6. fejezet - Személygépjármű lámpatestek - „látni és látszani”

A fényszórók segítségével világítatjuk meg a gépjármű előtti útfelületet, valamint a jelzőtáblákat, az útszegélyt, a perifériális területeken lévő tárgyakat, és az ott közlekedő vagy álló bicikliseket, gyalogosokat illetve állatokat. A jegyzet kizárólag a személygépkocsik fényszóró rendszereit tárgyalja.  

A fényszóró világítás (angolul Headlight) a gépjárművek elején elhelyezett, útvilágításra szolgáló rendszert foglalja magában. Azért beszélhetünk rendszerről, mert napjaink modern járművei olyan összetett lámpatesteket (Headlamp) alkalmaznak, melyek integrálva képesek ellátni az általános tompított világítást (Low beam / Dipped beam) és az országúti vagy más néven távolsági / reflektor-világítást (High beam), valamint ezek mellett egyéb funkciókat is megvalósíthatnak, például helyzetjelző fényeket, vagy kanyarodást segítő világítást is. Sok esetben az irányjelző vagy más is a fényszóró lámpatestében kap helyet.

Fényszórók optikai rendszerei

A gépjárművek fényszóróinak elsődleges feladata az út optimális megvilágítása, és ezzel a komfortos, biztonságos vezetés feltételeinek megteremtése. Alapvetően négy fő egységből állnak [12.] :

A fényszóróoptikák közül a tompított fényeket megvalósító rendszerek helyes megtervezése és kialakítása jelenti a legnagyobb kihívást, illetve igényli a legnagyobb körültekintést. Alapvetően két célt kell a lehető legnagyobb hatékonysággal teljesíteni: megfelelő látási körülményeket kell létrehozni a vezető számára, ezzel párhuzamosan limitálni kell a szembejövő forgalom kápráztatását illetve elvakítását. Mindkét cél teljesülésére törvényi előírás vonatkozik. A fényszórók és a hozzájuk tartozó fényforrások ennél fogva biztonságtechnikailag releváns gépjárműtartozéknak tekintendők, vagyis forgalomba állás előtt hivatalos jóváhagyást igényelnek, és az eredeti konstrukció szabályoknak ellentmondó átalakítása vagy manipulálása ezért nem megengedett.

A klasszikus (nem LED-es) fényszóró rendszerek alapvető működési elvük szerint két fő csoportba sorolhatók: a reflexiós, valamint a projekciós vagy más néven vetítőlencsés osztályokba. A csoportokba az alkalmazott technológia alapján különböző fényszórótípusok tartoznak, melyek kronológiai sorrendben az alábbiak:

A reflexiós csoportba a parabolikus és a szabad formájú (FF) rendszerek, míg a projekciósba az ellipszoid tükrös (DE) típus mellett az FF-el kombinált, „Super DE” vetítőlencsés rendszerek tartoznak. Részletes ismertetésükre a következőkben kerül sor.

Történelmüket tekintve az első fényszórók parabolatükrös rendszerűek voltak, és hosszú évtizedekig egyeduralkodónak számítottak. Csak jóval később jelentek meg a sokkal modernebb, előnyösebb tulajdonságokkal bíró vetítőlencsés rendszerek. A gyártástechnika valamint a számítástechnika fejlődése a nyolcvanas évek végére lehetővé tette a bonyolult reflexiós felületek szoftveres tervezését és legyártását, így egyedi lámpatest geometriákhoz kiváló hatásfokú, modern optikai elemek készülhettek. Ezek közé tartoznak a szabad formájú reflektorok, amelyeket napjainkban az FF és a Super DE rendszerekben is széles körben alkalmaznak.

A parabolikus reflexiós rendszerű fényszórók igazi klasszikusnak számítanak, hiszen ezt a technológiát alkalmazták legrégebben. Az első tompított eloszlást biztosító változatok már meglehetősen korán, az 1915-ben megjelentek. A reflektor tükör felülete ennél a típusnál egy szabályos parabola saját tengelye körüli forgatásával határozható meg, azaz alakja parabolikus. Eleinte acélból, majd később a gyártástechnológia fejlődésével fröccsöntött műanyagból készültek. A reflektor felületére tükröző réteget (foncsort) gőzöltek általában alumíniumból.

Működési elvük a parabolatükrök jellemző optikai tulajdonságain alapul, amely szerint a tükör felülete az egyik gyújtópontjából – vagy más néven fókuszpontjából – kiinduló fénysugarakat párhuzamosan veri vissza a másik gyújtópontba, amely a végtelenben van. Eszerint a visszavert sugarak egymással párhuzamosan folytatják útjukat – a párhuzamos sugarak ugyanis a végtelenben találkoznak. Ezt a koncepciót átültetve a gyakorlatba, a fényforrás izzószálát a parabolatükör gyújtópontjába helyezve a felfelé sugárzott fénysugarak a tükörfelületről reflektálódva gyakorlatilag párhuzamosan lefelé folytatják útjukat az útfelület irányába, a rendszer optikai tengelyén keresztülhaladva (6.3. ábra).

Azonban ahhoz, hogy a tompított fényszóró az előírásoknak megfelelő legyen, a koncentrált párhuzamos sugarakat a megfelelő helyre kell irányítani. Ezt a feladatot a fényszórók üvegburájának felületén kialakított optikai lencsestruktúrák segítségével végzik el.

Az üvegbura bordázott felületén két eltérő funkciójú optikai kialakítás található. A fényszóró felső és alsó részén függőleges hengeres felületű lencse-bordázat oldalirányba, vagyis vízszintesen szórja szét a ráeső sugarakat, míg az optikai tengely magasságában prizmás struktúrával függőleges irányban terelve képesek a fényt az úttest felületére fókuszálni (6.5. ábra). A jól megtervezett szórólencsék ilyen módon hozzák létre a tompított fényt, amely megfelelő megvilágítást biztosít az úttest fontos részein, emellett a szembejövő forgalmat sem vakítja.

A reflektor jellegzetessége, hogy kizárólag a tükör felső része felel a tompított fény előállításáért, vagyis a nyalábokat ez felület veri vissza. Az üvegburán az ezen a területen koncentrálódó, hengeres profilú optikai szórólencsék irányítják azokat az úttest megfelelő részeire (6.6. ábra). Ezt az éles határvonalat fényforrás körül található árnyékoló lemez, vagy más néven fénypajzs alakítja ki.

A sajtolt burás lámpatestek túlnyomó többsége parabolikus rendszerű. Kialakítását tekintve kettő illetve négy fényszórós rendszerben is alkalmazták, kerek és négyszögletű alakváltozatban is. Legnagyobb előnye az egyszerű gyárthatóság, és az ezzel járó alacsony ár.

A parabolatükrös fényszóró konstrukciónak számos hátrányos tulajdonsága volt. Ezek közül legfontosabb az alacsony hatásfok (mindössze 26 % [12.] ), ami a megfelelő látási viszonyok megteremtéséhez, azaz a biztonságos közlekedéshez meglehetősen kevés volt.

Hátrányként említhető továbbá a kötött, aerodinamikai – és nem utolsósorban dizájn – szempontból előnytelen forma, a viszonylag nagy méret és az ezzel járó nagy helyigény. Fényforrásként eleinte hagyományos izzót alkalmaztak, majd 1974-től szinte kizárólag annak H4-es Bilux halogén változatát. Napjainkban ez a technológia már elavultnak számít, ezért kevésbé használják. A ritka kivételek a kizárólag távolsági fényt biztosító, valamint a nagyméretű lámpatestek.

Ellipszoid (DE) vetítőlencsés rendszerek

A gépjárművek sebességének folyamatos növekedése megkövetelte, hogy a fényszórók által megvilágított terület is egyre nagyobb legyen. A parabolikus rendszerek hatékonysága azonban nem volt kielégítő, így a 1983-ban megjelentek az első projekciós elvű ellipszoid, vagy más néven poli-ellipszoid (PES – Poly-Ellipsoid System) – reflektortükröt alkalmazó vetítőlencsés fényszórórendszerek. A koncepció ebben az esetben a szabályos forgás-ellipszoid alakú tükör optikai tulajdonságain alapul. Az izzószál vagy ívkisülés ebben az esetben is a tükör gyújtópontjába kerül. Az innen kiinduló fényt az ellipszoid tükör a másik gyújtópontba veri vissza, ahol a sugarak keresztezik egymást. A széttartó nyalábokat ezek után egy optikai vetítőlencse irányítja az úttest felületére (6.8. ábra).

