Конструкция и типы фар

Ближний свет фар является главным при управлении автомобилем. Характеристики ближнего света фар должны давать ассиметричную картину ближнего света, которая выполнена в растянутом визуальном диапазоне по правой стороне дороги.
Для повышения эффективности работы фар применяют различные сложные формы (HNS, PD2). Для улучшения освещения применяют также газозарядные лампы, которые выдают света почти в 2 раза больше галогенных. Фары должны обеспечивать видимость линии раздела между поверхностями освещенными и не освещенными. Такая видимость может создаватся специальными нитями накала, которые используются в лампах (Н1, Н7,НВ4). Это позволяет получить яркость ниже, а тень выше.

Требования предъявляемые к лампам:
— уровень минимальной освещенности  (нормальная видимость)
— максимальная сила света (но не ослепляющая водителей автомобилей движущихся на встречу)

Конструктивные особенности фар.

Обычные фары должны обеспечивать качественное освещение, и такой парадокс,- чем больше размер отражателя, тем лучше качество света ближних фар. На геометрическую составляющую диапазона, действие фары увеличивается с ростом высоты установки фары. Такие требования могут быть решены благодаря использованию широких отражателей фар и большего размера.
Короткие фокусные расстояния обеспечивают широкими световыми лучами, что улучшает боковое освещение и является очень полезным на поворотах. Отражатели с плавным переходом состоят из параболоидных секций с разными фокусными расстояниями.

Однофокусные отражатели. Чтобы обеспечить повышенную эффективность светового потока на вспомогательных участках отражателей имеется 1на фокальная точка с отражателем для получения короткого фокусного расстояния. свет от вспомогательных отражателей нам дает улучшение качества бокового освещения, но не влияет на дальний. (Лампа Н4)

Многофокусные отражатели. Отличаются многофокусные отражатели тем, что участки для получения пучка света имеют большое количество фокальных точек. Распределение структур осуществляется по вертикальным участкам параболы.

Фары (отражатели типа HNS) Поверхность следующего отражателя включает много элементов. Особенностью поверхности отражателя являются неразрывности и ступенчатости на пограничных поверхностях. Это дает возможность создать такие формы поверхности отражателей, какие нам нужны, и обеспечат максимально стабильное освещение.

Фары (PES) Конструкция фар PES включает оптику для улучшения освещения. Данная оптика основывается на использовании эллиптического отражателя. В фарах PES исходящие лучи необходимо направить так, чтобы зона окружения линзы тоже выступала источником светового сигнала. Такой свет применяется с линзами небольших диаметров для того, чтобы не слепить водителей встречных автомобилей.

Освещение автомобиля К основным фарам освещения траснпортного средства можно отнести следующие: — фары ближнего света; — фары дальнего света;

Фары Litronic. Электронная световая фара характеризуется освещением с помощью ксенона (ксеноновой газоразрядной лампой). Такая лампа сочетае тв себе все преимущества, — высокую интенсивность освещения, наряду с минимальным требованиям к объему отражательной поверхности. Это делает данную

модель фары идеальной по сравнению с другими.

www.autoezda.com

Как устроены фары? | Журнал Популярная Механика

Водители задумываются о фарах только в двух случаях — когда они по той или иной причине по ночам не видят дорогу и когда их слепит встречная машина. Пока не перегорает лампа, о фарах обычно даже не вспоминают. И зря — ведь от них зависит не только комфорт, но и безопасность водителя. Да и вообще эволюция автомобильного света и устройство современной фары интересны сами по себе.

В первых автомобилях использовались самые примитивные фонари — керосиновые либо ацетиленовые. Лет сто назад на место открытого пламени вставили электрическую лампочку. С одной ее стороны имелся отполированный рефлектор, с другой — линза. Герметизации фар в то время не было, так что рефлектор очень быстро ржавел. И без того слабый свет становился еще тусклее, а главное, вокруг фары образовывался ореол, слепящий встречные автомобили. Запрет на фары этого типа ввели в 1941 году.

Лампочка h23 для ближнего/дальнего света. Компьютеризованные системы настройки в процессе сборки тщательно выверяют положение контактов и нити в каждой лампочке. При этом выдерживаются допуски не более 0,01 мм. Это значит, что, заменяя лампу, вам не потребуется заново подстраивать направление фар. Волосок для дальнего света расположен прямо в фокусе рефлектора, обеспечивая таким образом наилучшее освещение дороги. Волосок для ближнего света немного отведен от точки фокуса, исходящий от него свет обрезается в верхней части и меньше травмирует глаза встречных водителей. В конструкциях некоторых кварцевых ламп для эффективного обрезания верхних лучей используется металлический экран.

Герметичная лампа-фара мало отличается по своей сути от бытовой лампы — вольфрамовый волосок помещается в стеклянной колбе, заполненной инертным газом, но рефлектор установлен прямо внутри колбы. Эти лампы, как и обычные бытовые, постепенно теряют яркость, так как вольфрам испаряется с волоска и оседает на стенках колбы. Фары с переключением ближний/дальний свет появились только в 1920-х. До этого из-за огромных допусков тогдашней сборки все регулировки по направлению светового потока просто не имели смысла. Герметичные фары оказались весьма дешевы — в основном из-за унификации, позволявшей гнать огромные тиражи. Фары выпускали нескольких типов, и стандартизированный подход связывал руки автодизайнерам, ограничивая возможность придать машине индивидуальный облик. С 1973 года автопроизводители стали заменять лампы-фары на светильники с галогеновыми лампами.

На габаритах и стопсигналах светодиоды используются относительно давно. Это новшество развязало руки дизайнерам, позволяя оформлять фонари в любом стиле. Кроме того, светодиоды потребляют мизерные количества энергии, а загораются на 400−500 миллисекунд быстрее, чем лампа накаливания. Это не так уж мало — едущий за вами и болтающий по мобильнику раззява, при скорости около сотни км/ч будет иметь запас метров 12 чтобы успеть нажать на тормоза.

Галогеновые лампы с 1980-х — самая распространенная основа для автооптики. Это небольшая лампочка, которая вставляется внутрь сборки из рефлектора и линзы. Благодаря современным герметикам и технологии сборки сейчас рефлекторы уже почти не корродируют из-за попадания влаги внутрь. Колба лампы из термостойкого кварца позволяет поддерживать весьма высокую температуру волоска, так что по цветовому составу свет получается существенно ближе к естественному дневному. Более высокая температура означает еще и то, что лампа имеет большую световую отдачу на единицу поглощаемой энергии. С другой стороны, вольфрамовый волосок из-за этого испаряется быстрее, и чтобы этому противостоять, галогеновые лампочки заполняют теперь не только инертным газом, но и парами брома или йода. Галоген вступает в соединения с парами вольфрама, а при контакте с раскаленным волоском эти соединения снова распадаются и вольфрам оседает на том же волоске.

---

От HID («ксенон») к светодиодам

В лампах HID (High Intensity Discharge, газоразрядные высокой интенсивности, в просторечии «ксенон») вообще нет никаких волосков. Вместо них свет излучает высоковольтная дуга в атмосфере инертных газов. Для зажигания этих ламп требуется высокое напряжение и высокий стартовый ток (когда лампа уже заработала, она потребляет гораздо меньше энергии и выдает больше света, чем обычная галогеновая). Кроме того, электрическая дуга выдает более равномерный световой поток, который проще фокусировать.
Есть тут, правда, и один недостаток — на то, чтобы лампа зажглась, прогрелась и начала выдавать полную мощность, требуется несколько секунд. Поэтому в некоторых машинах лампы HID используют для ближнего света, а для дальнего оставляют обычные галогеновые. Альтернативный вариант — шторка с механическим приводом, тогда одна ксеноновая лампа может иметь распределение света под оба режима.

Тем не менее, будущее автомобильного света специалисты отдают полупроводниковым технологиям — светодиодам. Поскольку до сих пор не существует никаких стандартов на унифицированную светодиодную сборку, автопроизводителям приходится для каждой модели изготавливать оригинальную конструкцию, а это недешево. Но благодаря явным преимуществам (малый вес, стойкость к вибрациям, большие сроки эксплуатации, сверхнизкое потребление энергии) светодиоды, вероятно, вскоре вытеснят с рынка системы HID.
На дорогих машинах фары HID (ксенон) зачастую ставят в качестве штатного оборудования. На рынке запчастей и аксессуаров тоже предлагается множество разнообразных комплектов «ксенона». (Нередки даже случаи, когда аббревиатурой HID маркируют обычные галогеновые лампы — так что будьте бдительны!) В них, как правило, имеется дуговая лампа и система запуска — все как в оригинале, только посадочные места рассчитаны на то, чтобы лампа подошла к стандартной «галогеновой» фаре. Такие комплекты стоят гораздо дешевле штатных, но… Форма вольфрамовой нити накаливания существенно отличается от формы электрической дуги. В результате распределение светового потока, исходящего от такой фары, оказывается совершенно непредсказуемым. Хотя водителю такой машины дорога будет видна прекрасно, встречным водителям не позавидуешь, поэтому такие самовольные переделки считаются незаконными.

Производство таких лампочек представляет собой немалое достижение в области высоких технологий. После того как электроды запаивают в стеклянную толщу донышка, воздух отсасывают из лампы через верхушку колбы. Язычок пламени нагревает верхнюю часть лампы до размягчения, а поток жидкого азота охлаждает основание почти до -200°С. Внутрь колбы бросают гранулу замороженных газов (обычно это инертные газы плюс галоген). В тот же момент мягкую верхушку лампы закупоривают, и когда гранула испаряется, давление в колбе поднимается до 4−5 атмосфер.

Европейские и американские нормы распределения светового потока (а следовательно, и конструкции фар) несколько отличаются. Для европейского света характерна более четкая светотеневая граница с подъемом справа, световой поток направлен на дорогу и правую обочину. Такое распределение минимизирует ослепление встречных водителей и позволяет видеть «пассажирскую» обочину на большее расстояние. В американском свете светотеневая граница менее выражена, световой поток почти симметричен.

