„Technologia i stylistyka oświetlenia od dekad przyczyniają się do sukcesu naszej marki, stając się dla Audi obszarem o kluczowym znaczeniu. Dzięki temu ciągle jesteśmy wzorem dla całej branży motoryzacyjnej” — wyjaśnia Oliver Hoffmann, członek zarządu AUDI AG odpowiedzialny za rozwój techniczny. „Cyfryzacja świateł pozwala nam oferować zupełnie nowe ich funkcje, które w znacznym zakresie możemy wykorzystać do zwiększenia bezpieczeństwa. Na przykład połączenie cyfrowych świateł tylnych w technologii OLED z funkcją sygnalizowania o zbliżaniu się jakiegoś obiektu pozwala nam, w zależności od sytuacji, na komunikację ze światem zewnętrznym. Ponadto ta technika świateł tylnych po raz pierwszy umożliwia naszym klientom wybór – na wyświetlaczu MMI - własnej sygnatury świetlnej. Coś takiego możliwe jest wyłącznie w Audi.”
Nowe funkcje numer jeden i numer dwa w cyfrowych światłach Matrix LED: światło prowadzące na drogach poza miastem i oświetlenie pasa drogi ze wskazaniem kierunku ruchu
Wszyscy tego doświadczyliśmy: jest ciemno, a w nocy na autostradzie dużo się dzieje.
Oświetlenie pasa drogi wraz ze światłem prowadzącym, w takich sytuacjach bardzo się przydaje. Oświetla pas ruchu, po którym się poruszamy w naszym Audi i pomaga kierowcy skupić się na jeździe. Oznaczenie położenia generowane przez światło prowadzące — ciemniejsze strzałki wyświetlane na swego rodzaju „świetlnym dywanie” nazywanym oświetleniem pasa drogi — predyktywnie wskazuje położenie naszego Audi pomiędzy liniami oznaczającymi krawędź pasa, co pomaga kierowcy bezpiecznie prowadzić pojazd jego środkiem. Oświetlenie pasa po którym porusza się samochód oraz światło prowadzące przydają się na autostradzie, na przykład na wąskich przepustach w miejscach remontów drogi: oświetlenie zostaje wówczas celowo ograniczone do pasa ruchu, po którym jedzie auto i nie obejmuje pasów remontowanych, aby zapewnić optymalną koncentrację kierowcy na drodze. Teraz, kiedy reflektory zostały zdigitalizowane, światło prowadzące jest również dostępne w terenie niezabudowanym, na drogach jednojezdniowych, niezależnie od oświetlenia pasa. Jest to pierwsza nowa funkcja, której wykorzystanie w innych niż autostradowe sytuacjach na drodze, umożliwia cyfrowa technologia świateł.
Wróćmy na autostradę: podczas zmiany pasa, oświetlenie jasno doświetla obie krawędzie pasa, natomiast światło prowadzące wskazuje dokładanie położenie samochodu na pasie, zapewniając kierowcy maksymalne wsparcie. W tym miejscu do gry wchodzi druga nowa funkcja — kierunkowskaz oświetlający. Przy włączonym kierunkowskazie, cyfrowe reflektory Matrix LED tworzą po właściwej stronie oświetlenia pasa dynamicznie migający obszar. W ten sposób oświetlenie pasa powtarza i intensyfikuje sygnał kierunkowskazu na drodze przed pojazdem. Jest to wyraźna, dodatkowa informacja o mającej nastąpić zmianie pasa przekazywana znajdującym się najbliżej użytkownikom drogi. To jeden ze sposobów, w jaki Audi dba o zwiększenie bezpieczeństwa wszystkich użytkowników drogi, szczególnie przy dużym natężeniu ruchu. Podczas jazdy na światłach mijania po zakrętach w miastach lub na autostradach, a także przy włączonych światłach drogowych, większa precyzja, jaką wnosi cyfryzacja oświetlenia sprawia, że prowadzenie pojazdu jest jeszcze bezpieczniejsze dla innych użytkowników drogi, ponieważ umożliwia dużo dokładniejsze pokrycie wiązką światła – bez oślepiania - pojazdów nadjeżdżających z przeciwka, a także samochodów jadących przed nami.