A tompított fény előállításához ebben az esetben is ki kell egészíteni a rendszert egy fényeloszlást korlátozó takarólemezzel, amely nem a fényforrásnál, hanem a vetítőlencse előtt található. A felfelé irányuló kápráztató sugarak ilyen módon nem juthatnak a szembejövő autók vezetőinek szemébe. A lemez alkalmazása az eloszlásban jellegzetes éles fény-árnyék határt hoz létre.

Ez a működési elv a diavetítőkhöz hasonló, DE fényszórórendszer ezért is kapta a projekciós jelzőt. Tompított fény esetén a koncentrált eloszlás mellett csekély mennyiségű szórt fény előállítására is szükség van ahhoz, hogy a fényszóró az út fölött és mellett elhelyezett közlekedési táblákat is megfelelően megvilágítsa. Ezt a bura bordázásával könnyen megoldható.

A konstrukció számos előnyei közül a legfontosabb a remek hatásfok, ami 36% körüli [12.] . A parabolatükrös rendszerekhez képest jelentősen lecsökkent a fényszóró mérete és megnőtt a kicsatolt fényáram. Emellett áramvonalas és stílusos fényszóródizájnt tett lehetővé. Ködös időjárási viszonyok mellett a DE rendszer kimondottan előnyös, hiszen a takarólemez által létrehozott éles fény-árnyék határ miatt a fénye jobban át tud hatolni a ködön, ezért manapság előszeretettel alkalmazzák ködlámpákban. Hátrányként említendő a lencsénél tapasztalható nagy fénysűrűség, amely könnyen kápráztathat. A nagy fényerejű fényszóróknál a gyűjtőlencse nagy átmérője megnövelte a fényszóró súlyát. Kezdetben magas áruk miatt a felsőkategóriás gépjárművekben, elsősorban a sportautókban alkalmazták tompított fényszóróként.

Szabad formájú (Free Form = FF) rendszerek

A szabadformájú úgynevezett „FF” (angolul Free Form illetve németül Freiflächen-Scheinwerfer) fényszórók szintén a reflexiós rendszerek csoportjába tartoznak. Az elavult parabolatükrös megoldások a bura felületén létrehozott lencsestruktúrák segítségével szórták szét a koncentrált fényt a megfelelő helyre. Ezt a koncepciót továbbfejlesztve a Hella cég mutatta be az első szabadformájú reflektortükröt alkalmazó fényszórókat 1988-ban. Ahogy neve is tükrözi, a technológia a változó felületű reflektoron alapul. A tükröző felület ebben az esetben szakít a szabályos geometriai formákkal, és egyedi alakú valamint változó orientációjú kisméretű felületelemekből épül fel, amelyek között az átmenet folytonos. A reflektor tervezésekor a tükör minden önálló szegmenséhez egyesével kiszámítják a fény visszaverődését és szóródását. Ily módon az elemi felületekhez az eloszlás karakterisztika – avagy az útfelület – egy adott része van hozzárendelve, amelynek világítását megfelelően biztosítja. A szegmensek elrendezése lehet függőleges illetve vízszintes. Utóbbi segítségével hozzák létre a világos-sötét határt, illetve valósítják meg az út jobb szélének megvilágítását. Körültekintően véghezvitt tervezés esetén tehát a szabálytalan elemi formák additívan állítják elő kívánt eloszlás-karakterisztikát, és tompított fény céljára ezzel a reflektorfelület nagy része igénybe vehető.

Természetesen a kápráztató jelenségek elkerülése érdekében arra is ügyelni kell a felületszegmensek tervezéskor, hogy a reflektált sugarak az optikai tengelyhez képest lefelé irányuljanak.

Az ilyen rendszerek bonyolultsága megfelelő gyártástechnológiát valamint komoly számítástechnikai hátteret – tervezőszoftvereket – követel meg, késői megjelenésének oka ennek tudható be. Az ilyen szabad felületek alakját ugyanis kizárólag számítógép segítségével lehet vállalható fejlesztési idő alatt precízen kiszámítani és optimalizálni. A különleges működési elvből adódik, hogy a fénysugarak további irányítása, és így a fényszóró burájának bordázása, vagy bármilyen más optikai célú strukturálása szükségtelenné vált. Ezért az a nagy keménységű üveg vagy műanyag burák kizárólag a fényforrás és a tükör fizikai védelmét látták el a különböző környezeti behatásokkal szemben. Ez természetesen a formatervezők malmára hajtotta a vizet, hiszen innentől változatos, áramvonalas és speciális formai és világítási igényeket kielégítő kialakításokat is alkalmazhattak. A reflektor anyaga kizárólag fröccsöntött műanyag lehet, hiszen a gyártás során az alakpontosság betartása kulcskérdés. Az az egyenletes fényeloszlás mellett a technológia további előnye a kiváló hatásfok, ami körülbelül 45 % [12.] , vagyis jelentősen túlszárnyalja a parabolikus rendszerekét (27 %). A konstrukció ára az egyszerű lámpatest felépítés és a tömeggyártás miatt igen kedvező.

Az ismertetett előnyök figyelembevételével nem meglepő, hogy napjainkban közkedvelt technológia. Ez a típus jelentett megfelelő megoldást a HID fényforrások alkalmazására. Összességében a modern reflexiós fényszórórendszerek tompított része – parabolikus helyett – szinte csak ilyen FF tükröket alkalmaz.

Super DE (FF-el kombinált) rendszerek

A technológia neve hűen tükrözi a működési elvet. A vetítőlencsés (DE) rendszerrel megegyező projekciós elven működnek, azonban az alkalmazott reflektorfelület ebben az esetben az FF fényszóróknál jól bevált szabad geometriájú.

Ez a hibrid megoldás remekül kamatoztatja a modern reflexiós rendszerek, valamint a nagy teljesítményű, jó hatásfokú vetítőlencsés rendszerek előnyeit. Működési elve a következő:

A szabad geometriájú reflektortükör geometriáját úgy tervezik meg, hogy az a fényforrásból kilépő fénysugarak lehető legnagyobb része a takarólemez fölött kicsatolva a DE fényszóróknál megismert vetítőlencsére jusson, amelynek átmérője 40-80 mm között [12.] változhat. Vagyis az FF reflektorok előnyeit megörökölve szinte a teljes tükörfelület hasznosítható, amivel szignifikánsan jobb lehet a fényszóró hatásfoka.

A megfelelően irányított sugarakkal a vetítőlencse – a DE rendszerekhez hasonló módon – az árnyékoló lemez magasságában létrehozza a megfelelő tompított fényű eloszlás-karakterisztikát.  

A fénysugarak az árnyékoló lemez miatt létrejövő világos-sötét határon koncentrálódnak, ami szignifikánsan nagyobb látótávolságot tesz lehetővé. A szabad geometriájú reflektor kialakítás pedig megfelelő szögben szórt sugarakkal hatékonyabb világítását biztosít az út széleinél (6.18. ábra).

A rendszer hatásfoka az eddig tárgyalt típusok közül a legmagasabb, körülbelül 52 % [12.] . Az így kialakuló magas vizuális komfort éjszakai vezetés közben tovább növeli a technológia értékét. Ezek alapján nem is lehet meglepő, hogy napjaink szinte minden vetítőlencsés tompított fényszórója ezen az elven alapul. Természetesen a bura ebben az esetben is csak a fizikai védelmet szolgálja, és egyedi dizájn igényekhez alkalmazkodó kialakításokat enged meg. A technológia a többi rendszerhez képest költségesebb. A fényszóró ára és a tömege nagyban függ a leadható teljesítménytől, vagyis az alkalmazott vetítőlencse méretétől.