Галогеновая лампа излучает свет с температурой 3400 К (цветовая температура естественного солнечного света примерно 6000 К). Последнее время на дорогах появляются лампы с бело-голубым свечением, заметно отличающимся от привычного желтоватого. Обычно это «тюнингованные» лампочки, в которых на колбу нанесены различные покрытия для имитации света от более дорогих газоразрядных ламп. Цветовая температура действительно несколько выше, но светоотдача не повышается ни на грош, так что цель этого — только престиж.

Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№6, Июнь 2011).

www.popmech.ru

Автомобильные фары. Устройство и принцип работы.

Чем ксеноновые лампы фар отличаются от галогенных? Кто впервые применил в автомобиле лампы накаливания? Какими бывают «адаптивные» фары? Мы решили проследить весь путь эволюции автомобильных систем освещения — от ацетиленовых горелок до новейших «умных» головных систем, в которых лучи от светодиодов будут освещать дорогу по командам системы навигации.

До лампочки
До лампочки были свечи. Или масляные горелки. Но светили они настолько слабо, что ночью автомобиль было проще оставить дома, чем путешествовать «на ощупь».

Первым источником автомобильного света стал газ ацетилен — использовать его для освещения дороги в 1896 году предложил летчик и авиаконструктор Луи Блерио. Запуск ацетиленовых фар — целый ритуал. Сначала требуется открыть краник ацетиленового генератора, чтобы вода закапала на карбид кальция, который находится на дне «бочонка». При взаимодействии карбида с водой образуется ацетилен, который по резиновым трубкам поступает к керамической горелке, что находится в фокусе отражателя. Теперь шофер должен открыть стекло фары, чиркнуть спичкой — и пожалуйста, в светлый путь. Но максимум через четыре часа придется остановиться — для того, чтобы вновь открыть фару, вычистить ее от копоти и заправить генератор новой порцией карбида и воды.

Однако светили карбидные фары на славу. Например, созданные в 1908 году Вестфальской металлопромышленной компанией (так в то время называлась Hella) ацетиленовые фары освещали до 300 метров пути! Столь высокого результата удалось достичь благодаря использованию линз и параболических рефлекторов. Кстати, сам параболический отражатель еще в 1779 году изобрел Иван Петрович Кулибин — тот самый Кулибин, который создал трехколесную «самокатку» с маховиком и с прообразом коробки передач.

Первая автомобильная лампа накаливания была запатентована еще в 1899 году французской фирмой Bassee & Michel. Но вплоть до 1910 года лампы с угольной нитью накаливания были ненадежными, очень неэкономичными и требовали тяжелых батарей увеличенного размера, которые к тому же зависели от станций подзарядки: автомобильных генераторов подходящей мощности еще не существовало. И тут произошел переворот в «осветительных» технологиях — нити накаливания стали делать из тугоплавкого вольфрама (температура плавления 3410°С), который не «выгорал». Первым серийным автомобилем с электрическим светом (а еще — с электрическим стартером и зажиганием) стал Cadillac Model 30 Self Starter («самозапускающийся») 1912 года. Уже через год 37% американских автомобилей имели электроосвещение, а еще через четыре — 99%! С разработкой подходящей динамомашины исчезла и зависимость от зарядных станций.

Кстати, если вы думаете, что лампу накаливания изобрел Томас Альва Эдисон, то это не совсем так. Да, именно Эдисон всерьез занялся лампочками, когда газ в его мастерской отключили за неуплату. И именно Эдисон в 1880 году представил исчерпывающее обоснование того, что следует использовать лампы с угольной нитью накаливания, помещенной в безвоздушное пространство стеклянного шара. Эдисон придумал и цоколь. Но базовая конструкция лампы накаливания принадлежит русскому электротехнику Александру Николаевичу Лодыгину, уроженцу Тамбовской губернии. Свою разработку он представил на шесть лет раньше. Более того, исторические документы упоминают некоего немецкого часовщика Генриха Гебеля, который сумел с помощью электричества раскалить до свечения обугленное бамбуковое волокно, вставленное в стеклянную колбу, аж 150 лет назад, в 1854 году. Вот только на патент у Гебеля банально не хватило денег…

Ослепительные идеи
Впервые проблема ослепления встречных водителей возникла с появлением карбидных фар. Боролись с ней по-разному: перемещали рефлектор, выводя из его фокуса источник света, с той же целью двигали саму горелку, а также ставили на пути света различные шторки, заслонки и жалюзи. А когда в фарах засветилась лампа накаливания, в электрическую цепь при встречных разъездах даже включали добавочные сопротивления, снижавшие накал нити. Но лучшее решение предложила фирма Bosch, в 1919 году создавшая лампу с двумя нитями накаливания — для дальнего и ближнего света. К тому времени уже был придуман рассеиватель — покрытое призматическими линзами стекло фары, отклоняющее свет лампы вниз и по сторонам. С тех пор перед конструкторами стоят две противоположные задачи: максимально осветить дорогу и не допустить ослепления встречных водителей.

Увеличить яркость ламп накаливания можно, подняв температуру нити. Но при этом вольфрам начинает интенсивно испаряться. Если внутри лампы вакуум, то атомы вольфрама постепенно оседают на колбе, покрывая ее изнутри темным налетом. Решение проблемы нашли во время Первой мировой войны: с 1915 года лампы стали заполнять смесью аргона и азота. Молекулы газов образуют своебразный «барьер», препятствующий испарению вольфрама. А следующий шаг был сделан уже в конце 50-х годов: колбу стали наполнять галогенидами, газообразными соединениями йода или брома. Они «связывают» испаряющийся вольфрам и возвращают его на спираль. Первую галогенную лампу для автомобиля представила в 1962 году Hella — «регенерация» нити позволила поднять рабочую температуру с 2500 К до 3200 К, что увеличило светоотдачу в полтора раза, с 15 лм/Вт до 25 лм/Вт. При этом ресурс ламп вырос вдвое, теплоотдача снизилась с 90% до 40%, а размеры стали меньше (галогенный цикл требует близости нити и стеклянной «оболочки»).

А главный шаг в решении проблемы ослепления был сделан в середине 50-х — французская фирма Cibie в 1955 году предложила идею асимметричного распределения ближнего света для того, чтобы «пассажирская» обочина освещалась дальше «водительской». И через два года «асимметричный» свет в Европе был узаконен.

Де_формация
На протяжении многих лет фары оставались круглыми — это наиболее простая и дешевая в изготовлении форма параболического отражателя. Но порыв «аэродинамического» ветра сначала «задул» фары в крылья автомобиля (впервые интегрированные фары появились у Pierce-Arrow в 1913 году), а затем превратил круг в прямоугольник (прямоугольными фарами оснащался уже Citroen AMI 6 1961 года). Такие фары были сложнее в производстве, требовали больше подкапотного пространства, но вместе с меньшими вертикальными габаритами имели большую площадь отражателя и увеличенный светопоток.

Чтобы заставить такую фару ярко светить при меньших габаритах, следовало придать параболическому отражателю (в прямоугольных фарах — усеченный параболоид) еще большую глубину. А это было чересчур трудоемко. В общем, привычные оптические схемы для дальнейшего развития не годились. Тогда английская фирма Lucas предложила использовать «гомофокальный» отражатель — комбинацию двух усеченных параболоидов с разными фокусными расстояниями, но с общим фокусом. Одним из первых новинку примерил Austin-Rover Maestro в 1983 году. В том же году фирма Hella представила концептуальную разработку — «трехосные» фары с отражателем эллипсоидной формы (DE, DreiachsEllipsoid). Дело в том, что у эллипсоидного отражателя сразу два фокуса. Лучи, выпущенные галогенной лампой из первого фокуса, собираются во втором, откуда направляются в собирающую линзу. Такой тип фар называют прожекторным. Эффективность «эллипсоидной» фары в режиме ближнего света превосходила «параболическую» на 9% (обычные фары отправляли по назначению лишь 27% света) при диаметре всего в 60 миллиметров. Эти фары предназначались для противотуманного и ближнего света (во втором фокусе размещался экран, создающий асимметричную светотеневую границу). А первым серийным автомобилем с «трехосными» фарами стала «семерка» BMW в конце 1986 года. Еще через два года эллипсоидные фары стали просто супер! Точнее — Super DE, как называла их Hella. На этот раз профиль отражателя отличался от чисто эллипсоидной формы — он был «свободным» (Free Form), рассчитанным таким образом, чтобы основная часть света проходила над экраном, отвечающим за ближний свет. Эффективность фар возросла до 52%.

Дальнейшее развитие отражателей было бы невозможно без математического моделирования — компьютеры позволяют создавать самые сложные комбинированные рефлекторы. Взгляните, к примеру, в «глаза» таких машин, как Daewoo Matiz, Hyundai Getz или «молодая» Газель. Их отражатели поделены на сегменты, каждый из которых имеет свой фокус и фокусное расстояние. Каждая «долька» многофокусного отражателя отвечает за освещение «своего» участка дороги. Свет лампы используется почти полностью — за исключением разве что торца лампы, прикрытого колпачком. А рассеиватель, то есть стекло с множеством «встроенных» линз, теперь не нужен — отражатель сам отлично справляется с распределением света и созданием светотеневой границы. Эффективность таких фар, называемых отражающими, близка к прожекторным.

Современные отражатели «формируют» из термопластика, алюминия, магния и термосета (металлизированного пластика), а накрывают фары не стеклами, а поликарбонатом. Впервые пластиковый рассеиватель появился в 1993 году на седане Opel Omega — это позволило снизить массу фары почти на килограмм! Но зато поликарбонатные «стекла» гораздо хуже сопротивляются истиранию, нежели стекла настоящие. Поэтому щеточных очистителей фар, которые еще в 1971 году предложил Saab, больше не делают…

Вековое господство лампы накаливания близится к концу. Достойно «завершить карьеру» ей помогают благородные газы криптон и ксенон. Последний считается одним из лучших наполнителей для ламп накаливания — с ксеноном можно поднять температуру нити вплотную к точке плавлению вольфрама и приблизить свет по спектру свечения к солнечному.