Nowa funkcja numer trzy: zaawansowane informacje o ruchu
Poza już dostępnymi ostrzeżeniami o możliwych wypadkach lub awariach generowanymi w postaci obrazów na wyświetlaczu MMI na podstawie danych dostarczanych przez mapy HERE, cyfrowe reflektory Matrix LED z technologią DMD — objaśnienie poniżej — oferują kolejną funkcję. Zapewniają teraz, w przypadku zbliżania się do sytuacji krytycznej, około trzysekundową projekcję znaku ostrzegawczego na nawierzchni drogi przed pojazdem. Zza kierownicy widoczny jest obraz trójkąta z wykrzyknikiem w środku. Oznacza to, że kierowca może nie odrywać wzroku od drogi i możliwie najszybciej zareagować w razie wypadku lub awarii na drodze przed nami.
Rozwiązanie techniczne stojące za cyfryzacją reflektorów Matrix LED to DMD. Skrót ten oznacza cyfrowe urządzenie mikrolustrzane (ang. digital micromirror device), które było wcześniej stosowane np. w projektorach wideo. Jego sercem jest mały układ scalony zawierający 1,3 miliona mikrozwierciadeł, których krawędzie mają długość zaledwie kilku tysięcznych milimetra. Każde z nich, przy zastosowaniu pola elektrostatycznego, może zostać odchylone nawet 5000 razy na sekundę. Zależnie od ustawienia, światło diodowe jest kierowane poprzez soczewki na drogę albo pochłaniane przez absorber, aby zamaskować pewne obszary wiązki światła.
W ten sposób światło przestało być wiązką statyczną. Jest teraz stale na nowo odtwarzanym obrazem wideo.
Dodatkowe ciekawe rozwiązania
Funkcja oznaczania przeszkód w cyfrowych reflektorach Matrix LED pomaga rozpoznać znajdujących się w ciemności przy drodze pieszych. Jeżeli znajdują się oni przed pojazdem, asystent jazdy nocą rozpoznaje ich, a funkcja oznaczania przeszkód kieruje na nich dodatkową wiązkę światła. Dzięki temu połączeniu funkcji, samochód staje się możliwie najbezpieczniejszy dla wszystkich użytkowników drogi.
Rozszerzone scenariusze dynamicznego oświetlenia realizowane przy wsiadaniu do pojazdu i wysiadaniu z niego po raz kolejny pokazują, jak mocno powiązane są ze sobą stylistyka i technika świateł Audi. Indywidualne efekty oświetlenia stanowią odzwierciedlenie osobistych preferencji. Klienci mogą w systemie MMI wybrać jeden z pięciu efektów świetlnych. Tych pięć scenariuszy jest dostępnych na żądanie, właśnie dzięki technice DMD (cyfrowego urządzenia mikrolustrzanego).
Najpiękniejszy sposób przyciągnięcia uwagi: cyfrowe światła tylne OLED
Technika świateł OLED, zastosowana po raz pierwszy w 2016 r. w Audi TT RS, była zwiastunem nowej ery świateł w branży motoryzacyjnej. To wtedy po raz pierwszy organiczne diody LED (w skrócie OLED) zostały użyte w światłach tylnych. Elementy OLED to oparte na półprzewodnikach powierzchniowe źródła światła, które pozwalają uzyskać doskonałą jednorodność i wyjątkowo wysoki kontrast. Dodatkowo, ich jasność można regulować. To źródło światła można też swobodnie konfigurować i dzielić na precyzyjnie włączane i wyłączane segmenty. Podczas premiery Audi TT RS zaprezentowano też dynamiczny scenariusz oświetlenia w tylnych światłach OLED.
Zaledwie cztery lata później, w Audi Q5, producent rozwinął technikę OLED cyfryzując ją. Po raz pierwszy digitalizacja pozwoliła wprowadzić na rynek zmianę sygnatury świateł tylnych. Ta przemiana była możliwa dzięki unikalnym właściwościom OLED: wysokiemu kontrastowi, możliwości segmentacji, wysokiemu stopniowi jednorodności światła i najmniejszym osiągalnym przerwom między segmentami. Audi nadal jest jedynym producentem samochodów oferującym taką opcję. W modelu A8 jest ona standardem.
