Svjetleće diode na motociklu (i automobilu)

[wulfy]

Šta je svjetleća dioda?

Svjetleća dioda je jedna vrsta poluprovodnika. Eto, objašnjeno. No, šta je to poluprovodnik, a šta je to dioda? Poluprovodnik je materijal koji u određenim uslovima provodi električnu struju, dok u nekim drugim uslovima ne provodi električnu energiju. Da sada ne idemo detaljnije u materiju ovo je, otprilike, dovoljno za ovu temu. Da dodam još i to da imamo poluprovodnik ,,N'' tipa (višak elektrona, odnosno negativno naelektrisanje) i poluprovodnik ,,P'' tipa (manjak elektrona, pozitivno naelektrisanje). A šta je dioda? Kada imamo PN spoj (ova dva opisana poluprovodnika) to nazivamo diodom. Dioda ima svojstvo da u jednom smjeru propušta električnu struju (od ,,P'' spoja ka ,,N'' spoju), dok u suprotnom smjeru ne propušta (od ,,N'' spoja ka ,,P'' spoju struja ne teče). Ajde još da pomenemo da ,,P'' kraj nazivamo anodom, a ,,N'' kraj katodom. Diode dijelimo po meterijalu od kojeg su napravljene i ono što nam je ovdje najvažnije, po tipu diode. Po tipu postoje ispravljačke, zender, varikap, ... i svjetleća dioda. Za svjetleću diodu često čujem i engleski izraz LED. To je skraćenica od Light Emitting Diode što bi u prevodu značilo ,,dioda koja emituje svjetlost'', odnosno u našoj (mislim na knjige iz SFRJ, na kojima sam se ja školovao) stručnoj literaturi prevedeno kao ,,svjetleća dioda''. U zavisnosti od materijala koji se koriste za PN spoj zavisi i koju će boju svjetlosti da emituje svjetleća dioda.

Kako su nastale svjetleće diode?

Elektroluminisencija je fenomen koji je 1907 godine otkrio H. Đ. Raund (H.J. Round). Oleg Vladimirović Losev (Оле́г Влади́мирович Ло́сев) je 1927 godine prijavio izradu prve svjetleće diode, ni nikakava praktična primjena tog izuma nije bila moguća. Nik Holnjak (Nick Holonyak) je 1962 godine razvio prvu praktičnu svjetleću diodu u vidljivom djelu spektra (emitovala je crvenu boju). Mislim da je 1968 godine počela serijska proizvodnja svjetlećih dioda. No, svjetleće diode daju vrlo malo svjetlosti te su tada korišćene kao indikatori u raznim uređajima. Ko se sjeća starih ,,kasetaša'' sjeća se i crvenog indikatora kada je traka u pogonu, ili kada se snima. Razvojem tehnologije i svjetleće diode odaju sve više svjetlosti tako da nalaze sve širu primjenu, tako da se one danas nalaze praktično svuda

Koje su prednosti, a koje su mane svjetleće diode?

Prednosti su brojne, te zbog toga danas imamo široku primjenu svjetlećih dioda. Neke od prednosti su:
- Efikasnost: Svjetleće dioda emituje mnogo više svjetla po vatu naspram obične sijalice. Takođe, efikasnost se i ogleda u tome što izvor svjetlosti od svjetlećih dioda nije uslovljen oblicima kao što su neonske cijevi.
- Boja: Svjetleća dioda može da emituje traženu svjetlost bez upotrebe raznih filtera kako je to uobičajno kod klasične rasvjete
- Veličina: Svjetleća dioda može biti veličine 2 mm te se tako može lako povezati na štampano kolo.
- Vrijeme paljenja/gašenja: Svjetleća dioda se može upaliti do punog inteziteta svjetla za jednu mikrosekundu, dok one koje se koriste u komunikacijskim uređajima i brže.
- Intezitet paljenja/gašenja: za razliku od druge vrste rasvjete svjetleća dioda podnosi često uključivanje/isključivanje.
- Temperatura: U poređenju sa drugim izvorima svjetlosti svjetleće dioda emituje vrlo malo topline. Toplota se inače oslobađa sa zadnje strane, a ne sa strane gdje se emituje svjetlost.
- Postepeno otkazivanje: Svjetleća dioda otkazuje tako što sve slabije svjetli, za razliku od klasične sijalice koja ostane bez svjetla momentalno.
- Vijek trajanja: Životni vijek je obično između 35.000 i 50.000 radnih sati, s' tim da period otkazivanja može biti i duži. Poređenja radi, obična sijalica traje od 1.000 do 2.000 radnih sati, dok neonka traje od 10.000 do 15.000 časova.
- Otpornost na udar: za razliku od ostale vrste rasvjete svjetleća dioda se mnogo teže može oštetiti udarom.
- Fokusiranje svjetla: Paket svjetlećih dioda može da fokusira svjetlo. Drugim svjetlosnim izvorima potreban je reflektor.
No, đe su prednosti tu su i mane, a svjeteleće diode imaju sledeće mane:
- Visoka nabavna cjena: Kada se upoređuje cjena po lumenu svjetla kod svjetlićih dioda je veća naspram ostalih izvora svjetlosti.
- Zavisna od spoljne temperature: Svjetleća dioda ne može pravilno da radi ako okruženje ima visoku temperaturu, tako da je hlađenje neophodno.
- Osetljiva na promjene napona: Napon mora biti stabilan tako da svjetleće diode zahtjevaju u krugu i otpornike ili neku drugu vrstu stabilizacije napona.
- Prostor osvetljenja: naime, svjetleća dioda daje uzak snop svjetlosti, te je za širi snop potrebna optika.
- Polaritet: Za razliku od drugih izvora svjetlosti Svjetleća dioda neće svjetleti ako se poveže na drugačije polaritete (svojstvo poluprovodnika).