Но наполненные ксеноном обычные лампы накаливания — это одно. А «ксенон» с ярким голубым свечением, который применяют на дорогих автомобилях, — это принципиально другое. В ксеноновых газоразрядных лампах светится не раскаленная нить, а сам газ — вернее, электрическая дуга, которая возникает между электродами при газовом разряде при подаче высоковольтного напряжения. Впервые такие лампы (Bosch Litronic) были установлены на серийном BMW 750iL в 1991 году. Газоразрядный «ксенон» на голову эффективнее самых совершенных ламп накаливания — на бесполезный нагрев здесь расходуется не 40% электроэнергии, а всего 7—8%. Соответственно, газоразрядные лампы потребляют меньше энергии (35 Вт против 55 Вт у галогенных) и светят при этом вдвое ярче (3200 лм против 1500 лм). А поскольку нити нет, то и перегорать нечему — ксеноновые газоразрядные лампы служат гораздо дольше обычных.

Но устроены газоразрядные лампы сложнее. Главная задача — зажечь газовый разряд. Для этого из 12 «постоянных» вольт бортовой сети нужно получить короткий импульс из 25 киловольт — причем переменного тока, с частотой до 400 Гц! Для этого служит специальный модуль зажигания. Когда лампа зажглась (для разогрева требуется некоторое время), электроника снижает напряжение до 85 вольт, достаточных для поддержания разряда.

Сложность конструкции и инерция при зажигании ограничили первоначальное применение газоразрядных ламп режимом ближнего света. Дальний светил по старинке — «галогенкой». Объединить ближний и дальний свет в одной фаре конструкторы смогли через шесть лет, причем существует два способа получить «биксенон». Если используется прожекторная фара (как та, что придумала Hella), то переключение режимов света осуществляется экраном, находящимся во втором фокусе эллипсоидного отражателя: в режиме ближнего света он отсекает часть лучей. При дальнем экран прячется и не препятствует световому потоку. А в отражающем типе фар «двойное действие» газоразрядной лампы обеспечивается взаимным перемещением рефлектора и источника света. В итоге вслед за фокусным расстоянием изменяется и светораспределение.

Но по данным французской фирмы Valeo, применив отдельные газоразрядные лампы для ближнего и дальнего света, можно достичь на 40% лучшей освещенности, чем у «биксенона». Правда, модулей зажигания требуется уже не два, а четыре — такие фары имеет дорогой Volkswagen Phaeton W12.

Однако будущее газоразрядных ламп вовсе не такое яркое, как излучаемый ими свет. Наибольший успех специалисты прочат светодиодам.
Светодиод — это полупроводниковый прибор, излучающий свет при прохождении тока. До начала 90-х их автомобильное применение ограничивалось индикацией — уж слишком низкой была светоотдача. Однако уже в 1992 году Hella оснастила «трешку» BMW Cabrio центральным стоп-сигналом на основе светодиодов, и сегодня они все шире используются в задних фонарях в качестве «габаритов» и стоп-сигналов. Светодиоды срабатывают на 0,2 секунды быстрее традиционных лампочек, тратят меньше энергии (для стоп-сигналов — 10 Вт против 21 Вт) и отличаются почти неограниченным сроком службы

Но для того, чтобы заменить лампы светодиодами в фарах головного света, нужно преодолеть ряд препятствий. Во-первых, даже самые лучшие светодиоды по эффективности пока сопоставимы только с галогенными лампами (светоотдача — около 25 люменов на ватт). При этом они дороже и требуют специальной системы охлаждения — ведь это такие же полупроводниковые приборы, как и процессоры компьютеров. Но разработчики уверяют, что к 2008 году светоотдача диодов достигнет уже 70 лм/Вт (у нынешнего «ксенона» — 90 лм/Вт). Так что первые серийные светодиодные фары могут появиться в 2010 году. А пока полупроводникам поручают второстепенные функции — например, постоянный «дневной свет», как это сделала Hella, расположив в каждой фаре Audi A8 W12 по пять светодиодов.

Период адаптации
Попытки повернуть фары автомобиля вслед за рулем люди начали предпринимать сразу после появления самих фар. Ведь это удобно — освещать ту часть дороги, куда ты едешь. Однако механическая связь фар и руля не позволяла соотносить угол поворота лучей со скоростью движения, и правила начала века «адаптивный» свет просто запрещали. Попытку возродить оригинальную идею осуществила фирма Cibie. В 1967 французы представили первый механизм динамической регулировки угла наклона фар, а через год на Citroen DS начали ставить поворотные фары дальнего света.

Теперь идея поворотного освещения возрождается — на новом, «электронном», уровне. Самое простое решение — дополнительная «боковая» лампочка, которая загорается при повороте руля или включенном «поворотнике» на скорости до 70 км/ч. Подобные фары имеют, к примеру, Audi A8 (первое применение) и Porsche Cayenne. Следующая ступень — действительно поворотные фары. В них биксеноновый прожектор с учетом скорости движения, угла поворота руля и угловой скорости автомобиля вокруг вертикальной оси («датчик поворота») поворачивается вслед за рулем в пределах 22° — на 15° наружу и на 7° внутрь. Такими фарами оснащаются и BMW, и Mercedes, и Lexus, и даже Opel Astra. Третий вариант «адаптивного» света — комбинированный. На высоких скоростях активен только поворотный прожектор, а в медленных поворотах или при маневрировании «подключается» статическое освещение (оно имеет больший угол охвата — до 90°). Такими фарами оснащен Opel Signum.

Но, пожалуй, самая интересная из разработок — это VARILIS: система, которую Hella разрабатывает вместе с несколькими автопроизводителями. Сокращение расшифровывается как Variable Intelligent lighting system. Одна из вариаций — система VarioX, которая позволяет фаре работать в пяти режимах света. Для этого в «ксеноновом» прожекторе вместо экрана, включающего ближний свет, находится цилиндр сложной формы. Смена режимов света происходит при вращении цилиндра. Так, например, в городе фары светят близко, но широко, а на трассе ближний свет немного изменяет форму пучка — для большей дальнобойности. Ожидается, что к серийному производству VarioX будет готов в 2006 году. А чуть позже европейские правила позволят связать фары с системой GPS. Одной из первых такую разработку представила BMW в 2001 году. Вспомните концепт-кар X-Coupe с асимметричным дизайном. Фары у него поворачивались по команде GPS-навигатора с учетом скорости движения, угла поворота руля и бокового ускорения. А еще навигационная система позволит «предугадывать» повороты и давать команду на автоматическое изменение светораспределения, скажем, при пересечении английской границы — ведь система VarioX позволяет и это!

А следующий шаг — объединение головного света и систем ночного видения. Но это — тема отдельного разговора…


Америка — Европа
Подход к системам освещения в Старом Свете и за океаном различается кардинально. Начнем с того, что американские законы вплоть до 1975 года запрещали использование фар не круглой формы и галогенных ламп! Причем в Штатах лампа и фара были объединены в одно целое — лампы-фары за океаном использовали с 1939 года. Преимущество у таких приборов было одно — герметичность лампы-фары позволяла покрывать поверхность рефлектора серебром, отражающая способность которого достигает 90% (против 60% у распространенных в те времена хромированных рефлекторов). Но менять лампу-фару, естественно, приходилось целиком.

А главное отличие — в Европе с 1957 года принято асимметричное светораспределение с лучшим освещением «пассажирской» обочины и с четкой светотеневой границей. Но в Америке использование фар с границей света и тени разрешили только с 1997 года. Разрешили, но не потребовали! Свет «американских» фар распределяется почти симметрично, вовсю ослепляя встречных водителей. К тому же американцы регулируют фары только по вертикали. А еще в США и Канаде отсутствует единый порядок сертификации приборов освещения. Каждый производитель лишь гарантирует соответствие своих фар федеральному стандарту по безопасности движения транспортных средств (FMVSS), а подтверждать это приходится, например, в случае аварии по вине световых приборов. Лампочка противотуманной фары

Предполагается, что официально импортируемые из США автомобили проходят проверку на соответствие европейским нормам. «Американские» фары маркируются аббревиатурой DOT (Department Of Transport, Министерство транспорта), а «европейские» — буквой «Е» в кружочке с цифрой-кодом страны, где фара одобрена для использования (Е1 — Германия, Е2 — Франция, и т.д.).

Следует учесть, что при прохождении техосмотра в России «американские» фары и головная оптика «праворульных» машин могут создать проблемы, так как нормативный документ, ГОСТ Р 51709–2001, регламентирует «левоасимметричное» распределение света и четкую светотеневую границу.
Н1 — D2: ход конем

Автомобильные лампы отличаются, как правило, конструкцией цоколя и светоотдачей. Например, в двухфарных системах чаще всего используются лампы Н4 — с двумя нитями накаливания, для дальнего и для ближнего света. Их световой поток — 1650/1000 лм. В «противотуманках» светят лампы Н8 — однонитевые, со светопотоком в 800 лм. Другие однонитевые лампы Н9 и НВ3 могут обеспечивать только дальний свет (светопоток 2100 и 1860 лм соответственно). А «универсальные» однонитевые лампы Н7 и Н11 могут использоваться и для ближнего, и для дальнего света — в зависимости от того, в каком отражателе они установлены. И как всегда, качество лампы зависит от конкретного производителя, оборудования, концентрации и типов газов (например, лампы Н7 и Н9 иногда заполняют не галогенами, а ксеноном).

У газоразрядного «ксенона» другие обозначения. Первыми ксеноновыми лампами были приборы с индексами D1R и D1S — они были объединены с модулем зажигания. А за индексами D2R и D2S скрываются газоразрядные лампы второго поколения (R — для «отражающей» оптической схемы, S — для прожекторной).

sanekua.ru

Виды передних фар: Разъяснение

Разновидности передней автомобильной оптики.

