Evoluzione dei fari

Diamo per scontati molti comfort delle auto moderne, anche se in molti casi hanno subito una lunga evoluzione tecnologica. Uno di questi è la tecnologia dell’illuminazione dei veicoli. In questo articolo, presentiamo la storia completa di questa evoluzione e le direzioni previste del loro ulteriore sviluppo.

Inizi

Come è facile intuire, i fari delle auto sono stati inventati dopo le automobili. Nel 1908 fu costruito il primo faro elettrico, il cui scopo era quello di illuminare la strada davanti al guidatore.

Quando Henry Ford avviò la produzione di massa delle automobili il numero di queste alle stelle. Sorse un problema precedentemente sconosciuto: i conducenti si accecavano a vicenda.

Nel 1915 il faro anabbagliante fu inventato, il cui nome viene usato ancora oggi. Questo riflettore è stato oscurato perché il filamento davanti al fuoco dello specchio era ombreggiato dal basso, il che ha accorciato il raggio e lo ha diretto verso il basso.

Nel tempo, i fari iniziarono ad essere dotati di funzioni sempre più nuove. Inizialmente, ogni nuova caratteristica significava montare un proiettore diverso. Negli anni ’20 apparvero i primi modelli compositi, che includevano, tra gli altri, abbagliante e il già citato anabbagliante.

Il traffico sulle strade stava diventando sempre più intenso, quindi la visuale illuminata davanti all’auto doveva essere sempre più grande.

Indipendentemente dal fatto che guidiamo a sinistra o a destra, le auto in arrivo non sono mai direttamente davanti a noi, ma sempre più o meno di lato. Non è quindi necessario che i due proiettori abbiano la stessa portata. Il faro situato più lontano dall’asse della strada può brillare a una distanza maggiore, perché non abbaglia i veicoli in arrivo. Questo è un enorme vantaggio, che ti consente di vedere rapidamente ciclisti e pedoni molto più lenti che si muovono lungo il ciglio della strada.

Nel 1957 furono create le prime travi anabbaglianti asimmetriche. Questa disposizione è ottenuta grazie all’asimmetria del paralume sotto il filamento e ad una speciale nervatura rifrangente nel corpo in vetro.

I standard e le nuove tecnologie

L’illuminazione automobilistica può essere suddivisa in due categorie, a seconda che venga utilizzata per l’illuminazione stradale o per l’illuminazione interna. Per ora, ci concentreremo sull’illuminazione esterna.

Oltre agli anabbaglianti, va citata la luce abbagliante, di cui sono dotati anche i fari.

In questo caso, il filamento si trova nel punto focale del riflettore parabolico, il raggio è leggermente diffuso e l’intensità luminosa è superiore a un lux misurata a 100 metri. Nel tempo, le sorgenti luminose hanno svolto queste funzioni in modi diversi.

Le sorgenti luminose più antiche, ancora comunemente utilizzate nelle automobili, funzionano secondo il principio termico, ovvero i fotoni vengono emessi a seguito del riscaldamento di un filamento di tungsteno con l’elettricità.

Il riflettore, a seconda della sua geometria e costruzione, può avere un’ampia gamma di applicazioni.

A causa del principio di funzionamento, possono essere divisi in due gruppi a seconda della qualità dei gas che riempiono l’alloggiamento: convenzionale e alogeno. Dall’avvento delle lampade alogene, hanno gradualmente iniziato a sostituire le tradizionali lampade a incandescenza, che sono meno intense, hanno una durata di vita più breve, sono più grandi e più difficili da mantenere.

Tuttavia, le piccole lampadine tradizionali sono ancora utilizzate per l’illuminazione interna e le spie luminose. I loro tipi sono: H1, H3, H4, H7, H8, H9, H11, HB3, HB4

Nel tempo, si è sentita la necessità altri tipi di illuminazione a seconda della situazione di guida, come indicatori di direzione, luci di retromarcia, fendinebbia e retronebbia, luci stop, luci di posizione, luci targa e luci diurne. Ma questa non è la fine.

