چراغ جلو (هدلایت) خودرو - قسمت سوم

چراغ های تخلیه با شدت بالا (HID) نور را به جای برانگیختن رشته به وسیله یک قوس الکتریکی تولید می کنند. شدت بالای این قوس ناشی از نمک های فلزی است که در داخل محفظه قوس به صورت بخار موجود می باشند. این لامپ ها در بین عوام با نام شعله گازی شناخته می شوند و درجه تاثیر بالاتری نسبت به لامپ های تنگستنی دارند. با توجه به اینکه نور تولیدی در این نوع چراغ ها بیشتر از انواع مشابه هالوژنی است، چراغ های HID را می توان در ابعادی کوچکتر، با همان الگوی پرتوی مشابه هالوژنی تولید نمود. یا اینکه می توان با حفظ ابعاد بزرگتر، چراغ زنونی با توانایی تولید الگوی پرتوی قوی تر به دست آورد.

بیشتر بخوانید: انواع مدل های چراغ خودرو

HID های خودرو را گاه هدلایت زنون نیز می نامند، گرچه آنها در واقع لامپ های هالید فلزی هستند که حاوی گاز زنون می باشد. گاز زنون این امکان را می دهد که لامپ ها حداقل نور مورد نیاز را در بدو شروع تولید کنند و مدت زمان مورد نیاز جهت روشن شدن را کاهش می دهد. استفاده از آرگون، چنان که در چراغ های خیابانی و سایر لامپ های غیر متحرک هالید فلزی مرسوم است باعث ایجاد وقفه ای چند دقیقه ای در رسیدن نور چراغ به حداکثر توان خروجی ممکن می شود. نور ساطع شده از چراغ جلوی HID هاله آبی رنگ  مشخصی در مقایسه با چراغ های جلوی رشته تنگستنی تولید می کند.

بروزرسانی لامپ های هالوژنی

هنگامی که یک لامپ هالوژنی را با حباب HID جایگزین می کنید، توزیع نور و خروجی آن تغییر می کند. در ایالات متحده استفاده از روشنایی خودرو اگر با FMVSS 108 منطبق نباشد غیر قانونی است. خیرگی ناشی از این تغییر بیشتر از حد مجاز است و تائیدیه چراغ جلو یا گواهینامه ای که برای آن صادر شده  به واسطه این دستکاری از درجه اعتبار ساقط شده و در  برخی حوزه های استحفاظی اساسا برای استفاده در خیابان غیر قانونی برشمرده می شود. تامین کنندگان و وارد کنندگان و فروشندگانی که این کیت های غیر مجاز را در ایالات متحده ارائه کنند مورد جریمه های مدنی قرار می گیرند. تا اکتبر 2004 سازمان NHTSA 24 تامین کننده را مورد بازرسی قرار داد که همه آنها منجر به ابطال جواز فروش و یا فراخوان بازگشت محصولات شد.

در اروپا و بسیاری از  کشورهای غیر اروپایی که از مقررات ECE پیروی می کنند به غیر از موارد استفاده بر روی موتور سیکلت ها، حتی HID هایی که از این لحاظ مورد تائید هستند نیز باید مجهز به شوینده عدسی و سامانه های تنظیم خودکار باشند. این سامانه ها معمولا بر روی خودروهایی که هنگام تحویل از کارخانه به لامپ های HID مجهز نیستند به چشم نمی خورد.

بیشتر بخوانید: چراغ های خودرو

تاریخچه لامپ های هالوژنی

در سال 1992 اولین سری چراغ جلوی HID برای نور پایین توسط Hella و بوش برای ارائه به عنوان آپشن در بی ام و سری 7 تولید شد. اولین سامانه از یک شعله داخلی و غیر قابل تعویض بدون شیشه محافظ UV  و یا فیوز قطع مدار حساس به لمس تشکیل شده بود که به نام D1 شناخته می شد، البته این نامگذاری سالها بعد برای شعله ای که از لحاظ ساختاری کاملا متفاوت مورد استفاده قرار گرفت. بالاست جریان متناوب این سامانه تقریبا به اندازه یک آجر ساختمانی بود. در سال 1996 اولین تلاش آمریکایی ها برای تولید چراغ جلوی HID بر روی لینکولن مارک VIII مدل 1996-1998 صورت گرفت که از چراغ های بازتابنده بدون پوشش محافظ، با شعله داخلی استفاده می کرد و با نام Type 9500 شناخته می شد و ساخت Sylvania بود. این تنها سامانه ای بود که با جریان مستقیم عمل می کرد، زیرا قابلیت اطمینان سامانه های جریان متناوب پایین تر ارزیابی شده بود. سامانه Type 9500 در هیچ مدل دیگری به کار نرفت و پس از خریداری Sylvania توسط Osram در سال 1997 به کلی از رده خارج شد. کلیه چراغ های جلوی HID در حال حاضر در سرتاسر جهان از حباب های جریان متناوب و بالاست استانداردسازی شده استفاده می کنند. در سال 1999 اولین چراغ های جلوی HID از نوع bi-xenon که برای نور بالا و پایین توامان به کار می رفت در مرسدس بنز کلاس CL معرفی شد.