 

Есть множество неправильных представлений, когда дело доходит до передних фар. Учитывая, что фары являются одними из самых важных особенностей автомобилей, многие думают, что о передней оптике нет дезинформации. Ведь казалось, автомобильная передняя оптика имеет простую и понятную конструкцию. Тем не менее, в автопромышленности существует множество видов конструкций передних фар, что вызывает путаницу. В этой статье я хочу прояснить все заблуждения и объяснить конструкцию различных фар в настоящее время.

 

И так я разделил статью на три части: 

 

— Корпус и конструкция передних фар

 

— Лампы

 

— Другая соответствующая информация / Разное

 

РАЗДЕЛ 1: Корпус и конструкция передних фар 

Корпус фары это та часть оптики, внутри которой установлена лампа освещения. Как вы знаете на современном рынке автомобилей существует множество различных ламп освещения, начиная от обычной галогеновой, и заканчивая лазерными технологиями. От того какая лампа освещения стоит в передней оптике, зависит и конструкция корпуса фары. 

 

Отражатель

 

Фары с отражателями, установленные в корпусе передней оптики на сегодняшний день являются самыми распространёнными в автопромышленности. Хотя в настоящий момент наблюдается тенденция замещения фар с отражателями на линзованную оптику. Я не собираюсь утомлять вас наукой о том, как работает автомобильная фара. Если кратко, то внутри фары рядом с отражателем, как правило, установлена лампа освещения. Свет, который излучает фара, отражается от хромированной краски, которая нанесена на отражатель. В итоге свет лампы, отражаясь от хромированной поверхности, выходит на дорогу.

 

Смотрите также: Американец сравнил три вида фар в практическом соревновании: Галогенные, Ксеноновые и Светодиодные

 

Как правило, галогеновая автомобильная лампа также имеет небольшой участок хрома или защитного покрытия из другого материала (как правило, размещен на переднем торце лампы), который препятствует попаданию прямых лучей света в глаза водителей встречных автомобилей. В итоге лампа излучает свет не сразу на дорогу, а попадает в отражатель, который рассеивая лучи света, отправляет их на дорогу. 

 

Недавно казалось, что этот тип ламп в скором времени исчезнет из автопромышленности. Особенно, после того как появились ксеноновые лампы. Но в итоге сегодня галогеновые лампочки для автомобилей по-прежнему являются самыми распространенными в автомобильном мире. 

 

Линза 

Фары с линзами внутри в настоящий момент постепенно отбирают популярность у оптики с отражателями. Напомним, что впервые линзованные фары появились на дорогих люксовых автомобилях. Но затем по мере удешевления технологий, передняя линзованная оптика стала появляться и на обычных не дорогих транспортных средствах.

 

Что же из себя представляет линзованная передняя оптика? Как правило, этот вид фар вместо отражателей используют линзы (специальная оптическая колба, которая не отражает излучаемый свет от ламп на дорогу, а по сути, с помощью проекции передает освещение на дорогу).

 

В настоящий момент существует огромное количество различных типов линз и конструкций линзованных передних фар. 

Но смысл работы линзованной оптики одинаков. Что же такое линза в передней фаре и как она работает?

Дело в том, что лизнованные фары формируют пучок света для освещения дороги совершенно по-другому в отличие от оптики с отражателями. 

Например, внутри линзы также есть отражатель с хромированным покрытием, который отражает свет от лампы. Но в отличие от обычного отражателя, структура линзованного отражателя создана таким образом, чтобы не направлять свет на дорогу, а собирать его в специальном месте внутри фары – на специальной металлической пластине. Эта пластина, по сути, собирает свет в единый пучок и перенаправляет его в линзу, которая в свою очередь и проецирует направленный пучок света на дорогу. 

 

Как правило, линзовання фара обеспечивает превосходную светоотдачу с резкой линией среза и сфокусированным светом. 

 

РАЗДЕЛ 2: Лампы 

Как мы уже сказали, самым главным в любой фаре является источник света. Самым распространенными источниками света в автомобильных фарах являются галогенные лампы накаливания.

Галогенная лампа представляет собой вакуумную стеклянную колбу, в которой содержится газ галогенов (брома или йода) и специальная нить накаливания. Благодаря газу нить накаливания служит намного дольше. Также благодаря галогенному газу повышается температура накаливания, что соответственно влияет на яркость свечения. 

 

Галогенные лампы

 

Галогенные лампы являются наиболее распространенным видом ламп накаливания в автопромышленности. В настоящий момент есть множество различных по конструкции галогенных фар в зависимости от вида и типа использования отражателей и линз в передней оптики. 

 

К сожалению, свечение большинства автомобильных галогенных ламп дает желтоватый оттенок. Так что обычные автомобильные фары, в которых установлены обычные галогенные лампы, выглядят довольно таки скучно. 

 

Ксеноновые лампы / HID лампы

 

HID / ксеноновые лампы накаливания по меркам истории автопромышленности пришли в автомир относительно недавно по сравнению с галогенными лампами. Ксеноновые лампы по технологии работы, более сложные, чем обычные лампы накаливания. Соответственно этот вид ламп имеет более сложную конструкцию.

 

Например, в ксеноновой лампе электрическая дуга находится в стеклянной кварцевой колбе заполненной газом (ксенон). 

Ксеноновые лампы, в отличие от галогенных, дают белый или голубоватый свет. В итоге свечение ксеноновых фар ближе к естественному дневному освещению.

 

В результате этот вид фар обеспечивает превосходную светоотдачу. Также внешне свечение ксеноновой оптики выглядит шикарно и стильно, чем свечение галогенной оптики. Но не все в нашем мире идеально. Ксеноновые лампы, несмотря на то, что их срок службы значительно превышает галогенные лампы, со временем тускнеют. То есть яркость свечения уменьшается. Также не стоит забывать, что ксеноновые лампы стоят значительно дороже по сравнению с обычными лампами. Кроме того, для работы ксеноновых ламп требуется специальное дополнительное оборудование (блок-расжига и т.п.). 

 

Светодиодные лампы

 

Это новейший вид автомобильных фар. Стоит отметить, что еще совсем недавно светодиоды не применялись в качестве ближнего и дальнего освещения дороги. Первое время автопроизводители использовали светодиоды только вместо дневных ходовых огней (габаритные огни освещения), а также для освещения в салоне и подсветки кнопок.  

 

И только недавно на авторынке стали появляться автомобили, в фарах которых вместо галогенных или ксеноновых ламп стали использоваться светодиодные блок-лампы, установленные, как правило, в линзованную оптику. 

 

Главное достоинство светодиодов в их минимальном энергопотреблении. В том числе одно из главных преимуществ светодиодов в их долгом сроке службы. 

Большинство светодиодных ламп дают белое свечение, которое также как и в ксеноновых лампах приближено к дневному естественному источнику свечения. 

 

Правда со временем светодиодные лампы могут тускнеть, что естественно сказывается на качестве освещения. Главный минус светодиодных ламп это их стоимость. Также во многих современных автомобилях светодиодные лампы встроены в единую колбу или плату. Поэтому для замены даже одной лампы может понадобиться дорогостоящий ремонт всей фары.

В некоторых случаях придется приобретать новую оптику. Но так как светодиоды имеют очень долгий срок службы, то даже сегодня применение светодиодного освещения дороги экономически оправдано.

 

Лазеры (будущее)

 

В настоящий момент ряд автомобильных компаний уже начали внедрять на некоторые дорогие модели новое поколение оптики, которая оснащается в качестве источников света инновационными лазерами.

 

Правда пока что лазерная оптика в автопромышленности еще остается большой редкостью из-за большой себестоимости изготовления подобной оптики. 

 

Так как же устроена лазерная оптика? На самом деле в лазерных фарах также применяются светодиоды, которые под воздействием лазера выдают более равномерное и яркое свечение. Так, световой поток обычных светодиодов составляет 100 люменов, когда как в лазерной оптике светодиоды выдают 170 люменов.

 

Главное преимущество лазерных фар в их энергопотреблении. Так по сравнению со светодиодной автомобильной оптикой, лазерные фары со светодиодами потребляют в два раза меньше энергии. 

 

Еще одно преимущество лазерных фар, размер применяемых диодов. Например, лазерный светодиод, размер которого в сто раз меньше обычного светодиода, выдает тот же уровень свечения. В итоге это позволяет автопроизводителям уменьшить размер фар без потери качества освещения автодороги.

 

К сожалению, в наши дни лазерные источники света в автопромышленности стоят очень и очень дорого. Так что в ближайшее время лазерная оптика не будет использоваться массово. Но в будущем, скорее всего, лазерные фары постепенно вытеснят все традиционные источники освещения автомобилей.

 

РАЗДЕЛ 3: Другая важная информация / Разное 

 

Теперь, когда мы рассмотрели все различные типы технологий передней автомобильной оптики, пришло время поговорить о некоторых возникающих вопросах. Так например давайте узнаем можно ли использовать в галогеновых фарах ксеноновые лампы и наоборот? 

 

Как правило, для использования ксеноновых ламп передняя оптика должна быть оснащена линзой, которая проецирует свет на дорогу. Также ксеноновая оптика обязательна, как правило, оснащается корректором фар.

В основном в наши дни используется автоматический корректор фар, который изменяет угол наклона линзы, с целью обезопасить встречных водителей от яркого дневного света ксеноновых фар. Угол изменяется в зависимости от количества пассажиров внутри.  В том числе все ксеноновые фары должны обязательно быть оборудованы омывателем оптики, поскольку ксеноновый источник света не эффективен при грязных фарах. 

 

Смотрите также: Почему в автомобилях задние фонари красного цвета?

 

Что касаемо галогеновых ламп, то они в отличие от ксеноновых могут быть установлены в линзованную оптику. А как же светодиоды? Так как светодиодные лампы, как правило, имеют направленный источник света, то устанавливать их в фару с обычными отражателями не безопасно, так как в этом случае эффективность освещения дороги будет низкой. Поэтому большинство автопроизводителей оснащает светодиодную оптику линзами, которые проецируют свет от светодиодов на дорогу. Подробней об этом ниже:

 

Можно ли установить ксеноновые лампы в обычные фары с отражателями?

