15 April 2014

Tecnica BMW: così abbiamo realizzato la nuova luce laser

Identità del marchio, certo, ma anche una buona visibilità, soprattutto durante la guida notturna. I fari sono un elemento di sicurezza fondamentale, decisivo. Con 6 nuovi video HD BMW spiega la tecnologia che si cela...

VANTAGGI

Identità del marchio , certo, ma anche una buona visibilità, soprattutto durante la guida notturna. I fari sono un elemento di sicurezza fondamentale, decisivo. Una buona visibilità riduce il potenziale di rischio per tutti gli utenti della strada. Secondo i dati dell?Ente federale di statistica tdesco , di notte si verificano in media più incidenti che di giorno, nonostante che l?intensità del traffico sia inferiore.

 

BMW i8 Laserlight Test - Lighting Channel :

Quando fa buio, generalmente il guidatore riconosce l?andamento della strada con un leggero ritardo e non con la stessa precisione come di giorno. Le luci delle altre vetture irritano gli occhi, obbligandoli a un processo continuo di adattamento al contrasto chiaro/scuro. Soprattutto biciclette scarsamente illuminate, pedoni o animali sono difficilmente riconoscibili al buio.

Sintesi della luce laser BMW:

– debutto della luce laser BMW in una vettura di serie a partire dall?autunno 2014.

– Intensità luminosa 10 volte superiore a quella di tradizionali sorgenti luminose.

– Portata delle luci abbaglianti fino a 600 metri, dunque il doppio dei proiettori convenzionali.

– Ingombro estremamente limitato e riflettore molto piccolo che generano dei significativi potenziali di risparmio di peso.

– Elevata efficienza grazie a un assorbimento energetico ridotto del 30 per cento circa.

– La costruzione compatta crea nuove possibilità di espressione nel linguaggio di design.

– La costruzione inserita a filo nella sezione anteriore della scocca supporta l?aerodinamica  della vettura.

– Massima sicurezza grazie alla trasformazione dei raggi laser in un?intensa luce bianca.

– Lunga durata e affidabilità anche a condizioni estreme.

ALTA EFFICIENZA
Nei proiettori a laser i raggi luminosi vengono concentrati così da formare un fascio e raggiungere un?intensità luminosa 10 volte superiore a quella delle sorgenti luminose tradizionali, per esempio la luce alogena, allo xeno oppure a LED. La luce laser di BMW offre una visibilità dalla portata di 600 metri, dunque due volte superiore a quella di un proiettore funzionante con una tradizionale tecnologia d?illuminazione. 

 

 

La superficie di uscita della luce di un diodo laser è cento volte più piccola di quella di un diodo luminoso tradizionale, che misura un millimetro quadro. Questo comporta il vantaggio che anche il riflettore necessario per la luce laser è di dimensioni decisamente ridotte. Nel caso della BMW i8 esso ha un diametro inferiore a 30 millimetri. La conseguenza sono un minore ingombro nella vettura e dei significativi potenziali di risparmio di peso.

 

 

 

Un confronto: per raggiungere un rendimento luminoso adeguato, un sistema d?illuminazione con luce allo xeno richiede un diametro del riflettore / della lente di circa 70 millimetri, la luce alogena di 120 millimetri. Un'altra caratteristica positiva: l?elevata efficienza che si traduce in un assorbimento energetico ridotto del 30 per cento circa. La luce laser contribuisce così a una migliore efficienza totale della vettura e al calo delle emissioni di CO2. 

 

 

TECNICA

Nella luce laser BMW i raggi luminosi blu coerenti e monocromatici vengono trasformati in una luce bianca non nociva. La tecnica funziona nel seguente modo: all?interno della sorgente luminosa laser, i raggi di tre diodi laser ad alte prestazioni vengono puntati attraverso delle ottiche speciali su un luminoforo al fosforo. Il luminoforo trasforma i raggi in una luce bianca, sempre molto intensa. Grazie all?elevata somiglianza alla luce del giorno, l?occhio umano percepisce questa luce come piacevole. Dopo la trasformazione dei raggi laser la luce diffusa e non nociva fuoriesce dal proiettore.

Affidabile a tutte le condizioni
La sfida nello sviluppo della luce laser BMW era di adattare questa nuova tecnologia d?illuminazione ai criteri di utilizzo nell?automobile, particolarmente sofisticati: indipendentemente se si tratta di aria secca polare, di aria umida dei tropici, di una confortevole autostrada o di una sconnessa strada statale: la luce laser deve funzionare con affidabilità durante l?intera vita della vettura, in ogni zona climatica e su tutte le tipologie di strada. Un concetto di sicurezza integrale, composto da livelli differenti, previene in modo affidabile l?uscita incontrollata dei raggi laser. Inoltre, grazie all?High Beam Assistant digitale, funzionante su base di una telecamera, viene escluso in modo sicuro anche l?abbagliamento di vetture che viaggiano in senso contrario o di automobili che precedono la BMW.

