Farlar Hakkında Herşey: Halojen, Xenon, Led, Lazer…

BMW F30 reflektör tip LED farları

Bir fardan beklentiniz nedir? “Çalışsın yeter…”, “Ampulü patlayınca değiştiririm.”, “Selektör yapınca şimşek gibi çakmalı.”, “Güzel bir görünüm için beyaz ışık vermeli.” Bu cevaplar çevremdekilerin farklı görüşlerinden örnekler… Profesyonel anlamda “iyi” bir far; değişken hava ve yol koşulunda kuvvetli bir aydınlatma sağlarken, yeterli menzile sahip olmalı ve en önemlisi de geniş açılı homojen bir ışık yoğunluğu oluşturmalı. Tüm bunları yaparken de trafikteki diğer sürücülerin gözünü almamalı.

Artık günümüzde üreticiler, teknolojinin gelişimi ile çok nitelikli, “akıllı” far sistemleri de üretiyorlar. Far sisteminin gelişmişliği de üretilen otomobilin sınıfına göre değişkenlik gösteriyor. Mesela A sınıfı (mini sınıf) bir otomobilde en klasik sistem olan halojen farlardan başka bir seçeneğiniz olmayabilir ancak D sınıfı (orta sınıf) bir otomobilde halojen dışında Xenon ya da LED teknolojili farlardan birini opsiyon listesinde veya daha üst donanım paketlerinde bulabilirsiniz.

Far konusunu açmamın esas sebebi, far tipi ne olursa olsun, bu teknolojilerin farklı alt tiplerinin olması. Bu yazıyı araştırma yapmama çok fazla gerek olmadığını düşünerek yazmaya başlasam da, yüksek teknolojili sistemler için teknolojik detaylara uzun uzun bakmam gerekti. Zira teknoloji büyük bir hızla gelişmeye devam ediyor.  Şimdi bunlara ana başlıklar altında bir bakalım. Öncelikle far tiplerine, sonrasında ışık kaynağı tiplerine ve bunların oluşturduğu kombinasyonlara bakalım:

FAR TİPLERİ

REFLEKTÖR FARLAR

Reflektör tip far
(Reflektör tip far)

Reflektörler, far tasının içerisinde far tasının verildiği şekle bağlı olarak ışığı yansıtan tabiri caizse “aynalı” yüzeylerdir. Ampul, reflektörün önünde yer alır, etrafa ve geriye doğru ışık verir. Far tası, gerek iç şekli vasıtasıyla, gerekse de ayarlanmış olan açısı yardımıyla ışığı yola yansıtır. Her ne kadar far tasının iç yapısı ve açıları iyi dizayn edilse de, ışığın bir miktarı istenen menzildeki yol haricine, yani karşıya ve far seviyesinden yukarıya yansıyarak aydınlatma fonksiyonu sağlayamaz. Bu durum karşıdan gelen sürücülerin gözünü alır. Farlar dizayn edilirken bu problem minimum seviyeye indirgenmeye çalışılır. Reflektör farlar, en maliyetsiz farlardır ve bu farlarda yalnızca halojen ampuller kullanılmaktadır.

Reflektör far yapısı

(Reflektör far yapısı)

Detay: Bazı far tiplerinde ekstradan ampulün tam üzerine gelecek şekilde bir yansıtıcı olabilmektedir. Bu durumda dışarıdan direkt olarak ampulü göremezsiniz. Aşağıdaki örnekte VW logolu bir yansıtıcı mevcut:

VolksWagen ek yansıtıcıya sahip reflektör tip far

(VolksWagen ek yansıtıcıya sahip reflektör tip far)

Detay 2: Eski otomobillerden hatırlarsınız, far camının üzerinde desenler bulunur. Bu desenler, ışığı kırmak suretiyle istenilen yere yönlendirilmesini sağlar. Basit ancak ışık kuvvetini azaltan bir yöntemdir. Ayrıca farın gerçek camdan imal edilmesini gerektirir. Yaya güvenliği standartları gereği yaralanmaların önüne geçmek için artık farlar gerçek camdan imal edilmemektedir.