عملکرد لامپ های هالوژنی

حباب های چراغ جلوی HID با جریان مستقیم ضعیف کار نمی کنند، بنابراین به یک بالاست نیاز دارند که استارتر داخلی یا خارجی داشته باشد. استارتر در سامانه های D1 و D3 در داخل حباب تعبیه شده و در سامانه های D2 و D4 یا به صورت جداگانه و یا به عنوان بخشی از واحد چراغ در نظر گرفته می شود. بالاست مسئولیت کنترل جریان ورودی به چراغ را به عهده دارد. عملکرد بالاست و استارتر در سه مرحله اتفاق می افتد:

1. استارت: یک ضربان ولتاژ بالا برای ایجاد قوس الکتریکی به کار می روند – به شیوه ای مشابه یک شمع در موتور احتراق داخلی – و گاز زنون را یونیزه می کند که کانال رسانشی بین الکترودهای تنگستنی به وجود می آورد. مقاومت الکتریکی در داخل این کانال کاهش یافته و جریان بین الکترودها برقرار می شود.
2. فاز اولیه: حباب تحت بار مضاعف کنترل شده عمل می کند. از آنجا که قوس الکتریکی در توان بالایی عمل می کند، دمای داخل کپسول به سرعت افزایش می یابد. نمک های فلزی تبخیر شده و شدت قوس افزایش یافته، طیف نور آن تکمیل می شود. مقاومت بین الکترودها نیز افت پیدا می کند، تجهیزات الکترونیکی کنترل بالاست متوجه این تغییر شده و عملکرد را به طور خودکار به حالت مداوم تغییر می دهد.
3. عملکرد مداوم: تمام نمک های فلزی به حالت بخار در آمده و قوس به شکل پایدار رسیده است، اثربخشی روشنایی (نور افشانی) نیز به ظرفیت نامی خود رسیده است. اکنون بالاست توان الکتریکی ثابتی را به قوس می رساند تا قوس نوسان نکند. ولتاژ عملکرد پایدار برای D1 و D2 85 ولت AC و برای سامانه های D3 و D4 42 ولت AC می باشد. فرکانس موج مربعی جریان متناوب عموما 400 هرتز یا بالاتر است.

انواع شعله های چراغ های جلو

شعله چراغ های جلوی HID چیزی بین 2800 تا 2500 لومن را در محدوده 35 تا 38 وات توان الکتریکی تولید می کند، در حالیکه حباب های چراغ جلوی رشته هالوژنی بین 700 تا 2100 لومن را به ازای 40 تا 72 وات در 12.8 ولت تولید می کنند.

در حال حاظر طبقه بندی شعله های چراغ عبارتند از D1R, D2S, D2R, D3S, D3R, D4S D4R و D1S. حرف D مخفف Discharge (تخلیه) و شماره بعد از آن شماره ردیف نوع چراغ است. حرف انتهایی نیز نوع حفاظ خارجی را تعیین می کند. قوس داخل حباب چراغ های جلوی HID مقادیر قابل توجهی نور ماورا بنفش (UV) تولید می کند، اما هیچ بخشی از آن از حباب خارج نمی شود زیرا یک حفاظ شیشه ای جاذب UV پیرامون تیوب قوس را در بر گرفته است. این مسئله در جلوگیری از تجزیه شدن مواد و اجزا حساس به UV در داخل چراغ، از جمله عدسی ها و پوشش سخت بازتابنده ها که از جنس پلی کربنات است اهمیت بالایی دارد. شعله های S، از حفاظ شیشه ای شفاف استفاده می کنند و کاربرد اصلی آنها در اپتیک های نوع پروژکتوری است. شعله های R برای استفاده در چراغ هایی با اپتیک بازتابنده به کار می روند. این شعله ها محافظی مات بر روی بخش های خاصی از شیشه محافظ دارند که تولید مرز بین روشنایی و تاریکی (خط قطع) را در حد بالای توزیع نور پایین چراغ امکان پذیر می سازند. شعله های HID خودرو نور نزدیک به UV بسیاری را با وجود این شیشه محافظ از خود ساطع میکنند.

چراغ جلوی تویوتا آوالون 2014 با نور پایین HID از نوع Quadrabeam، نور بالای هالوژن و چراغ نور روز LED که با توان پایین تر به عنوان چراغ پارک عمل می کند.

دمای رنگ چراغ های HID

دمای رنگ چراغ های خودرویی HID بین 4100 تا 5000 کلوین قرار دارد، در حالیکه این مقدار برای لامپ های تنگستن-هالوژن بین 3000 تا 3550 کلوین است. توزیع طیف نیرو (SPD) یک چراغ خودروی HID ناپیوسته بوده و جهش های زیادی دارد درحالیکه SPD لامپ های رشته ای، همچون خورشید، یک منحنی پیوسته است. علاوه بر این شاخص تفسیر رنگ (CRI) چراغ های جلوی تنگستن-هالوژنی (98) در مقایسه با چراغ جلوهای HID (75) بسیار به نور خورشید استاندارد (100) نزدیکتر است. مطالعاتی نشان داده است که این مقدار تغییرات CRI در چراغ جلو تاثیر چشمگیری بر روی مسائل مربوط به ایمنی ندارد.

مزایا لامپ های HID

1. ایمنی بالاتر: لامپ های HID خودرو حدود 3000 لومن و 90 مگاکاندلا بر مترمربع تولید می کنند در حالیکه این مقادیر برای لامپ های هالوژنی 1400 لومن و 30 مگاکاندلا بر مترمربع است. در چراغ هایی با طراحی اپتیک مناسب برای لامپ HID نور قابل استفاده بیشتری تولید می شود. مطالعاتی نشان داده اند که رانندگان هنگامی که از چراغ های HID مناسب استفاده می کنند در مقایسه با رانندگانی که چراغ هالوژنی دارند، واکنش های سریعتر و دقیقتری به موانع جاده ای نشان می دهند. در نتیجه چراغ های HID مرغوب به ایمنی جاده کمک می کنند. نظریه مخالف بر این باور است که خیرگی ناشی از چراغ جلوی HID با کاهش دید سایر رانندگان منجر به کاهش ایمنی جاده می شود.
2. اثربخشی و توان خروجی: اثربخشی روشنایی برای سنجش مقدار نور تولید شده نسبت به میزان انرژی مصرفی به کار می رود. شعله های HID اثربخشی بالاتری نسبت به هالوژن دارا می باشند. قوی ترین هالوژن ها، یعنی H9 و H1R1 بین 2100 تا 2530 لومن را به ازای تقریبا 70 وات در 13.2 ولت تولید می کنند. یک شعله D2S HID تحت عملکرد پایدار 3200 لومن را از 42 وات تولید می کند. مصرف برق کمتر به معنای مصرف سوخت کمتر است، در نتیجه انتشار CO₂ خودروهایی که از چراغهای HID استفاده می کنند پایین تر است (1.3 گرم بر کیلومتر با فرض اینکه 30 درصد اوقات روشن بودن موتور نیازمند استفاده از سامانه روشنایی می باشد).
3. عمر مفید: عمر مفید یک لامپ HID 2000 ساعت است، در حالیکه لامپ های هالوژنی بین 450 تا 1000 ساعت عمر می کنند.

