Minkälainen matka on tuonut meidät halogeenipolttimoista LED-teknologiaan ja millaisia ajovaloja nähdään seuraavaksi?

Kautta autoilun historian tarve päivänvalosta riippumattomaan auton käyttöön on ajan saatossa tuottanut ratkaisuja edessä olevan valaisemiseksi. Halogeenipolttimoilla varustetut valaisimet olivat automaailman standardi ennen kaasupurkausvalojen suhteellisen lyhyeksi jäänyttä valtakautta. Yksinkertaisella teknologialla saatiin helposti aikaiseksi melko hyvä valoteho, toki historian sivuilla nähtiin myös vähemmän onnistuneita valaisinratkaisuja.


”Kookkaat suorakaiteen muotoiset H4-umpiot olivat parhaimmillaan tehokkaita, mutta hyvin yleisten pyöreiden lähivalo oli heikompi. H7-polttimoiden myötä valaisimiin tuli linssitekniikka ja umpion ulkopinta muuttui rihlattomaksi muoviksi, joka usein myötäili kaarevia keulalinjoja”, kertoo Jari Pitkäjärvi. Pitkäjärvi on jo vuosien ajan vastannut Tekniikan Maailma -lehden valomittauksista, ja hänen osaamisensa edustaa Suomessa alan ehdotonta huippua.


Halogeenivalot eivät ole edelleenkään jääneet kokonaan historiaan, sillä edelleen Toyotankin mallistosta löytyy halogeenipolttimoihin perustuvia ajo- ja kaukovaloja. Esim. Hilux-mallin perusvarustetasoissa luotetaan perinteiseen H4-polttimoon, Proacessa H7-polttimoon ajovaloissa ja H8-polttimoon kaukovaloissa. Yaris-mallin linssi-ajovalossa sekä ajo- että kaukovalon virkaa hoitaa puolestaan HIR2. Hyvin toteutettu halogeenivalaisin antaa hyvän valotehon nykyäänkin.

Tämän päivän valinta paremmille ajovaloille on LED-tekniikka ja sen mukanaan tuomat hyödyt.

Kaverina apukaukovalo

Tarve tarjota parempaa vaihtoehtoa realisoitui pari vuosikymmentä sitten kaasupurkauspolttimoiden, eli ksenon-jalokaasulla täytettyjen polttimoiden muodossa. ”Ksenonien” lopullista läpilyöntiä ei kuitenkaan koskaan tapahtunut. Ksenonien valoteho oli lähtökohtaisesti erinomainen ja valon väri huomattavasti lähempänä päivänvaloa kuin halogeeneissa, mutta teknologialla oli hintansa. ”Ksenonien hinta ei halventunut kuten autovalmistajat olivat toivoneet, minkä vuoksi tuotekehitys kohdistettiin ledeihin”, toteaa Pitkäjärvi.


Ksenoneissa oli kuitenkin puolensa.
”Samaan aikaan linssitekniikka kehit­tyi kaksitoimiseksi eli samasta valolähteestä tuli sekä lähi- että kaukovaloa. Kun näiden yhdistelmän eli Bi-ksenonvalaisimen kaverina oli vielä apukaukovalona toimiva halogeeni, ajovalot olivat parhaimmillaan täyden kympin tehoiset”, muistelee Pitkäjärvi.


Mainitun kaltaiset valot olivat esimerkiksi kolmannen sukupolven Toyota Avensiksen parempien va­rustetasojen keulalla vuosina 2009 - 2012. Sitten Avensikselle kävi kuten muodissa oli tuohon maailmanaikaan. Pitkäjärven sanoin: ”sittemmin halogeenipitkä jäi linssin vierestä pois ja kaukovalot heikkenivät malliuudistuksissa pahimmillaan lähes puoleen aikaisemmasta.”

Aikanaan lähes täydellinen yhdistelmä: Avensis 2009 Bi-Ksenon –linssivalaisimella ja halogeenikaukovalolla.

Vapaampaa muotoilua

Tämän päivän valinta paremmille ajovaloille on LED-tekniikka ja sen mukanaan tuomat hyödyt. Itse valonlähde on fyysiseltä kooltaan pieni ja se mahdollistaa muun muassa ajo­valojen muotoilun entistä vapaammin. Silti tietyt samat lainalaisuudet pätevät niihinkin.


”Aluksi leditoteutukset olivat hämmästyttävän heikkoja ja kehitys otti aikaa. Nyt ledilähivalot ovat useimmiten erittäin hyviä, mutta kaukovaloissa on vielä sanomista. Tosin ilahduttavasti kympin arvoisia ledipitkiäkin on jo olemassa”, kertoo Pitkäjärvi mittauksiin perustuvista havainnoistaan.


