Svetlomet (automobil)

Svetlomet alebo reflektor je svietidlo v automobile, ktoré sa používa na osvetlenie vozovky počas noci, aby vodič videl na cestu. V niektorých krajinách je v zimnom období alebo celoročne legislatívou vynútené svietenie aj počas dňa. Toto opatrenie zvyšuje bezpečnosť na ceste, keďže za niektorých okolností je svietiací automobil počas dňa viditeľný na väčšiu vzdialenosť, čo umožňuje napríklad bezpečnejšie predbiehanie. Na rozdiel od hľadacích svetlometov, ktoré slúžia na priamé osvetlenie vzdialených predmetov silným svetlom, sú svetlomety automobilu určené prevažne na osvetlenie vozovky a dopravných značiek pozdĺž cesty, preto svetlo vydávané svetlometmi nie je rovnobežné, ale sa láme tak, aby smerom do protismeru bolo vyžarované menšie množstvo svetla a miesta v okoli krajnice boli osvetlené čo najviac. Takéto usporiadanie svetlometov umožňuje jazdu bez nadmerného oslňovania vodičov v protismere a pritom dostatočne osvetľuje dopravné značky. Vzhľadom na nutnosť stretávania sa áut v protismere a požiadavke na osvetlenie cesty na maximálnu možnú vzdialenosť je v automobilových svetlometoch zavedená funkcia tzv. stretávacích a diaľkových svetiel. Stretávacie svetlá sa používajú pri jazde za iným autom, alebo pri míňaní auta v protismere, pretože neoslňujú okolitých vodičov, v iných situáciach sa používajú diaľkové svetlomety, pretože majú väčší dosvit.

Typický automobilový svetlomet

Konštrukcia svetlometov

Od počiatku výroby automobilov sa vystriedalo niekoľko rôznych spôsobov, ktorými sa docielil lom svetelných lúčov vytváraných parabolou. Spočiatku automobily nevyužívali žiadny spôsob lomu lúčov, ale zdroj svetla sa umiestnil mimo ohnisko a svetlomet bol namierený do zeme, čo spôsobilo osvetlenie vozovky. Tento systém bol však nedostatočný, preto sa pristúpilo k lomu svetla. To sa dosahovalo niekoľkými spôsobmi.

Lom svetla pomocou vrúbkovaného skla

Schéma svetlometu s vrúbkovaným sklom

Tento spôsob lomu svetla v automobilových svetlometoch je najstarší a využíval sa približne do 90. rokov 20. storočia. Pri tomto spôsobe sa využívali vzory vytvorené pomocou formy na vnútornej strane krycieho skla svetlometu. Tieto vzory boli asymetrické a usmerňovali svetlo tak, aby v protismere dochádzalo len k osvetľovaniu vozovky, zatiaľ co bližšia krajnica bola osvetlená do výšky.

Tento spôsob lomu svetla sa vyznačoval značnou výrobnou cenou svetlometov, pretože pre každý typ svetlometov museli byť vytvorené lisovacie formy na krycie sklá. Krycie sklo vďaka tomu malo vysokú hmotnosť, ale výhodou bolo, že návrh svetlometu nebol extrémne komplikovaný. V dobe, keď boli nasadzované tieto typy svetlometov, boli štandardne používane ako svetelné zdroje buďto klasické vákuové žiarovky, alebo žiarovky plnené inerným plynom, tzv. halogénove žiarovky. Tieto produkovali okrem svetla aj veľké množstvo odpadového tepla, ktoré sa koncentrovalo na parabole a krycom skle, takže svetlomety bolo nutné ochladzovať jazdou. Aj napriek tomu teplo spôsobovalo degradáciu odrazového materiálu svetlometu.

Pri tomto type svetlometov sa prepínanie medzi stretávacími a diaľkovými svetlami rieši dvojitým vláknom v žiarovke. Jedno vlákno je v žiarovke umiestnené tak, aby lúče po odraze od paraboly smerovali pod os svetlometu (stretávacie svetlá), druhe vlákno vytvára lúče, ktoré smerujú rovnobežne s osou svetlometu (díaľkové svetlá). Lúče, ktoré sa lámu rôznobežne voči osi svetlometu budú viac zalomené na vrúbkovaní krycieho skla a teda svetlomet nebude svietiť tak ďaleko.

Lom svetla vrúbkovanou parabolou

Schéma svetlometu s vrúbkovaným sklom

Svetlomety využívajúce vrúbkovanú parabolu sa niekedy nazývajú aj svetlomety s čírou optikou, aj keď toto označenie nie je jednoznačné. K tejto technológii výroby svetlometov sa prešlo spolu s nástupom výkonných počítačov, ktoré umožnili spočítať a navrhnúť komplikované povrchy. Pri tejto technológii sa nevytvára rovnobežný zväzok lúčov, ktorý sa následne láme, ale už samotná parabola je vytvorená kombináciou rôznych komplikovaných plôch a drážok, na ktorých sa vytvára nesúbežný prúd lúčov. Krycie sklo svetlometu v tomto prípade plní len funkciu krytu zabraňujúceho vstupu vody a nečistôť do priestoru svetlometu, čo umožňuje zmenšiť jeho hrúbku a dosiahnúť nižšej hmotnosti a teda i výrobných nákladov. V niektorých prípadoch je možné skonštruovať krytku svetlometu z plastických materiálov.

