Pytania i odpowiedzi dotyczące innowacyjnej techniki laserowej w przemyśle samochodowym
Wielkie możliwości dla inteligentnego oświetlenia samochodowego
Wywiad z dr Rolandem Fiederlingiem,inżynierem ds. zastosowań dla motoryzacji w OSRAM Herbrechtingen.
W jaki sposób dokładnie działają światła laserowe?
Zasięg świateł drogowych wynosi w BMW i8 do 600 metrów – dwukrotnie większy w stosunku do zasięgu zwykłych świateł drogowych LED – otrzymano to głównie dzięki modułom laserowym opracowanym przez OSRAM, które są zintegrowane w pełni diodowych reflektorach.
Są one aktywowane po przekroczeniu 70 km/h gdy kamera pokładowa widzi wyraźnie, że brak jest ruchu z naprzeciwka. „Wykorzystujemy fizyczne zalety lasera” wyjaśnia Hans-Joachim Schwabe, dyrektor naczelny (CEO) OSRAM Specialty Lighting (SP).
Diody laserowe mogą generować dużo światła na bardzo małej przestrzeni. Dioda laserowa generuje niemal punktową wiązkę na kilku mikrometrach, dzięki czemu soczewki mogą być bardzo małe.
Niezwykle wysoka światłość pozwala również na uzyskanie dużego zasięgu.
Jak dokładnie generowana jest wiązka laserowa i jak wyglądają poszczególne procesy?
Podstawą laserowych świateł drogowych jest rozwiązanie opracowane przez laboratoria badawcze w Regensburgu. Niebieskie diody laserowe o wystarczającej mocy, przynajmniej jednego wata, są dostępne dopiero od kilku lat. Oparto je na technologii warstwowej InGaN, którą opracowano pierwotnie dla profesjonalnych projektorów. Temperaturę barwową w takich diodach laserowych można dalej poprawić regulując proporcję mieszania pierwiastków indu i galu.
Jednak zastosowanie diod laserowych w pojazdach nie jest łatwe: diody laserowe muszą działać w temperaturze od - 40 do +100 °C.
„Trudno było opracować diody laserowe, które działają niezawodnie w temperaturach powyżej 50°C” podał Hans-Joachim Schwabe, takie temperatury są szybko osiągane przy intensywnym nasłonecznieniu.
Diody laserowe emitują monochromatyczne światło o długości fali 450 nm, które przez ludzkie oko jest postrzegane jako niebieskie. To światło byłoby nieodpowiednie do wykorzystania w pojazdach. Tutaj potrzebne jest światło białe, najlepiej o temperaturze barwowej 5500 K.
Dlatego też, specjaliści z OSRAM Specialty Lighting (SP) opracowali moduł, w którym światło laserowe z kilku diod skierowane jest na luminofor. Za pomocą substancji fluorescencyjnej, światło niebieskie zostaje przetworzone na białe – dokładnie tak jak w nowoczesnych diodach LED.
Kiedy OSRAM rozpoczął opracowanie świateł laserowych, jakie były kamienie milowe technologii i kim byli partnerzy projektu?
Rozwiązanie Automotive Laser Activated Remote Phosphor (LARP) opracowano około cztery lata temu. Kamieniami milowymi były różne koncepcje, takie jak rozwój na poziomie prototypów do produkcji seryjnej.
Gdzie obywały się prace badawczo-rozwojowe?
Opracowanie systemów LARP dla motoryzacji jest wynikiem współpracy globalnej między różnymi oddziałami firmy OSRAM. Bardzo blisko współpracowały nad tym oddziały Specialty Lighting, Opto Semiconductors i Corporate Technology.
Jaka jest różnica między laserem do reflektorów samochodowych a laserem do innych obszarów zastosowań (na przykład, rozrywka)?
Podstawowa różnica między systemami LARP dla motoryzacji, a laserami dla innych obszarów zastosowań są specyficzne wymagania klienta z sektora motoryzacyjnego obejmujące wzornictwo i warunki środowiskowe oraz oprogramowanie reflektorów, czas i presję kosztów.
Ile kosztuje reflektor wykorzystujący światło laserowe? W jaki sposób w przyszłości można zredukować koszty?
Systemy LARP są nadal drogimi rozwiązaniami przeznaczonymi dla producentów pojazdów premium. Koszty można obniżyć zwiększając produkcję. Można to zrobić, na przykład, wdrażając systemy LARP w pojazdach średniej klasy.
Jaka jest przewaga świateł laserowych nad innymi technologiami oświetleniowymi (halogen, ksenon, LED)?
Światła laserowe generują niezwykle wysoką światłość, która jest znacznie jaśniejsza niż w przypadku technologii konwencjonalnych. Jaskrawość jest również czterokrotnie wyższa niż w przypadku świateł LED. Niezwykła jaskrawość umożliwia korzystanie z bardzo małych elementów optycznych. Można je ustawić w wymagany sposób w reflektorze, oferując w ten sposób znaczną swobodę dla projektanta reflektorów. Dzięki temu systemy optyczne podobnego rozmiaru jak stosowane w zastosowaniach LED dają bardzo daleki zasięg. Aktualne pojazdy produkowane seryjnie uzyskują zasięg reflektorów do 600 metrów.
Jaki jest aktualny stan i jak wyglądają dalsze plany rozwoju świateł laserowych na przyszły rok?
LARP podlega znacznej presji rozwojowej. Wraz z dzisiejszymi skomplikowanymi systemami stosowanymi w produkcji seryjnej, w przyszłości dostępne będą również mniejsze pakiety umożliwiające projektantom swobodę otwierającą nowe obszary zastosowań. W przyszłości, będą oferowane skomplikowane moduły o odpowiednich parametrach wiązki oraz kompaktowe moduły o słabszych parametrach.