1990 model Skoda Favorit desenli far camı

(1990 model Skoda Favorit desenli far camı)

PROJEKTÖR (MERCEKLİ) FARLAR

2017 Skoda Fabia Projektör farları

(2017 Skoda Fabia Projektör farları)

Mercekler, kaynaktan alınan ışığın yola homojen bir şekilde aktarılması için kullanılır. Bunun için, ışığı düz bir şekilde merceğe iletmek üzere tasarlanan reflektör mevcuttur. Reflektörün ardından, belirli bir mesafe sonra mercek bulunur. Mercek ile reflektör arasında alt kısımda bir perde mevcuttur. Perde, mercekten yukarıya yansıyacak ışığı bloke eder. Böylece ışık, far hizasının yukarısına çıkamayacağı için, karşıdan gelen araç sürücüsünün gözlerini almaz. Mercek, ışığı yola geniş ve yumuşak bir şekilde dağıtarak dengeli bir aydınlatma sağlar. Mercekler kullanım amaçlarına ve yerlerine göre farklı çaplarda üretilebilirler. Genellikle kısa farlarda kullanılsa da, uzun farlar için de “perdesiz” olarak kullanılabilirler. Uzun ve kısa huzmenin aynı projektör ile kullanıldığı durumlarda (Bi-Xenon gibi) reflektör ile mercek arasında açılıp kapanabilen perde mekanizması kullanılır. Yazının devamında Bi-Xenon başlığı altında inceleyeceğiz.

Projektör tip farın yapısı

(Projektör tip farın yapısı)

ADAPTİF FARLAR

Adaptif farlarda projektör, elektrik motoru vasıtasıyla hem dikey hem de yanal olarak yönlendirilebilir. Adaptif farlarda projektörün yönlendirmesi direksiyon açısına bağlı olabileceği gibi, sürekli olarak yolu gözetleyen kamera ve sensörlerden alınan bilgiler doğrultusunda kontrol ünitesi yazılımı tarafından da yönlendirme yapılabilir. Kontrol ünitesi; viraj farları, kavşak dönüş ışıkları, uzun huzmeli farın otomatik devreye girmesi, far yüksekliği gibi durumları hassas ve sürekli bir şekilde kontrol eder. Adaptif farların temel özelliği, karşıdan gelen aracı tespit ederek sürücüsünün gözünün kamaşmasını engellemek ve her türlü yol koşulunda maksimum aydınlatma sağlayacak hamleleri yapmaktır.

IŞIK KAYNAĞI TİPLERİ

HALOJEN

Halojen farlar, bilinen en eski, en yaygın ve maliyeti en düşük sistemdir. Bu ampuller adından da anlaşılacağı üzere halojen gazı ve tungsten flamandan oluşur. Elektrik akımı ile ısınarak akkor hale gelen flamanın ışığından faydalanılır. En bilinen ve yaygın kullanılan halojen ampul tipleri H4, H7, H1, H3 ve H11’dir. Reflektör ya da projektör tip farlarda halojen ampuller kullanılabilir. Standart halojen ampuller 3200K ışık rengindedir.

Detay: Ampulün soket tipine göre ışık verdiği istikamet değişkenlik gösterebilmektedir. Mesela H7 ampuller, 360 derece aynı parlaklığa sahip değildirler. Kullanım amacına göre ampulün hangi açıda far içerisinde duracağı üretici tarafından belirlenmiştir. Fara yanlışlıkla 180 derece ters takılan bir H7, yolu değil gökyüzünü aydınlatacaktır.