Nykyään valikoiman laajuudesta kertomiseen käy esimerkkinä Corolla-mallisto, jonka sisällä erilaisia ajovalo­vaihtoehtoja on viisi. Sedan-mallin Life-varustetasossa on halogeenivalot, useimmista varustetasoista ja kori­malleista löytyy Bi-LED -ajo­valot (joissa sama valonlähde toimii sekä lähi- että kaukovalona), ja saatavilla on myös AHS-matriisiajovalot. Viimeksi mainituilla voidaan pimeällä ajettaessa ajaa käytännössä kaukovalot päällä koko ajan ja vastaantulevan tai edellä kulkevan liikenteen osalta valokuvio himmennetään.


Mutta mihin kehitys on valoja viemässä?
”Uusin askel tässä on digitaaliset matriisivalot, joissa valolähteitä on kymmenien tai satojen sijasta jo toista miljoonaa. Nämä ”pikselivalot” tuovat paljon uusia mahdollisuuksia ja niiden osakaukovalojen varjostuskyky on kertaluokkaa aikaisempaa tarkempaa”, Pitkäjärvi toteaa.
Tulevaisuus näyttää siis valoisalta.

Tärkeimmät kehityssuunnat ajovaloissa?

Tekniikan Maailman Jari Pitkäjärvi vastaa kysymyksiin.

Mitkä ovat mielestäsi olleet merkittävimmät muutokset autojen ajovaloissa viimeisen 30 vuoden aikana?

”Polttimoiden kehitys on muokannut sekä valaisimia, että myös itse valoa.

Kookkaat suorakaiteen muotoiset H4-umpiot olivat parhaimmillaan tehokkaita, mutta hyvin yleisten pyöreiden lähivalo oli heikompi.

H7-polttimoiden myötä valaisimiin tuli linssitekniikka ja umpion ulkopinta muuttui rihlattomaksi muoviksi, joka usein myötäili kaarevia keulalinjoja.

Samalla pyyhinmalliset ajovalojen pesimet jäivät pois, koska ne olisivat naarmuttaneet muovipinnat sameiksi.

Suurin harppaus valotehossa koettiin 1990-luvun puolivälistä alkaen ksenonpolttimoiden hiljalleen yleistyessä. Kallis ksenontekniikka tuotti reilusti enemmän valoa kuin halogeeni ja valo oli valkoisempaa. Samalla linssitekniikka kehittyi kaksitoimiseksi eli samasta valolähteestä tuli sekä lähi- että kaukovaloa. Kun näiden yhdistelmän eli Bi-ksenonvalaisimen kaverina oli vielä apukaukovalona toimiva halogeeni, ajovalot olivat parhaimmillaan täyden kympin tehoiset.

Sittemmin halogeenipitkä jäi linssin vierestä pois ja kaukovalot heikkenivät malliuudistuksissa pahimmillaan lähes puoleen aikaisemmasta.

Ajovalopesimien pakollisuuden poistuttua ksenonista kehitettiin valovirraltaan heikompi versio, jolla oli tarkoitus saada autoihin halvemmat, mutta silti halogeeneja tehokkaammat valot. Tämä toteutus ei kuitenkaan yleistynyt, sillä tilalle tuli ledit.

Samoihin aikoihin tuli huomiovalopakko, jonka myötä useiden autojen perät pimenivät päiväajossa.”

Mitkä asiat ovat muuttuneet parempaan, mitkä huonompaan suuntaan?

”Polttimoiden vaihdettavuus vaikeutui yhä ahtaammiksi muuttuneiden moottoritilojen ja umpioiden rakenteiden vuoksi. EU:n kiinnitettyä asiaan huomiota polttimoiden omatoiminen vaihdettavuus kuitenkin parani.

Ksenonien valokehitys tulikin jo kerrottua ensimmäisessä kohdassa. Ksenonien hinta ei halventunut kuten autovalmistajat olivat toivoneet, minkä vuoksi tuotekehitys kohdistettiin ledeihin.

Aluksi leditoteutukset olivat hämmästyttävän heikkoja ja kehitys otti aikaa. Nyt ledilähivalot ovat useimmiten erittäin hyviä, mutta kaukovaloissa on vielä sanomista. Tosin ilahduttavasti kympin arvoisia ledipitkiäkin on jo olemassa.

Pimeät perät huomiovaloilla ajettaessa ovat kirvoittaneet paljon keskustelua. Kuljettajat eivät tunne autonsa valojen toimintaa, ja huomio-/lähivalovalintaa ohjaava hämärätunnistin oli aluksi vain kalliimmissa autoissa tai se oli lisävaruste. Tunnistimen pakollisuuden myötä pimeäperäisyys on vähentynyt, mutta silti osassa autoja on edelleen valokytkimen 0-asento, jossa hämärätunnistus ei välttämättä toimi.