Design świateł Audi określa wyjątkowy dla każdego modelu wybór sygnatur cyfrowych świateł tylnych OLED. Tylko dzięki cyfryzacji możliwa jest zmiana wyglądu świateł tylnych, a w rezultacie personalizacja stylistyki oświetlenia. Jak dokładnie działają te światła? Układ magistral pozwala na indywidualne sterowanie każdym panelem świateł tylnych i każdym składającym się na nie segmentem OLED z osobna. Dzięki temu, na wyświetlaczu MMI można ustawić własne preferencyjne sygnatury. Po raz pierwszy dostępne są trzy sygnatury świateł tylnych do wyboru, które w nowym Audi A8 kierowcy mogą ustawić za pomocą MMI. Klienci, którzy zdecydują się na zakup Audi S8, otrzymają do wyboru dodatkową, czwartą sygnaturę świetlną.
Z odległości: funkcja wykrywania zbliżającego się obiektu dostępna w cyfrowych światłach tylnych OLED zwiększa bezpieczeństwo
Zastosowana w cyfrowych światłach tylnych OLED funkcja wykrywania zbliżającego się obiektu zwraca uwagę innych użytkowników drogi. Kiedy do nieruchomego Audi zbliża się jakiś samochód, czujniki parkowania odnotowują ruch i włączają wszystkie nieświecące się segmenty OLED. Dodatkowa jasność i większa powierzchnia świateł sprawiają, że auto jest jeszcze lepiej widoczne. Kiedy Audi ruszy, cyfrowe światła tylne OLED przełączą się znowu na wybraną przez kierowcę sygnaturę. Ten dodatkowy środek bezpieczeństwa reaguje również na rowerzystów czy osoby poruszające się na skuterach: oni również są rozpoznawani przez czujniki.
Rzut oka w przyszłość
Rozrywka dzięki bazującej na światłach gamifikacji
Model koncepcyjny Audi A6 e-tron pokazuje, jak może wyglądać i funkcjonować oparta na oświetleniu gamifikacja. Co to dokładnie oznacza? Progresywne cyfrowe reflektory diodowe Matrix wyświetlają na podłożu lub na ścianie znajdującej się przed samochodem obrazy z gier komputerowych, co daje klientom możliwość rozgrywek, które można prowadzić podczas ładowania akumulatorów. W ten sposób reflektory samochodowe stają projektorami gier rozgrywanych na smartfonach. W Audi toczą się obecnie dyskusje na temat poszerzania dla klientów oferty tego typu rozwiązań. Dotyczy to również idei przyszłego włączenia do niej treści zapewnianych przez streamingowe serwisy filmowe lub gamingowe.
Cyfrowa technika OLED — obok ulepszanych wciąż cyfrowych reflektorów Matrix LED — stanie się jednym z elementów definiujących przyszłość. Nie będzie już tylko konwencjonalnym źródłem światła. Ewoluuje bowiem w kierunku wyświetlaczy zewnętrznych, które nie tylko zwiększają bezpieczeństwo i możliwości personalizacji, ale służą również do komunikacji ze światem zewnętrznym. Elastyczne cyfrowe światła tylne OLED wyprzedzają tę ideę. Są one wyposażone w elastyczną podstawę, która umożliwia zmianę ich struktury z dwuwymiarowej w trójwymiarową. Powoduje to nie tylko wyostrzenie formy, ale również pozwala na zintegrowanie designu cyfrowego światła z ich zewnętrzną formą, umożliwiając dodatkową komunikację z otoczeniem poprzez wyświetlanie różnych symboli.
Codzienna sytuacja: przechodzień chce w mieście przejść przez ulicę pomiędzy dwoma zaparkowanymi samochodami, ale nie widzi drogi, ponieważ zasłania mu ją ciężarówka. Cyfrowe światła tylne OLED oświetlą nie tylko obszar za pojazdem, ale również częściowo obszar z boku pojazdu: Jeżeli samochód jest w ruchu, zanim przechodzień wejdzie na ulicę ostrzegą również na przykład o zbliżającym się pojeździe.