Fényszórók fejlődésének történelme

A gépjárművek fényszóró berendezései történelmük során folyamatos és jelentős fejlődésen mentek keresztül, mind konstrukciós téren, mind teljesítményüket tekintve. A fejlesztések szükségességét megalapozta többek között az a tény, hogy a nappali és éjszakai vezetési körülmények között bekövetkező halálos áldozatokat követelő balesetek száma annak ellenére megegyezett [14.] , hogy a forgalom esti körülmények között szignifikánsan kisebb – az átlagos nappali forgalom mindössze 25%-a volt. Azaz éjszakai vezetési körülmények között körülbelül négyszer gyakrabban történtek halálos balesetek. A fejlesztések a megfelelő látási feltételek megvalósítása érdekében ezért elsősorban a rendszerek hatásfokainak javítására összpontosítottak, és nem a teljesítmény fokozására.

A felszerelhető járművilágítások szükségességét a biztonságos éjszakai közlekedéshez már igen korán felismerték. A legelső lámpák az 1880-as években jelentek meg. Funkciójukat tekintve ezek eleinte még nem az útfelület megvilágítását voltak hivatottak megvalósítani, hanem a közlekedés többi résztvevője számára a láthatóságot. A KRESZ alapgondolataként szolgáló, mindenki számára jól ismert „Látni és látszani” szabályból ekkor még csak az utóbbi cél teljesült.

Kezdetben termikus, de nem elektromos árammal hevített fényforrásokat alkalmaztak, hanem a fáklya elvén működő, olajszármazékba áztatott kanócos lámpákat. A következő nagy lépcsőfokot az 1890-es években sikerült megugrani, amikor acetilén gázközeggel töltött karbid-lámpákkal világították meg az útfelületet. Az karbidlámpák elődeikhez képest sokkal népszerűbbek voltak, hiszen a lángjuk sokkal jobban ellenállt a környezeti behatásoknak, például a szélnek és az esőnek is, amely a biztonságos éjszakai közlekedéshez kiemelt szempont volt. Ezért motorbiciklik világításaként még jóval később, az elektromos elvű lámpák megjelenése után is alkalmazták.

Az első elektromos elven működő fényszórót 1898-ban mutatták be az Egyesült Államokban, alkalmazhatóságuk azonban nem volt problémamentes. Széleskörű elterjedésükben két fontos tényező is gátat szabott, ugyanis az akkori kor volfrámszálas izzólámpái rendkívül rövid élettartamúak voltak. Ez hatványozottan igaz volt a gépjárművekre felszerelt változatokra, hiszen a közlekedésben a fényforrás számos fizikai behatásnak volt kitéve. Ilyenek voltak egyrészt a folyamatos rázkódások és rezgések, valamint az általános kültéri alkalmazással járó tényezők, például a pára és egyéb nedvességek. Másrészt a fényforrások elektromos táplálása sem volt problémamentes, ugyanis az első dinamókat még nem tudták megfelelően kis méretben gyártani úgy, hogy azok elegendő áramot termeljenek. Ezért egészen az 1900-as évek elején még főként acetilén bázisú lámpákkal szerelték fel a járműveket.

A nagy áttörés 1908-ban következett be, amikor bejelentették az első komplett – fényszórót, hátsó lámpát és irányjelzőt alkalmazó – elektromos elven működő világítási rendszert, amelyet egy központi akkumulátor telep segítségével tápláltak. Majd 1912-ben a Cadillac alkalmazott elsőként – a modern gépkocsikban klasszikus – automatikus gyújtást biztosító rendszert, amely a motor indítása mellet a lámpák működtetéséért is felelt.

Ahogy a bevezetésnél már említésre került, a fényszórók elsődleges funkciója kezdetben nem az útfelület világítása, sokkal inkább a láthatóság biztosítása volt. Az egyre nagyobb fényerejű lámpák optikai tengelyeinél magasabb szögben kilépő fénysugarak azonban zavaró káprázást idézhettek el a szembeforgalomban közlekedőknél. A vakítási jelenség orvoslására ekkor fogalmazódott meg először a tompított fények szükségessége. A kevésbé kápráztató, fixált pozícióban felszerelhető tompított fényszórókat elsőként 1915-ben alkalmazták. A fénysugarak magasságának menet közben történő manuális állíthatóságra még két évet várni kellett. Ezt a fejlesztést szintén a Cadillac vezette be egy olyan mechanikus rendszer segítségével, amelyben a bizonyos szögekben dönthető fényszórókat egy emelő segítségével tudta a jármű vezetője manuálisan a megfelelő pozícióba beállítani.

A fejlesztések következő nagy lépcsőfoka az 1924-ben bemutatott, az izzólámpák tárgyalásakor már megemlített, dupla izzószálas, vagy más néven Bilux fényforrás volt, amely egy időben két funkciót biztosítva képes volt országúti és tompított világítás megvalósítására.

A tompított és országúti fények felváltott használatát biztosító rendszer kifejlesztése kezdetben komoly fejtörést okozott a mérnököknek, ugyanis az átkapcsolásnak gyorsan és pontosan kellett megtörténnie, emellett egyszerű kezelés is fontos kritérium volt, hiszen a vezető figyelmét az útról nem szabad elvonni. Ezért 1927-ben már lábbal vezérelt kapcsoló segítségével lehetett igen gyorsan és kényelmesen váltani két fényeloszlási mód között. Ezt a megoldást bizonyos modellekben egészen a kilencvenes évek elejéig alkalmazták – ennek ellenére általánosan a kézzel vezérelt kapcsolók terjedtek el.

A fejlesztések egy érdekes oldalágaként az 1930-as években egyes modellekben megjelentek a három különböző fényeloszlást produkáló (Tri-beam) fényszórók, melyek a városi közlekedéshez a legjobban tompított, országútra a legmagasabb irányszögű világítást, és ezek mellett még egy köztes fényintenzitás-eloszlás karakterisztikát is képesek voltak biztosítani. Ennek megvalósítására két eltérő elven működő módszert fejlesztettek ki. Az egyik megoldás a három izzószálas fényforrást alkalmazó fényszóró volt. Ezeket mindössze két amerikai gyártó alkalmazta rövid ideig, kezdetben a Packard majd később a Cadillac. Alternatív megoldásként az 1934-es Nash a jól bevált Bilux izzók segítségével kombinálta össze a közepes állású fénynyalábot a baloldali fényszóró tompított és a jobboldali távolsági fényeloszlásából. Ezzel a megoldással szembejövők kápráztatása – az országúti fényhez képest – mérséklődött.

A három fényeloszlású világítást később négy fényszórós rendszerben – kettő párban a jobb illetve a baloldalon – is megvalósították [15.] . Az egyes lámpákat kombináltan működtetve (egy időben kettő, három vagy mind a négy üzemeltetésével) felváltva állították elő a kívánt fényeloszlásokat, minimális kápráztató hatás mellett. A fényszórópárok egy-egy tagja kettős izzószálú fényforrás segítségével valósította meg a tompított világítást, valamint a második izzószállal a távolsági fények egy részét. A másik kettő lámpa hagyományos izzóval volt ellátva. Ezek alapesetben a távolsági fények előállításában játszottak szerepet, amikor is mind a négy lámpa párhuzamosan üzemelt. A harmadik, közepes állású fényeloszlást a jobboldali távolsági fényszóró, valamint a két tompított kombinációjával valósította meg – ebben az esetben tehát a csak három lámpa üzemelt.

A tompított és a távolsági fényeloszlás manuális kapcsolgatása számos hátrányos jellemzőt hordoz magában. A jármű vezetőjének folyamatosan ügyelni kell arra, hogy a szembe jövő forgalmat ne kápráztassa a távolsági fénnyel, ezért kanyarokban illetve emelkedőkön hirtelen kapcsolásra is kényszerülhet. A vezetők nagy része a kelleténél hamarabb kapcsolja le a távolsági fényszórót, ezáltal közlekedés biztonsági szempontból fontos útszakasz marad megfelelő megvilágítás nélkül. Egy hosszabb éjszakai út során a gyakori kapcsolások megterheli a vezetőt, illetve el is vonhatják a figyelmét a hirtelen bekövetkező forgalmi helyzetekről. Emellett a manuális kapcsolás a vezető reflexeitől függő időkésleltetéssel jár.

Ezért az említett hátrányok kiküszöbölésére 1954-ben egy igen érdekes és a kor technológiai szintjéhez mérten kissé merész, de annál innovatívabb fejlesztés eredményeként bemutatták az „Autronic Eye” névre elkeresztelt automatikus fényeloszlás-vezérlő rendszert, amely az adaptív első világítás AFS/AFL (Adaptive Frontlighting System / Adaptive Forward Lighting) elődjének tekinthető. A rendszer egyik legfontosabb egysége a műszerfalra szerelhető kamera (Autronic Eye Sensor), amelynek feladata a szembejövő forgalom folyamatos figyelése volt.

