In tutti i sistemi di illuminazione automobilistica, i LED stanno sostituendo le tecnologie esistenti grazie alla loro efficienza energetica, alla flessibilità di progettazione nonché alla loro innata resistenza agli urti che contribuisce alla maggiore durata. Il design piccolo e piatto degli attuali LED ad alta efficienza offre un ampio margine di manovra per progetti di prodotti automotive innovativi.
I LED hanno dato un notevole contributo al design degli autoveicoli con nuovi stili, forme e funzioni di illuminazione. I sistemi di illuminazione intelligenti richiedono sofisticate soluzioni di controllo che includano una diagnostica avanzata e il controllo del fascio luminoso.
I LED sono disponibili nella più ampia gamma di dimensioni, package e colori, a seconda delle esigenze; di base sono costituiti dai seguenti componenti:
- chip LED;
- substrato con connessione ad anodo (+) e catodo (-);
- Wire bonding in filo d'oro di connessione all'anodo;
- lente in plastica.
Quando la corrente scorre attraverso il LED nella direzione dall'anodo al catodo, viene generata la luce; applicando una tensione al LED, la resistenza scende a zero.
I LED sono componenti estremamente sensibili e se la corrente consentita viene superata anche di una piccola quantità, possono essere distrutti. Pertanto, è importante non collegare mai i LED direttamente a una fonte di tensione. Possono essere collegati solo se nel circuito è integrato un limitatore di corrente o una resistenza in serie. I LED ad alta potenza sono controllati tramite un alimentatore elettronico che fornisce una corrente costante.
I LED ad alta potenza utilizzano dissipatori metallici per una migliore dissipazione del calore; più il calore viene dissipato facilmente, maggiore è la corrente che può fluire attraverso il diodo, generando un’emissione luminosa che copre un’area estesa, fermo restando il rispetto dei limiti massimi consentiti di corrente, pena il degrado del componente. Rispetto a un semplice LED tradizionale, la resistenza termica di quelli ad alta potenza è dieci volte inferiore, mantenendo un'efficienza di circa 40-100 lumen.
LED SMD e COB
Esistono numerose versioni di LED SMD, le dimensioni, la forma del package e l'intensità del flusso luminoso possono essere scelti in modo variabile. Nell'industria automobilistica vengono utilizzati principalmente per indicatori di direzione, luci di arresto, luci di marcia, ma anche per illuminare l’abitacolo.
I LED ad alta potenza possono arrivare a correnti di 1000 mA in condizioni operative appropriate; sono spesso utilizzati su PCB metal-core, perché hanno maggiori esigenze di gestione termica rispetto a quelli con minor potenza.
Il LED realizzato con tecnologia Chip On Board è il più avanzato. Ha questo nome perché è direttamente collegato al circuito. I chip sono saldati su PCB con finitura superficiale in oro, il contatto con il polo opposto è ottenuto tramite wire bond con filo d'oro o di alluminio. Poiché i LED COB non utilizzano riflettori, l'angolo del fascio della luce emessa è molto ampio. I maggiori vantaggi della tecnologia COB che lo rendono valido in numerose aree di applicazione sono l'elevato potere illuminante e l'illuminazione omogenea.
I LED nel mondo automotive
Il mercato dei LED per luci e proiettori automotive è sotto costante sviluppo perché offre un'elevata funzionalità combinata con un'eccellente resa luminosa, richiede un basso consumo energetico e offre soluzioni economiche.
Inizialmente, a causa del suo costo elevato, il LED era utilizzato dall'industria automobilistica solo a partire dal segmento di fascia medio-alta, ma in breve tempo è diventato uno standard. A supportare questo processo di colonizzazione, oltre alle ragioni economiche, ci sono vari argomenti tecnici che ne incentivano l'utilizzo nella produzione standard.
I LED offrono grande funzionalità, prestazioni tecniche e risultati di illuminazione ottimali. Supportano il risparmio di risorse energetiche e forniscono maggiore sicurezza nel traffico. Inoltre, il colore simile alla luce diurna consente una percezione piacevole e soggettivamente aumentata.