معایب لامپ های HID

1. خیرگی: وسایل نقلیه ای که چراغ جلوی HID دارند (به استثنا موتورسیکلت) می بایست طبق قانون 48 ECE به سامانه پاک کننده عدسی چراغ جلو و کنترل اتوماتیک تراز پرتوی نور مجهز باشند. هر دوی این تجهیزات با هدف کاهش اثر خیرگی لامپ های شدت بالا بر روی سایر رانندگان در نظر گرفته شده اند. در آمریکای شمالی قانون ECE R48 جاری نیست و با اینکه پاک کننده عدسی و تنظیم کننده پرتو مجاز است، اجباری نیست. چراغ های جلوی HID در بازار آمریکا کمتر به چشم می خورند، چرا که در این بازار شکایات بیشتری در ارتباط با خیره کنندگی آنها ثبت شده است. مطالعات علمی بر روی خیرگی ناشی از چراغ جلو نشان می دهد که صرف نظر از شدت نور، همیشه خیرگی ناشی از لامپ های HID 40 درصد بیش از مقدار معادل چراغ جلوی تنگستن-هالوژنی است.
2. وجود جیوه: حباب های چراغ جلوی HID از نوع D1R، D1S، D2R و D2S و 9500 دارای فلز سنگین و سمی جیوه هستند. اسقاط قطعات خودروی حاوی جیوه در سرتاسر جهان، برای مثال به وسیله مقررات US EPA (سازمان حفاظت از محیط زیست آمریکا) به شدت کنترل می شود. طراحی های جدیدتر حباب HID مثل D3R، D3S، D4R و D4S که از سال 2004 به مرحله تولید رسیده اند حاوی جیوه نمی باشند، اما از لحاظ الکتریکی و فیزیکی قابل مقایسه با حباب هایی که پیشتر تولید شده اند نمی باشد.
3. هزینه: تولید، نصب و تعمیر چراغ های جلوی HID در مقایسه با حباب های هالوژن بسیار هزینه بر تر است. هزینه های اضافی چراغ HID حتی ممکن است بهره وری سوختی که به واسطه مصرف سوخت کمتر آن حاصل شده است را از بین ببرد، گرچه بخشی از این زیان مالی از طریق طول عمر طولانی تر شعله های HID نسبت به هالوژن به مصرف کننده باز می گردد.

سیر تحولات چراغ های LED

از سال 2004 به این سو توسعه کاربرد دیودهای ساطع کننده نور (LED) در چراغ جلوی خودروها با تحولات وسیعی روبرو بوده است. در سال 2006 اولین سری LED تولیدی برای نور پایین بر روی لکسوس LS 600h و LS 600h L نصب کارخانه گردید. نور بالا و چراغ های راهنما از لامپ رشته ای استفاده می کردند. چراغ جلو بوسیله Koito تامین شده بود. در سال 2007 اولین چراغ جلو تمام LED، توسط شرکت "روشنایی خودرو"(AL)  بر روی خودروی اسپرت آئودی R8 V10 (به غیر از آمریکای شمالی) نصب گردید. در 2009 چراغ های جلوی Hella بر روی کادیلاک اسکالاد 2009 نسخه پلاتینیوم اولین چراغ جلوی تمام LED بود که در بازار آمریکای شمالی عرضه گردید. در سال 2010 اولین چراغ تمام LED با نور بالای تطبیقی و آنچه که توسط مرسدس با عنوان سامانه روشنایی هوشمند نامیده می شد بر روی مرسدس CLS مدل 2011 ارائه شد.در سال 2013 اولین چراغ جلوی تطبیقی ضد خیرگی تمام LED با کنترل دیجیتال به نام Matrix LED برای آئودی فیس لیفت شده A8 ارئه شد، که دارای 25 جزء مختلف LED بود. این سامانه نوری که مستقیما به چشم رانندگان سمت مقابل تابیده می شد را با دیمر ضعیف می کرد و درعین حال در نواحی بین و اطراف آنها به تابش با قدرت کامل ادامه می داد. کارایی این راه حل به واسطه قابلیت LED های نور بالا در تقسیم پرتو به بخش های متعدد توسط دیود های مختلف تحقق می یابد. LED های نور بالا در هر دو چراغ جلو به صورت یک ماتریس چیدمان شده اند و به صورت الکترونیکی به طور کامل در چند هزارم ثانیه با محیط اطراف منطبق می شوند. این دیودها به وسیله یک واحد کنترلی فعال و غیرفعال می شوند. علاوه بر آن چراغ های جلو به عنوان چراغ گوشه نیز عمل می کنند. با استفاده از اطلاعات پیش بینی مسیر که توسط سامانه راهبری MMI navigation plus تغذیه می شود، کانون پرتوها حتی پیش از آنکه راننده فرمان را بچرخاند، به سمت پیچ جاده متمایل می شود. در سال 2014 مرسدس بنز فناوری مشابهی را بر روی CLS فیس لیفت 2014 ارائه کرد که آنرا LED چند پرتویی نامید. این سامانه دارای 24 بخش مجزا بود.