A koncepció alapján a kamera adatait kiértékelve egy vezérlőegység kapcsolta ki illetve be a távolági fényszórókat, ezzel időben maximalizálva az útfelület megvilágítását. Azonban a kor technikai fejlettsége nem tette lehetővé a megbízható és hatékony és gyors működést. A rendszer egyik jellemző hibája például az volt, hogy nem tudta megkülönböztetni az azonos irányban haladó járművek hátsó jelzőlámpáit a szembeforgalom fényeitől.  

A tompított fényszórók kapcsán 1957-ben komoly fejlesztést jelentettek be. Ekkor jelentek meg az első, a káprázás mérséklése szempontjából rendkívül előnyös aszimmetrikus tompított fényű fényszórók, melyek az út jobb oldalát hosszabb tartományon világították meg, mint a szemközti forgalom szempontjából kritikusa bal oldalt. Ezt a kanalas izzóárnyékoló lemezének 15 fokos leélezése által tudták megvalósítani.

Elsősorban az Egyesült Államokban – és Japánban – váltak évtizedekig egyeduralkodóvá az 1939-ben bevezetett, szabványosított „Sealed beam” magyarul sajtolt burás fényszóróegységek, amelyek jelölése a továbbiakban SBH – amelyben a „H” a halogén fényforrásra utal. Ezek olyan fényszóró kialakításokat jelentenek, amelynek részegységei, azaz az optikai rendszer (üveg vagy polikarbonát bura lencse), a fényvisszaverő elem (parabolikus reflektor tükör) és a fényforrás (szimpla vagy dupla izzószálas hagyományos vagy halogén izzó) egyetlen, szétválaszthatatlan egységet képeznek, amely nem szerelhető szét anélkül, hogy a lámpatest ne válna teljesen használhatatlanná.

Ahogy a nevük is elárulja, az összeszerelt rendszer szigetelt, zárt rendszert alkotott (6.25. ábra). Ez a fényszóró típus technikailag a világítástechnika számos területén alkalmazott PAR (parabolikus alumíniumtükrös reflektor) lámpa gépjárművekre szabott változata volt. Gyártási elvük egyben azt is jelentette, hogy szétszedhetetlenek voltak, ennél fogva az izzószál tönkremenetele után a komplett lámpát ki kellett dobni és újra cserélni, ami nem mondható környezettudatos megoldásnak. Viszont az egyszerű felépítésükből adódóan könnyen gyárthatóak és jelentősen olcsóbbak voltak, mint a hagyományos cserélhető izzós lámpatestek. Mindemellett az amerikai piacon történő kötelező alkalmazásukra a nyolcvanas évek közepéig előírás vonatkozott, így a hatalmas gyártási darabszám szintén mérsékeltebb árat eredményezett.

Kezdetben a sajtolt burás kerek fényszórók átmérője egységesen 178 mm (vagy 7 coll) volt, és Amerikában 1939-től egészen 1957-ig kizárólag ezt a formátumot alkalmazó lámpatestet építhették be személygépjárművekbe. Később más szabványos méretű fényszórókat is engedélyeztek, elsőként 1957-ben a kisebb méretű, kizárólag négy fényszórós rendszerben – tompított és távolsági fényszóró párok – alkalmazott 146 mm-es (5 ¾ collos) átmérőjű formátumot. Az amerikai személygépjármű modellekből kirobbanthatatlannak tűnő kialakítás a formatervezők rémálma volt, és a kiváltásukra csak jóval később, 1974-től kerülhetett sor, amikor engedélyezték a szögletes formájú, szintén kettő méretvariációban alkalmazható sajtolt burás kialakításokat.

Európában egyetlen kivételtől eltekintve – ez Anglia volt –, ezek a lámpatestek nem terjedtek el, mindössze néhány skandináv gyártó egyes modelljeiben kerültek beépítésre. Ennek hatása remekül tetten érhető, ha összehasonlítjuk az európai fényszóró dizájnt a tengerentúlival. Mivel Amerikában alkalmazásuk 1984-ig kötelező volt, ez komolyan korlátozta tervezői szabadságot (6.26. ábra).

Ezzel párhuzamosan Európában sokkal szabadabb és változatosabb formájú fényszóró kialakítások jelenhettek meg.

Természetesen a halogén fényforrásokat elterjedésüket követően a sajtolt burás lámpatestekben is alkalmazni kezdték (SBH), de csak egészen későn, a 70-es évek végén. Annak ellenére, hogy Európában már a hatvanas évek elején megjelentek az első cserélhető halogénizzókat alkalmazó fényszórók, addig Amerikában használatuk éppen a sajtolt burás kialakítás miatt tilos volt. A már korábban tárgyalt előnyösebb tulajdonságainak köszönhetően, engedélyezésüket követően hamar ki is szorították a hagyományos izzókat a fényszóró világítás piacáról.

Fényszóró dizájn történelme

A fényszóró lámpatestek fejlődésének elsődleges célja a jobb hatásfokú, magasabb vizuális komfortot biztosító rendszerek megalkotása volt. A fejlesztések hátterének kapcsán azonban van még egy másodlagos, mégis igen nagy súllyal és ösztönző erővel bíró tényező, amelyet nem szabad figyelmen kívül hagyni, ez pedig a dizájn. Ez nem kizárólag a stílusjegyek és a külsőségek miatt volt fontos, hanem például a karosszéria aerodinamikai szempontból történő optimalizálása miatt is. A fényszórók történelmének áttekintésekor ezért a formatervezők motivációinak szempontjából is érdemes vizsgálni a különböző kialakításokat és megoldásokat, hiszen megalkotásuk hátterében gyakran ilyen szempontok voltak meghatározóak. Ahogy már említésre került, az amerikai gépjárműveket „sújtó” több évtizedes szigorú szabályozások miatt a különböző fényszóró kialakításokat érdemes az európaitól külön is tárgyalni, hiszen a szabványos kialakítások miatt a teljesítmény javítására irányuló fejlesztésekre nem igazán volt mód. Ezért a nyolcvanas évek közepéig az ottani piacon tapasztalt minimális fejlesztések mozgatórugója egyértelműen a dizájn volt.

A rendelkező szabvány [16.] az Egyesült Államokban 1984-ig korlátozta a fényszóró lámpák alakját méretét és elhelyezését, tiltotta az aerodinamikai szempontból egyébként előnyös áramvonalas extra burák alkalmazását, és a fényforrások cserélhetőségét megengedő konstrukciós kialakításokat. A szabályok módosítását követően az első kompozit (cserélhető fényforrásos) lámpatestet az 1984-es Lincoln Mark VII alkalmazta. Innentől kezdve az amerikai dizájn egyre inkább igazodni látszott az európai biztonsági normákhoz és a szabadabb forma-kialakításokhoz.

Az amerikaihoz hasonló alakkorlátozó előírás Európában egyáltalán nem volt jellemző. Ezért a mérnökök szabadon tervezhettek – a rendelkező biztonsági előírásokat és szabványokat maradéktalanul teljesítő - tetszőleges méretű és alakú fényszórókat.

A fényszóróknál hosszú évtizedekig egyeduralkodó kerek formát az indokolta, hogy a parabolikus tükörfelületet ehhez az alakhoz lehet legegyszerűbben és legolcsóbban gyártani.

A kissé egyhangú kerek lámpákat újfajta dizájn segítségével igyekeztek változatosabbá tenni. Több gyártó a konvencionális formájú fényszórók elé egy második takaró burát helyezett, amelynek alakja követte a jármű karosszériájának vonalvezetését (6.27. ábra). Ez az áramvonalas megoldás amellett, hogy mutatós volt, még aerodinamikai szempontból is előnyösnek bizonyult. Elsőként a Jaguar 1951-es C-type modelljében megfigyelhető volt ez a kialakítás. Az újabb hasonló modellek megjelenéséig sokat kellett várni, de ezt az elvet követte például az 1961-es Jaguár XK-E és az 1963-as Panhard CT, amely a klasszikus 1967-es Citroën DS fényszóróit ihlette.

