L'évolution de l'éclairage automobile

L’histoire de l’apparition et de la transformation des phares de voiture regorge de détails et de moments intéressants. Le phare de voiture a parcouru un long chemin pour acquérir un aspect moderne. Essayons de la parcourir en retraçant les principales étapes de l’évolution de l’éclairage automobile.

Évolution historique de l’éclairage automobile

Les prototypes des premières voitures (« self-moving carriage ») n’avaient pas de phares, car elles ne se déplaçaient qu’à la lumière du jour. Lorsque les premières voitures sont apparues, elles utilisaient les lampes les plus primitives – kérosène, huile, puis acétylène (à partir de 1896). Ces dernières étaient très longues à utiliser : pour allumer le phare, il fallait ouvrir la valve d’alimentation en acétylène, puis les bouchons en verre des phares eux-mêmes et, enfin, allumer une torche avec une allumette. En même temps, l’acétylène était produit en cours de route dans un réservoir séparé, divisé en deux parties, qu’il fallait remplir de carbure de calcium et arroser d’eau avant le voyage. En 1908, Sally Windmüller de WMI a mis au point un nouveau principe de fonctionnement des chalumeaux à acétylène. Le réflecteur et les lentilles déterminent la direction de la lumière : la torche commence à éclairer vers l’avant, et non pas autour. La visibilité s’en trouve décuplée, jusqu’à 300 mètres.

En 1912, une ampoule électrique a été insérée à la place d’une flamme nue. Un réflecteur poli est placé d’un côté et une lentille de l’autre. La Cadillac modèle 30 et la légendaire Rolls-Royce Silver Ghost ont été parmi les premières à recevoir des phares électriques de série. La lampe électrique à incandescence a été inventée au XIXe siècle, mais la voiture avait besoin d’un générateur de courant continu. C’est pourquoi, au milieu des années 1910, les phares à incandescence ne sont apparus que sur les voitures haut de gamme et ce n’est que dans les années 1920 qu’ils ont commencé à être installés massivement.

Le réflecteur s’est rapidement rouillé, car les phares ne sont pas hermétiques. La lumière déjà faible devenait encore plus faible et, surtout, un halo se formait autour des phares, ce qui aveuglait les voitures venant en sens inverse. En 1941, les phares de ce type ont été interdits.

Les phares avec faisceau de croisement/de conduite ne sont apparus que dans les années 1920. Auparavant, en raison des tolérances énormes de l’assemblage, tous les réglages de la direction de la lumière n’avaient aucun sens. Les premiers régulateurs de faisceau ont commencé à être produits. Il en existait différents types : à levier, à câble, hydrauliques. Certains fabricants plaçaient le levier du rhéostat sur le panneau avant. Le conducteur pouvait ainsi régler la luminosité des lampes. En 1919, Bosch a introduit une lampe à deux filaments.

Au milieu des années 1950, la société française Cibie a proposé une solution révolutionnaire pour l’époque, qui est encore utilisée aujourd’hui. L’idée était de créer un faisceau lumineux asymétrique, de sorte que les phares du conducteur éclairent plus près que ceux du passager. Depuis 1957, ce type de répartition de la lumière est inclus dans tous les règlements techniques européens pour les voitures produites en série.

Les lampes frontales hermétiques différaient peu des lampes domestiques : un filament de tungstène était placé dans une ampoule de verre remplie d’un gaz inerte, mais le réflecteur était installé à l’intérieur même de l’ampoule. Ces lampes, comme les lampes domestiques ordinaires, perdaient progressivement leur luminosité, car le tungstène s’évaporait du filament et se déposait sur les parois de l’ampoule.

Les phares hermétiques étaient généralement peu coûteux, principalement en raison de l’unification qui permettait de produire de grandes séries. Plusieurs types de phares étaient produits, et une approche standardisée ne permettait pas aux concepteurs automobiles de donner à leur voiture un aspect individuel.