Detay 2: Maliyeti en düşük far tiplerinde H4 ampul kullanılır. H4 ampullerde çift flaman bulunur. Kısa farlar açıldığında birinci flaman, uzun farlar açıldığında ikinci flaman yanar. Bu sayede iki farklı reflektöre ihtiyaç kalmaz. Farın reflektör niteliği değişmediği için, ışık miktarının artırılmasıyla uzun huzmeli far fonksiyonu sağlanır. Bu durumun dezavantajı uzun huzme için ayrı bir reflektör bulunmadığından, ışık şiddeti artsa bile menzili kısa kalabilmekte ve selektör yapıldığı diğer farlara göre daha zor anlaşılmaktadır.

h4-halogen

Detay 3: Halojen farların kuvvetini yetersiz bulanlar için daha güçlü ve farklı özelliklerde halojen ampul türleri mevcuttur. Ömürleri daha kısa olsa da %130 fazla ve biraz daha beyaz ışık veren ampuller satılmaktadır. Ancak bu %130 fazla ışık miktarı sadece menzil olarak değil, geniş açıda doygun bir ışık yoğunluğu olarak algılanmalıdır. Philips X-treme Vision örnek olarak gösterilebilir.

Philips X-Treme Vision H4 Halojen ampulü

(Philips X-Treme Vision H4 Halojen ampulü)

XENON

Xenon ampuller adından da anlaşılacağı üzere basınçlı xenon gazının elektrik akımı altında elektrotlar arasında ark ışıması ile çalışan ampullerdir. Xenon ampuller, halojenlere oranla çok daha yüksek şiddetli ışık üretirken elektrik tüketimleri de düşüktür. Ampulün herhangi bir ışıma istikameti olmadığından yaygın ve parlak ışık yalnızca far reflektörüyle yönlendirilemez. Bu sebeple projektör (mercek) tip farların kullanımı mecburidir. Ayrıca farın kirlenmesi, yansıma ve göz kamaşmasını çabucak tetiklediğinden, Xenon farlarda far yıkama sistemi de mecburi tutulmuştur. Xenon farların ışık rengi genellikle 4300K’dir.

Xenon ampul yapısı

(Xenon ampul yapısı)

Bi-Xenon: Bi-Xenon farlarda hem uzun hem de kısa farlar ayrı far tasına sahip değildir. Uzun ve kısa huzmeli far fonksiyonu tek bir ampul ile sağlanır. Reflektör ile mercek arasındaki perde, uzun fara geçildiğinde ya da selektör yapıldığında bir elektrik motoru vasıtasıyla hareket ettirilir. Bu sayede ampulün verdiği ışık miktarı değişmediği ya da ekstra bir ampul yanmadığı halde halihazırda verdiği ışınların tamamı merceğe dolacağından, hem uzun menzil hem de kuvvetli aydınlatma elde edilir. Bu sistem Bi-Xenon farlarda kullanılır. Elektrik motoru perdeyi hızla açıp kapadığı için selektör yapıldığında şimşek çakma efekti oluşur. Uzun huzmeli farlar ile seyahat edildiğinde perde sürekli açık kalmaktadır.

Hareketli perdeye sahip Bi-Xenon projektör far yapısı

(Hareketli perdeye sahip Bi-Xenon projektör far yapısı)

Detay: Bi-Xenon farlar haricindeki Xenon farlı otomobillerde uzun huzmeli far fonksiyonu çoğunlukla yine halojen ampullerle sağlanmaktadır ve çoğunlukla reflektör tiptedir. Aşağıdaki örnekte Skoda Rapid Spaceback, kısa huzmeli farları için projektör tipte Xenon farlara sahipken, uzun huzmeli farlarda reflektör ile H1 ampul tercih edilmiş.

Skoda Rapid Spaceback Xenon ve Halojen ortak aydınlatma grubu

(Skoda Rapid Spaceback Xenon ve Halojen ortak aydınlatma grubu)

LED

LED; ışık yayan yarı iletken diyot devre elemanlarıdır. LED’lerin farlarda kullanılmasındaki başlıca etken yüksek verimliliğidir. Bu sayede küçük yapısı ile yüksek aydınlatma elde edilebilir. LED, titreşimden etkilenmez ve kullanım ömrü kullanılan aracın ömrüne eşdeğerdir. Işık rengi beyazdır ve genellikle 6500K’dir. LED’lerin tepki süresi halojen ampullerden çok daha hızlıdır. Bu nedenle  selektör yapılan uzun huzmeli LED farlar şimşek çakma efektine sahiptir. LED ampulün iyi odaklanmış bir reflektör ile mercek gerektirmeden kullanılabilmesi mümkünken, projektör farlar ile de kullanımı yaygındır.