„Természetesen” ezek a takaróburás fényszórók Amerikában tiltottak voltak. Az előírás nem engedélyezett – működés közben – semmilyen dekoratív célú vagy védelmet szolgáló extra burát vagy takaró elemet, ezért az európai gyártóknak az amerikai piacra szánt modellek fényszóróit a megfelelőséghez előbb át kellett alakítaniuk, és sajtolt burás lámpatestekkel kellett azokat ellátni. Ezt kiválóan illusztrálja a Citroën DS modelljének példája a két piacon (6.28. ábra). A kialakítás aerodinamikai előnyei ezzel természetesen elvesztek.

A szabványos SBH fényszórókra vonatkozó korlátozások a kerek forma geometriai méreteire, valamint a kisebbik – 146 mm-es – változat esetén a párban történő alkalmazásra vonatkoztak. Arra azonban nem, hogy a tompított és távolsági fényeket megvalósító lámpatesteket egymáson (horizontálisan), vagy egymás mellett (vertikálisan) helyezik-e el. A négy fényszórós rendszer 1957-es bevezetését követően körülbelül egyszerre kerültek piacra mindkét irányzat modelljei. A két megvalósítás közül a legtöbb gyártó a horizontális elrendezést favorizálta. Akadt azonban számos kivétel is, amelyek előszeretettel használták ki az előírások ezt a fajta „rugalmasságát”, és a kevésbé szokványos vertikális dizájnt valósították meg, amely a hatvanas évek közepétől egyre több és több modell esetén volt tetten érhető. Ebben az elrendezésben a távolsági fényszóró a tompított alá került (6.29. ábra).

A tengeren túli piac – akárcsak napjainkban – hatalmas potenciált jelentett ez európai gyártóknak. A modelljeik értékesítéséhez először igazítani kellett azokat az amerikai normákhoz. Erre kiváló példát mutatnak a Mercedes Benz egyes Egyesült Államokba szánt modelljei, amelyek fényszórói jelentős eltérést mutatnak (6.30. ábra). Az 1964-es Mercedes-Benz 600-as (W100-as) európai modelljében alkalmazott fedett burás, és szétszerelhető (kompozit) fényszórója Amerikában szabálytalan lett volna, ezért áttervezték sajtolt burás lámpatestű változatra, fedő bura nélkül, hiszen az szintén tiltott volt.  

A vertikális négy fényszórós elrendezéshez hasonló dizájn néhány európai modell esetén is tetten érhető volt, elsősorban Angliában. Az előírások azonban megengedtek egy további módosítást, amelynek eredményeként a távolsági fényszórókat a tompított mellé helyezték ugyan, de annak középvonalától kissé lejjebb. Ezzel egyfajta átlós elrendezést kaptak (6.31. ábra). Ehhez hasonló kialakítást Amerikában például az 1960-as Lincoln Continental Mark V modell képviselt.

A konvencionális kerek formától való elszakadás jegyében egy sokkal nagyobb léptékű  változtatást eredményeztek a négyszögletű fényszórók, amelyek elsőként 1961-ben jelentek meg a Citroen Ami 6-os és a Ford Taunus modellekben (6.32. ábra). Késői megjelenésüknek oka a reflektor tükör alakjából fakadó bonyolultabb, és ezzel párhuzamosan költségesebb gyárthatóság volt.

Az Egyesült Államokban a szabványok [16.] módosítását követően csak 1974-től engedélyezték alkalmazásukat. A szokásos korlátozás az egységesítés jegyében azonban továbbra is megmaradt.

Az előírás szerint az SBH szögletes lámpatestek – a kerek lámpatestek mintájára, avagy azok kiváltására – továbbra is csak két szabványos méretben készülhettek. A nagyobbik változat (a 7 collos kerek lámpatestek kiváltásaként) 200 mm széles és 142 mm magas két fényszórós rendszerben volt alkalmazható. A nagyobb személygépjárműveket, elsősorban a terepjárókat leggyakrabban ilyen fényszórókkal a szerelték fel, de a – két fényszórós rendszerű – városi célú és sportautók esetén is gyakoriak voltak [17.] (6.34. ábra).

A kisebbik változat 165 mm széles és 100 mm magas lehetett, és az 5 ¾ collos kerek lámpatestekhez hasonlóan kizárólag 4 fényszórós kivitelben (kettő a jobb és kettő a baloldalon) kerülhetett forgalomba. Az előírás továbbra is két jellemző kialakítási módot tett lehetővé: egy vízszintesen egymás mellé beépített (horizontális) vagy függőlegesen egymásra helyezett (vertikális) fényszórópár elrendezést (6.35. ábra). Akárcsak a kerek fényszórók esetében, a gépjárművek túlnyomó többségénél a horizontális változat dominált.

Ez az újítás nagy hatással volt a tervezőkre. Ennek eredményeként kevesebb, mint 5 év alatt a gyárak igazodtak az új igényekhez, és az újonnan bevezetett modellek döntő többségét már szögletes lámpákkal látták el.

Elrejthető fényszórók

Az elrejthető fényszóró (Hidden headlamp / Pop-Up headlamp) olyan konstrukciót jelent, amely kikapcsolt állapotban beleolvad a jármű karosszériájába. Ezeket a fényszórókat a mozgatási elv alapvetően két fő csoportba sorolhatjuk. Az első csoportba a jármű karosszériába beépített, működés közben felnyíló, úgynevezett „előbukkanó” vagy más néven bukólámpás lámpatestek, míg a másikba a fixált pozícióban álló, valamilyen mozgatható takarópanel által rejtett fényszórók tartoznak. Előbbi megvalósítás volt a gyakoribb. Alkalmazásuk eleinte dizájn célt szolgált, a rejtett fényszóró ugyanis különleges megjelenést kölcsönzött a személygépjárműveknek. Elterjedésükben később fontos szerepet játszottak egyéb, a különböző kialakításokra jellemző előnyös tulajdonságok is.

Az első csoportba tartozó, karosszériába épített bukólámpás fényszórók különleges, az emberi szemhez hasonló kinézetet eredményeztek. Mivel az autógyártás történelmében összességében kevés modellt láttak el ilyen megoldással, így kezdetben kuriózumnak, majd „szimplán” különlegesnek számítottak, és népszerű stílusjegyet teremtettek.

A nyitható-lecsukható kialakítás a dizájn mellett jelentős konstrukciós előnyt is hordozhatott magában. A karosszériába beépített lámpatest ugyanis kisebb légellenállást eredményezett, vagyis a fényszórók kikapcsolt állapotában jótékonyan hatott a gépjárművek aerodinamikai jellemzőire. Ezért ez a lámpatest típus elsősorban sportautókban terjedt el, ahol az áramvonalas kialakítás kiemelten fontos szempont volt. Éppen ezt az előnyös tulajdonságot kívánta kamatoztatni a Porsche az 928-as modelljében (6.36. ábra), amely fényszórója ugyan nem volt rejtett, bekapcsoláskor mégis kiforgatható volt a jármű vonalvezetéséből. Világszerte számos sportos kialakítású gépkocsi esetében megjelentek mind az amerikai, európai és japán piacon, egészen a 2004-es megszűnésig. Azonban a sportautók mellett több „hagyományos célú” városi modellben is helyet kaptak, főként Japánban. Ennek oka részben annak tudható be, hogy a stratégiailag fontos amerikai célpiacon érvényben lévő korlátozó előírásoknak csak ilyen módon tudtak megfelelni.

Az első rejtett fényszórós kialakítást már meglepően korán, 1936-ban alkalmazták az amerikai Cord autógyár 810-es modelljében (6.37. ábra). A lámpatestek a gépjármű elülső sárhányóiban kaptak helyet, és a fényszórók kikapcsolt állapotában tökéletesen igazodtak a karosszéria vonalvezetéséhez. Bekapcsoláskor a lámpák kiemelését ekkor még nem elektronikus rendszer segítségével, hanem a műszerfalra szerelt hajtókarok segítségével mechanikusan tudta végrehajtani a jármű vezetője.