 

В принципе можно, но ничего хорошего из этого не выйдет. Во-первых, согласно Российскому законодательству применения ксеноновых ламп в фарах с отражателями категорически запрещено, поскольку это создает опасность встречным водителем на дороге, которые могут быть ослеплены ярким источником света ксеноновых ламп рассеянного отражателями фар.

 

 

В итоге, установив в фары с отражателями ксеноновые лампы, вы получите только внешнее красивое свечение. Но освещение дороги будет намного хуже, чем при использовании галогенных ламп, поскольку для ксеноновых источников освещения необходима линзованная оптика. Кроме того, ксеноновые лампы, установленные в отражатель, отвратительно освещают дорогу в дождливую погоду. 

 

В том числе, хотим отметить, что ксеноновые лампы в короткий срок выжгут хромированное напыление ваших отражателей. В итоге, даже установив в последующем снова галогенные лампы, ваши фары будут светить уже не так эффективно как прежде.

 

Какая ответственность за установку ксеноновых ламп в фары с отражателями?

 

Как мы уже сказали установка ксеноновых источников света в автомобильные фары, оборудованные отражателями под галогеновые лампы, запрещено.

 

Так, в соответствии с частью 3 статьи 12.5 КоАП РФ, управление транспортным средством, на передней части которого установлены световые приборы с огнями красного цвета или световозвращающие приспособления красного цвета, а равно световые приборы, цвет огней и режим работы которых не соответствуют требованиям Основных положений по допуску транспортных средств к эксплуатации и обязанностей должностных лиц по обеспечению безопасности дорожного движения влечет лишения водительских прав сроком от 6 месяцев до 1 года с конфискацией ксенонового оборудования и ламп. 

 

То есть, другими словами, если вы не законно установите на свою машину ксеноновые лампы в фары, которые не предназначены для данного вида источников света, то вас не оштрафуют, а сразу лишат водительского удостоверения, а после окончания срока лишения вам предстоит пересдать теоретический экзамен. 

 

Можно ли установить светодиодные лампы в линзу ксеноновой фары?

 

Теоретически можно. Но придется покупать и ставить либо Китайский вариант, который вряд порадует вас качеством освещения дороги и долговечностью, либо вам предстоит разбирать фару и устанавливать другую блок-линзу. В последнем варианте качество освещения действительно будет лучше и возможно даже эффективнее ксеноновых источников света. Но опять же если вы купите качественные светодиодные лампы и блок-линзу под них, которая стоит немаленьких денег. 

 

Что касаемо законодательства, то в настоящий момент нет прямого запрета на использования в обычных фарах светодиодных ламп ближнего и дальнего света. Также не существует пока единых стандартов и ГОСТов, которые предписывали бы правила установки и использования на транспортных средствах светодиодных источников ближнего и дальнего освещения.

 

В настоящий момент правила и стандарты только разрабатываются. Так что в ближайшем будущем, скорее всего, все произойдет точно также как ксеноновыми лампами. Вспомните, что творилось на Российских дорогах еще 10 лет назад, когда каждый второй автомобиль был оснащен не заводским ксеноном. Сегодня та же картина.

 

На дороге каждый день становится все больше автомобилей с незаводскими светодиодными лампами ближнего и дальнего света, когда как большинство владельцев автомобилей, оснащенных фарами с обычными отражателями, больше не используют ксеноновые источники освещения, опасаясь лишиться прав (правда многие уже поняли, что «колхозный» ксенон реально снижает безопасность на дороге).

 

Так что использовать в отражателях или линзах под ксенон светодиодные лампы также опасно, как и «колхозный» ксенон, поскольку светодиодная лампа не будет освещать дорогу эффективно в отражателе или в линзе, предназначенную под ксеноновую лампу.

 

Помните, что под светодиоды также нужен специальный прожектор (блок-линза со специальным оборудованием, которое собирает свет от светодиодной лампы в пучок и направляет его в линзу-стекло).

 

Что такое Би-Ксенон?

 

Термин Би-Ксенон означает, что автомобиль оснащен единой ксеноновой лампой, которая выполняет работу, как источник ближнего света, так и источник дальнего света. Те же машины, которые не оснащены Би-Ксеноновыми фарами, как правило, оборудованы либо галогенными лампами, либо комбинированными источниками света (ближний свет: ксеноновые лампы, дальний свет: обычная галогенная лампа накаливания).

 

В автопромышленности распространены два вида Би-ксеноновых фар.

 

Первый вид использует специальную шторку в линзе, расположенную вне колбы ксеноновой лампы. В итоге при включении дальнего света шторка направляет источник света в отражатель, который далее отправляет свет в линзу в спектре свечения для дальнего света.

 

При втором виде Би-ксеноновых фар используется специальная Би-ксеноновая лампа, которая например, при включении дальнего света самостоятельно сдвигает колбу свечения лампы относительно отражателя встроенного в линзу. В итоге свет на дорогу проецируется в спектре ближнего освещения.

 

Какие фары лучше: Галогеновые, Ксеноновые или Светодиодные?

В настоящий момент существует большие споры по этому поводу. Как говорится, сколько людей, столько и мнений. Тем не менее, сегодня уже точно известно, что галогеновые лампы не выдерживают никакой конкуренции по сравнению с ксеноновыми и светодиодными источниками искусственного света.

 

Смотрите также: Автомобильные фары будущего

 

Но это не говорит о том, что галогеновые лампы исчезнут из автопромышленности в ближайшем будущем. Дело в том, что, несмотря на существенное снижение себестоимости ксеноновой и светодиодной оптики, галогеновые фары в настоящий момент, остаются самыми дешевыми в автопромышленности. Именно поэтому многие автопроизводители пока не собираются отказываться от их применения. 

 

Тем не менее, в будущем конечно галогенные фары неизбежно исчезнут из автомира. Произойдет это тогда, когда себестоимость установки на новые автомобили ксеноновой или светодиодной оптики будет сопоставима с галогенными фарами. 

 

Сравнивая же ксеноновые и светодиодные лампы, то конечно светодиодная оптика имеет массу преимуществ перед ксеноновыми фарами. Но пока что ксеноновая оптика обходится автопроизводителям намного больше ксеноновых фар. И это, несмотря на то, что светодиодная оптика не нуждается в блоках розжига и в системе омывателя фар.

 

Да, конечно, освещение светодиодных фар не намного эффективней ксеноновой оптики, но, тем не менее, в ближайшем будущем мы думаем светодиодное освещение будет появляться даже на недорогих автомобилях. В итоге со временем ксеноновая оптика также плавно исчезнет из автопромышленности.  Так что добро пожаловать в новый век автомобильного освещения, который можно назвать эпохой светодиодов и лазерных технологий.

 

Скорее всего, этот неизбежный переход на светодиоды дает производителям возможность разрабатывать электрические автомобили, в которых вопрос потребления электроэнергии стоит очень остро. Так светодиоды и лазерные источники освещения потребляют значительно меньше энергии, чем галогенные или ксеноновые лампы, то естественно развитие электрических автомобилей не может быть без разработок новых видов освещения с низким потреблением энергии.

 

Мы не раз публиковали материалы, которые позволяют вам сравнить различные технологии передней автомобильной оптики, а также узнать какой вид автомобильных фар лучше. Вот список ссылок, по которым вы можете узнать по этой теме более подробней:

 

Американец сравнил три вида фар в практическом соревновании: Галогенные, Ксеноновые и Светодиодные

 

Что будет если заменить галогенные лампы в фарах на светодиодные

www.1gai.ru

Эволюция автомобильных фар: от керосина до светодиода

Сегодня в это сложно поверить, но на первых автомобилях устройств, которые сейчас официально именуются «световыми приборами», не было вовсе! Езда на «самобеглых экипажах» во времена Готтлиба Даймлера и Карла Бенца была весьма рискованным занятием и в светлое время суток. А уж о том, чтобы ездить ночью, мало кто помышлял.

Фото: Oldmotor.com; Media.daimler.com

Однако с началом эры массового распространения автомобилей проблему освещения дороги непосредственно перед движущейся машиной решать было просто необходимо!..

«Керосинки»

Первые автомобильные фары представляли собой просто-напросто керосиновые лампы. Их главными преимуществами на тот момент была простая, как правда, конструкция, а также возможность максимальной унификации со светильниками, массово распространенными в быту.

Фото: Oldmotor.com

На этом, однако, все плюсы «керосинок» для автомобилиста заканчивались, поскольку со своей основной задачей такие фары справлялись отвратительно. Они не столько освещали путь перед машиной, сколько обозначали ее присутствие на дороге. На автомобилях тех лет применялись также масляные светильники, и по эффективности они соответствовали «керосинкам». Замена им была разработана весьма быстро.

С паровоза на автомобиль

В 1896 году, всего через 10 лет после того, как Карл Бенц получил патент на свой первый автомобиль, авиаконструктор Луи Блерио предложил использовать на машинах ацетиленовые фары. Аналогичной конструкции прожекторы активно применялись в то время на… паровозах!

Фото: Tomislav Medak/Wikipedia.org

Дорогу такие фары освещали уже вполне сносно, но активное их использование сопровождалось для водителя «танцами с бубном». Чтобы включить головной свет, нужно было открыть кран подачи ацетилена, затем открыть стеклянные колпаки самих фар и, наконец, зажечь спичкой горелки. Ацетилен при этом вырабатывался прямо на ходу: в отдельном баке, разделенном на два отсека, в который перед поездкой нужно было засыпать карбид кальция и залить воду.

Ацетиленовые светильники, к слову, применяются до сих пор. Например, на расположенных в отдаленных районах маяках – в случае, если для них невозможно или невыгодно вести отдельную линию электропередачи или ставить автономный генератор.