Eteenpäin ledeillä toteutettu huomiovaloauto näkyy erittäin hyvin, mikä oli selkeä turvallisuusparannus Keski- ja Etelä-Euroopan liikenteeseen, mutta me ajovalopakkoon tottuneina koimme pimeät perät luonnollisesti taantumana.

Hämärätunnistimen lisäksi tuulilasin pyyhkimien toimiminen pitäisi sytyttää automaattisesti lähivalot. Tätä automatiikkaa ei kaikissa autoissa kuitenkaan ole, koska se ei ole pakollista.

Muoviset umpioiden ”peitelasit” kestävät kiven iskuja paremmin, kuin lasi. Ajan ja kilometrien myötä muovit kuitenkin samentuvat joissakin tapauksissa niin pahasti, että muuten ”soivasta pelistä” tulee pimeässä ajokelvoton.”

Missä asioissa näkisit mieluusti kehitystä tulevaisuutta silmällä pitäen, mikä olisi mieluinen kehityssuunta valoissa joko tekniseltä toteutukseltaan tai esimerkiksi valojen älykkään ohjauksen kannalta?

”Ajovaloja ohjaavat automatiikat ovat yleistyneet voimakkaasti, mutta niiden aktivointi voi olla monimutkaista ja vain harvoissa automatiikat vastaavat nimitystään, eli kytkeytyvät ja toimivat itsekseen ilman kuljettajan tietoisia toimenpiteitä.

Mainittu hämärätunnistus on kaikissa uutena tyyppinä tyyppihyväksytyissä malleissa. Sen herkkyydelle on joissakin tapauksissa säätö, mutta yleensä huomiovalot vaihtuvat riittävän aikaisin lähivaloiksi illan hämärtyessä.

Samaa ei voi sanoa kaukovaloautomatiikan toiminnasta. Vain harvoissa pitkät syttyvät jo lievässä hämärässä, jolloin sarvipäät mielellään liikkuvat. Tievalaistuksen päättyessä pitkien syttymisviive vaihtelee yllättävän paljon automallista riippuen.

Toisaalta automatiikka reagoi useissa tapauksissa aivan liian herkästi kaukanakin vilkahtaviin edellä ajavan takavaloihin. Ja kohtaustilanteissa pitkät syttyvät tai ne kirkastuvat täydelle teholle viiveellä vastaantulijan jo mentyä.

Muun liikenteen huomioiva kaukovaloautomatiikka käyttää pitkiä vastaantulijoista ja edellä ajavista huolimatta. Järjestelmä poistaa kamerapohjaisen ”keinonäön” ohjaamana ledikaukovaloista muita häikäisevät valosäteet pois. Näillä niin kutsutuilla ”osakaukovaloilla” ajettaessa näkyvyys sivuille on paljon parempaa kuin lähivaloilla. Kameroissa ja kaukovaloja ohjaavassa automatiikassa on kuitenkin vielä paljon kehitettävää.

Uusin askel tässä on digitaaliset matriisivalot, joissa valolähteitä on kymmenien tai satojen sijasta jo toista miljoonaa. Nämä ”pikselivalot” tuovat paljon uusia mahdollisuuksia ja niiden osakaukovalojen varjostuskyky on kertaluokkaa aikaisempaa tarkempaa.

Enää digitaalivalot eivät ole pelkkää sanahelinää, vaan autoja on jo tien päällä.”

Erilaisia valoratkaisuja tämän päivän Toyotan keulalla:

1. Heijastinmallinen lähi- ja kaukohalogeenivalo H4-polttimolla, esimerkkinä Toyota Hilux Active:

Lähi- ja kaukovalovalaisemen (*c) sisällä on H4-polttimo (*3), jossa on kaksi hehkulankaa. Toinen hehkulangoista heijastuu ylemmän heijastinpintaosan kautta eteenpäin tuottaen lähivalon epäsymmetrisine valokuvioineen. Kaukovaloille vaihdettaessa em. hehkulanka sammuu ja toinen syttyy heijastaen heijastinpintaosan alemman osan kautta tuottaen kaukovalon. Klikkaa kuva suuremmaksi.