Rövid ideig még próbálkoztak a különböző fejlesztésekkel, például elektromos vezérlésével, de a koncepcionális megvalósításon kívül egy kivételtől eltekintve jelentősebb sikert nem tudtak felmutatni. Ez a kivétel a – szintén amerikai – 1942-es DeSoto volt, amelynek tömeggyártásához nagy reményeket fűztek, és olyan marketing szlogenek övezték, mint a „jövő stílusa” (6.38. ábra). A lámpatest konstrukciója viszonylag egyszerű volt: egy fix fényszóróból és egy körülötte elforduló elektronikusan vezérelt takaróburából állt. Az újszerű „futurisztikus” dizájn mellé azonban semmilyen egyéb előnyös – például aerodinamikai – funkció nem társult.

A technológia ezt követően a bizakodó víziók ellenére egészen a hatvanas évekig szunnyadt, majd 1962-ben Angliában a Lotus Elan-ban az 1963-as Chevrolet Corvett-ben visszaköszönve hatalmas sikert aratott (6.39. ábra).

Az irányzat kezdetben tehát sportautóknál jelent meg, ahol az áramvonalas karosszéria alapvető követelmény. A dizájnújításokra éhes amerikai autógyáraknak köszönhetően a hatvanas évek végén kezdődött az igazi fellendülés, amely a hetvenes és nyolcvanas években csúcsosodott ki, és egészen a kilencvenes évek elejéig tartott. Az amerikai gépjárműszabványok számos korlátozása a fényszórók kötelező magasságát is definiálta, amely az alacsonyan ültetett sportautók esetén ezzel a megoldással már teljesíthető volt. Az európai, a tengerentúli és a japán autóipar számos híres modellje [19.] alkalmazta a stílusos rejthető fényszórók valamennyi megvalósítását, kettő és négy fényszórós rendszerben egyaránt (6.40. ábra).

Különlegességként megemlítendő a Lamborghini-ből kivált Cizeta olasz gyártó 1991-es Moroder V16T modellje, amely olyan négy fényszórós rendszert alkalmazott sportautójában, melyek párosával, de külön felnyithatóak voltak (6.41. ábra)!

Innentől kezdve fokozatosan erősödő hanyatlás következett, míg napjaink modern gépjárműiben már teljesen eltűnt, sőt kihalt a rejthető fényszórós technológia minden formája. Ennek oka számos tényező együttes hatásának tudható be. Ezek közül talán a legfontosabb a 2004-ben bevezetett, a gyalogosok védelmét előirányzó, szigorított nemzetközi gépjármű biztonsági ECE előírás volt [18.] . A karosszériából kiemelkedő nyitott állású lámpatestek egy esetleges gyalogossal történő ütközéskor sokkal veszélyesebbek, hiszen komolyabb sérülést tudnak okozni. Ennek az előírásnak a technológia csak nehézkesen, méregdrága konstrukciós áttervezés árán felelt – volna – meg. Ezt azonban egyetlen gyártó sem találta gazdaságosan kivitelezhető opciónak. Másrészt a bonyolult működtető mechanizmus robosztus kialakítást igényelt, amely alkalmazásukat igen költségessé tette. Mindemellett napjaink gépjárműveinél a fogyasztás mérséklése szempontjából igen fontos a légellenállás redukálása, vagyis a karosszéria aerodinamikai szempontból történő optimális kialakítása. Beépített fényszórók esetén csak a kikapcsolt állapot jár ilyen előnyökkel. A jelenleg érvényes KRESZ előírásokhoz igazodva a helyzetjelzők és tompított fényszórók használata gyakran kötelező, amely újabb érvet generál a megoldás elhagyása mellett. A későbbi innovációk, mint az adaptív és kanyarkövető fényszórók, valamint a LED technológia megjelenése mind-mind segítették e klasszikus megoldás végső eltűnését. A legutolsó rejtett fényszórós rendszereket a Lotus Espirit és a C5 Corvette alkalmazta 2004-ben, vagyis a technológia végső eltűnése ekkorra datálható.

A forgatható lámpatest mozgató mechanikáját kezdetben manuálisan, karos erőátvitel segítségével lehetett működtetni. Erre a megoldásra még a hetvenes évek elejéről is találhatunk példát, ilyen volt például Saab Sonett III-as modellje, 1970-ből. Később megjelentek a modern megoldások, amelyekben a pozícionáláshoz szükséges erőátvitelt általánosságban elektromotoros mozgatás segítségével vagy ritkábban vákuumos emelő rendszer által biztosították (6.42. ábra). Utóbbi kevésbé volt megbízható, működése lassabb volt, és a tartályokat a működtetéshez először fel kellett tölteni.

Mindkét rendszer esetén alapkövetelmény volt a megfelelő biztonság garantálása, minden ismert gyakorlati szempontból reális nehezítő körülmény mellett! Ilyen lehetett például a lámpatest befagyása, a rá nehezedő hóréteg súlya, vagy a mozgató mechanika öregedése. Ha ugyanis a rendszer szükség esetén nem képes a kívánt időintervallumon belül kellő precizitással megfelelő pozícióba beállítani a fényszórókat, az komoly balesetveszélyt eredményezhet. A lámpatestek konstrukciójának kialakításakor továbbá azt a követelményt is figyelembe kellett venni, hogy a mozgatást végző aktuátor, vagy az azt vezérlő egység meghibásodása esetén a fényszórókat csukott állapotból segédeszköz nélkül, manuálisan is nyithatóvá kellett tenni. Ebben az esetben a fényszórónak mindaddig megfelelően nyitott pozícióban kellett maradnia, amíg azt szintén manuálisan le nem zárták [16.] . Ebből fakadóan érzékelhető, hogy a mozgatható rejtett fényszórórendszerek gazdaságos kialakítása és karbantartása igen nehézkesen volt kivitelezhető.

A mozgatható változatok mellett szót kell ejtenünk a rejtett lámpatestek másik fő csoportjáról, a takaróelem mögött megbújó fényszórókról. Megjelenésének (1965 – Buick Riviera) elsődleges oka a különleges dizájnban rejlett. Az előbukkanó fényszórókkal ellentétben elsősorban városi gépjárművekben terjedtek el, az Egyesült Államokban. Ebben az esetben működtetés során a fix pozícióban álló lámpatest előtt elhelyezkedő takaró panel mozgott ki a fény útjából, általában lineáris mozgatással felfelé vagy lefelé, illetve esetenként elforogva. Ennek a konstrukciónak aerodinamikai szempontból egyáltalán nem volt előnye, viszont konstrukciós szempontból sokkal egyszerűbb és olcsóbb – általában az előbukkanó lámpatestekhez hasonlóan elektromotoros, ritkábban vákuumos – mozgató mechanikát és lámpatest felépítést igényelt. Előnyös funkcióként említhető továbbá a lámpatest védelme is.

Az előzőekben tárgyalt amerikai személygépjárművekre vonatkozó szabványok gyakorlatilag minimális tervezői szabadságot engedtek a mérnököknek. A méret és alakkorlátozás mellett tilos volt minden – védelmező, vagy dizájn célt szolgáló, illetve aerodinamikát javító – átlátszó vagy átlátszatlan takaró bura alkalmazása, de a tiltás kizárólag a fényszórók működtetésének idejére vonatkozott. Ez azt jelentette, hogy a fényszórók elfedése kikapcsolt állapotban megengedett volt, amit a mérnökök dizájn célzattal ki is tudtak használni. A konstrukció tehát az amerikai autóiparban terjedt el igazán, és általában a kevésbé áramvonalas városi modellekben alkalmazták. Ritkán sportautókban is tetten érhető volt.

A legelső takarópanelos lámpatestek még nem lemezeket, hanem az extrémebb dizájnt kölcsönző, sűrűn rácsozott elfogó burás kitakarást alkalmaztak. Elsőként az 1965-ös Buick Riviera-ban jelent meg, amely kagylóhéj szerűen nyíló, elforduló takarórácsokkal működött (6.43. ábra).

A világ egyik leghíresebb rácsos takarópanelt alkalmazó gépjárműve a Dodge Charger volt, amelyben 1966-tól egészen 1970-ig voltak horizontális elrendezésű 4 fényszórós rendszerek, de ugyanezzel a megoldással élt többek között a Mercury Cougar (1968), a Chevrolet Camaro (1967), a Chrysler Imperial (1969) valamint a Cadillac Eldorado (1968) is. A rácsos dizájn nem volt igazán hosszú életű, mindössze hetvenes évek elejéig számított uralkodó stílusjegynek, az utolsó ilyen modellt 1973-ban gyártották.

