Проекционная оптика на авто
Виды автомобильной оптики: фара головного света
Сегодня даже опытные автомобилисты порой имеют весьма поверхностные представления о конструкции фары головного света – такое их теперь многообразие.
Давайте попробуем внести ясность в этот вопрос и вместе разобраться в столь важной детали современного автомобиля.
Безопасность и комфорт
Главная задача фары головного света – максимально ярко освещать дорогу перед автомобилем и не слепить других участников движения. Прежде всего, это касается ближнего света. По принятым в 1957 году европейским стандартам установлено понятие светотеневая граница (СТГ) с асимметричным светораспределением. СТГ – это такая линия на дороге (примерно в 55-60 метрах перед автомобилем), где луч света должен заканчиваться и переходить в практически полную темноту. Асимметричность заключается в том, что правая часть светового потока светит дальше, обеспечивая акцентированное освещение правой стороны дороги и обочины. До 90-х годов правильная СТГ достигалась путем отсечения световых пучков фильтрами и шторками, позже появились другие решения, но обо всем по порядку.
С параболическим отражателем
Вплоть до 90-х годов все автомобили были оснащены фарами с зеркальным параболическим отражателем. Лампа в них располагалась строго по центру, что удобно для дальнего света, когда лучи попадают на всю поверхность отражателя. При включении ближнего света, специальный фильтр не давал лучам падать на нижнюю часть зеркала. Также лампа прикрывалась специальным колпачком, который не позволял свету проходить прямо.
Недостатком таких фар была низкая эффективность. Лишь часть света лампы в итоге попадало на дорогу. Что подтверждает КПД в 27%. Ни один современный автопроизводитель уже не использует такой вид головной оптики в конструкции автомобиля.
С отражателем сложной формы (рефлекторные)
В 90-х годах, с появлением совершенно новых материалов, изменением технологий и внедрением компьютерного моделирования в автопромышленность пришли отражатели сложной формы, что кардинально преобразило внешний вид фары.
Отражатель в них разработан таким образом, чтобы свет от него попадал в нужное место дороги. Каждый изгиб отвечает за освещение конкретного участка дороги. При этом задействована и верхняя, и нижняя часть.
Рассеиватель стал больше не нужен, фара закрыта теперь ровным поликарбонатом. Отказ от стекла позволил снизить вес конструкции почти на килограмм.
Благодаря всем изменениям эффективность фары повысилась почти в два раза, до 45%.
Линзовая фара с проекционным (эллипсоидным) отражателем
Это самый современной тип фары, использующей отражатель. Пучок света в них формирует линза, которая и распределяет его в нужное место дороги.
Для получения четкой СТГ, применяется специальный экран, отсекающий часть света. Он выполняет роль заслонки, прерывающей луч света снизу. Подобная технология используется в биксеноновой фаре, но об этом позже.
КПД линзовой фары составляет 52%.
Корректоры света
Первые фары с параболическим отражателем нуждались в механической регулировке при помощи специальных винтов. Сегодня все автомобили оснащаются устройством, меняющим высоту света из салона. Водитель приподнимает лучи или опускает их, в зависимости от рельефа местности и загруженности багажника. Называется такое устройство корректором.
Бывают механические, гидравлические, пневматические и электромеханические устройства. Чаще всего встречаются электромеханические корректоры. Их начали применять с середины девяностых годов 20 века и используют до сих пор в большинстве легковых автомобилей.
С появлением ксеноновых ламп, понадобились автоматические корректоры. Они регулируют высоту лучей на основе телеметрических датчиков, отслеживающих высоту дорожного просвета.
Если вы решили самостоятельно установить ксенон в фары, в которых он не предусмотрен штатно, учтите, что по ГОСТ Р 51709-2001 вам придется раскошелиться и на автоматический корректор, иначе серьезного разговора с инспектором ДПС не избежать.
Какие лампы подойдут?
Часто на автофорумах приходится читать утверждения «опытных» водителей о том, что «линзованная оптика разработана исключительно для ксенона».
Начнем с того, что любая ксеноновая лампа имеет в своем названии букву S или R. S-type предназначена для элипсоидных отражателей, R–type – для рефлекторных.
S-type применяется в биксеноне. При переключении на ближний, свет лампы не уменьшается, как думают многие, а используется механическая шторка, которая поднимается и перекрывает нижнюю часть отражателя, образуя светотеневую границу.