Tego rodzaju funkcje bezpieczeństwa i możliwości personalizacji były i są efektem ścisłej współpracy między specjalistami zajmującymi się technologią oświetlenia i jego stylistyką. Jak wyjaśnia Stephan Berlitz, szef działu oświetlenia w Audi: „Ci z nas, którzy zajmują się techniką, w fazie wstępnej opracowania produktu działają ręka w rękę z projektantami, jak również z odpowiednimi organami prawodawczymi. W Audi światło oznacza przede wszystkim bezpieczeństwo, czyli widzieć i być widocznym. A wraz z cyfryzacją mamy o niebo więcej możliwości zadbania o to, by samochody były jeszcze bezpieczniejsze.”
Cesar Muntada, szef działu stylistyki świateł, dodaje: „Technika i stylistyka świateł są w Audi nierozłączne. Światło jest widzialnym wyrazem „Vorsprung durch Technik - przewagi dzięki technice”. Nadajemy samochodowi wyrazistości wyglądu i wyostrzamy charakter modelu i marki. Pojazd Audi musi być w nocy rozpoznawalny od pierwszego wejrzenia, zarówno z bliska jak i z pewnej odległości. Zatem trzymamy się zasady, która gwarantuje rozpoznanie, ale również pozostawia przestrzeń konieczną do odzwierciedlenia charakteru danego samochodu.
W jaki sposób gwarantujemy, że pojazd Audi zostanie rozpoznany? Dzięki następującej zasadzie: wszystkie sygnatury świetlne Audi podkreślają szerokość pojazdu za pomocą wyraźnych segmentowanych elementów oświetleniowych i akcentów po stronie zewnętrznej. Połączenie tych segmentów tworzy jedną bryłę. Kiedy zachodzi taka konieczność, projektanci świateł Audi wprawiają wszystkie sygnatury świetlne i funkcje w ruch i projektują je w taki sposób, by wyglądały dobrze zarówno na samochodzie, jak i na cyfrowym obrazie wyświetlanym na ziemi. „Powtarzając tę zasadę” — mówi szef działu stylistyki oświetlenia — „zapewniamy, że pojazdy Audi są rozpoznawalne.”
Obok czystej personalizacji, aspekt komunikacji bezpośredniej jest kolejnym elementem możliwym do wyobrażenia w przyszłości. Funkcjonalność cyfrowych świateł tylnych OLED będzie interaktywna. Oto przykład: dzięki korzystaniu z rozbudowanej współpracy pojazdów w sieci, Audi będzie wiedziało o tym, że droga przed nim jest oblodzona. Samochód, za pośrednictwem tylnych świateł, będzie mógł o tym ostrzec uczestników ruchu znajdujących się za nim. Wiedząc o niebezpieczeństwie, będzie można z odpowiednim wyprzedzeniem dostosować prędkość i odstęp. Jeśli tylko zezwolą na to ustawodawcy, będzie również można automatycznie, podczas jazdy, dostosowywać cyfrowe elementy OLED, na przykład po to, by bezpośrednio informować kierowców jadących z tyłu o niebezpiecznych sytuacjach.
Jednym z pytań, które często się pojawiają w odniesieniu do techniki cyfrowych świateł tylnych OLED, jest kwestia trwałości. Cyfrowe światła OLED są projektowane z myślą o wysokich wymaganiach związanych z zastosowaniem w motoryzacji. Specjalnie opracowane materiały utrudniają degenerację pod wpływem temperatury, a technika hermetyzacji zapobiega zetknięciu się elementów OLED z wilgocią. Oznacza to, że elementy OLED mają odpowiednią trwałość i spełniają te same wymogi, co konwencjonalne nieorganiczne diody LED stosowane w pojazdach. Z tego powodu cyfrowe diody OLED mają znacząco dłuższy czas eksploatacji niż tradycyjne wyświetlacze OLED, zapewniają też dużo wyższą gęstość światła, stawiając czoła wyzwaniom związanym z oświetleniem zewnętrznym samochodu.