از سال 2010 به این سو چراغ های جلو از جمله چراغ هایی که بر روی تویوتا پریوس نصب می شود عملکردی مابین هالوژن و HID ارئه می کردند، که در مصرف برق از سایر چراغ های جلو بهتر بود، طول عمر طولانی تری داشت و انعطاف طراحی بیشتری به خودروسازان ارائه می کرد. با تداوم تکامل فناوری LED انتظار می رفت که عملکرد چراغ های جلوی LED نیز به چراغ های HID نزدیک شده، رسیده و شاید حتی روزی از آن جلو بزند. این اتفاق در اواسط 2013 رخ داد، زمانی که مرسدس S کلاس با چراغ های جلوی LED که عملکردی بالاتر از تجهیزات مشابه HID داشت به بازار آمد.

پیش از LED ها، تمامی منابع نور به کار رفته در چراغ های جلو (تنگستن، هالوژن، HID) انرژی فروسرخی را از خود ساطع می کردند که انباشت یخ و برف بر روی عدسی چراغ را آب می کرد و از انباشته شدن بیش از پیش آنها جلوگیری می کرد. LED ها چنین خاصیتی ندارند. برخی چراغ های جلوی LED حرارت را از یک چاه حرارتی که در پشت LED قرار دارد به سطح داخلی عدسی منتقل می کنند تا آن را گرم کنند، در حالیکه بسیاری از انواع دیگر LED هیچ گونه ملاحظاتی برای یخ زدایی عدسی چراغ دارا نمی باشند.

لامپ های لیزری

لامپ های لیزری از آینه برای هدایت یک لیزر بر روی فسفر که تحت اثر این تابش از خود نور ساطع می کند استفاده می کنند. چراغ های لیزر کمتر از نصف چراغ های LED برق مصرف می کنند. اولین بار توسط آئودی و به منظور استفاده در چراغ جلوی به کار رفته در مسابقات 24 ساعته لمانز طراحی شدند.

در سال 2014 بی ام و i8 اولین خودروی تولید انبوهی بود که با یک چراغ کمکی نور بالا که از این فناوری بهره می برد ارائه شد. آئودی R8 LMX که به تعداد محدودی تولید شد از لیزر برای نور نقطه ای خود استفاده می کرد، این نور برای تامین روشنایی هنگام رانندگی در سرعت های بالا و شرایط نوری ناکافی طراحی شده بود. رولز رویس فانتوم VIII از چراغ جلوی نور لیزر با میدان دید بالای 600 متر استفاده می کند.

چراغ جلوی Matrix خودروی آئودی در نمایشگاه کالای الکترونیکی 2014

چراغ های جلوی خودکار

سامانه های خودکار فعالسازی چراغ جلو از اواسط دهه 1960 و بر روی خودروهای لوکس آمریکایی مانند کادیلاک، لینکولن و امپریال وجود داشته اند. انواع ساده تر آن چراغ های جلو را در هنگام غروب روشن و هنگام طلوع خاموش می کردند. اما انواع جدیدتر از حسگرهایی برای سنجش میزان نور محیطی استفاده می کنند. UN R48 استفاده از چراغ های جلوی خودکار را از 30 ژوئیه 2016 الزامی کرد. مطابق با این قانون، هنگامیکه چراغ نور روز روشن باشد چراغ نور پایین باید در صورت ورود خودرو به ناحیه ای با کمتر از 1000 لوکس روشنایی محیطی، همچون هنگام عبور از تونل یا محیط های تاریک دیگر، به صورت خودکار روشن شود. هنگام رانندگی در تونل یا سایر محیط های تاریک، چراغ نور روز میزان خیرگی شدیدتری را برای راننده های روبه رو ایجاد می کند، این به نوبه خود میدان دید راننده سمت مقابل را تحت تاثیر قرار می دهد و برای رفع مشکلات و خطرات احتمالی باید نور روز به نور پایین تغییر یابد.

سامانه های تراز کننده چراغ جلو

در سیتروئن 2CV مدل 1948 که در فرانسه تولید می شد، یک سامانه تنظیم دستی ارتفاع نور که توسط راننده و به کمک یک دستگیره و اتصالات مکانیکی عمل می کرد تعبیه شده بود. این به راننده اجازه می داد تا راستای عمودی چراغ های جلو را با توجه به تاثیر وزن مسافران و بار داخل خودرو تنظیم کند. در سال 1954 Cibie یک سامانه تنظیم ارتفاع چراغ جلوی خودکار را طراحی کرد که در ارتباط با سیستم تعلیق خودرو جهت تابش چراغ های جلو را صرف نظر از میزان وزن بار خودرو و بدون دخالت راننده تنظیم می کرد. اولین خودرویی که از این سیستم استفاده کرد Panhard Dyna Z بود. از ابتدای دهه 1970 در آلمان و برخی کشورهای اروپایی دیگر استفاده از سامانه تنظیم ارتفاع چراغ جلوی کنترل از راه دوری اجباری شد که الزام می کرد راننده در زمان هایی که انتهای خودرو تحت اثر وزن افراد یا بار پایین آمده و در نتیجه زاویه پرتاب نور چراغ جلو به بالا متمایل شده و خیرگی ایجاد می کند، توانایی پایین آوردن پرتوی نور را به وسیله ابزار کنترلی بر روی داشبور داشته باشد. چنین سامانه ای عموما از موتورهای استپر بر روی چراغ جلو و یک سوئیچ دورانی بر روی داشبورد تشکیل می شود که با نشانه های 0، 1، 2 و 3 برای ارتفاع پرتوهای مختلف مشخص شده اند، به نحوی که 0 مربوط به وضعیت عادی (بالاترین زاویه) و هنگامیکه وزن بارکمی در خودرو وجود دارد می باشد.

