Светодиодные фары как, впрочем, и любые другие революционные для своего времени фары, до появления лазерных фар считались наиболее эффективным источником освещения, который по сей день активно используют автопроизводители в своих автомобилях. Кстати серийный выпуск светодиодных фар могут сегодня позволить себе далеко не все автогиганты, как правило, такими фарами оснащаются автомобили премиум-сегмента.
С лазерными фарами все еще более сложно и запутано, эти фары являются достижением высоких технологий, а для их создания необходимы особые условия и множество различной электроники, которая собственно и создает лазерный луч. В данной области активно работают ведущие производители автомобильной светооптики такие как: Osram, Philips, Valeo, Bosch и Hella.
Кроме ведущих производителей источников освещения лазерными фарами очень заинтересованы автопроизводители. Так в 2011 году лазерные фары были представлены компанией BMW, которая продемонстрировала собственные достижения в этой области на своем концепте под кодовым названием i8. Тот, кто следит за событиями в BMW помнит, как через несколько лет концепт превратился в полноценный серийный суперкар.
Характеристики
Лазерные фары — следующий шаг развития в автомобильной светотехнике, которые в скором времени заменят практически полностью существующие классические виды фар (ксеноновые или галогенные). Такой тип освещения существенно отличается от солнечного и всех искусственных источников. Несмотря на дальность освещения в 500-600 метров, он безопасен для глаз и не мешает другим участникам движения, так как флуоресцентный материал создает белое свечение, которое максимально приближено по цвету к дневному свету, а это значит, что оно не способно ослеплять или мешать движению.
Использование таких фар позволяет экономить электроэнергию в 2-3 раза, если сравнивать с теми же самыми диодными, лазерные компактны (размер около 10 микрон), благодаря чему, фары на машине стали изготавливать намного миниатюрнее, сохраняя при этом эффективность.
Лазерные фары безопасны для глаз
Фары ближайшего будущего: ксенон, светодиоды или лазер
В нашей прошлой публикации мы проследили долгий путь автомобильного освещения от керосинок и ярких карбидных фонарей до привычных нам галогенных ламп с рассеивателями.
Но уже в 90-е годы стало понятно, куда двигаться дальше. А двигаться можно было в сторону снижения энергозатрат и повышения яркости. Ведь даже линзованная оптика с обычными лампами накаливания уже не отвечала современным требованиям. И тогда на борьбу с темнотой выдвинулись газоразрядные источники света, давно используемые в стационарном освещении.
Ксенон: мощно, сложно и дорого
В народе за такими фарами прочно закрепилось название “ксенон”, хотя к ксеноновым дугоразрядным лампам, как это ни странно звучит, они отношения не имеют. Огромные мощности и удачный спектр при плохом КПД у дугоразрадных ламп оказались не нужны, а то, что мы привыкли называть “ксеноном” на самом деле является металлогалогенной лампой, внутри которой горит смесь газов. В ней иногда используется газ ксенон как один из ингредиентов, но зачастую обходятся и без него.
Эффективность такого решения более чем достаточная — 80–100 люменов на каждый ватт мощности, а спектр излучаемого света оказался одним из лучших и наиболее естественных. Для сравнения: обычная “галогенка” дает 13-15 люменов на ватт, газонаполненная — около 10, а обычная вакуумная — около 8.
Никакие другие типы газоразрядных ламп не смогли составить им конкуренции, даже натриевые лампы с отдачей до 200 люменов на ватт не прошли строгий отбор из-за ограниченного светового спектра. Их желтый свет мог не отражаться от некоторых поверхностей, и такие предметы казались бы темными, а с безопасностью на дороге не шутят.
Основных сложностей при внедрении газоразрядных ламп было две. Во-первых, для того чтобы зажечь дугу внутри колбы, требуется напряжение порядка 25–50 тысяч вольт. Во-вторых, внутри колбы светится весь объем газа, и этот свет надо очень четко направлять в нужную сторону.
Вторую проблему отлично решила прожекторая (линзованная) оптика, о кторой речь уже шла выше. Ну а развитие электроники успешно справилось с первой проблемой. В 1991 году компания Hella, кстати, начинавшая еще с выпуска ацетиленовых ламп, начала продавать первые комплекты серийного “ксенона” для машин. Это была очень недешевая опция для BMW 7-й серии в кузове E32.
