LED lichttechniek

Vroeger waren ze rond en schenen ze vaak wat vrijblijvend voor zich uit, maar tegenwoordig produceren motorkoplampen een enorm felle lichtbundel. De technische basis: LED (Light Emitting Diode). Zo wordt de nacht minder donker en overdag geeft een LED-koplamp een motor een geheel eigen gezicht.

Uiteraard is het een voortdurend gevecht, zeggen ze. Een gevecht, dat de lichttechniek-ingenieurs bij BMW Motorrad op basis van technische noodzakelijkheid en wettelijke voorschriften voeren. Matthias Greger, Roman Huska en Frederic Pfeuffer zijn in München verantwoordelijk voor de technische ontwikkeling van koplampen, zoals de volledig in LED uitgevoerde koplamp van de nieuwe F750/850GS (zie ook kader verderop). Over één ding zijn ze het helemaal met elkaar eens: “Toen we die lieten ontwerpen, hadden we in eerste instantie wel heel bijzondere koplampen om uit te kiezen.”
Met ‘die’ doelen ze op de creaties van designer Harry Schmidt, wiens voornaamste doel niet de straalkracht van een koplamp is, maar het creëren van een tot de verbeelding sprekende voorpartij. Maar ga er maar aan staan: een koplamp maken die er niet alleen goed uitziet, maar bij een eerste blik meteen ook de merkidentiteit onderstreept. Een BMW, zo luidt het ontwikkelingsdoel, moet meteen bij de eerste blik als een BMW herkenbaar zijn. Overdag, maar ook ’s nachts. Dat laatste is niet zo heel gemakkelijk, aangezien onder donkere omstandigheden de lichtopbrengst hoger op de prioriteitenlijst staat dan het design. Maar ook wat dat betreft is de oprukkende LED-techniek volgens de mening van de experts niet meer te stoppen. Daarbij gaat het immers al lang niet meer uitsluitend om het zogenaamde dagrijlicht of DRL (Daytime Running Light) en de optische mogelijkheden, die deze compacte diode destijds bijzonder populair maakte. LED heeft ondertussen ook functioneel een volwaardige functie gekregen. Een lichtdiode is niet alleen veel kleiner dan een conventionele lamp, maar het licht is ook veel feller en heeft een voor het menselijk oog aangenamere lichtkleur. Dagrijlicht heeft een kleurtemperatuur van ongeveer 6.000 kelvin, maar LED-licht kan ook over de 6.000 kelvin heen, terwijl xenon-licht op ongeveer 4.000 kelvin uitkomt en een normale halogeen-koplamp met zijn gele licht tot 3.000 à 3.500 kelvin komt. Daarnaast springen LED’s bijzonder efficiënt met energie om. Als je bijvoorbeeld alle conventionele lampen in de Verenigde Staten vervangt door LED, kunnen er daar volgens de experts ongeveer veertig krachtcentrales worden gesloten. Een ander voordeel is de levensduur van dioden. Bij BMW gaan ze uit van ongeveer 10.000 uur, volgens anderen is het nog veel meer. Ter vergelijking: een standaard H4-gloeilamp haalt vaak maar net 1.000 uur. En daar komt bij dat LED’s niet gevoelig zijn voor mechanische stootimpulsen.
Maar het grootste voordeel van LED-techniek is dat het licht zeer nauwkeurig af te stellen is. Anders dan bij conventionele koplampen hoeft de reflector niet op een gloeidraad gericht te zijn, en is er sprake van meerdere lichtbronnen. Het resultaat is licht dat precies daar schijnt waar je het nodig hebt – en dat met een messcherpe scheiding tussen licht en donker. Dat laatste is uiterst belangrijk, omdat dit het diffuse bereik van het zogenaamde strooilicht nagenoeg elimineert en je de beschikking hebt over de volle lichtsterkte, binnen de grenzen van het wettelijk toegestane om andere verkeersdeelnemers niet te verblinden uiteraard. Traditionele halogeen-koplampen zijn wat dat betreft beduidend defensiever afgesteld. Het bereik van het strooilicht is veel breder en blijft ver onder de wettelijk gestelde grenzen, met als resultaat dat een deel van de rijbaan door het strooilicht eerder slechter dan goed wordt uitgelicht.