R –type разработана для рефлекторных отражателей и работает, как правило, в качестве лампы ближнего света. Функцию механической шторки выполняет фильтр, расположенный на самой колбе лампы. По сути, это защитное покрытие, которое не пропускает свет на нижний отражатель и формирует все ту же СТГ.
Как увеличить яркость?
Еще один распространенный вопрос автомобилистов: «Можно ли ставить лампу большей мощности, чем рекомендует изготовитель?». Если на фаре написано 55Вт, то превышать эту цифру не стоит.
Во-первых, вырастет энергопотребление бортовой сети. Во-вторых, более мощная лампа будет перегревать фару, что в конечном итоге выведет из строя весь блок. Если вы не удовлетворены яркостью лампы, вам не обязательно повышать ее мощность. Например, новое поколение NIGHT BREAKER LASER является сегодня самой яркой галогенной автолампой OSRAM! При этом потребляемая мощность составляет все те же 55 Вт.
Инновационные лазерные технологии обеспечивают до 150% больше яркости, если сравнивать с минимальными установленными требованиями, а тщательно продуманная структура нити накала позволила добиться дополнительной светоотдачи. Световой луч от этой лампы до 150 м длиннее, а излучаемый свет до 20% белее. Как конструкторам удалось добиться столь выдающихся показателей, мы расскажем позже в отдельной статье.
Наш выбор — фары проекционного типа. Что это за зверь?
С недавних пор в автомобилестроении все чаще применяют фары проекционного типа. Что это даёт при эксплуатации, рассмотрим в этой статье.
Вообще эффективность любых фар с учётом современного законодательства заключается в оптимальном сочетании фокусированного яркого света и соблюдении светотеневой границы, которая принята по европейским нормам. Иными словами, водитель должен как можно лучше видеть дорогу, но при этом не слепить других участников движения на встречной полосе. Россия приняла европейскую систему, которая предполагает строгий контроль за слепящей силой света, еще в советское время. Соответственно, у нас допускается эксплуатация лишь тех автомобилей, которые оснащены соответствующими фарами.
Большинство фар на российских дорогах долгое время были параболическими. Однако сегодня большинство иномарок имеют линзованные фары проекционного типа. Что это даёт автомобилисту?
Во-первых, линзованные проекционные фары позволяют значительно улучшить качество освещения без применения ксеноновых ламп, которые, как известно, сильно ослепляют встречного водителя.
Во-вторых, проекционная фара устанавливается в целый комплекс из модулей: дальний, ближний свет, противотуманная лампа, поворотник и габариты. Это придаёт эстетичный внешний вид автомобилю.
В-третьих, такая фара относится к прожекторной оптике, то есть линза собирает свет в единый пучок. Получается, что проезжая часть лучше и шире освещена, при этом освещение равномерное и создает чёткую светотеневую границу.
Проекционные фары с эллипсоидными отражателями завоевали большую популярность среди автомобилистов. Среди их неоспоримых преимуществ:
В салоне Саранск-Автостекло вы можете найти любые фары проекционного типа. Что это, вы уже знаете, достаточно лишь выбрать нужную модель к вашему автомобилю. Ремонт и полировка таких фар будет качественно выполнен в нашем сервисе.
Как это устроено: Адаптивный свет
Первый автомобиль, оснащенный системой адаптивного света, появился в 1968 году. Это был Citroen DS и на нем стоял свет от Cibie. По задумке такие фары должны были помогать водителям вовремя замечать препятствия ночью. Фары, которые поворачиваются вслед за движениями рулевого колеса — вероятно, лучшее изобретение инженеров компании Cibie. В одном из предыдущих постов мы рассказывали, что всего эта французская компания, ныне являющаяся частью концерна Valeo, получила более 400 патентов. Многие из них были прорывными и стали началом целых направлений производства автокомпонентов. К такой инновации относится и уже упомянутое изобретение, положившее начало тому, что мы знаем сегодня как адаптивный свет.
Опыт Cibie пытались повторить и другие компании, но все сталкивались с одной и той же проблемой — из-за жесткой механической связи фары не всегда успевали освещать дорогу, если автомобиль двигался на большой скорости. Долгое время адаптивный свет был скорее игрушкой, чем инновацией. Но, после объединения Cibie и Valeo, усилия инженеров обеих компаний принесли свои плоды. Системы, делавшие ночное вождение безопасным эволюционировали сумасшедшими темпами. Расскажем, как это было. А в конце статьи, как обычно — конкурс. В этот раз, мы разыграем среди подписчиков сувенирную продукцию — кружку, куртку, безрукавку и поло. Чтобы стать участником, поставьте лайк этому посту и напишите в комментариях, почему вам эта статья понравилась.