مقررات بین المللی شده ECE 48 که در اکثر جهان به غیر از آمریکای شمالی اعمال می شود امروزه بازه بسیار محدودی را برای رواداری پرتاب نور عمودی چراغ جلو تحت شرایط بارگذاری مختلف خودرو مجاز می داند. چنانچه خودرو مجهز به سامانه تعلیق تطبیقی که هدف گیری چراغ ها را صرفنظر از بارگذاری کنترل می کند نباشد، در اینصورت باید به سیستم تراز خودکار چراغ جلو مجهز باشد. در صورتیکه خودرو به چراغ جلویی مجهز باشد که منبع یا منابع نور پایین آن روشنایی کمتر از 2000 لومن را تولید کنند –به طور مثال لامپ های زنون یا برخی هالوژن های توان بالا- خصوصیات ضد خیرگی مورد نیاز در خودرو حتی سخت گیرانه تر نیز خواهند بود. چنین خودرویی می بایست به چراغ جلویی با سامانه خود تراز مجهز باشد که زاویه قوز (خم شدن سامانه تعلیق خودرو به جلو و عقب یا طرفین) شاسی را بر اثر بارگذاری و شیب جاده حس کند، و راستای عمودی چراغ جلو را به صورت خودکار تنظیم کند تا بدون نیاز به دخالت راننده جهت پرتاب نور را در راستای صحیح اصلاح کند.

سامانه های خودتراز در مقررات آمریکای شمالی اجباری نیستند. با این وجود در مطالعه ای که در سال 2007 انجام شد، نتیجه گرفته شد که نصب سیستم های خودتراز بر روی کلیه چراغ های جلو، و نه فقط چراغ های جلو با منبع نور با شدت بالا، به رانندگان مزایای ایمنی بسیار بهتر، میدان دید بیشتر و خیرگی کمتری خواهد داد.

تراز کردن چراغ جلو

چراغ های جلوی هدایت شونده

این دسته از چراغ ها روشنایی را در هنگام پیچیدن خودرو بهبود می بخشند. در برخی از خودروها چراغ جلو به سامانه فرمان متصل است و چراغ ها همیشه حرکت چرخ های جلو را دنبال می کنند. خودروی Tatra ساخت چک و اسلواکی از اولین نمونه هایی بود که این تکنیک را به کار گرفت و در دهه 1930 خودرویی با یک تک چراغ وسط هدایت شونده به این صورت تولید نمود. سدان آمریکایی Tucker مدل 1948 نیز از یک چراغ جلوی سوم که به صورت مکانیکی به سامانه فرمان خودرو متصل بود استفاده کرد.

چراغ جلوی هدایت شونده وسط بر روی یک Willys-Knight 70A Touring مدل 1928

در سال 1967 سیتروئن DS و در سال 1970 سیتروئن SM به یک سامانه تنظیم موقعیت دینامیکی بسیار مفصل مجهز شدند که موقعیت افقی و عمودی چراغ های جلو را با در نظر گرفتن اطلاعات دریافتی از سامانه تعلیق و فرمان خودرو تنظیم می کرد. مقررات آمریکایی در همین زمان خودروها را مجبور به حذف چنین سامانه هایی از خودروهایی می کرد که قرار بود در بازار آمریکا فروخته شوند.

خودروهای سری D که به این سامانه مجهز بودند از کابل برای اتصال چراغ های جلو به اهرمی که بر روی تجهیزات رله فرمان قرار گرفته بود استفاده می کردند در حالیکه در خودروهای سری SM این ارتباط به جای کابل های مکانیکی به وسیله مدار بسته هیدرولیکی که با گلیسرین کار می کرد برقرار می شد. هر دو سامانه فوق از طراحی مشابهی برای سامانه تراز کننده چراغ جلو بهره می بردند. کابل های سیستم سری D به تدریج در داخل روکش کابل زنگ می زدند و سامانه SM به تدریج دچار نشتی می شد که چراغ های برد دور را به سمت داخل منحرف کرده و ظاهری مشابه با "چپی چشم" به خودرو می داد. با اینکه تجهیزات کالیبراسیون دستی برای خودرو پیش بینی شده بود اما هنگامیکه سامانه کاملا از کالیبره خارج شده بود معمولا مشکل فقط با تزریق سیال و یا تعویض لوله ها و مخازن حل می شد.

سیتروئن SM برای بازارهای غیر آمریکایی به گرمکن روکش شیشه ای چراغ جلو مجهز بود که حرارت مورد نیاز آن توسط کانال هایی که هوای گرم را از خروجی رادیاتور به محفظه بین عدسی چراغ جلو و پوشش شیشه ای منتقل می شد تامین می گشت. این به تمام سطح داخلی شیشه محافظ امکان یخ زدایی و مه زدایی را می داد، و شیشه را از بخار گرفتگی محافظت می کرد. البته بر روی شیشه شیارهای باریکی نیز وجود داشت که حرارت خود را از انرژی پرتو نور دریافت می کردند، با این حال هوای گرمی که توسط کانال به چراغ منتقل می شد حتی زمانی که چراغ ها خاموش بودند نیز به عمل مه زدایی ادامه می داد. شیارهای روی هر دو سری D و SM به سیستم گرمکن شیشه ای الکتریکی شیشه عقب خودروهای امروزی شبیه هستند، با این تفاوت که جریان الکتریسیته از آنها عبور نمی کند و به صورت غیر عامل کار می کنند.