SIMULATORE DI GUIDA:

 

Il laser: nell’automobile una sorgente luminosa sicura e potente
Da decenni BMW sviluppa e ottimizza  i proiettori a luce laser per l?uso nelle automobili di serie. Attualmente, viene offerto il “laser boost” per l?utilizzo in combinazione con le luci abbaglianti, che funge da complemento degli efficienti fari abbaglianti a LED i quali illuminano una distanza di 300 metri. Già nel 2011, in occasione del Salone IAA di Francoforte, BMW presentò per la prima volta la luce laser nella BMW i8 Concept.

Oltre alla nuova luce laser, offerta come optional, che assicura una luminosità e portata enormi, nei proiettori anteriori della BMW i8 sarà montata la tecnologia a LED per la luce anabbagliante, la luce di posizione, la luce diurna e gli indicatori di direzione. L?interazione delle singole tecnologie genera la soluzione ottimale per ogni richiesta d?illuminazione. Il risultato: in ogni situazione sono assicurate la luce perfetta, la migliore visibilità e la massima sicurezza, abbinate a un?elevata efficienza.

ABBAGLIANTI

Molti automobilisti utilizzano le luci abbaglianti solo raramente oppure per niente, in parte per motivi di comodità. Il BMW Selective Beam supporta il guidatore perché lo esonera dall?accendere e spegnere i fari abbaglianti. Una telecamera inserita nello specchietto retrovisore interno sorveglia la zona davanti alla vettura. I dati delle immagini vengono inviati a una centralina che in frazioni di un secondo abbassa il raggio delle luci abbaglianti in presenza di altre vetture.

Nei proiettori allo xeno e a unità a LED ciò avviene attraverso un particolare sistema ottico a lente o riflettore, ideato per generare una luce abbagliante antiriflesso. Quando la strada è nuovamente libera il sistema mette nuovamente a disposizione l?intero raggio luminoso. Il risultato: aumento dei periodi di guida con le luci abbaglianti accese e maggiore sicurezza durante la guida, grazie a una visibilità ottimizzata e una maggiore portata dei fari. Vedere più lontano, reagire in tempi più brevi, guidare più rilassati. Come dimostra un confronto della portata delle luci abbaglianti e anabbaglianti, il guidatore che non accende i fari abbaglianti perde una buona parte della visibilità: la luce anabbagliante illumina solo 70 – 80 metri.

La luce abbagliante invece raggiunge una portata di 300 metri. Ad una velocità di 100 km/h, una vettura che esegue una frenata a fondo percorre uno spazio di frenata di circa 40 metri. Se si aggiunge il tempo di reazione del guidatore, si giunge a uno spazio di arresto di circa 80 metri. Mentre di giorno si guida vedendo un lungo percorso, che su un rettilineo può essere anche di 5 chilometri, al buio la visibilità è limitata alla distanza illuminata. Quando il guidatore riconosce con la luce dei fari un ostacolo improvviso, spesso lo spazio di frenata è insufficiente per arrestare in tempo la vettura. Per questo motivo l?utilizzo delle luci abbaglianti e la loro maggiore portata è il modo più efficace per evitare delle situazioni pericolose nella guida notturna.

Il vantaggio decisivo del BMW Selective Beam è che le altre vetture vengono escluse con precisione dal fascio luminoso dei fari abbaglianti. La diffusione della luce dei proiettori antiriflesso è programmata in modo da escludere in modo affidabile dalla luce abbagliante le vetture che viaggiano in senso contrario e i fanali posteriori delle vetture che precedono. La funzione dei motorini girevoli che muovono i fari abbaglianti è tarata alla precisione di 0,1 gradi. Il sistema esclude sempre solo il campo minimo necessario, così da limitare nell?ambito del possibile la perdita di luminosità. Il risultato per il guidatore: egli può contare in qualsiasi momento sulla migliore illuminazione possibile della strada. A differenza del BMW Selective Beam che offre un mascheramento di massima precisione, in caso di vetture che viaggiano in senso contrario o che precedono, per evitare l?abbagliamento gli qualche altri sistemi spengono completamente una parte dei LED utilizzati per le luci abbaglianti. Questo comporta però la perdita di una grossa parte della luminosità e dell?ampiezza di diffusione della luce, limitando così la luminosità delle luci abbaglianti. 

 

LED ORGANICI

I diodi organici a emissione di luce, in breve OLED, sono delle sorgenti luminose innovative, efficienti e sostenibili che nel prossimo futuro BMW intende inserire nelle proprie vetture con la denominazione BMW Organic Light. Negli OLED la luce viene generata da sottilissimi strati di materiali organici con proprietà semiconduttive. Grazie al loro elevato rendimento, gli OLED sono estremamente efficienti. Inoltre, la produzione di calore è molto bassa, così che la BMW Organic Light contribuisce a ridurre le emissioni di CO2. Nel confronto con i LED, i display OLED non emettono la luce formando singoli punti ma su grandi superfici, così da renderla estremamente omogenea. I display OLED sono dunque adatti ad assumere funzioni d?illuminazione esterna in cui la priorità consiste nell?essere visti.