Плюс электрификация всех авто

Хорошо знакомые нам электрические фары стали широко применяться на автомобилях с начала 20-х годов XX века. Впрочем, на моделях класса «люкс» их начали использовать даже раньше: с середины 10-х гг. – практически сразу после изобретения. Одними из первых электрофары в стандартной комплектации получили Cadillac Model 30 и легендарный Rolls-Royce Silver Ghost.

Фото: Carsguide.com.au

По сути, первые подобные фары представляли собой электрические прожекторы, и с основной своей задачей они, естественно, справлялись на ура. Возникла, однако, другая проблема: водители, ехавшие ночью встречными курсами, нещадно ослепляли друг друга. Так появились первые корректоры фар, причем разных типов: рычажные, тросовые, гидравлические. Некоторые производители выводили на переднюю панель рычажок реостата, которым водитель мог отрегулировать яркость ламп.

До чего дошел прогресс…

На первый взгляд современные автомобильные фары далеко «уехали» от прожекторов начала 20-х. Отчасти это действительно так, но… Как говорят в Одессе, вы будете смеяться: в целом конструктивная схема фар головного света и сегодня остается той же! Они по сию пору состоят из корпуса, отражателя, рассеивателя и лампы – источника света.

Прогресс, однако, на месте не стоит, и в рамках этой нехитрой принципиальной схемы конструкция автомобильной фары регулярно дополнялась важными элементами, делавшими ее все более функциональной, долговечной, удобной и безопасной в использовании.

Так, в 1919 году компания Bosch представила лампу с двумя нитями накаливания. Вкупе с изобретенным к тому временем рассеивателем это был важный шаг на пути решения проблемы, над которой бились конструкторы все предыдущие десятилетия: как эффективно освещать дорогу и при этом не слепить встречных?

В середине 50-х французская фирма Cibie предложила революционное по тем временам решение, применяемое до сих пор. Идея состояла в создании асимметричного пучка света, чтобы со стороны водителя фары светили ближе, чем со стороны пассажира. С 1957 года подобное распределение света входит во все европейские технические регламенты для автомобилей массового производства.

В 1962 году компания Hella представила первую автомобильную галогенную лампу. Колба такой лампы заполняется галогенидами – газообразными соединениями йода или брома, препятствующими активному испарению вольфрама с нити накаливания. В итоге светоотдача «галогенки» выросла в полтора раза по сравнению с лампами прежних поколений, ресурс – сразу вдвое, снизилась теплоотдача, да еще и сама лампа стала гораздо компактнее! Галогенные лампы до сих пор остаются «золотым стандартом» в области автомобильной светотехники.

Citroen AMI: один из первых в мире серийных автомобилей с прямоугольными фарами.

Примерно в те же годы стали производиться автомобили с фарами прямоугольной формы. Затем, с внедрением технологий компьютерного моделирования, конструкторы получили возможность создавать комбинированные рефлекторы сложной формы: с делением на сегменты, каждый из которых по-разному фокусирует световой пучок.

В 1993 году Opel впервые применил на массовом автомобиле (модель Omega) пластиковый поликарбонатный рассеиватель. Это улучшило светопропускание фары и радикально снизило ее общую массу: почти на килограмм.

В конце 90-х – начале 2 000-х началось широкое применение так называемых поворотных фар, световой пучок в которых направлялся вправо/влево вслед за соответствующим поворотом рулевого колеса. Первые эксперименты в этом направлении начались практически сразу после изобретения электрических фар. Однако вскоре попали чуть ли не под законодательный запрет: технологии того времени не позволяли менять направление светового потока так быстро, как это было необходимо во время движения автомобиля.

Довести идею до ума одной из первых смогла компания Citroen при технической поддержке уже упомянутой фирмы Cibie. Первые поворотные фары дальнего света появились в 1968 году на легендарной модели DS.

К слову, сегодня функция освещения траектории движения в повороте отнюдь не всегда реализуется за счет поворачивающегося прожектора. На недорогих машинах эта задача возлагается на дополнительные боковые лампочки или «противотуманки».

Opel Signum (слева) и рентген-схема его поворотных фар головного света.

Впрочем, даже самый «продвинутый» вариант поворотного света – комбинированный, при котором на малых скоростях включаются боковые лампы, а на высоких – поворачивающиеся прожекторы, – перестал быть уделом моделей класса «Люкс». Такие фары доступны и на автомобилях гольф-класса. Хотя опция эта – отнюдь не дешевая…

В настоящее же время мы наблюдаем, по сути дела, закат «карьеры» лампы накаливания как основного источника света в автомобильных фарах. Эффектную точку в ней призваны поставить газоразрядные лампы. Более известные широкой публике как ксеноновые.

Даже в самом простом варианте использования ксенона – в качестве заполнителя колбы лампы накаливания – эффективность освещения существенно возрастает, а световой поток приближается по спектру к солнечному излучению.

Максимальной же эффективности работы традиционных фар можно добиться при использовании ксеноновых газоразрядных ламп, в которых светится не вольфрамовая нить, а сам газ при подаче высокого напряжения. «Ксенон» потребляет значительно меньше энергии, светит вдвое ярче обычных «галогенок», а служит при этом гораздо дольше за счет принципиального отсутствия хрупкой нити.

Первым серийным автомобилем с ксеноновыми газоразрядными лампами (производства Bosch) стал BMW 750iL 1991 модельного года.

«Безламповое» будущее

Но, как бы ни были эффективны ксеноновые лампы, – будущее, по мнению специалистов, за фарами на основе светодиодов. Инженеры Philips, например, заявляют, что уже в ближайшее время такие фары вытеснят не только «ксенон», но и галогеновые лампы.

Фото: компания Hella

Светодиоды потребляют меньше энергии, нежели традиционные лампы, а служат едва ли не на порядок дольше. Но главное – устройство светодиодных фар проще, чем ксеноновых, а кроме того у них практически отсутствует характерная для «ксенона» инерция при включении.

Первыми серийными автомобилями с оптикой на светодиодах были, как водится, люксовые модели. В 1992 году BMW 3-Series Cabrio получил центральный светодиодный стоп-сигнал, в начале 2000-х на Audi A8 W12 появились светодиодные дневные ходовые огни. А на Lexus LS 600h 2008 года передние блок-фары впервые в мире стали полностью светодиодными.

Ну а сегодня такие системы головного освещения уже не являются экзотикой. Полностью светодиодные фары (правда, пока только в качестве опции) получил, например Seat Leon нового поколения.

Думается, пройдет совсем немного времени – и подобные фары будут столь же привычны на массовых авто, как и сегодняшние «галогенки»…

Еще один «стандарт будущего», о котором нельзя не сказать: на концептах немецких производителей – Audi и BMW — уже используются лазерные фары.

И если Audi со слов исполнительного директора Руперта Штадлера собирается оснащать лазерной оптикой серийные модели, но не называет никаких конкретных дат, то в BMW уже предлагают лазерные фары в качестве опции для спортивного гибрида i8, серийный выпуск которого назначен на 2014 год.

В январе текущего года на выставке потребительской электроники CES в Лас-Вегасе во время демонстрации концепт-кара Audi Sport quattro, оснащенного инновационными фарами, компания производитель рассказала про отличительные особенности лазерных диодов от традиционных, упомянув дальность освещения – фантастические 500 метров!

Экономичность, компактность и могучая интенсивность света — вот безусловные козыри лазерной оптики. Естественно никто не будет светить лазером в глаза встречному потоку, тем более что решение, как сделать работу таких элементов безопасным, уже есть… Встречаем будущее!

www.kolesa.ru

Приборы освещения автомобиля: как устроены задние фонари?

Приборы освещения автомобиля, выполняют свою ответственную роль – от освещения дороги, до предупреждения других участников движения о наших намерениях (поворот, остановки и прочее). Приборы освещения можно условно разделить на две группы – передние фары и задние фонари. О фарах мы уже подробно писали здесь, а сейчас настало время поговорить о задних фонарях.

Итак, что особенного в задних фонарях, какими они должны быть и какие интересные технологии используют для их создания современные инженеры?

Приборы освещения автомобиля — задние фонари

По сути, главной функциональной обязанностью задних фонарей является информирование всех, едущих сзади участников движения о том, что мы планируем сделать, находясь за рулём – остановиться, повернуть, сдать назад и так далее.

Для этого существует набор специальных источников света, которые, как правило, объединены в один корпус.

В литературе такой блок именуют по-разному — задние комбинированные фонари, модуль задних фонарей или блок задних фонарей. Обычно в состав данного узла входят следующие приборы освещения:

• габаритные огни;
• стоп-сигналы;
• сигнал заднего хода;
• поворотники;
• отражатели (световозвращатели).

Отдельно от блока устанавливают задний противотуманный фонарь и подсветку номерных знаков.

Конечно же, перечисленный нами набор, находящийся в одном корпусе, вовсе не является незыблемым правилом, потому как производители очень любят экспериментировать с дизайном и формой фонарей.

Из-за этого вышеупомянутые приборы освещения автомобиля могут и не быть в едином блоке, но находиться в задней части машины они должны в любом случае, так как это регламентировано на законодательном уровне во многих странах мира.

Давайте пройдёмся по каждому из перечисленных нами светотехнических приборов, чтобы разобраться, насколько они в действительности нужны.

Габаритные огни

В простонародии — габариты. Служат они, как можно догадаться, для обозначения транспортного средства на дороге, чтобы другие водители могли заранее увидеть наше авто, стоящее, к примеру, у обочины.

В задней части авто они расположены по обе стороны кузова, должны иметь красное свечение и, как правило, конструктивно объединены со стоп-сигналами.

Стоп-сигналы

В свою очередь стоп-сигналы также имеют красное свечение, но гораздо более интенсивное. Включаются они автоматически с нажатием на педаль тормоза.

Кстати, во многих странах обязательным условием является наличие дополнительного стоп-сигнала, который должен устанавливаться посередине кузова и выше линии основных фонарей.

Сигнал заднего хода

Следующий наш герой — сигнал заднего хода. Это огонь белого цвета, сигнализирующий о том, что у машины включилась задняя передача, и она начинает движение назад.