چراغهای جلوی هدایت شونده روی یک ستروئن DS – راننده به راحتی جاده پیچ دار را خواهد دید

سامانه پیشرفته چراغ جلو

با شروع دهه 2000 توجهات دوباره به سوی ایده متحرک سازی یا بهینه سازی پرتو چراغ جلو با توجه به شرایط آب و هوا و میدان دید محیطی، سرعت خودرو و پیچ و خم جاده در کنار وضعیت فرمان و تعلیق خودرو بازگشت. یک کارگروه تحت سازمان EUREKA که عمدتا متشکل از خودروسازان و شرکت ها و قانونگذاران روشنایی اروپایی بود بر روی توسعه مشخصات طراحی و عملکرد سامانه ای که امروزه آن را سامانه چراغ جلوی تطبیقی (AFS) می نامیم فعالیت می کرد. خودروسازانی همچون بی ام و، تویوتا، اشکودا و وکسهال/اپل از 2003 به این سو خودروهایی مجهز به AFS را ارائه کرده اند.

به جای ارتباطات مکانیکی که در نسل های قدیمی تر سامانه چراغ جلوی هدایت شونده به کار می رفت، در AFS از حسگرها، مبدل ها و عملگرهای الکترونیکی استفاده می شود. سایر تکنیک های AFS معمولا دارای سامانه های اپتیکی جانبی هستند که در داخل محفظه چراغ جلوی خودرو تعبیه می شوند. می توان بسته به شرایط کارکرد خودرو و نیاز به روشنایی یا تاریکی این سامانه های جانبی را با توجه به زوایای متنوعی که اپتیک های جانبی قادر به تولید آن هستند روشن و خاموش نمود. این سامانه برای تنظیم چراغ جلو، زاویه فرمان و سرعت خودرو را پایش می نماید. پیشرفته ترین سامانه های AFS به جای واکنشی ساده به پیچ و خم جاده از سیگنال های GPS برای پیش بینی تغییر جهت جاده استفاده می کنند.

سامانه انتخاب خودکار نور

حتی زمانی که شرایط محیطی استفاده از نور بالا را می طلبد اغلب رانندگان از آن استفاده نمی کنند. تلاش های بسیاری، خصوصا در آمریکا، برای طراحی یک سامانه کارآمد انتخاب خودکار پرتو که راننده را از دغدغه انتخاب مداوم نوع نور متناسب با ترافیک، آب و هوا و شرایط جاده رها کند صورت گرفته است. جنرال موتورز اولین دیمر خودکار چراغ جلو را با نام "چشم آترونی" در مدل های 1952 کادیلاک، بیوک و اولدزموبیل خود استفاده نمود. این قابلیت در سایر خودروهای GM نیز از سال 1953 به بعد اضافه شد. مقاومت نوری (فوتورزیستور) سامانه مذکور و مداربندی های مربوطه در داخل تیوبی مشابه با مگسک تفنگ در بالای داشبورد قرار می گرفت. یک ماژول تقویت کننده (امپلیفایر) در داخل محفظه موتور قرار داشت که رله چراغ جلو را با استفاده از سیگنالهای دریافتی از  واحد تیوبی داشبورد کنترل می نمود.

این تجهیزات پیشرو در سال 1958 جای خود را به سامانه ای موسوم به GuideMatic دادند که نام خود را از واحد تخصصی روشنایی GM یعنی "نور هدایت" الهام گرفته بود. GuideMatic تجهیزات داشبوردی مختصرتری داشت و به دستگیره کنترلی مجهز بود که راننده را قادر می ساخت تا حساسیت سامانه را برای تغییر نور بالا به پایین در صورت حضور ترافیک از رو به رو تنظیم کند. تا اوایل دهه 1970 این آپشن از کلیه مدل های GM به غیر از کادیلاک که از آن تا 1988 استفاده می کرد حذف گردید. حسگر نوری این سامانه از یک عدسی کهربایی استفاده می کرد و در مواجهه با تابلوهای انعکاسی جاده ای که رنگ زرد داشتند، به طور مثال تابلوی نزدیک شدن به پیچ جاده، بی موقع شدت نور را کاهش می داد که نهایتا منجر به توقف تولید آن گردید.

فورد و کرایسلر نیز مابین دهه 1950 تا 1980 از دیمر های GM در خودروهای خود استفاده می کردند. سامانه ای موسوم به AutoDim بر روی چندین مدل لینکولن از اواسط 1950 ارائه می شد و نهایتا فورد تاندربرد و برخی مدل های مرکوری نیز از آن استفاده کردند. مدل های لوکس کرایسلر و امپریال از سامانه ای موسوم به کنترل خودکار نور (ABC) مابین دهه 1960 تا اوایل 1970 استفاده می کردند.

سامانه های خودکار کنترل نور

1- دیمر ربینو (Rabinow)

با آنکه سامانه های مبتنی بر مقاومت های نوری تکامل پیدا کرده و ابعاد جمع و جور تری پیدا کرده و از روی داشبورد به مکانی آشکارتر در داخل جلو پنجره رادیاتور منتقل شده بودند، اما همچنان در تمایز بین چراغ جلوی خودروهای دیگر و منابع نور غیر متحرکی مثل چراغ خیابان دچار ضعف بودند. دیمرها همچنین به هنگام نزدیک شدن از عقب به خودروی جلویی نور را به پایین منتقل نمی کردند و در واکنش به انعکاس نور بالای خود خودرو بر روی تابلوهای راهنمایی چراغ را اشتباها به نور پایین منتقل می کردند. مخترع آمریکای جیکوب ربینو یک سامانه دیمر خودکار را طراحی و بهسازی نمود که در مواجهه با چراغ های خیابانی و انعکاسات نوری دچار خطا نمی شد، اما هیچ یک از خودروسازان امتیاز استفاده از این اختراع را خریداری نکردند تا مشکلات مربوط به مقاومت های نوری تا اواخر دهه 1980 به قوت خود باقی بماند.