Ako postoji toliko prednosti zašto se od ranije ne koriste svjetleće diode?

Upravo zbog mana, prije svega zbog stabilnog napona (kojega nema u vozilima). Prvo se pojavilo krajem osamdesetih godina i to isključivo kao treće ,,stop svjetlo''. Prvi motocikl koji je umjesto klasične sijalice imao svjetleće diode je Jamaha (R1 model iz 2002 godine, zadnji ,,štopovi''). Kako napreduje elektronika (i s' tim u vezi stabilizacija napona) tako se svjetleće diode šire sa ,,stop svjetla'' na sva ostala svjetala.


zadnje svjetlo na Jamahi R1 iz 2002

[wulfy]

Kakva svjetla se nalaze na jednom vozilu?

Danas sva rasvjetna tjela podležu određenim standardima i ,manje više, sve države na svjetu imaju skoro iste standarde. To nije slučajno, to je proces koji se odvijao decenijama. Npr. 1931 godine u Ženevi je održana ,,Konvencija o unificiranju putnih oznaka'', da bi na istom mjestu 1949 godine bio donesen ,,protokol o saobraćajnim znakovima i signalima''.To je bila osnova za ,,Bečku konvenciju o saobraćajnim znacima i signalima'' iz 1968 godine, a čija primjena je pod pokroviteljstvom Ujedinjenih Nacija počela da se primjenjuje od 1978 godine. 2003 godine ta konvencija je dopunjena i to je osnova svih međunarodnih pravila u saobraćaju. Komitet za suvozemni transport Evrope je osnovan 1958 godine i zamišljen je da se primjenjuje samo na teritoriji Evropske Unije kako bi se unificirala pravila. Tokom 1995 godine odlučeno je da ta pravila budu primjenjena i na države nečlanice. Mi smo od 2006 godine članica tog komiteta tako da većina tehničkih pravila o vozilima za EU se mora primjeniti i kod nas. Zbog ovoga gore rečenog zadnja svjetla su uvjek crvena i slično. Dakle, kakva to svjetla imamo na našim vozilima:

- Dugo (Glavno) svjetlo
Nalazi se na prednjem karaju vozila i služi za osvetljavanje puta ispred vozila, ali samo kada nema nikoga drugog na putu. Zbog toga nemaju neka posebna pravila za dugo svjetlo, osim toga da je u pojedinim uslovima saobraćaja zabranjena upotreba dugog svjetla (u pojedinim djelovima nekih država takođe, kao npr. u Giblataru da neki brod ne bi pomislio da su farovi automobila zapravo svjetlo nekog svetionika). Zato nije neupbičajno da ona zaslepljuju vozače koji idu u susret ili da se tokom kiše, snijega ili magle smanjuje vidljivost zbog refleksije svjetla. Svjetlost mora biti bijele boje. Da bi se svjetleća dioda koristila kao dugo svjetlo potrebna je optika.

simbol dugog svjetla na instrument tabli

- Oboreno svjetlo
Oboreno svjetlo osvetljava put ispred vozila, no sa određenim ograničenjima da ne bi zaslijepilo vozača koji ide u susret. Takođe, ako neko vozilo ide u istom smjeru, ali ispred, oboreno svjetlo tada mora biti upaljeno. Ova svjetla su često predmet rigorozne tehničke kontrole u mnogim državama. Bijele je boje i uz pomoć optike, kao i dugo svjetlo, moguća je primjena svjetleće diode kao rasvjetnog tijela. Ipak, tu dolazi do izražaja i najveća mana svjetleće diode, a to je zavisnost od okolne temperature i karakteristika da svjetleća dioda emituje toplotu sa zadnje strane. Time se mora projektovati dodatno hlađenje fara sa unutrašnje strane (ventilator, vazdušna strujanja određenim kanalima, rebra, ...). Evropska pravila oko oberoneg svjetala su drugačija naspram Američkih, recimo linija između svjetlog i tamnog djela u Evropi mora biti jasna, dok Američka pravila propisuju postepeni prelazak.