Поворотный свет AFS
В начале 2000 года под брендом Valeo на рынке появилась система адаптивного головного освещения — AFS. Первая версия системы опиралась на принципы динамического адаптивного света — при повороте рулевого колеса, фары поворачивались на определенный угол. В отличие от первых разработок Cibie, руль не был жестко связан с фарой. При повороте обеспечивалось оптимальное освещение. Во время движения на больших скоростях использовалась функция Fixed Bending Lights (FBL) — фары автомобиля поворачивались на угол до 45 градусов при повороте руля. Первым автомобилем, оснащенным системой FBL был Porsche Cayenne с дополнительным эллиптическим модулем внутри фары.
Система FBL хорошо работала на средних и высоких скоростях, но не обеспечивала должный уровень освещения в городе. Решением проблемы стало новое изобретение инженеров Valeo — систему статичного поворотного света Corner. При повороте руля или включении сигнала поворота на небольшой скорости включался свет в противотуманной фаре — с той стороны, в которую повернули руль. Сегодня подобные световые модули можно встретить в противотуманных фарах — например, в BMW X3, или непосредственно в самой фаре — в Citroën C5.
Тем временем, эволюция продолжалась. При скоростном движении по трассе на помощь водителю пришла функция динамического поворотного света — Dynamic Bending Lights (DBL). Специальный модуль освещения направлял световой луч в сторону в зависимости не только от угла поворота руля, но и от скорости автомобиля. Система DBL помогла увеличить видимость на поворотах в два раза.
Таким образом, первое поколение адаптационных систем позволило улучшить видимость, направляя освещение на дорогу, и небольшими шагами изменяя отклонения луча с помощью электродвигателей с электроприводом.
Поворотный свет с автоматическим переключением Full AFS
Следующий этап эволюции системы адаптивного света — автоматическое переключение между режимами в зависимости от дорожной обстановки и погодных условий. Новая система появилась в 2004 году и называлась Full AFS — она была полностью автоматической. Инженеры Valeo создали конструкцию, которая не ослепляла встречных водителей и обеспечивала комфортное ночное вождение.
Full AFS впервые установили на Audi Q7 2009 года выпуска. Инновация использовалась в полной комплектации автомобиля и проходила под названием Tri-Xenon. Система сочетала в себе функции дальнего света, ближнего света и светодиодные дневные ходовые огни.
Система Full AFS автоматически переключалась в разные режимы в зависимости от местности и погодных условий. «Разные режимы» — это сочетания нескольких типов освещения — ближнего и дальнего света с одновременным поворотом фар в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также автоматическое прицеливание и разделение света.
Система Full AFS непрерывно адаптировала освещение от фар в соответствии с текущей обстановкой. Информацию о внешнем мире она получала с помощью датчиков, которые определяют условия окружающего освещения, уровень света от встречных автомобилей и степень освещенности дороги.
Если скорость автомобиля ниже 55 км/ч и при этом дорога проходит среди зданий, но не имеет уличного освещения, включался «городской режим», который предотвращает ослепление других участников дорожного движения. Кроме этого, расширенное освещение ближнего поля позволяло заблаговременно заметить пешехода на краю дороги.
Если стеклоочиститель работал в течение двух минут, а датчики показывали повышенную влажность, то включается режим плохой погоды. Он помогал избежать «зеркального» эффекта на поверхности асфальта. При этом создавалось более широкое рассеивание света и тем самым улучшалась видимость в условиях дождя, тумана или снега.
Неослепляющий дальний свет GFHB
Система Full AFS помогла обеспечить хорошую видимость ночью и при этом не ослеплять водителей встречных автомобилей, но не была совершенной. Например, если речь шла о скоростном движении на извилистых участках дороги. В таких случаях приходилось вручную переключать дальний свет на ближний, чтобы не ослеплять других водителей.
Для решения этой проблемы инженеры Valeo разработали новое поколение системы адаптивного света — Glare-Free High Beam, что переводится дословно как «неослепляющий дальний свет». Это изобретение стало следующим этапом в развитии адаптивного света.
Новая система состояла из фронтальной камеры, мощного программного обеспечения, а также интеллектуальной светотехники. GFHB могла автоматически затемнять те области на дороге, в которых находятся встречные автомобили. Это было удобно в первую очередь тем, что позволяло всегда использовать дальний свет.