2- لامپ های بون میدلند

در سال 1956 مخترعی به نام اون پی بون سامانه ای را طراحی نمود که با قرار دادن یک پره خودکار متحرک در مقابل هر یک از چراغ های جلو به هنگام نزدیک شدن خودروها از رو به رو سایه ای ایجاد می کرد و امکان استفاده از نور بالا را بدون ایجاد خیرگی در چشمان راننده مقابل فراهم می کرد. این سامانه که لامپ بون میدلند نام گرفت هرگز توسط هیچ یک از خودروسازان خریداری نشد.

3- دیمرهای دوربین دار

سامانه های فعلی از دوربین های تصویربرداری CMOS استفاده می کنند و قادر هستند به ترافیک هم جهت و خلاف جهت با خودرو واکنشی مناسب نشان داده، در عین حال فریب چراغ های خیابان، تابلوهای راهنمایی و سایر علائم کاذب را نخورند. انتخاب سامانه های مبتنی بر دوربین اولین بار توسط جیپ گرند چروکی 2005 انجام گرفت و از آن زمان تا به حال در سامانه های دستیار راننده متعددی توسط خودروسازان سرتاسر جهان تعبیه گردیده است. چراغ های جلو در این سیستم در صورت انعکاس شدید از سطح علائم راهنمایی شدت نور را کاهش می دهند.

4- سامانه های روشنایی هوشمند

سامانه روشنایی هوشمند بر روی مرسدس A کلاس

سامانه روشنایی هوشمند یک سامانه کنترل نور چراغ جلو است که در سال 2006 بر روی مرسدس بنز E کلاس (W211) ارائه شد و پنج قابلیت مختلف چراغ های bi-xenon را ارائه می کند که برای شرایط آب و هوایی رانندگی زیر قابل انتخاب است:

• رانندگی بیرون از شهر
• رانندگی در اتوبان
• چراغ های مه شکن پیشرفته
• عملکرد نور فعال (سامانه پیشرفته چراغ جلو AFS)
• عملکرد چراغ گوشه

5- نوربالای تطبیقی

دستیار نوربالای تطبیقی نام تجاری استراتژیک کنترل چراغ جلوی مرسدس بنز است که به طور مداوم برد پرتاب نور چراغ را به نحوی تنظیم می کند که به فاصله بین خودرو با خودروهای جلویی محدود شود، به این صورت همیشه حداکثر میدان دید ممکن را بدون ایجاد خیرگی برای سایر رانندگان تضمین می کند. این سامانه اولین بار بر روی مرسدس E کلاس در سال 2009 ارائه گردید. در این سامانه به جای استفاده از گزینه مرسوم نورهای دوگانه پایین و بالا از یک پرتو نور با دامنه پیوسته که از نور پایین برد کوتاه تا نور بالای برد بلند متغیر است استفاده شده است.

برد نور بسته به شرایط ترافیکی بین 65 تا 300 متر متغیر است. موقعیت عمودی خط قطع نور پایین در ترافیک به نحوی تنظیم می شود که حداکثر میدان دید ممکن را در عین جلوگیری از ایجاد خیرگی در چشم رانندگان رو به رو تضمین تامین کند. هنگامیکه ترافیک جاده ای در نزدیکی خودرو موجود نباشد این سامانه از نور بالا با تمام توان استفاده می کند. چراغ های جلو هر 40 میلی ثانیه یک بار توسط دوربینی که بر روی جدار داخلی شیشه جلو نصب شده بر اساس فاصله با خودروهای دیگر تنظیم می شوند. خودروهای S کلاس، CLS کلاس و C کلاس نیز از این فناوری بهره می برند. در CLS نوربالای تطبیقی به همراه چراغ جلوی LED ارائه شده – این اولین مدل خودرویی است که از قابلیت های چراغ تطبیقی بر روی LED ها استفاده می کند. از سال 2010 به این سو برخی مدل های آئودی که لامپ زنون دارند نیز از سامانه مشابه موسوم به نور تطبیقی با کنترل متغیر برد چراغ جلو بهره برده اند.

در ژاپن تویوتا کراون، تویوتا کراون ماجستا، نیسان فوگا و نیسان سیما نیز این فناوری را در مدل های سطح بالای خود ارائه می کنند.

6- نور پیکسلی و نور بالای ضد خیرگی

نوربالای ضد خیرگی یک استراتژی کنترل دینامیک روشنایی دوربین دار است که به صورت گزینشی بر روی نقاط و قطاع هایی از الگوی تابش نوربالا سایه ایجاد می کند تا از راننده های دیگر در برابر خیرگی محافظت کرده و در عین حال همواره حداکثر میدان دید ممکن را تامین کند. هنگام استفاده از نور بالا در این سامانه محیط پیرامون سایر راننده ها همواره روشن است با این وجود خیرگی که معمولا هنگام استفاده از نور بالا در ترافیک ایجاد می شود را ایجاد نمی کند. الگوی همواره متغیر نور نیازمند حسگرها، ریزپردازنده ها و عملگرهای بسیار پیچیده ای است زیرا خودروهایی که باید در قسمت سایه الگوی تابش قرار بگیرند دائما در حال حرکت هستند. سایه دینامیک را می توان به کمک ماسک های متحرکی که در داخل چراغ جلو در مقابل پرتو نور قرار می گیرند ایجاد نمود. یک روش دیگر برای نیل به این منظور استفاده از تابنده های LED یا بازتابنده های آدرس دهی شده ای می باشد که به صورت گزینشی خاموش می شوند، به این تکنیک نور پیکسلی گفته می شود.

اولین نوربالای ضدخیرگی با کنترل مکانیکی (غیر LED) در مجموعه "دستیار دینامیک روشنایی" فولکس واگن که در دهه 2010 بر روی خودروهایی مثل فولکس واگن توراژ، پاتئون و پاسات استفاده می شد دیده شد. در سال 2012 لکسوس LS فیس لیفت شده (XF40) یک سامانه bi-xenon کاملا مشابه به نام "سامانه نوربالای تطبیقی" را ارائه نمود.