Seat Leon LED farları

(Seat Leon LED farları)

Detay: LED farlara sahip otomobillerin farları adaptif olmayabilir. Ayrıca bir mercek yerine her LED çipi için ayrı ayrı merceğe sahip olabilir ya da hiç mercek bulunmayabilir. Merceğin yer almadığı, yalnızca reflektör bulunan LED farlar mevcuttur. Aşağıdaki görselde F30 kodlu BMW 3 serisinin LED farları projektöre sahip olmayıp, reflektöre doğru ters olarak yerleştirilmiş LED çipleri vasıtasıyla aydınlatma sağlamaktadır.

BMW F30 reflektör tip LED farları

(BMW F30 reflektör tip LED farları)

 

LED MATRIX

Mercedes-Benz Multibeam Headlights çift mercekli projektör tip LED Matrix far yapısı

(Mercedes-Benz Multibeam Headlights çift mercekli projektör tip LED Matrix far yapısı)

LED Matrix farlar, bir ana kart üzerinde çok sayıda LED çipine sahip olan ve her çipi birbirinden bağımsız olarak kontrol edebilen, ışığın hassas kontrolü için birden fazla merceğe sahip olan sistemlerdir. Aslında matrix farlar, adaptif farların en gelişmiş hali olarak düşünülebilir. LED projektörler yine adaptif farlarda olduğu gibi elektrik motorları vasıtasıyla yönlendirilebilirler. LED matrix farlarda, yolu sürekli gözetleyen kameralar bulunur. Kameralar, öndeki otomobilden yansıyan ışığı, karşıdan gelen aracın ışığını, zeminden yansıyan parlaklığı ve hatta yol tabelalarındaki fazla yansımayı tespit ederek far içerisindeki LED çiplerinin birkaçını kapatmak suretiyle parlamaların önüne geçer. Uzun huzmeli farlarınız açık seyahat etseniz bile matrix farlarınız, karşıdan gelen aracı yanınızdan geçip gidene kadar onu gölgede bırakacak şekilde LED’leri sırayla kapatır. Böylece karşıdan gelen araç sürücüsünün sürüş güvenliğini tehlikeye atmaz. En gelişmiş sistem olan Mercedes-Benz Multibeam Headlights 84 adet LED çipi ayrı ayrı kontrol edilebilmektedir. Aşağıdaki görsellerde kapalı LED çipleri ve bu sayede gölgede bırakılan alanları inceleyebilirsiniz:

Detay: Multibeam Headlights sisteminde, navigasyondan alınan bilgilere göre kavşak noktalarına gelindiğine far grubu içerisinde yer alan kavşak lambaları da yanarak ekstra aydınlık sağlamaktadır.

Multibeam Headlights

LAZER

Atom veya molekül enerji düzeyleri arasındaki elektron geçişleri ile oluşan ışık fotonları Lazer’in temelidir. Yani aslında lazer, bir ışınım (radyasyon) vasıtasıyla ışık fotonları üretmek suretiyle çalışır. (Bu prensip lazer farların insan ve çevre sağlığına zararlı olduğu anlamına gelmez.) Lazer, LED teknolojisine göre daha verimlidir. LED’ler Watt başına 100 Lümen ışık üretirken Lazer 170 Lümen üretir. Lazer teknolojisinin farlarda kullanılması şu anda tam olarak gerçekleşmemiştir. Aslında günümüzde kullanılan lazer farlar “Lazer destekli LED” farlardır. Lazer teknolojisi yalnızca uzun huzmeli farlar için yüksek menzil sağlamak amacıyla kullanılmaktadır. BMW’nin İ8 modelinde uzun huzmede kullandığı lazer teknolojisi 600 metre menzil sağlamaktadır. Yakında bu sistemin yaygınlaşacağına şüphe yok.