Поворотники

Функции поворотников, думаем, и так всем понятны. Единственное, что хотелось бы отметить – они должны быть жёлтого цвета, находиться по обе стороны кузова и сигнализировать о манёвре миганием с частотой от 60 до 120 раз в минуту.

Сейчас, практически на всех автомобилях, ставят дублеры поворотников (желтого цвета), сбоку на переднем крыле

Световозвращатели (катафоты)

Светоотражатели – важный элемент в тёмное время суток. Особенно, если транспортное средство припарковано и все огни, естественно, выключены. Отражатели при попадании на них светового потока эффективны на большой дистанции и заранее дают другим водителям знать, что впереди находится машина и нужно быть осторожными.

Дополнительный элемент — задние противотуманные фонари также является желательным элементом. Он имеет интенсивное красное свечение, нужное, для того чтобы обозначать себя в условиях тумана или плохой видимости. Дабы предотвратить путаницу со стоп-сигналом, противотуманку производители монтируют отдельно от блока фар, хотя единым правилом это не является.

Приборы освещения автомобиля в обязательном порядке включают в себя подсветку задних номерных знаков. Она должна быть белого цвета и качественно покрывать площадь всего номерного знака. Включается данный элемент светотехнического оборудования автоматически вместе с габаритными огнями.

Современные технологии и фонари авто

Наш рассказ о задних фонарях был бы неполным без описания технологий, к которым прибегают автопроизводители для их изготовления.

Долгое время единственным возможным источником света в этих приборах освещения автомобиля были обычные лампочки накаливания. Это накладывало значительные ограничения на дизайн фонарей, да и в целом с ними связаны многие проблемы – низкая надёжность, инерционность (время включения лампы составляет около 200 мс) и так далее.

С бурным развитием полупроводниковых технологий у автопроизводителей появились более широкие возможности для изготовления светотехнического оборудования. Речь, конечно же, идёт о светодиодах.

Во-первых, они имеют гораздо более длительный срок эксплуатации, во-вторых – малое энергопотребление, в-третьих – время их включения составляет всего 1 мс.

Эти факторы, а также возможности, которые открылись перед дизайнерами – ведь можно создать из светодиодов любой рисунок, форму или узор, практически полностью на данный момент вытеснили лампы накаливания из конструкции задних фонарей.

Помимо этого, разработчики автомобильных фар всё чаще используют оптоволокно для создания оригинальных эффектов – полосы, кольца, различные геометрические формы. Световоды из поликарбоната (РС) или полиметилметакрилата (РММА) создают равномерное свечение по всей длине волокна, при этом источник света может находиться с одной из сторон, где-то в глубине узла.

Друзья, приятно, что вы выбрали именно наш блог для того, чтобы углубить свои знания в автомобильной технике.

Оставайтесь с нами, и мы порадуем вас огромным количеством интересных и полезных статей о машинах и о всём, что с ними связано.

auto-ru.ru

Автомобильные фары. История развития. Автомобильные фары в современных автомобилях

Ни для кого не секрет, что системы освещения и световой сигнализации в таком виде, в каком мы привыкли их видеть на современных автомобилях, появились не сразу, а относительно недавно. Автомобильная оптика прошла долгий путь развития с момента ее появления на транспортных средствах. Если не брать во внимание фонари, работавшие на керосине, которые не освещали дорогу, а, скорее, служили для обозначения движущегося экипажа, то датой рождения автомобильных осветительных приборов можно считать 1896 год — именно тогда авиаконструктор Луи Блерио предложил использовать на автомобилях ацетиленовые светильники.

Чтобы «включить» такую несложную по конструкции фару требовалось время и некоторые навыки. Для начала требовалось засыпать карбид кальция F (Рис. 1) в отведенную для этого емкость, затем через пробку H залить воду. С помощью клапана G можно регулировать количество подаваемой воды в реакторную трубку. В процессе реакции карбида с водой выделялся горючий газ ацетилен, который по шлангу D подавался к горелке A в фаре. Через некоторое время после начала реакции можно было зажечь горелку спичкой. Пламя горелки отражалось от зеркала B и фокусировалось на дороге.

Рис. 1. Устройство ацетиленовой фары

 

Свет от ацетиленовой фары был теплого спектра (Рис. 2) и, благодаря параболическому отражателю, изобретенному Иваном Кулибиным, освещал дорогу перед автомобилем на сотню метров. Основным недостатком такого типа фар было малое время работы из-за необходимости пополнять запас карбида и воды, а также удалять с горелки и отражателя сажу и копоть.

Рис. 2. Ацетиленовая фара

 

Дальнейшей эволюцией автомобильных фар стали фары с лампами накаливания. Первая фара такого типа была изготовлена в 1899 году французской фирмой «Bassee & Michel». Ее сделали по модели Эдисона с угольной нитью (Рис. 3), однако, такая конструкция оказалось неудачной и малопригодной для автомобиля — большой расход электроэнергии требовал наличия на автомобиле тяжелых аккумуляторных батарей, которые, в свою очередь, нуждались в частых зарядках — генераторы на тот момент в автомобилях не применялись. К тому же, угольные нити ламп накаливания были очень чувствительны к тряске на неровностях и быстро выходили из строя.

Рис. 3. Лампа накаливания с угольной нитью (слева) и первая накаливания с вольфрамовой нитью

 

Они оказались намного экономичней ламп с угольными нитями и почти не боялись тряски автомобиля на неровностях, к тому же, тугоплавкость вольфрама позволяла намного увеличить срок службы нити, которая не выгорала. В 1906 году американская компания «General Electric» покупает у Лодыгина патент на вольфрамовую нить и начинает производство подобных ламп. Однако массовая установка таких источников света на автомобили стала возможна после появления в 1911 году автомобильного генератора. Первым автомобилем, который серийно комплектовался фарами с лампами накаливания с вольфрамовой нитью и генератором стал Cadillac Model 30 Self Starter (Рис. 4), причем генератор был одновременно еще и стартером. То есть генератор запускал двигатель, используя энергию аккумуляторных батарей, а после пуска двигателя заряжал аккумуляторы. Чуть позже на основе этой схемы немецкая фирма «Bosch» рекламировала набор «Bosch-Light», который позволил системе освещения работать по замкнутому циклу вне зависимости от зарядных станций. «Bosch-Light» состоял из фар, генератора, аккумуляторной батареи и реле-регулятора для управления подзарядкой батареи. Система оказалась настолько удачной, что всего за год было продано более 3 тысяч комплектов для установки на автомобили.

Рис. 4. Cadillac Model 30 Self Starter

 

Фары с лампами накаливания породили другую проблему — они слепили ярким светом встречных водителей. Поначалу с этим пытались бороться механическим способом — установкой с внешней стороны фар различных задвижек и шторок. Так, фирма «Zeiss» предлагала оптику, в которой с помощью электромагнитов перед лампочкой выдвигался фильтр из желтого стекла. Потом яркость света стали уменьшать, включая в систему добавочное сопротивление, снижавшее накал нити. А в 1919 году «Bosch» нашла оптимальное решение — это была лампочка с двумя нитями накаливания, для дальнего и ближнего света. Тогда уже вместо обычного стекла применялся рассеиватель с призматическими линзами, отклоняющими свет вниз, на дорогу. С тех пор перед конструкторами стоят две противоположные задачи: максимально осветить дорогу и не допустить ослепления встречных водителей. Примерно в то же время лампы накаливания стали заполнять смесью аргона и азота, который препятствовал испарению вольфрама с нити, что благоприятно сказывалось на долговечности ламп. В 50-е годы срок их службы стали продлевать с помощью галогенидов — газообразных соединений йода или брома. В такой лампе галогенный газ вступал в соединение с испарившимся вольфрамом, затем при высоких температурах это соединение распадалось на составляющие вещества, и атомы вольфрама оседали на спирали. Первую галогеновую лампу в 1962 году на автомобильном рынке представила фирма «Hella». Технология заполнения колбы галогенами позволила поднять рабочую температуру с 2500К до 3200К. Это увеличило светоотдачу в полтора раза — с 15 лм/Вт до 25 лм/Вт. При этом ресурс ламп вырос вдвое, теплоотдача снизилась с 90% до 40%, а размеры стали меньше (галогенный цикл требует близости нити и стеклянной колбы). Главный шаг в решении проблемы ослепления был сделан в 1955 году — французская фирма «Cibie» предложила идею асимметричного распределения ближнего света для того, чтобы правая обочина освещалась дальше левой. И через два года асимметричный свет в Европе был узаконен. Вплоть до 1961 года фары автомобиля были круглой формы — впервые прямоугольные фары стали устанавливаться на Citroen AMI 6 (Рис. 5). Такие фары были сложнее в производстве, требовали большего подкапотного пространства, но вместе с меньшими вертикальными габаритами имели большую площадь отражателя и увеличенный светопоток.

Рис. 5. Citroen AMI 6

 

Чтобы заставить такую фару ярко светить при меньших габаритах, следовало придать параболическому отражателю (в прямоугольных фарах — усеченный параболоид) еще большую глубину. Это было трудоемко, поэтому привычные оптические схемы для дальнейшего развития не годились. Тогда английская фирма «Lucas» предложила использовать гомофокальный отражатель — комбинацию двух усеченных параболоидов с разными фокусными расстояниями, но с общим фокусом. Одним из первых новинку примерил Austin-Rover Maestro в 1983 году. В том же году фирма «Hella» представила концептуальную разработку — «трехосные» фары с отражателем эллипсоидной формы (DE, DreiachsEllipsoid). Дело в том, что у эллипсоидного отражателя сразу два фокуса. Лучи, выпущенные галогенной лампой из первого фокуса, собираются во втором, откуда направляются в собирающую линзу. Такой тип фар называют прожекторным. Эффективность эллипсоидной фары в режиме ближнего света превосходила параболическую на 9% (обычные фары отправляли по назначению лишь 27% света) при диаметре всего в 60 миллиметров. Эти фары предназначались для противотуманного и ближнего света (во втором фокусе размещался экран, создающий асимметричную светотеневую границу). А первым серийным автомобилем с «трехосными» фарами стала BMW седьмой серии в конце 1986 года (Рис. 6). Еще через два года «Hella» представила эллипсоидные фары Super DE. На этот раз профиль отражателя отличался от чисто эллипсоидной формы — он был «свободным», рассчитанным таким образом, чтобы основная часть света проходила над экраном, отвечающим за ближний свет. Эффективность фар возросла до 52%.