اولین نوربالای LED ضدخیرگی با کنترل مکانیکی در مجموعه "پرتو گزینشی" (دستیار نوربالای ضد گیجی) بی ام و سری 7 در سال 2012 ارائه شد. در سال 2013 مرسدس بنز نیز سیستم LED یکسانی را با نام "دستیار نوربالای تطبیقی ممتاز" معرفی کرد. اولین نوربالای ضدخیرگی LED با کنترل دیجیتالی در سال 2013 بر روی آئودی A8 ارئه شد.

نگهداری از چراغ های جلو

سامانه های چراغ جلو به تعمیرات دوره ای نیاز دارند. چراغ های پرتو درزبندی شده به صورت ماژولی تولید می شوند، در نتیجه در صورت سوختن رشته لامپ باید کل واحد را تعویض نمود. اکثر خودروهای آمریکای شمالی از اواخر دهه 1980 به این سو از چراغ جلویی با ساختار عدسی-بازتابنده استفاده می کنند که در حقیقت بخشی از بدنه خودرو محسوب می شود و در صورت خرابی کافی است فقط حباب لامپ آن تعویض شود. هدف گیری چراغ جلو باید مداوما بازرسی و به خوبی تنظیم شود چرا که لامپ های با راستای تابش نادرست خطرناک و ناکارآمد هستند.

در طول زمان عدسی چراغ جلو کیفیت خود را از دست می دهد. ممکن است در اثر برخورد ماسه های جاده ساییده و قلوه کن شوند و ترک بخورند که این باعث ورود آب به محفظه چراغ خواهد شد. عدسی های پلاستیکی (پلی کربنات) به تدریج کدر شده و تغییر رنگ می دهند. این پدیده ناشی از اکسید شدن پوشش رویی عدسی به وسیله اشعه فرابنفش ساطع شده از خورشید و لامپ داخل چراغ است. اگر تغییر رنگ جزئی باشد می توان آن را با استفاده از پولیش های مناسب و با کیفیت که برای براق کردن رنگ های مات شده به کار می روند برطرف نمود. در مراحل پیشرفته تر، ممکن است خود ماده پلاستیکی عدسی نیز دچار آسیب دیدگی شود که در این صورت چراغ غیر قابل استفاده بوده و می بایست به طور کامل تعویض شود. سندبلاست کردن و یا پولیش شدید عدسی، یا بازسازی پلاستیک چراغ جلو می تواند کمی تعویض چراغ را به تعویق بیاندازد، اما با این روش ها پوشش محافظ عدسی برداشته می شود که در نتیجه آن روند تخریب عدسی سریعتر و شدیدتر خواهد شد. ابزارهای تعمیر پیشرفته ای وجود دارند که پولیش کردن عدسی را با ساینده هایی با قطر دانه مختلف (از درشت به ریز) به صورت تدریجی انجام داده و نهایتا روی عدسی را با اسپری مقاوم در برابر UV پوشش می دهند.

بازتابنده که از لایه بسیار نازک آلومینیوم تبخیر شده بر روی بستر فلز، شیشه یا پلاستیک تشکیل شده است ممکن است کثیف، اکسیده یا سوخته شده و براقی خود را از دست بدهد. این اتفاق در صورت ورود آب به چراغ جلو، استفاده از لامپ هایی با توان بیش از حد بالا و یا تحت تاثیر زمان و استفاده مداوم رخ می دهد. بازتابنده هایی که به این صورت مستهلک می شوند در صورتیکه قابل نظافت نباشد باید تعویض شوند.

شستن عدسی چراع جلو

انباشت گرد و خاک بر روی عدسی چراغ جلو حتی اگر برای دید راننده مشکلی ایجاد نکند می تواند به افزایش خیرگی سایر رانندگان بیانجامد. به همین علت مطابق با مقررات UN 48 عدسی چراغ های جلوی خودروهایی که منبع نور پایین آنها 2000 لومنی یا بالاتر باشد باید از شوینده عدسی برخوردار باشند. این قانون شامل کلیه چراغ های LED و برخی از انواع پرتوان هالوژن می شود. برخی خودروها علیرغم اینکه توسط مقررات الزام نشده به شوینده لنز مجهز می باشند. در آمریکای شمالی که به جای مقررات UN از FMVSS 108 پیروی می کند، با آنکه الزامی برای استفاده از شوینده های لنز وجود ندارد استفاده از آنها مجاز است.

سامانه های شوینده عدسی در دو دسته اصلی ارائه می شوند: یک شیشه پاک کن یا برس لاستیکی کوچک با محرک موتوری مشابه با برف پاک کن شیشه جلو، و یا یک اسپری فشار قوی ثابت یا تلسکوپی که مایع شوینده شیشه را با فشار بر روی عدسی چراغ می پاشد. سامانه های جدیدتر شوینده عدسی از نوع اسپری هستند چرا که مقررات UN اجازه استفاده از سامانه های شوینده مکانیکی (برف پاک کنی) را بر روی چراغ های جلوی دارای عدسی پلاستیکی نمی دهد و اکثر چراغ های جدید عدسی های پلاستیکی دارند. برخی خودروها با چراغ های جلوی جمع شدنی مثل مزدا MX-5 دارای یک تیغه لاستیکی کوچک مشابه "تی زمین شوی" هستند که در جلوی محفظه جایگیری لامپ قرار داشته و به هنگام بالا و پایین رفتن لامپ بصورت غیر عامل سطح آن را می روبد، گرچه این وسیله از مایع شوینده استفاده نمی کند.

اگر چنانچه به دنبال لوازم یدکی هیوندای و لوازم یدکی کیا هستید ولی در مورد قطعات آن اطلاعاتی ندارید میتوانید با برقراری ارتباط با کارشناسان ما از آن ها مشاوره بگیرید.