De xenon technologie - geïntroduceerd begin jaren '90 - vervangt de ondertussen verouderde maar spotgoedkope tungsten-halogen lampen. Terwijl die xenon lampen nu ook al stilletjes op hun terugweg zijn dankzij de nieuwe LED technologie lijkt die laatste ook geen lang leven beschoren. Toch niet als het van BMW en hun nieuwe i8 afhangt. Wij maakten alvast een kleine geschiedenis van de koplamp proberen de technische termen zo goed mogelijk te verklaren.

En toen was er ... licht

De eerste wagens gebruikten gewoon vuur. In de tijd toen er nog geen sprake was van xenon koplampen waren de auto's uitgerust met lampen gevuld met kerosine of ethyn (acetyleen). Beiden produceerden ze open vlammen, de eerste maakte hiervoor gebruik van de brandstof kerosine (gebruikt in de luchtvaart) en de tweede van de chemische reactie tussen calcium carbide (CaC2) met water.

Deze lampen waren echter niet zo veilig zoals je al kon vermoeden. Ethyn is zeer explosiegevaarlijk met sterke exothermische reacties. Niet zo leuk dus om in je wagen te hebben.

Tungsten & co

De veiligheidsproblemen van de vorige generatie werden weggewerkt met de komst van de tungsten (wolfraam) lampen. Deze tungsten lampen zijn eigenlijk niets meer dan de gewone gloeilampen waar je er thuis waarschijnlijk nog veel van hebt hangen. De tungsten in de lampen ontsnapte echter nogal vlug waardoor de lampen niet echt een lange levensduur meekregen. In de jaren '20 zagen we ook eveneens de komst van de dim- en grootlichten.

De tungsten/wolfraam technologie werd al gauw verbeterd met de halogeen technologie (ook wel eens quartz iodine genoemd). Hierbij werd er een halogeen element zoals broom (Br) of jood (I) toegevoegd aan de kamp waardoor er een halogeen reactie ontstond. Deze reactie zorgt ervoor dat de verdampte wolfraam (de Nederlandse benaming van tungsten) terug op de gloeidraad beland. Hierdoor kan de lamp op veel hogere temperaturen werken met een veel hoger rendement en een feller, meer natuurlijk licht.

De kleur van licht drukt men uit als een functie van de temperatuur van het uitgezonden licht. Een gloeilamp zit rond de 2.700 en de 3.800 Kelvin, nog niet eens in de buurt van de +- 6.000 K van gewoon zonlicht. Hoe lichter (hoe hoger de kleurtemperatuur, hoe blauwer) het licht is, hoe minder vermoeiend het is voor het menselijk oog en hoe makkelijker we het hebben om objecten te onderscheiden.

Xenon HID

In de zoektocht naar fellere koplampen kwam de autoindustrie terecht bij de xenon / HID (high-intensity-discharge, hogedruk gastontlading in het Nederlands) lampen. Deze maken geen gebruik van een wolfraam gloeidraad zoals de vorige maar sturen een lichtboog door een kamer gevuld met een geïoniseerd gas zoals xenon (Xe).

Tijdens het opstarten verbruiken deze lampen veel energie maar eenmaal aangestoken ligt het verbruik aanzienlijk lager dan bij een tungsten/halogeen lamp. Het grote voordeel van xenonlampen is dat deze een fel maar scherp licht projecten dat makkelijk te richten is. De lampen zijn wel heel gevoelig aan vuil waardoor het licht wel eens in elke richting weerkaatst kan worden met verblinding van andere bestuurders als gevolg. Daardoor zijn koplampsproeiers verplicht op elke wagen uitgerust met zo'n gasontladingslampen.

LED

We kunnen al minimum 10 jaar LEDs terugvinden in onze wagens, zij het alleen op de achterlichten. De kleine diodes verbruiken zeer weinig energie maar kunnen toch een grote hoeveelheid licht opbrengen. Voor de achterlichten waren LEDs een ware revolutie, zo kregen de ontwerpers een pak meer vrijheid om de lichtunits te ontwerpen en waren deze ook een pak veiliger. Zo'n LEDs lichten immers een 400 a 500 milliseconden vlugger op dan een traditionele gloeilamp waardoor achterliggers maar liefst 14 extra meter waarschuwing kregen (tegen 100 km/u).

Nu de LEDs ook de dagrijlichten bij de meeste merken (denk aan Audi's verschillende patronen) veroverd hebben was de stap naar full-LED koplampen vlug gemaakt. De eerste full-LED koplampen zagen we bij de Audi R8 maar tegenwoordig vinden we zelfs terug in de nieuwe Seat Leon. Zo'n LEDs zijn klein wat meer ruimte voor design overlaat en verbruiken zo goed als geen energie. Enkel de kostprijs is voorlopig nog het grote obstakel want om LEDs te creeëren die minimum even fel zijn als de HID/gasontladingslampen zijn ingewikkelde processen nodig.

Laser

BMW denkt ondertussen al aan wat er na de LEDs gaat komen. De ingenieurs in hun Forschungs- und Innovationszentrum in Munchen werken immers al enkele jaren aan laser-koplampen. Daar werken ze aan lasers die een felle én een scherpe straal van licht kunnen projecteren op de weg. Het laserlicht dat ze momenteel in hun laboratorium hebben gecreeërd heeft maar liefst een temperatuur van 6000 K. Zeer dicht bij de natuurlijke kleur van zonlicht en een pak minder vermoeiend voor het menselijk oog.

Volgens Shuji Nakamura - de uitvinder van de blauwe LED en de blauwe laserdiode - is de laser de toekomst, zelfs in het gewone huis.

De laserkoplampen die BMW in hun laboratorium heeft zijn sterk genoeg om kaarsen te laten ontbranden. Gelukkig genoeg hoeven automobilisten niets te vrezen want in productie zal de laserstraal worden omgezet naar een felle - maar ongevaarlijke - kegel van wit licht.

Lasers als lichtbronnen hebben als beste eigenschap dat ze heel scherp en richtbaar zijn, goed om één specifiek gebied heel goed te verlichten maar al de rest daarrond ongemoeid te laten. En laat dat nu net iets zijn dat constructeurs al jaren proberen te bereiken.

De laser koplampen combineren het felle licht van een laser met de efficiëntie, de betrouwbaarheid en de lange levensduur van een LED. Zo'n laser-koplampen hebben maar liefst een levensduur van 30.000 uur tegen over de 2.000 uur van xenonlampen.

BMW wilt de technologie op de markt brengen in hun i8 sportwagen die in de lente van 2014 beschikbaar gaat zijn. Verwacht wel een richtprijs van om en bij de 120.000 euro, maar je krijgt er wel lasers voor in de plaats. LASERS!