Per ottenere i migliori risultati il colore del LED dovrebbe essere lo stesso del materiale utilizzato per la segnalazione di stop o del cambiamento della direzione.
In questo modo le segnalazioni rosse e ambra appariranno più luminose rispetto all’utilizzo di lampadine a LED bianchi, anche nel caso in cui abbiano un flusso luminoso inferiore.
È una pura questione fisica: una lente rossa filtrerà tutta la luce di una sorgente luminosa tranne la componente rossa, quindi se la luce emessa dalla lampadina è tutta rossa, nessuna o pochissima luce verrà bloccata. Al contrario la luce di una lampadina a LED bianca contiene pochissima luce appartenente alla regione rossa dello spettro visibile, quindi la maggior parte della luce che contribuisce al suo valore di lumen sarebbe filtrata. Questo fa apparire la lampadina bianca più debole rispetto alla lampadina rossa.
La tecnologia HELLA
Esistono diversi metodi per dirigere la luce in una particolare direzione, nell'illuminazione automobilistica sono la riflessione, la rifrazione e una combinazione delle due.
Le funzioni AFS (Advanced Frontlighting System) di Hella consentono una regolazione delle funzioni di illuminazione in funzione delle situazioni di percorso in cui si trova il veicolo, poiché è possibile aggiungere o disattivare singoli LED.
Per soddisfare le varie esigenze di guida la tecnologia LED rende più complessa, rispetto al passato, la struttura di un proiettore, infatti il numero di componenti di un proiettore è aumentato in modo significativo.
Poiché i LED richiedono solo una piccola corrente, si illuminano già al ricevimento di una frazione (pochi mA) della corrente consentita. Questo è spesso sufficiente per fornire una luce adeguata.
Il numero di veicoli su strada è in continuo aumento, ovunque. La maggiore densità di traffico aumenta il rischio di tamponamenti, per evitarli il conducente ha bisogno di percepire rapidamente i segnali luminosi del veicolo che lo precede.
Mentre una lampadina a incandescenza convenzionale impiega fino a 0,2 secondi per accendersi, un LED reagisce con immediatezza, non necessita di una fase di riscaldamento e si accende prontamente non appena riceve il comando dal pedale del freno. Il veicolo che segue può così reagire più rapidamente all'azione frenante del veicolo che precede.
Tutte le funzioni di un gruppo ottico posteriore lavorano solo su un livello, indipendentemente dal fatto che sia giorno, notte o una mattina limpida o nebbiosa. L'unica opzione disponibile per l'adattamento in caso di condizioni climatiche avverse risiede nel retronebbia, spesso utilizzato in modo inopportuno provocando solo fastidi. Informazioni importanti quali una frenata debole o a fondo, non vengono trasmesse.
Col sistema di segnalazione adattivo ASIGNIS di Hella la luce dei singoli segnali del gruppo ottico posteriore (stop, indicatori di direzione ecc.) può essere adattata alle condizioni di guida. L'intensità luminosa del segnale, debole di giorno, più intenso di notte o il segnale di frenata, può essere variata secondo le condizioni atmosferiche e di visibilità.
La richiesta di segnali di frenata distinguibili può essere soddisfatta attraverso una superficie di segnalazione più grande, tramite un aumento della luminosità o inserendo una frequenza di lampeggio più alta. HELLA attiva la luce di stop su tre livelli in base alla decelerazione: più forte è la decelerazione, più i LED si illuminano. Se si frena a fondo, una parte della luce rossa di stop lampeggia offrendo una funzione di segnalazione supplementare.
La richiesta di un'illuminazione ottimale della zona di traffico impegna i costruttori di autoveicoli da diversi anni. Da un lato la strada e l’ ambiente circostante devono essere perfettamente illuminati per consentire al conducente di riconoscere in modo sicuro persone, animali ed oggetti presenti sulla direzione di marcia; dall'altro si deve evitare gi abbagliare gli altri utenti della strada. La soluzione classica consiste nel commutare tra la luce abbagliante e quella anabbagliante e viceversa a secondo delle necessità. Entrambe non costituiscono la soluzione migliore per garantire la sicurezza durante la marcia serale o notturna. Un semplice miglioramento in caso di cattive condizioni meteorologiche potrebbe essere dato dai fendinebbia che possono essere utilizzati o meno in base alla situazione.