BMW İ8 Lazer uzun huzmeli far yapısı

(BMW İ8 Lazer uzun huzmeli far yapısı)

  1. Lazer diyotlar üç ayrı mavi lazer ışını demeti oluşturur.
  2. Işınlar bir prizma yönlendirilir ve tek bir kiriş haline getirilir.
  3. Yoğunlaştırılmış ışın, insan gözleri için daha güvenli olan dağınık bir beyaz ışığa neden olan bir fosfor mercekten geçer.
  4. Beyaz ışın bir reflektörden fırlatılıp net bir mercekten geçirerek yola yansıtılır.

Her markanın kendi geliştirdiği, istisnai ya da yaygın kullanılan teknolojileri mevcut. Bunların detayına girmek, her sistem için ayrı bir araştırma yapmayı gerektirir. Ancak yine de, en basit sistemden başlayıp en karmaşık sistemlere kadar farlar hakkında her teknolojiye değindik. Bir sonraki yazımda, halojen farlara sahip otomobillere uygulanabilecek LED teknolojili modüllerden bahsedeceğim. Bir sonraki sefere tekrar görüşmek dileğiyle.

Enis BÜYÜKTAŞ

Adaptif sabit hız kontrol sisteminin (ACC) hem motor hem de aktif fren müdahalesi nasıl gerçekleşir?

ACC sistemi ile şehir dışı trafikte gaz ve fren pedalını kullanmadan araç sürmek mümkün olmaktadır. Araç; şerit boş olduğu sürece ayarlanan azami hızda seyretmekte, önde araç olduğunda ise onunla aynı hızda ve emniyetli bir sürüş mesafesi oluşturacak şekilde seyretmektedir. Şerit değiştirildiğindeyse, otomatik olarak taşıt hızlanmaktadır. Sistem; araç hızını kontrol ederken, elektronik gaz kelebeği kumandası ve vites değiştirme gibi işlevlerin dışında, belli bir şiddette frenleme de uygulayabilmektedir.

ACC Sisteminin Motora Müdahalesi: Hız kontrolü, bir elektronik motor güç yönetim sistemi gerektirir. Böyle bir sistem; taşıtın arzulanan hıza çıkmasına olanak verir yada eğer bir engel algılanırsa, otomatik olarak gaz kelebeğini kapamayla taşıtın hızını keser.

ACC Sisteminin Aktif Fren Müdahalesi: Yapılan deneyler; gaz kelebeği müdahalesinin, tek başına taşıtın yavaşlamasını yeterince sağlayamadığını göstermiştir. ACC sistemi sadece yumuşak fren müdahalesine izin verir. Bundan dolayı, önde yavaş hareket etmekte olan bir taşıtın ani olarak şerit değiştirmesi gibi engellerin vuku bulmasında acil frenleme mümkün olamamaktadır.

Sistem; frenlerin bloke olmasını önleyici sistemle [anti-lock brake system- ABS], çekiş kontrol sistemiyle [Traction control system – TCS] ve taşıt stabilitesini iyileştirme sistemiyle  [vehicle stability enhancement – VSE] koordineli olarak ideal frenleme performansı sağlar. Sürücünün fren pedalı üzerinde etkisi olmaksızın otomatik frenleme temin eder. ABS kontrolörü, modülatördeki motorun merkez silindirinden fren hidroliğini selenoid valfler vasıtasıyla tekerlek frenleme hatlarına  pompalaması sinyalini gönderir. Neticede düzgün ve sessiz bir şekilde taşıtın hızı azaltılır.

***

ACC sistemi; radar, sapma [rotadan çıkma], yanal ivmelenme, tekerlek hızı ve yönlendirme açıları hakkındaki bilgileri sensörlerden alır.