Zavedením svetlometov s vrúbkovanou parabolou sa podarilo znížiť výrobne náklady svetlometov, ale ostali problémy s degradáciou odrazovej plochy, keďže sa stále využívala ako zdroj svetla bežná, v tomto prípade prakticky výlučne halogénová žiarovka. Rozvinulo sa však niekoľko rôznych spôsobov prepínania medzi diaľkovými a stretávacími svetlami. Prvé modely automobilov, v ktorých pôvodne boli montované svetlomety s vrúbkovaným sklom a neskôr u ních boli zavedené svetlomety s vrúbkovanou parabolou, mali zväčša ponechané prepínanie pomocou dvojvláknovej asymetrickej halogénovej žiarovky. Toto riešenie bolo vybrané z dôvodu priestorových nárokov, ktoré je pri oboch typoch svetlometov zhodné. Problematické v tomto prípade však je určiť vhodný tvar paraboly. V neskorších modeloch automobilov, ktorých karoséria bola designovaná s ohľadom na montáž rozmerných svetlometov, sa objavili svetlomety s dvoma čiastočne, alebo úplne oddelenými parabolami, čo zjednodušilo návrh paraboly a rozložilo tepelnú záťaž. Nezriedka sa okrem kombinácie dvoch oddelených parabol využíva aj kombinácia jednej vrúbkovanej paraboly s jedným šošovkovým svetlometom.

Lom svetla šošovkou

Schéma svetlometu s vrúbkovaným sklom

Pri tomto systéme sa opäť využíva hladká parabola, ale svetelný zdroj nie je umiestnený v ohnisku, ale je umiestnený tak, aby sa svetelné lúče pretínali v jednom bode na osi svetlometu pred svetelným zdrojom. Viac vpredu pred týmto bodom je umiestnená šošovka, ktorá zmenší rozbiehavosť lučov. Aby sa dosiahlo správneho osvetlenia vozovky a súčasne neoslňovania protiidúcich vodičov, je medzi parabolou a šošovkou vložená clona vhodného tvaru, ktorá odcloní nežiaduce lúče.

Vzhľadom na to, že lúče vychádzajú zo šošovky značne rozptýlené, je možné silne osvetliť veľkú plochu pred vozidlom aj za použitia pomerne malého svetlometu, čo zásadným spôsobom zmenšuje zástavbové rozmery svetlometov, prípadne umožňuje tento typ svetlometu kombinovať so svetlometmi s vrúbkovanou parabolou. Prvýkrát pri tomto usporiadaní došlo k masovému nasadzovaniu iných svetelných zdrojov a to poväčšine Xenónových výbojok. Tieto výbojky majú malú spotrebu elektrickej energie, vyžarujú však oveľa intenzívnejšie svetlo, pretože len malá časť energie sa premení na teplo. To umožňuje v niektorých prípadoch skonštruovať parabolu z plastických materiálov, na ktorých je nanesená tenká odrazová vrstva. Výbojky majú dlhú životnosť, ale vadí im časté vypínanie a zapínanie, čo znemožňuje použitie výbojok v konfigurácii namiesto halogénovej žiarovky s dvoma vláknami, preto sa využívajú prakticky len v kombinácii so šošovkou, kedy prepínanie medzi tlmenými a diaľkovými svetlami je riešené buď elektrickým naklápaním celého telesa paraboly a šošovky, alebo posúvaním clony smerom nahor (väčšie clonenie – stretávacie svetlá) a nadol (menšie clonenie – diaľkové svetlá).

Malé zástavbové rozmery tohto typu svetlometov umožňuje výrobcovi automobilu vytvoriť funkcie, ako napríklad prisvetľovanie zákrut, kedy sa do svetlometov vstavajú dve dvojice Xenonových výbojok. Jedna dvojica, typicky vonkajšia, je pevná a svieti vždy v ose vozidla. Druhá dvojica svetlometov je otočná, pričom pri prejazde zákruty dostatočne malou rýchlosťou je svetlomet, ktorý je bližšie k vnútornému okraju zákruty, natočený tak, aby osvetlil cestu v zákrute.

Požiadavky na osvetlenie

Protichodné požiadavky na osvetlenie vozidla v nočnej prevádzke spôsobujú, že rozhranie medzi tým, čo sa považuje za bezchybný stav a stavom, keď je vozovka osvetlená nedostatočne, alebo sú oslňovaní protiidúci vodiči, je veľmi malé. U vozidiel, ktoré majú batožinový, alebo nákladný priestor v zadnej časti vozidla dôjde po naložení batožinového priestoru k poklesu zadnej časti karosérie a tým pádom sa posunie rozhranie medzi svetlom a tmou ďalej, čo môže spôsobovať oslňovanie vodičov aj pri použití stretávacích svetlometov. Z toho dôvodu vyžaduje legislatíva na vozidlách, kde by k takej situácii mohlo dôjsť, inštalovaný korektor sklonu svetlometov. U najstarších automobilov boli korektory mechanické, ovládané páčkou na kryte svetlometu, neskôr sa ovládací mechanizmus presťahoval na prístrojovú dosku, pričom ovládacím médiom bola buď voda, ktorá tlačila na piesty naklápajúce svetlomet, alebo elektrická energia poháňajúca motorčeky. Pri použítí Xenónových výbojok je ovládanie sklonu svetlometov plne automatické. Je napojené na snímače, ktoré merajú polohu jednotlivých kolies vočí karosérii a elektronická riadiaca jednotka z týchto údajov určuje sklon karosérie voči vozovke. Toto presné meranie je nutné z dôvodu veľmi vysokého svetelného toku, ktorý by aj pri krátkodobom oslnení protiidúceho vodiča mohol spôsobiť dočasné oslepenie a prípadnú haváriu.