Una soluzione ottimale consiste nell'integrare le varie funzioni nel proiettore principale e nell'eseguire automaticamente la commutazione tra le diverse distribuzioni di luce. È questa la concezione di base dei proiettori AFS.
Questo sistema sfrutta l'angolo di sterzata e la velocità del veicolo come parametri per pilotare l’illuminazione della strada. In base a queste informazioni interne, un cilindro nel modulo VarioX viene utilizzato per creare varie modalità di distribuzione della luce LED, comprendente le luci per la città, per le strade extraurbane, per l’autostrada e in presenza di cattive condizioni meteorologiche. La caratteristica peculiare del cilindro del modulo VarioX è che da una parte è profilato in modo differente mentre dall'altra ruota sul proprio asse longitudinale. Un motore passo-passo consente di ruotare il cilindro nella posizione richiesta in pochi millisecondi.
Le lampadine CAN Bus
Le lampadine LED CAN Bus, prodotte dall’americana Super Bright LEDs, sono semplici lampadine LED plug-and-play realizzate appositamente per i veicoli dotati di CAN Bus. Queste lampadine funzionano con il sistema informatico avanzato del veicolo, quindi rispondono quando sono interpellate dal computer di bordo.
CAN Bus significa Controller Area Network Bus. Il sistema monitorizza il veicolo e segnala lo stato delle varie condizioni operative. I sistemi CAN Bus si trovano comunemente nei veicoli europei come BMW, Audi, Mercedes, Volkswagen, Porsche e in molti altri veicoli americani. Ogni veicolo ha requisiti diversi che il sistema CAN Bus può accertare, ma nella maggior parte dei casi lo stato delle lampadine LED CAN Bus in aree come il retro del veicolo, le luci dei freni e di marcia sono costantemente monitorate, funzione non possibile con lampadine LED standard che darebbero costantemente un’indicazione di lampadina spenta.
Le lampadine LED CAN Bus non devono essere utilizzate in applicazioni non CAN Bus perché nella maggior parte dei casi possono causare problemi ad altri circuiti del veicolo. Una lampadina LED CAN Bus presenta una resistenza maggiore rispetto alla lampadina originale a causa dei resistori incorporati e può causare feedback in altri circuiti del sistema elettrico non CAN Bus.
L'illuminazione a LED consuma molta meno energia e dura molto più a lungo rispetto alle normali luci a incandescenza. L'assorbimento di corrente ridotto dei LED non grava sulla batteria e sull'alternatore, ma la sostituzione delle tradizionali lampadine degli indicatori di direzione con LED causerà quello che viene chiamato iperlampeggio. L'iperlampeggio è quando gli indicatori di direzione lampeggiano rapidamente e si verifica perché le nuove lampadine a LED assorbono pochissima energia, il sistema percepisce la lampadina come bruciata. Con poche o nessuna modifica si può installare il modulo LED Flasher che è progettato per funzionare contemporaneamente sia con lampadine a LED che a incandescenza, ma non tutti i veicoli possono essere equipaggiati con lampadine LED.
La scenografia dei LED Osram
L’architettura di interi ed esterni è stata tra le prime applicazioni del LED lighting per via delle profonde atmosfere che la luce riesce a creare; e proprio grazie ai LED si possono generare personali atmosfere di illuminazione anche all’interno del veicolo, aggiungendo un look personalizzato un modo innovativo.
LEDambient CONNECT di Osram è ideato per mettere in risalto con colori potenti i dettagli all’interno dei veicoli e l'app gratuita LEDambient CONNECT, utilizzando la tecnologia Bluetooth, consente di controllare le sequenze dei colori al ritmo di musica,
Che si tratti dell'interno di un camper, di un’auto o di un camion, 90 LED forniscono 12 W di intensa luce con una temperatura di colore di 4500 K. Le strisce interne LEDambient sono autoadesive, possono essere accorciate e sono facili da installare, senza viti o saldature.