Radar sensörü tampona yerleştirilmiştir ve öndeki şeritte bulunan taşıtı tanımlamada kullanılır. Motor gücü, taşıtlar arasında emniyetli sürüş mesafesini korumak için sistem tarafından kontrol edilir. Eğer iki taşıt birbirine çok yaklaşacak olursa sürücü ya  ikaz ışıkları ya da sesli olarak uyarılır.

Adaptif hız kontrol sisteminin (ACC), geleneksel hız kontrol sisteminden (CC) farkı nedir?

ACC sistemleri; CC sistemine ek olarak, önünde seyreden diğer araçları algılar ve öndeki araçla arada emniyetli bir mesafenin bırakılması için aracın hızını öndeki aracın hızına göre düzenleyen bir sistemdir. Bu amaçla öndeki aracın göreceli hızı ve aradaki mesafe sürekli ölçülür.

Gerekli emniyet mesafesi araç hızı ile doğru orantılı olarak değişir. Araç hızlı giderken mesafe fazla, yavaş giderken ise az olmalıdır.

ACC sistemi ile şehir dışı trafikte gaz ve fren pedalını kullanmadan araç sürmek mümkün olmaktadır. Araç; şerit boş olduğu sürece ayarlanan azami hızda seyretmekte, önde araç olduğunda ise onunla aynı hızda ve emniyetli bir sürüş mesafesi oluşturacak şekilde seyretmektedir. Şerit değiştirildiğindeyse, otomatik olarak taşıt hızlanmaktadır. Sistem; araç hızını kontrol ederken, elektronik gaz kelebeği kumandası ve vites değiştirme gibi işlevlerin dışında, belli bir şiddette frenleme de uygulayabilmektedir. Bu özellik ACC sistemini standart CC sistemlerinden ayırır.

ACC sistemi; radar, sapma [rotadan çıkma], yanal ivmelenme, tekerlek hızı ve yönlendirme açıları hakkındaki bilgileri sensörlerden alır. Radar sensörü tampona yerleştirilmiştir ve öndeki şeritte bulunan taşıtı tanımlamada kullanılır. Motor gücü, taşıtlar arasında emniyetli sürüş mesafesini korumak için sistem tarafından kontrol edilir. Eğer iki taşıt birbirine çok yaklaşacak olursa sürücü ya ikaz ışıkları ya da sesli olarak uyarılır.

Skyhook süspansiyon sistemi nedir?

Skyhook süspansiyonunda bulunan sensörler, aracın yapısal ve tekerlek ivmelenmelerini tespit ederek, süspansiyonları duruma uygun bir şekilde ayarlar. Süspansiyonları sürüş koşullarına göre adapte eden sistem, aracın yoldan çıkma ya da devrilme olasılığını en düşük düzeye indirir. Yürür aksam (Running gear) bu sistem sayesinde aracın yolda bulunan her türlü çukurun ve engelin üstesinden gelmesini sağlar. Bu sistem aktif süspansiyonunun firmaya özel isimlendirmesidir.

Adaptif süspansiyon uygulamalarına; Airmatik süspansiyon (Airmatic suspension-Mercedes-Benz), adaptif süspansiyon (Adaptive Damping) ve Road-Sensing Suspension gibi uygulamalar örnek verilebilir.

Aktif süspansiyon (Active suspensions) ise, aktif gövde kontrolünü (Active Body Control-Mercedes-Benz) ve aktif yalpa kontrolünü (Active Roll Stabilization – BMW) içerir.

Adaptif kokpit nedir?

Araçların kullanıcı odaklı olması amacına yönelik olarak uyarlanabilir kokpit adı altında bir kokpit düzenleme sistemidir. Bu kokpit düzenleme sisteminde, her defasında ayar yapmak yerine, kişiye özel ayarlar yapılır ve bu ayarlar sisteme kaydedilir. Sürücü kendi kaydettiği ayarları seçerek kokpitdeki gösterge düzenini, koltuk ayarlarını ve dikiz ayna ayarlarını otomatik olarak oluşturabilir.