Terug van fel licht naar een geslaagd design. Karakteristieke dagrijverlichting in alle variaties, koplampen die minder ruimte innemen en daardoor de mogelijkheid bieden om de sierlijke LED’s ook op andere dan de gebruikelijke plekken te gebruiken – dat zijn allemaal geheel nieuwe opties. Een voorbeeld is de bochtenverlichting van de Kawasaki H2 SX in de flanken van de stroomlijn, zoals te zien op de openingsfoto van dit artikel. Dat zou zonder LED-techniek niet te verwezenlijken zijn geweest.
Maar LED-techniek biedt nog andere interessante opties, zoals een blik in de auto-industrie laat zien. Daar is het momenteel state of the art om het licht ook passend bij bepaalde situaties en de omgeving heel gericht aan te sturen, en dat zonder het gebruik van bijvoorbeeld stappenmotoren. Matrix-verlichting heet dat. Het komt er kort gezegd op neer dat meerdere, individueel aanstuurbare LED’s een vrij te formeren lichtbundel op de rijbaan werpen. De vorm van die lichtbundel wordt bepaald door sensoren en camera’s, die het mogelijk maken om verblinding van tegenliggers volledig uit te sluiten en de rijbaan en de directe periferie daarvan passend bij het verkeersbeeld uit te lichten. Dit soort koplampen is ook in staat om zich aan het verloop van een bocht aan te passen, aan de gereden hellingshoek, de snelheid en middels GPS ook aan de bochtradius, waarna de lichtkegel binnen milliseconden aan de situatie wordt aangepast. Hachelijke momenten waarop een bocht plotseling knijpt en de koplamp vrolijk vooruit blijft stralen, behoren daarmee tot het verleden. De toekomst ziet er dankzij LED-techniek niet alleen goed uit – we gaan ’s nachts als motorrijders ook beter zien. Of anders gezegd: aan de koplamp kan het niet meer liggen.

ZIEN EN GEZIEN WORDEN
Onder motorrijders is de koplamp maar zelden onderwerp van gesprek. In ieder geval niet als het om de uitlichting van de rijbaan gaat. Het dagrijlicht en de vorm van de koplamp zijn daarentegen vaak gezichtsbepalend. We gaan eens op bezoek bij de lichttechneuten van BMW.

Het dilemma rijdt altijd mee. Of beter gezegd dilemma’s, want het gaat om twee problemen, waarmee een lichttechneut moet leven. Het zijn aan de ene kant de rijdynamische kanten van een motorfiets – dus de wisselende hellingshoeken en de dynamische aslastverdeling -, die zijn baan zo lastig en de oplossingen zo complex maken. En aan de andere kant heeft hij te maken met de desinteresse van de klant, want wie koopt er nu een motorfiets op basis van de lichtkracht van de koplamp?
“Goed licht is moeilijk te vermarkten”, weet ook Matthias Greger, projectmanager licht bij BMW Motorrad. “Goede looks verkopen beter.” Toch is de koplamp een van de belangrijkste onderdelen van een motorfiets. Het geeft een motor zijn gezicht en merkidentiteit en wordt daarom al bij het begin van het ontwerpproces bij de kop gevat. Ver voor de andere delen van het bodywork in ieder geval. Voor de volledig LED-koplamp van de nieuwe BMW F750/850GS betekent dat concreet dat het eerste overleg over design en techniek al van januari 2013 dateert. Dat is ondertussen vijf jaar, verschillende ontwerpen en ontelbaar veel testkilometers geleden. Maar ondanks veel computersimulaties, ondanks vele uurtjes in een donkere testruimte en in de lichttunnel en ondanks de knowhow van de autocollega’s kunnen ook de modernste meetmethoden de subjectieve indruk van een rijder niet vervangen. Toch mogen BMW’s lichttechneuten zich echte pioniers voelen. Zo introduceerden ze in 2010 met de K1600GT/GTL de eerste adaptieve bochtverlichting, op xenon-basis met beweegbare reflectiespiegel. Een overtuigende oplossing voor het luxesegment, maar voor veel anderen te zwaar, te ingewikkeld en te duur.
Twee jaar later baarde de R1200GS opzien met een volledige LED-koplamp met geïntegreerd DRL. En nu is er dus dezelfde oplossing voor de nieuwe F-modellen. De koplamp is overigens de eerste bij BMW, die ondanks verschillende nationale bepalingen wereldwijd gebruikt gaat worden.