcji reflektorów. Również trwałość jest tutaj najwyższa – sięga kilkunastu tysięcy godzin, zbliżając się do całego życia samochodu.

Jak każda technika, światła LED mają swoje minusy: najważniejszym jest koszt, sięgający kilkunastu tysięcy złotych za jeden reflektor (pojedyncze segmenty diod są zwykle niewymienne), pewnym problemem jest też… wysoka sprawność, czyli niska emisja ciepła, która nie zapobiega zamarzaniu i zaparowywaniu się świateł (dawniej załatwiało to silne nagrzewanie się żarówek). Najprawdopodobniej jednak tak będzie wyglądać przyszłość – również ze względu na wymuszoną elektryfikację motoryzacji.

Foto: public domain

Diod LED używa się też w światłach tylnych: szybsze rozświetlanie STOPu poprawia bezpieczeństwo, można też wprowadzić funkcje adaptacyjne (np. szybkie miganie przy hamowaniu awaryjnym)

Foto: Matti Blume, Licencja CC

W ostatnich latach na rynek wchodzą reflektory laserowe. Te mają zasięg do nawet 600 metrów, połączony z jeszcze lepszą precyzją komputerowego sterowania. Na chwilę obecną są jednak horrendalnie drogie, dostępne jedynie w najdroższych modelach (jak Rolls-Royce albo topowe wersje Audi), więc nie odgrywają jeszcze większej roli na rynku.

***

Realnie występują obecnie trzy opcje: halogenowa, ksenonowa i LEDowa.

Halogenowa jest oczywiście najtańsza, odporna na warunki zimowe (samoczynne odmrażanie) oraz częste włączanie/wyłączanie, ale najmniej trwała (do 1.000h), najbardziej prądożerna i świecąca zdecydowanie najsłabiej, w dodatku na ciepły, żółtawy kolor.

Ksenon generuje ponad dwukrotnie silniejszy strumień świetlny, o barwie niemal identycznej z dziennym, jest też około trzykrotnie trwalszy, co mniej więcej wyrównuje wyższy koszt zakupu. Z drugiej strony wymiana we własnym zakresie jest zwykle niemożliwa, a częste operacje włączenia/wyłączenia znacząco skracają żywotność.

LEDy świecą najskuteczniej ze wynalezionych dotąd systemów, kierują strumień światła dokładnie tam, gdzie trzeba (z uwzględnieniem przebiegu drogi, warunków atmosferycznych, itp.), bez udziału kierowcy ani połączeń mechanicznych, wykluczają oślepianie, wytrzymują nawet całe życie pojazdu i pobierają bardzo mało energii. Po stronie wad pozostaje tylko wysoki koszt i problemy w zimie (tu pomóc mogą odpowiednie powłoki kloszy, mówi się też o… elektrycznym ogrzewaniu, które jednak częściowo niwelowałoby przewagę sprawności energetycznej).

Wybór, jak na razie, należy do nas.

 

Foto: Steve Johnson, Licencja CC

Foto tytułowe: public domain