simbol oborenog svjetla na instrument tabli

- Dnevno svjetlo
Ova vrsta svjetla je, zapravo, postala šire popularna zahvaljujući upravo svjetlećim diodama. Dnevno svjetlo se pojavilo u Finskoj 1972 godine, a prvi put je precizirano propisima u Švedskoj 1977 godine a čini ga sijalica od 21 W, isti tip kao i za ,,stop svjetlo'', dajući konstantnu bijelu ili žutu svjetlost jačine između 400 i 600 kandela. Od februara 2011 u EU (i kod nas) je obavezna upotreba dnevnih svjetala. Dnevno svjetlo mora da emituje svjetlost jačine od 400 do 1.200 kandela. Na starijim vozilima se koristi oboreno svjetlo u toku dana, no, na novim vozilima koja moraju imati dnevno svjetlo to je rješeno na neki od sledećih načina: koristi se instalacija oborenog svjetla ali slabijeg inteziteta, takođe se može koristiti i instalacija dugog svjetla, takođe oslabljenog inteziteta (ovo važi ako su u pitanju klasične sijalice). U ta dva slučaja svjetlo na isntrument tabli ne svjetli da ne bi u slučaju smanjene vidljivosti vozač nastavio da vozi sa dnevnim svjetlima. Naravno nas zanima ono izrađeno u tehnologiji svjetlećih dioda. To svjetlo mora biti bijele boje i mora biti posebno (svjetla za maglu, žmigavci, pozicija, ili neko drugo svjetlo ne može imati ulogu dnevnog svjetla) izvedeno. Danas, je, manje više, standard da se dnevno svjetlo radi pomoću svjetlećih dioda.

simbol dnevnog svjetla na instrument tabli

- Poziciona (parkirna) svjetla
Konstruisana su tako da troše vrlo malo električne energije, tako da mogu ostati upaljena kada je vozilo ugašeno. Prednja pozicija mora biti bijele boje i od 1960 godine mora biti upaljeno i kada se upali oboreno/dugo svjetlo. Ovo u slučaju da neko od svjetala pregori vozač koji ide u susret ima prestavu koliko je široko vozilo (da nije motocikl). Prednje poziciono svjeto ima jačinu od 4 do 125 kandela. Zadnje poziciono svjetlo je crvene boje.

- Trepčuća svjetla (žmigavci/pokazivači pravca)
Prvi električni pokazivač pravca napravljen je 1907 godine, da bi bio patentiran u obliku kakvom ga danas znamo 1938 godine. Po važećim propisima žmigavac treba da se upali/ugasi brzinom od 60 do 120 puta u minuti, uobičajno je 90 treptaja u minuti. U slučaju da neki od žmigavaca otkaže ostali moraju raditi brže ili sporije od uobičajnog ritma (ali opet u propisanim intervalima od 60 do 120 žmiganja u miniti) i taj ritam mora biti i prikazan na instrument tabli (zeleni indikator). Svjetla žmigavca imaju svjetlost žute boje.

simbol trepčućeg svjetla na instrument tabli

- Stop svjetlo
Ovo svjetlo se nalazi sa zadnje strane i mora davati jaču svjetlost naspram pozicionog svjetla. Jačina ovog svjetla je od 60 do 185 kandela i može da vararira u zavisnosti kojom je snagom stisnuta kočnica. Da, aktiviraju se samo kada je kočnica stisnuta.

- Prednja svjetla za maglu
Daje široki snop svjetla sa oštrom linijom prelaza iz tamnog dijela u svjetlo. Zbog načina na koji ,,bacaju'' svjetlost efikasnija ako se nalaze niže na vozilu te pri vožnji manjim brzinama. Zapravo, to što su efikasna pri manjim brzinama nije mana jer se upotrebljavaju kada je inače potrebno voziti sporije a to su uslovi magle, snijega, jake kiše ili prašine. Kada nisu gorepomenuti uslovi (loše vidljivosti) prisutni zabranjeno je koristiti ova svjetla jer zbog svog širokog snopa mogu da zasmetaju vozačima koji idu u susret. Takođe, po regulativi, svjetla za maglu se ne mogu upaliti ukoliko već nisu upaljena oborena svjetla. Zbog svoje karakteristike da daju širok snop svjetla kod nekih automobila ova svjetla se koriste kod skretanja (npr. kada je upaljeno oboreno svjetlo i zakrene se volan više nego što je to uobičajno na desnu stranu tada sistem rasvjete ,,shvata'' da skrećete desno i pali desno svjetlo za maglu koje će zbog svog širokog snopa osvjetliti veću površinu raskrsnice). Da bi se svjetleća dioda koristila kao svjetlo za maglu potrebna je optika.