Рис. 6. BMW 7 серии Е32

 

Дальнейшее развитие отражателей было бы невозможно без математического моделирования — компьютеры позволяют создавать самые сложные комбинированные рефлекторы. Отражатели современных фар поделены на сегменты, каждый из которых имеет свой фокус и фокусное расстояние. Каждая «долька» многофокусного отражателя отвечает за освещение «своего» участка дороги. Свет лампы используется почти полностью — за исключением разве что торца лампы, прикрытого колпачком. А рассеиватель, то есть стекло с множеством «встроенных» линз, теперь не нужен — отражатель сам отлично справляется с распределением света и созданием светотеневой границы. Эффективность таких фар, называемых отражающими, близка к прожекторным. Современные отражатели «формируют» из термопластика, алюминия, магния и термосета (металлизированного пластика), а накрывают фары не стеклами, а поликарбонатом. Впервые пластиковый рассеиватель появился в 1993 году на седане Opel Omega. Это позволило снизить массу фары почти на килограмм. Но зато поликарбонатные «стекла» гораздо хуже сопротивляются истиранию, нежели стекла настоящие. Поэтому щеточных очистителей фар, которые еще в 1971 году предложил Saab, больше не делают. Новым витком в развитии автосвета стала установка на автомобиль фар с газоразрядным источником света (Рис. 7), попросту «ксенона». Принципиальное отличие таких ламп от галогеновых в том, что в них свет излучает электрическая дуга, возникающая между двумя электродами в среде инертного газа при подаче высоковольтного напряжения. Впервые такие лампы серийно устанавливались на BMW 7 серии в кузове E38 с 1991 года.

Рис. 7. Газоразрядная лампа

 

Газоразрядные лампы на голову эффективнее самых совершенных ламп накаливания — на бесполезный нагрев здесь расходуется не 40% электроэнергии, а всего 7—8%. Соответственно, газоразрядные лампы потребляют меньше энергии (35 Вт против 55 Вт у галогенных) и светят при этом вдвое ярче (3200 лм против 1500 лм). А поскольку нити нет, то и перегорать нечему — ксеноновые газоразрядные лампы служат гораздо дольше обычных. Но устроены газоразрядные лампы сложнее. Главная задача — зажечь газовый разряд. Для этого нужен короткий импульс из 25 киловольт — причем переменного тока, с частотой до 400 Гц! Для этого служит специальный блок розжига. Когда лампа зажглась (для разогрева требуется некоторое время), электроника снижает напряжение до 85 вольт, достаточных для поддержания разряда. Высокая светоотдача газоразрядных источников света потребовала внедрение автоматического корректора наклона пучка света, а так же омывателя фар высокого давления (Рис. 8). Без всего этого возможно сильное ослепление встречных водителей.

Рис. 8. Омыватель фары

 

Сложность конструкции и инерция при зажигании ограничили первоначальное применение газоразрядных ламп режимом ближнего света. Дальний свет использовал галогенную лампу. Объединить ближний и дальний свет в одной фаре конструкторы смогли через шесть лет, причем существует два способа получить «биксенон». Если используется прожекторная фара (как та, что придумала «Hella»), то переключение режимов света осуществляется экраном, находящимся во втором фокусе эллипсоидного отражателя: в режиме ближнего света он отсекает часть лучей. При включении дальнего света экран прячется и не препятствует световому потоку. А в отражающем типе фар «двойное действие» газоразрядной лампы обеспечивается взаимным перемещением рефлектора и источника света. В итоге, вслед за фокусным расстоянием изменяется и светораспределение. Но по данным французской фирмы «Valeo», применив отдельные газоразрядные лампы для ближнего и дальнего света, можно достичь на 40% лучшей освещенности, чем у «биксенона». Правда, модулей зажигания требуется уже не два, а четыре — такие фары имеет Volkswagen Phaeton W12, например (Рис. 9).

Рис. 9. Фара Volkswagen Phaeton W12

 

Несмотря на многочисленные преимущества газоразрядных ламп над всеми остальными, они постепенно утрачивают популярность, уступая светодиодам. До недавнего времени их светоотдача была слишком мала, чтобы использовать их в качестве основного света, поэтому поначалу им нашли применение в дневных ходовых огнях. Но технологии стремительно развивались, и вот впервые полностью светодиодный ближний свет появился на Audi A8. Новые светодиодные фары Matrix LED – одна из самых заметных инноваций на модернизированном Audi А8, причем заметных не только внешне. Главное – их начинка: матрица из 25 мощных светодиодов (Рис. 10), независимое включение и отключение которых позволяет изменять форму светового пучка фар и тем самым предотвращать ослепление встречных водителей и обеспечивать подсветку поворотов.

Рис. 10. Фара Matrix LED Audi A8

 

Несмотря на сложность конструкции, подобные технологии уже начинают внедрять в свои автомобили некоторые производители премиум-сегмента. Например, новый KIA Quoris щеголяет двумя матрицами из четырех светодиодов (Рис. 11). Еще у светодиодов есть большой недостаток — они очень чувствительны к температуре окружающей среды и требуют охлаждения при работе.

Рис. 11. Светодиодные матрицы KIA Quoris

 

Среди последних новинок — лазерные фары BMW i8. Под лазерным светом баварцы подразумевают люминофорные фары с лазерным возбуждением. В каждой фаре три микроскопических лазерных диода (они компактнее традиционных в десять раз) с синим излучением (длина волны 450–480 нм). Оно направлено на люминесцирующий полупроводник – люминофор. Это фосфорная точка диаметром 0,4 мм, которую лазерные лучи разогревают до 200ºС! Синие лучи проходят через фосфор, тысячекратно усиливаются и преобразуются в пучок белого света, который бьет в отражатель. Он тоже сверхкомпактный: высота всего 30 мм против привычных девяноста. Темноту такие фары прорезают приятным глазу ярким белым светом, причем освещают дорогу намного эффективнее газоразрядных фар (они на фото слева). Дальний свет эффективен на дистанции до 600 м (Рис. 12)! Поскольку лазерный свет монохромный, пучок получается очень четкий. Его можно настроить предельно точно. За это отвечает High Beam Assistant, который следит за тем, чтобы дальний свет не слепил как встречных водителей, так и попутных.

Рис. 12. Лазерно-люминофорные фары BMW i8 в режиме ближнего (слева) и дальнего света

 

 

Можно бесконечно совершенствовать источники света в автомобильных фарах, но улучшить эффективность головного света можно и другими способами! Уже во второй половине прошлого века инженеры пытались адаптировать свет фар под условия движения. Так в 1967 году на Citroën DS23 появились сдвоенные фары, располагавшиеся под общим рассеивателем. При этом внутренняя поворачивалась вместе с поворотом руля, а внешняя меняла свой наклон в зависимости от загрузки автомобиля (Рис. 13).

Рис. 13. Поворотные фары Citroën DS23

 

Большее распространение получил принцип подсветки поворота соответствующей противотуманной фарой или дополнительной секцией в фаре (Рис. 14).

Рис. 14. Дополнительная секция освещения поворота в фаре (показана стрелкой)

 

С появлением газоразрядных источников света в фарах возникла необходимость динамически корректировать угол наклона пучка света, чтобы исключить ослепление других водителей. Система состоит из датчика положения кузова, который, как правило, связан с задней осью автомобиля, управляющего модуля и сервопривода наклона линзы в фаре. Вслед за этим фару «научили» поворачивать линзу не только в вертикальной плоскости, но и в горизонтальной. Это позволило динамически корректировать угол поворота света фар в зависимости от поворота руля. Современная же оптика умеет изменять пучок света перед автомобиля в зависимости от скорости автомобиля, погодных условий (дождь, туман). Например, фары Skoda A7 имеют следующие режимы работы фар: город, трасса, магистраль, поворот и перекресток (Рис. 15).

Рис. 15. Режимы работы головного освещения Skoda A7: 1-режим «перекресток»; 2-городской режим; 3-режим «трасса»; 4-режим поворота; 5-режим «магистраль»

 

Ведущие мировые автопроизводители пошли еще дальше — они «научили» оптику изменять направление светового пучка в зависимости от движения встречных или попутных автомобилей, пешеходов, связали модуль управления светом с навигационной системой, чтобы заранее подсвечивать повороты.

Пионером в гонке технологий стала BMW со своей системой BMW Intelligent Headlight Technology. Камера, расположенная около зеркала заднего вида на ветровом стекле следит за положением объектов на дороге, а специальная шторка в блок-фаре, повинуясь командам блока управления, «отрезает» часть светового потока (Видео 1).

Видео 1. BMW Intelligent Headlight Technology

 

Mercedes пошел принципиально иным путем — за линзой имеется матрица светодиодов, каждый из которых управляется отдельно (Видео 2).

Видео 2. Mercedes Benz Multibeam LED headlights

 

Наконец, самой совершенной на сегодняшний день системой располагает Audi c Matrix LED (Видео 3). В отличие от Mercedes, используется пять матриц, в каждой из которых по пять светодиодов.

Видео 3. Matrix LED system by HELLA

 

Технологии не стоят на месте. Не так давно появились лазерно-люминофорные фары, но и они когда-то канут в лету и на автомобили придут принципиально новые источники света.

 

Дмитрий Никольский.

Источники:

http://rad.livekuban.ru/blog/291113,

https://ru.wikipedia.org/wiki/Citro%C3%ABn_DS

www.skb-avto.ru