A legtovább alkalmazott változat a lemezes kitakarás volt, melyeket általában a karosszéria elemekkel megegyező színűre festették. Ez a járműveknek egyedi megjelenést kölcsönzött, hiszen kikapcsolt állapotban a lámpatestek helye beleolvadtad a környezetükbe (6.44. ábra). A lemezek lineáris mozgatása illetve elforgatása az előbukkanó lámpatestekhez hasonlóan leggyakrabban elektromotor által történt. A megoldás a rácsos kialakítás után főként a hetvenes és nyolcvanas években volt domináns, de még a kilencvenes évek elején is alkalmazták.

Egy különleges változat ennél a típusnál is említésre méltó. A Dodge Magnum 1978-as modellje ugyanis átlátszó műanyag takarólemezeket alkalmazott, amelyek bekapcsoláskor elforogtak, így megfeleltek az előírásoknak.

Sárga fényszórók

A közlekedésben résztvevő járművek – minden gépjármű kategória, motorkerékpár, segédmotoros kerékpár, valamint más egyéb közlekedési eszköz – világítóberendezéseire vonatkozó kötelező érvényű előírásokat a hatályos ENSZ-EGB (ECE), az ezekkel összeegyeztethető EK irányelvek, valamint a mindezekből eredő nemzeti előírások tartalmazzák.

A fényszórókra vonatkozóan a 6/1990. (IV. 12.) KöHÉM rendelet két színváltozatot engedélyez, a fehéret valamint a „szelektív sárgát” [20.] . Utóbbi alkalmazhatósága történelmi okokra vezethető vissza, ugyanis Franciaországban 1936-tól egészen 1993-ig minden jármű útvilágítási célú lámpájának kötelezően ilyen szelektív sárga fényben kellett világítania, de például Japánban sem voltak ritkák az ilyen fényszórók. Mivel napjainkban is sok – avagy nem elhanyagolhatóan kevés – sárgafényű fényszóróval felszerelt gépjármű van forgalomban, ezek betiltása igen problematikus lenne. Viszont az ECE szabályozás [21.] előírása alapján az újonnan forgalomba kerülő gépjárműveket már kötelezően fehér fényű világítással kell felszerelni.

Miért terjedt el ilyen széles körben a szelektív sárga szín? Ennek magyarázata abban keresendő, hogy a megfelelő spektrális karakterisztikájú sárga fény rossz időjárási körülmények esetén számos előnyös tulajdonsággal bír a széles spektrumú fehérhez képest. A közhiedelemmel ellentétben a sárga fény nem képes jobban keresztülhatolni a ködön és a hópelyheken, és nem szóródik szét kevésbé az apró részecskéken, ezért elterjedésüknek más oka van. Az előnyös tulajdonság biológiai alapját egyrészt az adja, hogy az emberi szem nehezebben boldogul a rövidebb (kék és UV) hullámhosszúságú spektrális komponensekkel, mert azok szemünk optikai rendszerének diszperziója miatt nem pontosan a retinára képződnek le, hanem kissé az elé. Így a receptorokra nem fókuszált kép, hanem életlenebb folt jut. Ezért a kék tartományban szűrőzött sárga fény hatására ködös időben a tárgyak kontrasztosabbá válnak, ami megkönnyíti észlelhetőségüket. Másrészt különböző kutatások [25.] , [26.] eredményei alapján a zavaró káprázás-érzést elsősorban a kék-érzékeny (rövidhullámhossz-érzékeny) csap receptorok közvetítik, vagyis a kék fénynek káprázás szempontjából stimuláló hatása van. Továbbá azt is megfigyelték, hogy a kékesebb árnyalatú gázkisülő (xenon) lámpa adott fényerősség mellett a hagyományos sárgás fényű izzólámpánál körülbelül másfélszer erősebben kápráztat [24.] .

A gyakorlati jelentőség tehát abban rejlik, hogy a sárga színű bura vagy az izzó spektrális szűrőként funkcionálva elnyeli a rövid hullámhosszúságú – kék és UV-tartományú – komponenseket. Ekkor a fényszórók intenzív fénye ködben, esőben vagy erős havazás esetén [22.] az apró részecskéken szétszóródva és részben az emberi szembe visszaverődve mérsékeltebb káprázási jelenségeket idézhet elő, ami komfortosabb látási feltételeket eredményez. A jelenség vizsgálatakor azonban azt a tényt sem szabad elhanyagolni, hogy a sárga fényszórók szűrője csökkenti kilépő fényáramot, ami ebből adódóan a káprázási jelenségeket is mérsékli. Ez szintén szerepet játszhat abban, hogy sofőrök szubjektív beszámolói alapján a sárga fény káprázás szempontjából előnyösebb.

A jótékony hatás tehát komoly járulékos fényárambeli veszteségeket is generál, hiszen a szűrőn áthaladva a fotonok körülbelül 15 százaléka elnyelődik [23.] . Az út világításához ezért redukált fényáram áll rendelkezésre, ami normál, vagy más szóval tiszta időjárási viszonyok esetén nehezíti az perifériális területeken tartózkodó gyalogosok, biciklisek vagy állatok észlelhetőségét. Az említett rossz időjárási viszonyok esetén azonban a vizuális komfort javulása miatt ez a veszteség bizonyos országokban „vállalható” volt. Ebben az esetben miért nem terjedt el jobban a sárga fény? Ennek oka az, hogy havas és főleg ködös időben akkor növelhető a vizuális teljesítmény és javítható a komfort, ha a fényforrásokat az út felületéhez közelebb, vagyis a fényszórók vonalától lejjebb helyezzük el. Ezzel ugyanis a fényforrás színétől függetlenül jelentősebben csökkenthető a káprázási jelenség. Ezt hivatottak megvalósítani a ködlámpák, amelyek színe ezért mind az európai, mind az amerikai előírások szerint sárga színű is lehet.

A „szelektív” sárga kifejezés az UNECE által meghatározott [20.] színtartományt jelent a CIE x,y (1931) színtérben, amely ködlámpák esetén kissé eltérő. Vagyis ahhoz, hogy egy jármű sárga színű fényforrása megfeleljen az előírásoknak, a színkoordinátára vonatkozó követelménynek eleget kell tennie. A „fehér” fény esetében a szabvány szintén egy adott tág színtartományt definiál az említett színtérben. Ennek tudható be például, hogy a kékes színű, magas színhőmérsékletű xenon-fényforrások is a közlekedés szempontjából fehérnek tekinthetők.

Hogyan állítható elő a szelektív sárga spektrum? Erre több módszer is kínálkozik. Kezdetben a fényszórók lencséit sárga üvegből készítették el. Az üveg színezésére régebben kadmiumot alkalmaztak – innen ered a köznyelvben előforduló „kadmiumsárga” fényszóró kifejezés. A kadmium azonban fokozottan veszélyes, ezért felhasználását betiltották. Később megjelentek alternatív megoldások, mint sárga gömb az izzó körül vagy magába a lámpaegységbe építve. A modernebb megoldások már dikroikus – interferenciaszűrős – rétegbevonatot alkalmaztak a bura lencséjén illetve kiegészítő optikáján, vagy akár magán az izzólámpán, melyek a sárga tartományban áteresztőként viselkedve állították elő a kívánt spektrumot.

Kanyarkövető fényszórók (Concerning Light)

A kanyarkövető fényszórókat nélkülöző lámpatesttel felszerelt járművek nem képesek minden körülmény mellett ideálisan megvilágítani az útfelületet. Élesebb kanyarodáskor ugyanis a fény nagy része nem követi az út vonalvezetését, hanem elhagyja.

A fényszórók fejlesztői hamar belátták, hogy a közlekedés biztonságosabbá tételéhez valamilyen adaptív kanyarkövető világítási rendszerre lenne szükség. Ezért már az 1930-as évek közepén megjelentek az első ilyen megoldások. A Csehszlovák Tátra autógyár 1935-ben a klasszikus 77-es típusjellel ellátott modellt továbbfejlesztve piacra dobta a 77a változatot, amelyben egyszerre három frontlámpa kapott helyet (6.48. ábra). Ezek közül a középső egység kizárólag a kanyarodást volt hivatott segíteni. A lámpát mechanikus összeköttetésbe hozták a kormányművel, így kanyarban a kormánykerék mozgatásával a szignifikánsan több fény világította meg az útfelületet.