simbol prednjeg svjetla za maglu na instrument tabli

- Zadnje svjetlo za maglu
Zadnje svjetlo za maglu se pali samo u uslovima smanjene vidljivosti koje važe i za prednja svjetla za maglu da bi se vozilo lakše uočilo sa zadnje strane. Jačina ovog svjetla je jednaka jačini stop svjetla. Kod automobila ne moraju biti dva svjetla za maglu, ali jedno svjetlo za maglo mora biti instalirano na onu stranu vozila gdje je vozač ili tačno na sredini vozila. Da se ne bi mješala stop svjetla sa zadnjim svjetlom za maglu EU regulativa kaže da razmak između ova dva svjetla mora biti minimalno 10 cm (od linije osvetljenja, ne od centra).

simbol za zadnje svjetlo za maglu

- Svjetlo za osvetljenje tablice
Po propisima zadnja registarska tablica mora biti osvetljena bijelom svjetlošću tako da se izvor svjetlosti ne vidi iz vozila koje se kreće iza. Svjetlo za osvetljenje tablice se pali istovremeno sa pozicionim svjetlom.

- Dodatno svjetlo za osvetljavanje puta
To su svjetla koja imaju veliki domet i uglavnom su zabranjena za korišćenje u redovnom saobraćaju (kada su uslovi smanjene vidljivosti koriste se svjetla za maglu). Našla su primjenu na reli vozilima ili na terenkim vozilima kada se koriste van javnih puteva. Ova vrsta svjetla još uvjek ne koristi tehnologiju svjetlećih didoda, ali to ne znači da ova tehnologija neće uskoro da dođe i ovdje. Ova svjetla se motiraju na višim pozicijama na vozilu.

simbol za dodatno svjetlo na instrument tabli

- Rotaciona svjetla
Boja zavisi od upotreba (policija, ambulanta, vatrogasci, pratnja, teški tereti, vangabaritno vozilo, ...) i ovdje svjetleće diode blinkaju jakim intezitetom te se zbog toga lako mogu uočiti i na daljinu.

- Istrument tabla
Gore su prikazani simboli koji se pojavljuju na instrument tabli kada se upale pojedina svjetla. Pošto ovdje govorimo o svjetlećim diodama zanemariću klasične analogne instrumente koji su u sebi imali signalne lampice. Ovdje moram malo krenuti izokola. Moderna tehnologija je donjela primjenu tečnih kristala. Tečni kristali posjeduju neke karakteristike tečnnosti, ali i čvrstih tjela (kristala, po položaju molekula u prostoru). Na toj tehnici zasniva se LCD (Liquid Crystal Display) ili u prevodu displej od tečnih kristala. TFT LCD (Thin Film Transistor Liquid Crystal Display) je unapređena tehnologija koja daje jasniju sliku i bolji kontrast. Tu vrstu ekrana zovemo skraćeno TFT i upravo zbog mogućnosti da prikaz izgleda trodimenzionalno primjenjuje se na novim vozilima kada instrumenti treba da imitiraju analogne, ili je potreban prikaz u boji sa jasnim kontrastima. Sada dolazimo do prevare zvane LED televizor ili, analogno tome, LED ekran za instrumente. O čemu se radi? Naime, ekrani imaju pozadinsko osvetljenje a kod TFT LCD tehnologije to se radi uz pomoć tzv. hladnih katodnih cijevi. Ako je to pozadinsko osvjetljenje rješeno pomoću svjetlećih dioda na televezirima proizvođaći ka\u da je to LED TV. Tu prevaru su prepoznale mnoge regulacione institucije pa zabranjuju da se proizvodi reklamiraju da imaju LED ekrane, no, dosta proizvođača se brani time da to nije tehnologija već u imenu proizvoda imaju LED. Analogno tome, mnogi instrument tablu u novoj MV Agusti prozivaju LED displejom iako je to, zapravo TFT LCD sa svjetlećim diodama kao pozadinskim osvjetljenjem. Ovu vrstu ekrana ne treba mješati sa OLED-om (Organic Light Emitting Diode) gdje se svjetlost sa diode emituje preko organskog jedinjenja, ili AMOLED-om (Active Matrix Organic Light Emitting Diode) koji su napredniji (čitaj: skuplji).


Tehnologija svjetlećih dioda svakim danom pokazuje sve više prednosti naspram ostalih izvor svjetlosti (sijalica sa užarenom niti, halogen, ksenon, …) da uskoro neće postojati drugi tip osvetljenja na motociklu.

[DrMracni]

bravo wulfy...