Le lampade ad alogenuri metallici (MH) fanno parte della famiglia di sorgenti luminose HID (High Intensity Discharge) e GDL (GDL). Il principio di funzionamento è che l’emissione di luce (simile alle lampade al mercurio) viene creata dall’eccitazione dell’arco in un tubo a scarica di quarzo ceramico o di vetro riempito con gas e sali metallici ad alta pressione.

Il tubo in ceramica è migliore perché può resistere a temperature più elevate, quindi maggiore efficienza luminosa. Tuttavia, nelle lampade ad alta potenza (>150 W), vengono utilizzati tubi al quarzo. Oltre al mercurio e all’argon (Ar) o allo xeno (Xe), lo spazio di scarica contiene varie sostanze alogene (iodio o, meno frequentemente, bromo) e composti di sali metallici o metalli delle terre rare, cioè alogeni metallici.

I metalli più usati sono il sodio (Na), l’indio (In), il tallio (Tl), lo stagno (Sn) e il litio (Li), mentre i metalli delle terre rare sono lo scandio (Sc), il disprosio (Dy) e l’olmio (Ho ). Questo è importante perché la composizione di gas inerti e composti di alogenuri metallici determina l’emissione dello spettro, cioè ha un impatto diretto sia sul colore e sulla temperatura di colore correlata della sorgente luminosa, sia sull’illuminamento.

Le lampade ad alogenuri metallici sono ampiamente utilizzate per le loro proprietà benefiche, ma funzionano bene anche dove una buona resa cromatica e un flusso luminoso elevato sono un requisito importante, ad esempio l’illuminazione di palcoscenici e studi. Non sono adatti per l’illuminazione di interni dove sono importanti tempi di accensione e riaccensione rapidi.

Tipi tipici: D1S, D2S, D2R, D3S, D4S

Lampade a LED che hanno cambiato il mondo

Nel 2022 una nuova auto è quasi impensabile senza un diodo a emissione di luce in almeno una delle sue luci esterne.

Sebbene la tecnologia sia in circolazione da un po’ di tempo, la prima luce di stop a LED è stata introdotta da Cadillac nella DeVille nel 2000, e la prima auto con illuminazione esterna completamente a LED è stata l’Audi R8 nel 2009.

Il principio di funzionamento dei diodi emettitori di luce è relativamente semplice. La corrente fluisce dall’anodo (p-strato) al catodo (n-strato), grazie al quale gli elettroni eccitati dallo strato drogato n passano allo strato p e le lacune dallo strato drogato p allo strato n passaggio a un livello di energia inferiore. Questo a sua volta rilascia energia sotto forma di fotoni.

Il campo di applicazione di questi faretti è molto vasto, così come il loro spettro cromatico. Inoltre, c’è un altro vantaggio sotto forma di risparmio energetico, molto più elevato che nel caso delle lampadine alogene.

Tipi comuni: TMD, SMD, HPLED, COB

L’illuminotecnica del futuro

Gli attuali fari a matrice di LED sono destinati a diventare ancora più popolari in futuro. La tecnologia dei fari intelligenti consente all’auto di riconoscere un veicolo in avvicinamento e di abbassare la luce in tempo reale, il che contribuisce a una migliore visibilità e la linea tra anabbaglianti e abbaglianti scompare.

Il Mercedes-Benz MultiBeam è un ottimo esempio di ciò che si può ottenere oggi con questi fari:

Sebbene tutto dipenda dalle tendenze politiche e industriali, la direzione dello sviluppo in questo campo sembra essere decisa per i prossimi decenni. Dobbiamo aspettarci che questa tecnologia sarà sempre più a risparmio energetico e le sue versioni successive saranno sempre più tecnicamente avanzate.

Fonti:

• http://www.lezo.hu/szerkezettan/kocsitest/VILAGITAS/vilagitas.html
• https://www.mogi.bme.hu/TAMOP/jamu_optika/ch05.html
• https://pixabay.com/photos/toyota-headlamp-black-car-bumper-2770366/
• https://pixabay.com/photos/headlights-xenon-automobile-suv-2685036/
• https://pixabay.com/photos/ford-mustang-car-vehicle-red-car-2705402/
• https://pixabay.com/photos/sports-car-audi-r8-automobile-road-831248/