A kanyarkövető fényszórók működési elvüket tekintve lehetnek statikusak, dinamikusak, illetve kombináltak. Statikus kialakítás esetén a lámpatest pozíciója alkalmazásukkor végig fix marad, így a kanyarodás ívének mértékétől független a produkált fényeloszlás iránya. Dinamikus esetben a kanyarfényt adó lámpatest elfordítása általában villanymotoros aktuátorok segítségével biztosított. A szabályozáshoz szükséges adatokat a kormány szögelfordulását, és az utazási sebességet érzékelő szenzorok adataiból határozzák meg. Természetesen az ilyen rendszerek esetében is kiemelt fontos szempont a szemközti forgalom kápráztatásának minimalizálása.

Az első modernkori, statikus kanyar és lehajtó világítást a Hella cég fejlesztette ki 2002-ben és elsőként az AUDI A8-asban alkalmazták. A koncepció az volt, hogy a tompított és a távolsági fényszórók mellé – helyesebben közé – egy harmadik, adaptív fényszóró egységet is beépítettek, amely egy adott sebességség érték alatt irányjelzéskor, illetve kis ívben történő kanyarodást érzékelve lépett működésbe. A rendszer a gépjárműtől balra, illetve jobbra lévő területeket világítja be, maximum 90°-os szögben, ami nagy segítség lehet sötét helyekre, utcákba történő bekanyarodáskor.

A kanyarlámpa tulajdonképpen a tompított fényszóró fényeloszlását egészítette ki, növelve a megvilágított útfelület nagyságát.

Ezt követően egyre több és több gépjárműben jelentek meg dinamikus kanyarkövető fények. Ezek a rendszerek olyan vetítőlencsés fényszórókat alkalmaznak, amelyek a menetsebességtől és a kormánymozdulattól függően egy maghatározott algoritmus szerint szükség esetén képesek kellő szögben (általában ±15°-ban) elfordulni a tengelyük körül, a kanyar sugarának megfelelően. Ezek a fényszórók nagyobb sebességnél gyorsan követik a kormánykerék mozgását, míg kisebb sebességnél az elfordító mechanika lassabban dolgozik. A rendszer előnye, hogy aktív típus esetén tompított és országúti világítás esetén is alkalmazható, és körülbelül 200 m-es kanyarsugárig biztosít megfelelő megvilágítást [12.] .

Éles kanyarodáskor és beforduláskor a dinamikus kanyarfény nem kellően hatékony, ezért a vizuális teljesítmény tovább javítható, ha a rendszert kiegészítik egy statikus fényforrással is. A statikus segédlámpa csak indokolt esetben akkor kapcsol be, ha a jármű élesen kanyarodik, vagy ha az irányjelző működik, és az autó sebessége a kanyarodáshoz elegendően lecsökkent. Ez a kombinált rendszer kellően adaptív, és a vezérléshez szükséges adatokat az irányjelző állapotáról, a gépjármű sebességéről, és a kormányszögről szenzorrendszer segítségével gyűjti össze, és értékeli ki.

A személygépjárművekben található jelzőlámpák alapvetően három részegységből állnak:

Gyártásuk csak megfelelő pontosságot biztosító technológiával történhet, hiszen a kis méretek miatt az optikai rendszer pontos legyártása, és az elemek precíz pozícionálása kulcsfontosságú annak érdekében, hogy a jelzőlámpa a fényforrások fényét megfelelően összegyűjtse, és a fénysugarakat a rendeleteknek megfelelő irányokba terelje.

Az alkalmazott fényforrások napjainkban még általában izzólámpák, de egyre gyakrabban találkozhatunk LED-es megoldásokkal is. Különböző jelzőlámpák funkciójuktól és teljesítményüktől függően egy vagy több fényforrást is tartalmaznak. Igen gyakran alkalmaznak két izzószálas Bilux megoldásokat is.

A jelzőlámpák optikái alapvetően háromféle elven működhetnek:

A Táblázat 6.1 összefoglalja a személygépjárműveiben leggyakrabban előforduló izzólámpás fényforrásokat.

Látható, hogy bizonyos fényforrástípusok a fényszóró világításnál már tárgyalt Bilux esetekhez hasonlóan kettős izzószállal rendelkeznek, melyek egyszerre, vagy egymástól függetlenül is működtethetők. Ez a technológia biztonságtechnikai szempontból sok esetben előnyös, hiszen az egyik szál tönkremenetele esetén a másik még képes ellátni a jelzőlámpa funkcióját. Másfelől segítségükkel a fényszóró-világításhoz hasonlóan egy lámpatesten belül megvalósíthatóak eltérő funkciók. Mivel sok lámpatest – például fék és hátsólámpa, parkoló lámpa – esetében igen szűkös hely áll a fényforrások rendelkezésre, ez a funkció kiemelten hasznos.

A (6.56. ábra) ábrán látható P21/5W típusú Bilux izzólámpa egy kisebb teljesítményű 5 W-os, vékony izzószálból, valamint egy nagyobb teljesítményű, nagyobb fényáramú 21 W-os szálból áll. Ez a fényforrás ideális választás például hátsólámpákba helyzetjelző és féklámpa funkciók ellátására. Bajonettes (BAY15D) foglalatán kettős kontaktus található, amelyek külön áramkörökkel érintkeznek. Amennyiben az egyik izzószál meghibásodik, attól a fényforrás komplett cseréjéig még a másik működőképes marad.

Egyetlen fényforrást alkalmazó, de különböző funkciókat betöltő jelzőlámpához nem szükségszerűen kell Bilux izzókat alkalmazni. A fényforrások PWM (impulzusszélesség-moduláció) vezérlése sok jelzőlámpa esetén jól bevált megoldásnak számít, hiszen több szempontból is előnyös lehet. A PWM egyrészt jótékonyan hat mind az izzólámpák, mind a LED-ek élettartamára. Másrészről segítségével egyazon izzó különböző funkciókat is képes lehet ellátni. Például PWM szabályozással egy névlegesen 21 W-os, nagy fényárammal működő féklámpa kisebb teljesítménnyel meghajtva – mérsékeltebb fényárammal – helyzetjelzőként is funkcionálhat. Ehhez a tápfeszültséget a névleges értékről addig kell csökkenteni, amíg az izzó fényárama megegyezik a hagyományos 5 W-os helyzetjelző lámpáéval. Így amennyiben a féket nem működtetik, akkor aláfeszített üzemmódban a lámpa helyzetjelzőként funkcionál, és élettartama jelentősen meghosszabbodik. Fékezéskor viszont a névleges feszültséget biztosítva az izzó a teljes fényáramát leadja.

Ködlámpák

Az első ködlámpákat 1938-ban a fényszóró innovációk terén igen aktív Cadillac építette be modelljeibe, mint kiegészítő alkatrészt, a fényszórólámpái alá. A ködlámpa burája fehér, vagy igen gyakran sárga színű volt.

A ködlámpákat általában rossz látási viszonyok – eső, köd, por vagy hó – esetén kis sebesség mellett üzemeltetjük, az útfelület megvilágításának javítása érdekében. Alkalmazásuk nem kötelező, viszont ajánlott. Egyes gépjárműveket gyárilag is ellátnak ilyen lámpákkal, de szinte minden gépjármű esetében van mód az utólagos felszerelésre is.

A „Sárga fényszórók” szakasznál már áttekintettük a szelektív sárga fények rossz időjárási viszonyok között tapasztalt előnyös hatásait, valamint járulékos hátrányait, amelyek miatt tompított fényszórókat gyárilag már nem látnak el ilyen burákkal. Ködfényszórók esetén azonban a kék tartománytól „megfosztott” szelektív sárga fények ideálisak, ezért napjainkban is igen gyakoriak. Havas és ködös időben az út felületéhez közelebb elhelyezett ködlámpák segítségével jelentősen növelhető a látótávolság, a tárgyak kontrasztosabbá válnak, csökken a káprázás jelensége, vagyis a vizuális komfort javítható.