En 1962, Hella a lancé la première lampe halogène pour voitures. L’efficacité lumineuse a été multipliée par une fois et demie par rapport aux lampes des générations précédentes, la durée de vie a immédiatement doublé, l’émission de chaleur a diminué et la lampe elle-même est devenue beaucoup plus compacte. Les lampes halogènes restent l’étalon-or dans le domaine de l’éclairage automobile. En outre, en 1961, les phares des voitures sont également devenus rectangulaires, car le diffuseur n’était pas une lentille, mais du polycarbonate. Il pouvait avoir n’importe quelle forme. La forme de l’air de la carrosserie ayant été simplifiée afin d’améliorer la thermodynamique de la voiture, les phares de n’importe quelle forme, et non plus seulement de forme ronde, s’intègrent plus facilement dans le design de la voiture.

Depuis 1973, les constructeurs automobiles ont commencé à remplacer en grande quantité les lampes des phares par des ampoules halogènes. Grâce aux produits d’étanchéité et aux techniques d’assemblage modernes, les réflecteurs se sont à peine corrodés en raison de la pénétration de l’humidité à l’intérieur. L’ampoule en quartz résistant à la chaleur a permis de maintenir une température très élevée du filament, de sorte que la composition de la couleur de la lumière est beaucoup plus proche de la lumière naturelle. Une température plus élevée signifiait également que les lampes halogènes avaient un rendement lumineux plus élevé par unité d’énergie absorbée. Une lampe halogène émet de la lumière à une température de 3400 K (la température de couleur de la lumière naturelle du soleil est d’environ 6000 K).

En revanche, le filament de tungstène s’évapore plus rapidement en raison de l’augmentation de la température et, pour résister à ce phénomène, les ampoules halogènes sont remplies non seulement d’un gaz inerte, mais aussi de vapeur de brome ou d’iode. L’halogène forme des composés avec les vapeurs de tungstène et, au contact d’un filament chaud, ces composés se désintègrent à nouveau. Par conséquent, le tungstène se dépose à nouveau sur le même filament.

L’avènement de la simulation informatique a permis de créer des réflecteurs combinés de forme complexe : avec une division en segments, chacun d’entre eux focalisant différemment un faisceau lumineux.

En 1993, Opel a utilisé pour la première fois une lentille en plastique polycarbonate sur une voiture produite en série (le modèle Omega). Cela a permis d’améliorer la transmission de la lumière du projecteur et de réduire radicalement son poids total : presque un kilogramme.

Au tournant du millénaire, on a commencé à utiliser couramment des projecteurs dits « d’appoint », dans lesquels un faisceau lumineux était dirigé vers la droite ou la gauche en fonction de la rotation du volant. Sur les voitures bon marché, la fonction d’éclairage de virage est confiée à des feux latéraux supplémentaires ou à des phares antibrouillard. Les modèles de luxe et compacts utilisent une version combinée de l’éclairage de virage, dans laquelle les feux latéraux sont allumés à basse vitesse et les projecteurs de virage à haute vitesse.

Les voitures modernes sont équipées de lampes HID (High Intensity Discharge, ou lampes au xénon) et sont progressivement remplacées par des LED. Ce sont les derniers experts qui annoncent l’avenir de l’éclairage automobile. En raison de leurs avantages évidents (faible poids, résistance aux vibrations, longue durée de vie, consommation d’énergie ultra-faible), les LED devraient bientôt supplanter les systèmes HID sur le marché de l’automobile.

La conception d’une lampe frontale moderne

Les lampes HID n’ont pas de filaments. Au lieu de cela, un arc à haute tension émet de la lumière dans une atmosphère de gaz inertes. L’allumage de ces lampes nécessite une tension et un courant d’amorçage élevés (lorsque la lampe fonctionne déjà, elle consomme beaucoup moins d’énergie et produit plus de lumière qu’une lampe halogène ordinaire). En outre, l’arc électrique produit un flux lumineux plus uniforme, plus facile à focaliser. Pour que les lampes au xénon fonctionnent, l’allumeur, le lave-glace et le dispositif de réglage du faisceau sont installés sur la voiture.

Cependant, il faut quelques secondes pour que la lampe s’allume, se réchauffe et commence à produire sa pleine puissance. C’est pourquoi, dans certaines voitures, les lampes HID sont utilisées pour les feux de croisement et les lampes halogènes ordinaires pour les feux de route. Une autre solution consiste à utiliser un obturateur à commande électrique. Dans ce cas, la lampe au xénon peut avoir une distribution lumineuse à la fois pour les feux de croisement et les feux de route.