2. Linssimallinen lähi- ja kaukohalogeenivalo HIR2-polttimolla, esimerkkinä Toyota Aygo:

Ajovalon ulospäinkin näkyvän linssin ja polttimon välissä on varjostinlevy (*a), jota liikuttaa sähköinen solenoidi (*b). Klikkaa kuva suuremmaksi.
Ajettaessa lähivaloilla varjostinlevy on yläasennossa, mikä rajaa eteenpäin suuntautuvan valon lähivalorajan mukaiseksi epäsymmetrisyyskuvioineen. Tällöin valaistu alue on kuvion (*b) mukainen. Klikkaa kuva suuremmaksi.
Vaihdettaessa kaukovaloille sähköinen solenoidi laskee varjostimen polttimon ja linssin välistä pois, jolloin sekä lähivalojen valaisualue (*b) että kaukovalojen valaisualue (*a) ovat valaistuna. Tälläistä valoratkaisua voidaan kutsua bi-halogeeniksi. Bi-ksenon- ja Bi-Led -ajovalot toimivat linssimuotoisina versioina samalla periaatteella, ainoana erona on valonlähde vrt. tässä esitetty halogeenipolttimo. Klikkaa kuva suuremmaksi.

3. Heijastinmallinen LED-valaisin, esimerkkinä Toyota Corolla Hatchback / Touring Sports Active:

Ajovalo koostuu kahdesta heijastinmallisesta lähivaloalueen valaisimesta (*e) sekä yhdestä heijastinmallisesta kaukovaloalueen valaisimesta (*d). Klikkaa kuva suuremmaksi.
LED-valonlähteen (*b) tuottama valo ohjataan valaisukuvion luovan heijastimen (*c) kautta. Lähivalovalaisimet (kaksi per ajovaloumpio) ovat aina toiminnassa valojen ollessa päällä, ja kaukovalot kytkettäessä niiden rinnalle syttyy lisäksi kaukovalovalaisin (yksi per ajovaloumpio). Klikkaa kuva suuremmaksi.

4. Bi-LED -mallinen LED-valaisin, esimerkkinä Toyota Corolla Hatchback / Touring Sports Style:

Lähi- ja kaukovalovalaisimen (*c) toimintaperiaate on samankaltainen kuin kohdassa 2. esitellyn bi-halogeenivalaisimen. Klikkaa kuva suuremmaksi.
LED-valonlähteen sijainti linssin takana sekä varjostimen (*c) muoto ovat mallista riippuen hieman toisistaan eroavia. Klikkaa kuva suuremmaksi.

5. LED-ajovalot AHS-kaukovaloilla (Adaptive High Beam System), esimerkkinä Toyota Corolla Hatchback / Touring Sports Premium:

Lähivalona (*d) toimii samankaltainen linssimallinen LED-valaisin kuin kohdassa 4, mutta ilman bi-toimintoa eli ilman kaukovalotoimintoa. Kaukovalovalaisin (*c) on umpiossa omana erillisenä yksikkönään. Klikkaa kuva suuremmaksi.
Kaukovaloyksikön linssin takana on (Corollan tapauksessa) 11 yksittäistä LED-valonlähdettä (*b). Näistä jokaista voidaan ohjata yksitellen. Klikkaa kuva suuremmaksi.
Esimerkiksi toisen ajoneuvon perässä ajettaessa LED-rivin keskimmäise t valonlähteet voidaan sammuttaa kokonaisuudessaan, samoin kuin vastaan tulevan liikenteen osalta. Normaalitilassa suoraan ajettaessa kaukovalojen suurin voimakkuus pyritään ohjaamaan keskelle tietä antamalla keskialueen valonlähteille täysi teho, ja mutkaan ajettaessa voidaan valon voimakkainta keskittymää ohjata valaisemaan mutkaa. Klikkaa kuva suuremmaksi.

Edellä esitellyt valaisintyypit kattavat valtaosan Toyotan nykyisestä mallistosta. Näiden lisäksi on olemassa myös erilaisia ratkaisuja, jotka yhdistävät eri tekniikoita kuten Land Cruiser, jossa linssimallisen LED-lähivalon yhteyteen sytytetään tarvittaessa heijastinmalliset LED-kaukovalot. Proaceen on puolestaan saatavilla bi-ksenon-valaisimet, joiden tuottaman lähi- ja kaukovalon lisäksi ajovaloumpiossa on vielä heijastinmallinen halogeenikaukovalaisin.

Oli tekninen ratkaisu valojen suhteen millainen tahansa, kannattaa ympäri vuoden pitää huolta valojen kunnosta. Tärkeimpänä on pitää valaisimet puhtaana, jotta valo pääsee sinne missä sitä tarvitaan eli edessä aukeavaan liikenneympäristöön. Ja halogeenivalaisimien polttimoiden vaihdon suhteen vanha vinkki pätee edelleen: jos ajovalopolttimo (ja miksei muutkin halogeenipolttimot) pimenee, kannattaa kumpikin puoli uusia samalla kerralla. Polttimoiden käyttöikä on hyvin samankaltainen, joten on odotettavissa, että se toinenkin pimenee lähitulevaisuudessa. Ja se on sitten pimeä juttu se.