Gli OLED non sostuituiranno i tradizionali elementi LED, ma li completeranno. Nelle prime applicazioni di serie, nelle cosiddette luci ibride, gli OLED assumeranno la funzione di luce di posizione posteriore, mentre la luce dei freni e dell?indicatore di direzione sarà generata anche in futuro da unità a LED. A medio termine l?efficienza e la densità luminosa degli OLED aumenterà e sarà possibile realizzare anche altre funzioni d?illuminazione con i LED organici. All?interno della vettura l?utilizzo della BMW Organic Light consente di creare dei piacevoli e sofisticati scenari d?illuminazione. I display OLED possono essere lavorati in numerose forme differenti, così che i diodi organici a emissione di luce offrono ai designer delle possibilità stilistiche completamente nuove.

150 volte più sottile di un capello umano

I diodi organici a emissione di luce emettono la loro piacevole luce su tutta la superficie a un livello altissimo di omogeneità. Questa proprietà la devono alla loro particolare composizione. A differenza delle tradizionali unità a LED, negli OLED la luce non viene generata in cristalli di semiconduttori ma in sottilissimi strati semiconduttori di materiali organici, di norma polimeri. Questi materiali sono incapsulati ermeticamente insieme agli strati che conducono la corrente tra due sottili piastrine di vetro o due pellicole di materiale sintetico. Nel loro insieme, gli strati elettroluminescenti attivi misurano un?altezza di solo 400 nanometri (un nanometro corrisponde a un milionesimo di un millimetro). Questo valore è circa 150 volte più sottile di un capello umano che misura in media 0,06 millimetri. L?altezza totale del componente varia approssimativamente da 0,8 a 1,5 millimetri.

Dato che il consumo energetico e il peso degli OLED sono molto bassi, nella BMW Organic Light essi contribuiscono contemporaneamente a ridurre il consumo di carburante nelle vetture equipaggiate con motore endotermico, ad aumentare l?autonomia delle automobili elettriche e a ridurre le emissioni di CO2. Un altro grande vantaggio è costituito dalla sostenibilità di questa tecnologia. La produzione di diodi organici a emissione di luce non richiede materie prime rare e costose, le cosiddette “terre rare”. Inoltre, il quantitativo delle sostanze organiche e dei metalli utilizzati è così esiguo che in futuro gli OLED potranno essere smaltiti insieme al vetro alla fine della loro vita utile.

 

Riconoscimento pedoni

Con BMW Night Vision, un sistema di assistenza del guidatore di BMW ConnectedDrive, BMW apporta un contributo importante alla prevenzione d’infortuni notturni. Il sistema di visione notturna non è certo una novità , introdotto nel 2005 è stato oggeetto di  continui aggiornamenti e offre attualmente, nella sua terza generazione, il riconoscimento anticipato di persone, così da fornire un aumento enorme della sicurezza durante la guida al buio.

 

Grazie al supporto del BMW Dynamic Light Spot, il sistema BMW Night Vision è in grado di ridurre ulteriormente il rischio di un infortunio con un pedone. Una cosiddetta luce di segnalazione individua in modo veloce le persone potenzialmente a rischio che si muovono lungo il bordo della strada e, puntando un fascio di luce su di esse, attira l’attenzione del guidatore sui pedoni. A partire dall’estate 2013 BMW Night Vision è equipaggiato inoltre con uno speciale sistema di riconoscimento degli animali che si muovono al di fuori del fascio luminoso dei proiettori. L’elemento centrale del sistema di visione notturna sarà una telecamera termica ad infrarossi integrata nel doppio rene BMW a performance potenziata. La telecamera termica riconosce già a 100 metri di distanza il calore emesso da un corpo, indipendentemente se si tratta di una persona o di un animale.

Se la centralina di BMW Night Vision riconosce durante l’analisi dei dati un rischio di collisione con un animale, il guidatore viene avvertito attraverso un’immagine video proiettata in tempo reale sul Control Display, analogamente al sistema di riconoscimento di persone. Anche quando non viene visualizzata l’immagine, nella strumentazione combinata e nell’Head-Up-Display ad alta definizione si accende una spia con la figura di un cervo che salta, a seconda della situazione, da sinistra verso destra oppure da destra verso sinistra. Inoltre, il Dynamic Light Spot inizia a lampeggiare illuminando l’animale.

L’iniziale elevata frequenza di ciclo attira l’attenzione del guidatore. Gli animali (p.e. selvaggina, mucche o cavalli) vengono illuminati con la luce intermittente fino a quando sono visibili con il fascio luminoso dei proiettori. Nel caso in cui il guidatore non dovesse adattare il suo comportamento di guida alla situazione critica e si manifestasse un un rischio acuto di collisione con dell persone, il sistema di bordo emette un avvertimento acustico. Contemporaneamente viene predisposto l’impianto frenante, cioè viene abbassata la soglia d’intervento dell’assistente di frenata, così da ridurre lo spazio di arresto in caso di una frenata di panico.

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