Większa powierzchnia światła hamowania: spojler ze światłem mapującym
Innego rodzaju techniką oferującą większe bezpieczeństwo i możliwość komunikacji, jest światło mapujące wbudowane w spojler na tylnej krawędzi dachu. Funkcjonalna ekspansja trzeciego światła hamowania pozwala wyświetlać logo „quattro” w górnej części tylnego okna. W ten sposób powstają nie tylko całkowicie nowe konstrukcyjnie możliwości komunikacji, ale towarzysząca im ekspansja powierzchni światła hamowania przyczynia się również do lepszej percepcji tej funkcji w ruchu drogowym. Odbicie wyświetlanych przez światło spojlera obrazów skierowane jest wyłącznie do tyłu, zatem widzą je tylko uczestnicy ruchu znajdujący się za samochodem. Kierowca nie widzi tego dodatkowego efektu świetlnego. Technika ta pojawi się w Chinach latem 2022 r., w zaprojektowanym specjalnie na rynek chiński SUV-ie z silnikiem spalinowym. Firma Audi chce oferować projekcję świetlną ze spojlera dachowego na całym świecie, aby można było w przyszłości zaoferować więcej opcji personalizacji. Jednak z uwagi na przepisy, ze światła w spojlerze nie będą mogły być wyświetlane treści zaprojektowane przez klientów.
W wielu dziedzinach komunikacja stanowi klucz do sukcesu. W przyszłości Audi chce zintensyfikować komunikację między pojazdem i jego otoczeniem poprzez cyfrowe projekcje wyświetlane na nawierzchni. Obrazy wyświetlane na ziemi przez kierunkowskazy, dają przedsmak tej koncepcji. Trzy symbole wyświetlane na nawierzchni ulicy z przodu i z tyłu samochodu informują rowerzystów na przykład o zmianie pasa lub ostrzegają pieszych o manewrze skrętu — to funkcja oferująca uproszczoną, wyraźną komunikację i zwiększone bezpieczeństwo.
Tego typu komunikacja ma utorować drogę do bardziej rozbudowanych projekcji w obszarze wokół samochodu: ta wizja obejmuje na przykład ostrzeżenia wyświetlane na drodze przed otwarciem drzwi. Audi stale pracuje nad rozszerzeniem oświetlenia otoczenia, jednak w trakcie tych prac definiuje również właściwy scenariusz dla zamierzonego jego zastosowania w kategoriach funkcjonalności, by w ostatecznym rozrachunku stworzyć optymalną wartość dodaną, a nie tylko zaprezentować wszystkie dostępne obecnie możliwości. Dotyczy do zarówno bezpieczeństwa, jak również personalizacji.
Perspektywa tej drugiej stanowi część wizji przyszłości Audi z indywidualnie dostosowywanymi obrazami wyświetlanymi dzięki cyfryzacji na nawierzchni. W tym zakresie można sobie wyobrazić powiązane z kierowcą informacje i sygnatury, jednak nie powinny one przyczyniać się do naruszenia prywatności.
Słowniczek
Terminologia dotycząca technologii oświetlenia
Reflektory przednie
Cyfrowe reflektory Matrix LED z techniką DMD
Cyfrowy matrycowy reflektor diodowy Matrix LED, w ustawieniu jako światła mijania, zapewnia niezwykle precyzyjne oświetlenie zakrętów, oświetlenie w mieście i na autostradzie. Poprzez precyzyjne maskowanie części wiązki światła padającej na innych użytkowników drogi uzupełnia oświetlenie zapewniane przez światła drogowe. DMD to cyfrowe urządzenie mikrolustrzane: układ scalony zawierający około 1,3 miliona mikrozwierciadeł, umożliwiający projekcje wyświetlane za pomocą reflektorów. Rozkłada światło na malutkie piksele i umożliwia innowacyjne funkcje, na przykład oświetlenie pasa drogi, światło prowadzące i zaawansowane funkcje informacyjne dotyczące ruchu drogowego. Innowacje te wspomagają kierowcę i zwiększają bezpieczeństwo na drodze.