Когда камера обнаруживала другие машины, система автоматически затемняла зону, в которой находились встречные авто. При этом, затемненный сектор не был статичным — он перемещался вслед за встречной машиной. Зона непосредственно перед автомобилем, в свою очередь, постоянно освещалась стандартным ближним светом. Первая версия GFHB под названием BeamAtic® Premium была запущена в 2010 году — для ксеноновых фар.
Вот как это работало: когда камера «ловила» встречный автомобиль, специальный экран внутри фары закрывал часть светового потока. Причем затенялась именно та область на трассе, где находился встречный автомобиль. Этот же алгоритм включался, если автомобиль ехал в одном направлении с вашей машиной. Система Valeo Glare-Free High Beam устанавливается на автомобили Volkswagen c 2010 года.
Следующий этап развития неослепляющего света стал реальным благодаря массовому распространению светодиодов — так называемых, LED-технологий. В таких системах используется не один светодиод, а матрицы — светодиодные блоки, в состав которых входит от 10 элементов. Светодиоды помогли повысить яркость света и срок службы фар. Кроме того, LED-технологии значительно улучшили режимы работы фар на затяжных поворотах — освещение адаптировалось под радиус, и перекрестках — свет становился более рассеянным.
Базовой технологией в адаптивных светодиодных фарах стал многолучевой режим работы — Multibeam. Здесь освещение зависит от вращающегося экрана, который расположен внутри фары. Экран позволяет плавно переводить свет в разные режимы — габаритные, дневные ходовые огни, ближний и дальний свет или автоматический GFHB. Такая система используется на автомобилях Ford в моделях S-Max, Galaxy, Edge.
Еще один модуль GFHB-системы, использующийся уже в ксеноновых фарах это парусный свет — Sail Beam. Изобретение помогло нивелировать существенный недостаток ксеноновой адаптивной системы: для затемнения свое положение меняла сама фара, которая не могла быстро вернуться в исходное положение. В системе Sail Beam в фарах установлены независимые модули света, направленные над уровнем горизонта. Эти модули работают в режиме дальнего света и создают тень для встречного автомобиля, а ближний свет освещает дорогу независимо от них.
Модуль Dynamic Shadow (динамическая тень) оснащен боковым подвижным экраном, который и создает тень. Если экран полностью закрыт — включен обычный режим дальнего света. Если он приоткрывается — появляются затемненные участки. Эта система не связана с ближним светом и работает независимо от него.
Несмотря на использование светодиодов, у модулей, описанных выше все же есть некоторые недостатки. Например, если навстречу движутся два автомобиля, то система затеняет всю область между ними. Из-за экрана, который закрывает свет фары, нельзя создать сразу две темные области. Эту проблему позволил решить инженерный гений Valeo. Так появился модуль Matrix Beam — сегодня его можно увидеть на автомобилях Audi. Здесь конкретный светодиодный модуль отвечает за свою область на дороге. Благодаря тому, что система может автоматически отключать один или несколько чипов, управляющих светодиодными матрицами, появляется возможность затенять сразу несколько участков дороги. Единственное ограничение — количество установленных матриц, а оно, в свою очередь, ограничено объемом фары.
Преодолеть это инженерное препятствие позволил модуль пиксельного света — Pixel Lighting. Луч света здесь формируется с помощью матрицы жидкокристаллического дисплея. В отличие от ксенона, в такой системе нет инфракрасного излучения, что дает возможность в несколько раз увеличить мощность источника света. Пиксельный модуль может генерировать несколько независимых друг от друга затененных областей.
Вершина технологий адаптивного света на сегодняшний день — лазерные фары. Сейчас инженеры ведут активные разработки в этом направлении. Лазерный свет гораздо интенсивнее и ярче благодаря тому, что свет распространяется в виде узкого концентрированного луча. Для сравнения, если светодиоды генерируют свет яркостью 100 лм/Вт, то мощность лазерного освещения превышает 170 лм/Вт. Это значит, что совсем скоро можно ожидать на автомобилях фары, способные светить до 500 метров в режиме дальнего света. Но, естественно, это не предел. Эволюция продолжается.
Ну, теперь, как обычно — конкурс! Кстати, результат прошлого розыгрыша — тормозных колодок — уже опубликован в предыдущем посте. В этот раз, мы разыграем среди подписчиков сувенирную продукцию — кружку, куртку, безрукавку и поло. Чтобы стать участником, поставьте лайк этому посту и напишите в комментариях, почему вам эта статья понравилась.