Le principal avantage des lampes au xénon est leur conformité à la lumière du jour : plus les phares sont proches de la lumière du jour, moins les yeux du conducteur sont fatigués et plus il se sent calme, concentré et attentif sur la route.

Les premières voitures de série équipées d’optiques à LED étaient, comme d’habitude, des modèles de luxe. En 1992, la BMW Série 3 Cabrio a reçu un feu de stop central à LED, au début des années 2000, les feux de jour à LED sont apparus sur l’Audi A8 W12. Et sur la Lexus LS 600h de 2008, les blocs optiques avant sont devenus, pour la première fois au monde, entièrement à diodes électroluminescentes. Les caractéristiques distinctives des LED sont l’efficacité, la fiabilité, la luminosité, la durabilité, la compacité, l’insensibilité aux chocs et aux vibrations, ainsi que la rentabilité et la capacité supérieure par rapport aux phares ordinaires.

Il n’existe pas encore de normes pour un assemblage unifié des LED. Les constructeurs automobiles doivent donc produire le design original pour chaque modèle, et ce plaisir n’est pas bon marché. Les phares à LED eux-mêmes sont également assez coûteux.

Les diodes électroluminescentes (DEL) sont utilisées depuis relativement longtemps pour les feux de stationnement et de freinage. Cette innovation a libéré les mains des concepteurs, leur permettant de créer des feux dans n’importe quel style. Les phares à LED ont une conception simple : ils ne nécessitent pas de blocs supplémentaires et sont donc plus faciles à installer et à entretenir. Ils consomment beaucoup moins d’énergie, ce qui réduit la charge sur le système embarqué et, par conséquent, la consommation de carburant. En outre, les DEL s’allument 400 à 500 millisecondes plus vite qu’une lampe à incandescence. Ce n’est pas si peu : un automobiliste qui roule derrière vous et parle au téléphone portable à une vitesse d’environ 100 km/h aura une marge de douze mètres pour avoir le temps de freiner.

Toutefois, le schéma de conception des phares reste le même que dans les années 1920. Jusqu’à présent, les phares se composent d’un corps, d’un réflecteur, d’un diffuseur et d’une lampe – une source de lumière :

Les concepts des constructeurs allemands Audi et BMW sont déjà équipés de phares laser. Audi ne va équiper que des modèles de série avec des optiques laser, mais ne donne pas de date précise. BMW propose déjà des phares laser en option pour la i8 hybride sportive. Les diodes laser ont une portée de 500 mètres. L’inconvénient majeur des phares laser est leur coût : ce sont les phares les plus chers du moment, au moins 10 000 euros. Vous pouvez acheter une nouvelle voiture économique pour cette somme.

Sur la base de ces diodes, les spécialistes de Hella ont créé un système matriciel de LED qui n’aveugle pas : il se compose d’une caméra sur le pare-brise, d’un processeur, d’unités électroniques et de LED. La caméra transmet les informations routières à une unité de commande qui allume et éteint les différentes LED. Par exemple, si la caméra voit un véhicule venant en sens inverse, l’unité de contrôle éteint le module qui éclaire ce tronçon de route. Ainsi, la lumière du véhicule venant en sens inverse n’aveugle personne.

La solution intégrée avec l’introduction d’un écran LCD dans la conception des phares LED ouvre de nouvelles voies dans le développement de la technologie de l’éclairage automobile. Un prototype de « phares LCD intelligents » a été installé sur la Porsche Panamera.

La qualité et l’état des phares de la voiture ne sont pas moins importants pour la sécurité du véhicule que le fonctionnement de ses autres mécanismes. Mais quel que soit le type de phares de la voiture, vous ne pouvez pas vous asseoir derrière le volant si vous n’avez pas de permis. Le principal document de ce type est le permis de conduire. Mieux : un permis international. Vous ne l’avez pas encore ? Ne vous inquiétez pas, le traitement d’un tel permis de conduire est possible directement sur notre site web. Gagnez du temps et de l’argent – demandez un permis de conduire international dès maintenant !