Światła tylne
Światła tylne OLED
OLED to organiczne diody elektroluminescencyjne o grubości mniejszej niż milimetr. Ich nazwa pochodzi od organicznego materiału półprzewodnikowego, z którego są wykonane. Aby te cienkie warstwy zaczęły świecić, wystarczy niskie napięcie, od 3 do 4 V. Inaczej niż w przypadku punktowych źródeł światła, takich jak diody LED, diody OLED są panelowymi elementami promieniującymi. Oznacza to, że światło jest bardziej jednorodne niż kiedykolwiek wcześniej i może być podzielone na niezależnie przyciemniane segmenty. Elementy optyczne, takie jak reflektory czy włókna optyczne, są niepotrzebne, dzięki czemu jednostki OLED są wydajne i lekkie. Światła tylne OLED w chwili debiutu w 2016 r. w modelu Audi TT RS miały łącznie po 12 segmentów. W 2017 r., w Audi A8, było już 16 segmentów.
Cyfrowe światła tylne OLED
Od 2020 r. w obu wersjach modelu Q5, Audi oferuje cyfrowe światła tylne OLED, dając w ten sposób po raz pierwszy różne formy designu świateł tylnych uzyskiwane z jednego i tego samego urządzenia. Inaczej niż w przypadku świateł tylnych OLED w TT RS, gdzie każda funkcja świateł jest powiązana z oddzielnym obwodem, cyfrowe światła tylne OLED są połączone z jednostką sterującą układu elektrycznego za pośrednictwem układu magistrali. To otwiera drogę dla znaczącej liczby dodatkowych funkcji. Technika ta oferuje większą liczbę indywidualnie sterowanych segmentów niż światła tylne OLED, które zadebiutowały w 2016 r. W jednym świetle tylnym Audi Q5 znajdują się trzy panele, a każdy z nich zawiera sześć segmentów OLED. Segmenty te można aktywować indywidualnie i płynnie zmieniać ich jasność. Technika cyfrowych świateł OLED od 2021 r. jest również, jako wyposażenie standardowe, wykorzystywana w światłach tylnych nowego Audi A8 — wykorzystuje się tam osiem paneli, a każdy z nich zawiera sześć segmentów OLED.
Poza konwencjonalnymi funkcjami związanymi z sygnalizacją, pojawia się też funkcja komunikacji: w Q5 producent zastosował funkcję identyfikowania i oznaczania obiektu nadjeżdżającego z tyłu. Funkcja ta jest teraz dostępna również w Audi A8. W przyszłości cyfrowe diody OLED z ponad 60 segmentami w panelu będą oferowały około dziesięć razy więcej indywidualnie sterowanych obszarów. Umożliwią to wyższe parametry elektroniki samochodów przyszłości oraz specjalnie opracowana budowa samych diod OLED. Poza personalizacją stylistyki świateł, cyfrowe diody OLED mogą również być wykorzystywane w oświetleniu tylnym jako wskaźnik, a tym samym element komunikacji car-to-x. Za zgodą organów regulacyjnych, uczestnicy ruchu znajdujący się za pojazdem mogliby być natychmiast informowani na przykład o dostrzeżonych zagrożeniach, takich jak śliskie odcinki drogi czy korek. Dzięki wyższej precyzji, wyjątkowo dużemu kontrastowi oraz dużej elastyczności natężenia, światła tylne stopniowo ewoluować będą w wyświetlacz.
Technika przyszłości: elastyczne cyfrowe światła tylne w technologii OLED
Dotychczas możliwe było wbudowywanie w cyfrowe światła tylne OLED tylko źródeł światła w postaci dwuwymiarowych paneli OLED. Teraz po raz pierwszy zginalne podstawy stosowane w elastycznych cyfrowych światłach tylnych OLED umożliwiają budowanie zakrzywionych paneli OLED. To nowe pole manewru w projektowaniu stwarza możliwość konstruowania świateł trójwymiarowych, które jeszcze lepiej wpasowują się w stylistykę karoserii. Oznacza to, że obszar, jaki można wykorzystać do konfiguracji, personalizacji wyglądu świateł i komunikacji z bezpośrednim otoczeniem, w przyszłości zostanie znacznie poszerzony. Najważniejsze cechy tej techniki: doskonała jednorodność i duży kontrast, widoczne nawet z różnych punktów widzenia, zostaną zachowane.
