Lorsque nous pensons à la progression de la technologie automobile, les phares ne sont généralement pas la première chose qui nous vient à l’esprit. Les moteurs, la consommation de carburant et le passage à l’énergie électrique sont tous plus présents à l’esprit. Cependant, cela ne signifie pas qu’il n’y a pas des milliers d’ingénieurs à travers le monde qui travaillent pour améliorer jour après jour l’état de l’art de l’éclairage automobile.

Les phares à faisceau scellé ont cédé la place à des conceptions plus modernes une fois la réglementation assouplie, tandis que les ampoules sont passées des simples halogènes aux HID au xénon et, plus récemment, aux LED. Maintenant, une nouvelle technologie fait son apparition, avec les lasers!

Phares laser?!

Les prototypes de phares laser de BWM sont en cours de test.

La première image évoquée par l’expression «phares laser» est celle de faisceaux laser tirant vers l’avant d’une automobile. De toute évidence, des faisceaux cohérents de lumière monochromatique entraîneraient un mauvais éclairage en dehors d’un endroit très spécifique assez éloigné. Heureusement pour nos yeux, les phares laser ne fonctionnent pas du tout de cette manière.

Au lieu de cela, les phares laser se composent d’une ou plusieurs diodes laser à semi-conducteurs montées à l’intérieur du phare. Ces lasers bleus sont tirés sur un luminophore jaune, similaire à celui utilisé dans les LED blanches. Cela produit une lumière blanche puissante et vibrante qui peut ensuite être renvoyée sur les réflecteurs et hors des phares vers la route. Les phares laser construits de cette manière présentent plusieurs avantages. Ils sont plus écoénergétiques que les LED qui émettent la même quantité de lumière, tout en étant également plus économes en espace.

Le i8 futuriste de BWM a été l’un des premiers véhicules à être livré avec la technologie des phares laser.

Les phares laser sont encore une technologie naissante, n’apparaissant jusqu’à présent que dans quelques BMW, Audi et autres véhicules sélectionnés. La technologie de BMW a été développée en partenariat avec les experts en éclairage OSRAM. Dans la pratique, un feu de croisement à LED ordinaire est utilisé, le laser étant utilisé pour créer un spot incroyablement lumineux et focalisé, utilisé pour les feux de route. Cela peut fournir un éclairage jusqu’à 600 mètres devant le véhicule, soit le double de celui des feux de route à LED conventionnels. Les lumières utilisent des lasers à diode au nitrure d’indium et de gallium qui étaient à l’origine utilisés dans les projecteurs, avec des niveaux de puissance supérieurs à 1 watt. L’un des défis de la mise en œuvre d’une telle technologie dans un environnement automobile est la nécessité pour celle-ci de fonctionner à des températures extrêmes. Alors que les lasers de recherche et les pointeurs laser peuvent principalement être utilisés à des températures ambiantes typiques, les phares automobiles doivent pouvoir résister à tout, de 40 degrés en dessous de zéro à 50 degrés C. son propre pour compliquer encore les choses. D’autres défis techniques impliquent la personnalisation du boîtier optique pour l’environnement de vibrations élevées et irrégulières que l’on trouve dans l’application automobile. Il est également important de s’assurer, comme pour tout appareil de ce type, que l’utilisateur final ne puisse pas être exposé à un rayonnement laser nocif en cas d’accident ou de dysfonctionnement.

Démolir le phare laser

Une image marketing montrant la construction d’un phare LED / laser de rechange. Nous prendrions la puissance du laser avec un grain de sel – il est difficile d’imaginer un laser de 10 W briller directement sur certaines petites LED sans faire fondre un trou à travers la carte en peu de temps.

Un marché secondaire a également vu le jour, avec des designs délicieusement innovants. Les phares combinés laser / LED sont facilement disponibles sur Alibaba, conçus pour remplacer les lampes de projecteur sur les véhicules existants. Ceux-ci utilisent souvent un faisceau de croisement à LED et un faisceau de route combiné LED / laser, où la diode laser tire directement sur le luminophore LED pour l’exciter davantage, plutôt que d’utiliser le sien. Ces unités sont souvent également équipées d’un refroidissement par ventilateur pour maintenir le laser et les LED en dessous de leur température de fonctionnement maximale. De tels développements sont passionnants, même s’il est important de se méfier des performances des phares de rechange inconnus. De nombreuses «mises à niveau» de phares à LED du marché secondaire ne réussissent pas à réussir en ce qui concerne les performances du monde réel, et il n’y a aucune raison de croire que les conceptions hybrides LED / laser seront différentes. Nous aimerions faire passer une sélection de ces pièces à travers un protocole de test complet de l’IIHS, mais cela dépasse malheureusement la portée (et le budget!) De cet article.

Pourtant, [mikeselectricstuff] a mis la main à la fois sur la BMW et sur des pièces de rechange, les déchirant toutes dans son atelier pour voir ce qui les motive. Les différences sont multiples lorsqu’elles sont mises à nu sur le banc. La partie AliExpress est relativement simple, câblée pas différemment d’un phare ordinaire. Fait intéressant, cependant, le circuit des feux de route laser fonctionne tout le temps dans ces parties. Pour éviter d’aveugler les autres usagers de la route, un obturateur est maintenu en place pour bloquer la lumière, qui est écartée avec un solénoïde lorsque le conducteur active l’interrupteur des feux de route.

Là où la pièce de rechange est un peu en dehors du champ gauche, le design BMW est tout autre chose. Les phares de pointe sont connectés à plusieurs connecteurs et à plus de 30 conducteurs, une grande partie de l’électronique du conducteur vivant dans un contrôleur externe. Une grande partie de cela consiste à entraîner les différentes LED et les moteurs pas à pas pour faire pivoter les phares lors de la direction. Cependant, l’assemblage laser apporte ses propres complexités. Deux capteurs de lumière sont construits à l’intérieur pour surveiller le faisceau laser, et un bras de blocage métallique spécial se trouve directement devant la diode, vraisemblablement pour empêcher la lumière laser de quitter le phare au cas où le revêtement de phosphore brûlerait. C’est vraiment sauvage de jeter un coup d’œil à l’intérieur du phare d’une voiture de luxe moderne et de voir à quel point nous sommes loin de l’ancien temps des simples poutres scellées.

Coût par rapport à la performance

Malgré les gains d’efficacité disponibles, la technologie reste chère. Les diodes laser puissantes ne sont pas bon marché, après tout. Cependant, à mesure que la technologie se répercute sur les modèles bas de gamme, il est probable que nous pourrions voir les économies d’échelle changer cela pour le mieux. En effet, si les autorités nationales commencent à exiger des phares plus performants en standard, nous pourrions voir les phares laser devenir la norme, plutôt qu’un luxe coûteux. La technologie pourrait naturellement être appliquée à l’éclairage domestique et commercial, même si nous soupçonnons que les gains potentiels sont suffisamment limités pour que l’éclairage LED restera la norme pendant un certain temps.

Le rendement lumineux élevé des phares laser dans un boîtier compact offre aux ingénieurs une plus grande liberté lors de la conception de l’avant d’une voiture.

Dans l’état actuel des choses, une grande partie de l’attrait de la nouvelle technologie concerne les avantages de l’emballage, qui permettent aux concepteurs automobiles une plus grande liberté autour de la zone des phares. Ces préoccupations sont moins importantes en ce qui concerne les luminaires à la maison ou au bureau, ou même sur les automobiles bas de gamme. Quoi qu’il en soit, c’est une nouvelle application passionnante pour les lasers et nous en verrons certainement plus à l’avenir.