Матричные светодиодные фары. В чем инновационность?
Самая типичная проблема ночной езды: на темной дороге вам навстречу едет автомобиль. Вы (или автоматика вашей машины) переключаете фары с дальнего света на ближний. Вследствие этого плохо видна дорога впереди до самого момента разъезда. Обзор ухудшается не только из-за более короткого луча ближнего света, но и вследствие контраста. Рядом с яркими фарами встречной машины темнота на вашей полосе кажется еще гуще. И вы несетесь в нее около десятка секунд на полном ходу. Но матричные фары ALH в такой ситуации продолжают светить дальним, вы видите все, как и до появления встречной машины, водитель которой на вас не в обиде, так как ваши фары его не слепят.
Вы приближаетесь к пешеходному переходу или, скажем, двигаетесь по узкой улочке с плотно прилегающей к проезжей части застройкой. С обычной оптикой здесь невозможно будет увидеть пешеходов, стоящих у края тротуара и готовящихся переходить дорогу. А ведь не успей вы затормозить – ответственность ляжет именно на вас! Но маздовский ALH на ближнем свете дает более широкий луч, захватывающий тех, кто при обычных фарах находится в неосвещенной зоне. Это пригодится и при маневрировании в темноте на узких улочках, на виражах с малым радиусом, где нужно заглянуть в незнакомый поворот, чтобы понять, есть ли там опасности.
Скоростная дорога ровная, малозагруженная. Можно ехать очень быстро с дальним светом, но вам нужно будет съезжать с этой трассы. Вы ждете развилки, высматриваете соответственный указатель. И, конечно же, проскакиваете его, потому что заметили поздно и не смогли перестроиться в нужную полосу. Но с Adaptive LED Headlights вероятность такой неприятности существенно ниже. Потому что при езде по автобану «думающая» оптика светит заметно дальше и выше обычных фар: указатели можно заметить издалека. Естественно, препятствия на дороге теперь также видны на большем расстоянии.
Вы догоняете попутную машину. Фары вашего авто как ни в чем ни бывало работают в полную силу, освещая дорогу без ограничений. Но водитель другого авто при этом не клянет вас последними словами, поскольку вы не слепите его через зеркала, как это обычно бывает.
Каким же образом достигаются подобные почти волшебные характеристики адаптивной оптики от Mazda? Секрет – в источнике света, поскольку в каждой фаре он не один. Точнее, луч каждой фары формируется путем сочетания лучей четырех мощных светодиодов, которые могут включаться как все сразу, так и частично, в определенных комбинациях, формируя при этом те или иные характеристики общего луча впереди автомобиля. Например, на полном дальнем свете в каждой фаре работает весь блок фронтальных светодиодов. В режиме хайвея на скорости 95 км/ч они начинают светить дальше, ведь автоматика поднимает оптическую ось общего луча вверх. А для расширения луча ближнего света активируются по три дополнительных боковых диода с каждой стороны. Но самое интересное тут – что фары умеют самостоятельно выбирать объекты, которые им не нужно освещать: например, встречные и попутные автомобили. Именно благодаря этому за рулем Mazda вы можете уверенно ехать с дальним светом при наличии впереди других машин – как встречных, так и попутных. Расположенная под лобовым стеклом камера отслеживает чужие фары или габаритные огни. Затем электроника, отключая по отдельности светодиоды ваших фар, затеняет встречный или попутный автомобиль от вашего света, не ослепляя другого водителя, но не ухудшая освещенности дороги для вас.
Когда впервые едешь ночью на обновленной Mazda с ее фарами Adaptive LED Headlights, начинаешь понимать, что они работают как-то необычно. При маневрах лучше освещаются боковые зоны, где вы хотите проложить свой маршрут или где могут быть пешеходы. При виде встречной машины на трассе рука поначалу автоматически включает ближний свет фар, однако когда вспоминаешь, что здесь – «интеллектуальные» фары, пытаешься отучить себя от старой привычки. И только спустя несколько поездок на дальние расстояния этого все же удается добиться. Уже после понимаешь, как же стало комфортнее разъезжаться на ночной дороге со встречными машинами, когда не нужно напрягать зрение для поиска препятствия за границами ближнего света. Это именно та функция, которую сразу же захотелось иметь в собственном автомобиле. Умные фары не только повышают безопасность движения, но и делают процесс управления машиной более комфортным, исключающим перегрузки в работе человеческих глаз.