В отличие от обычных ламп, которые запитаны непосредственно от бортовой электросети, “ксенон” питается через так называемый балласт или же блок розжига.
Как мы уже говорили, при старте газоразрядной нужен импульс напряжения в 25 тысяч вольт и выше, а после запуска необходимо точно выдерживать ток. Просто удержание напряжения бесполезно — лампа сильно меняет сопротивление с прогревом. Так что блок розжига — очень сложная и дорогая часть лампы, на нем лежит ответственность и за ее быстрый “поджиг”, и за ее долговечность ( при колебаниях тока выгорают электроды внутри колбы, и лампа идет под замену).
Как мы уже говорили, газоразрядные (то есть “ксеноновые”) фары очень эффективны и выдают 80–100 люменов на ватт. При стандартном 35-ваттном энергопотреблении такая лампа дает очень много света. Кроме того, она греется очень слабо и не имеет хрупкой нити накаливания, а значит, срок ее службы выше и она не боится вибраций.
Самые высокие значения КПД относятся к источникам очень “холодного” света со световой температурой выше 5 500 кельвинов — это характерное голубоватое свечение. Лампы с более комфортной для глаза световой температурой в 3 500 или 2 700 кельвинов имеют меньший КПД, но все равно между ними и обычными лампами накаливания пропасть в эффективности и мощности светового потока.
Обратная сторона всех этих плюсов — высокая стоимость оборудования, которую производителям пока не удалось “победить”. Например, оригинальный блок розжига для Volvo S80 II обойдется в 14–17 тысяч, а для Volkswagen Passat B6 — в 17–18 тысяч. Причем более дешевые аналоги существуют далеко не всегда.
Устройство и принцип работы лазерных фар
Необходимо начать с того, что такие фары правильней всего называть лазерно-люминофорными, а не просто лазерными. Конструкция данного типа не является сложной: она состоит из нескольких лазерных диодов, которые, в свою очередь, подсвечивают люминофор, преобразовывающий получаемую энергию в световое излучение, благодаря чему и образовывается мощный пучок, который в 1000 раз интенсивней даже диодного. Также получаемый луч является когерентным и монохромным, а это значит, что у него постоянная длина волны и разность фаз. Его мощность равна 170 люменам.
Изначально луч голубого цвета, и для получения яркости ему необходимо пройти через люминофорное покрытие, которое рассеивает пучок лазера, образуя мощный свет.
Поэтому в данном случае важно понимать, что сам лазер не освещает дорогу, а только вырабатывает нужную энергию.
Головной лазерный свет работает во взаимодействии с компьютером, который за счет специальных датчиков контролирует процесс появления встречных машин и пешеходов и позволяет избегать их ослепления. Система Dynamic Light Spot обнаруживает при движении преграды, обращая внимание водителя на них с помощью более интенсивного света, что помогает заранее подготовиться к необходимым маневрам и действиям.
Не является сложной конструкция данного типа фар
Модификации
Пока первые апробации проходят лазерные фары, принцип работы которых ещё не доведён до совершенства, на некоторых и Audi уже устанавливаются дополнительные лампы, использующие аналогичный принцип функционирования. Устанавливающиеся совместно с противотуманными фонарями, они имеют принцип работы, основанный на подсвечивании дорожных помех, способных представлять серьёзную опасность для транспортного средства, движущегося на высокой скорости. В частности, компания BMW использует такие лазерные фары для предотвращения столкновения с .
Принцип работы устройства достаточно непрост — вначале человека или иное живое существо достаточно крупных размеров (например, оленя) обнаруживает , позволяющий улавливать тепловое излучение на большом расстоянии. Он отслеживает его положение в режиме реального времени, и передаёт сигнал на специальные лазерные «поисковые огни», установленные в одном блоке с противотуманными лампами. В свою очередь, те создают достаточно узкий пучок излучения, который позволяет осветить «живое препятствие» и предотвратить тем самым аварию с фатальными последствиями. В среднем, подобные «поисковые огни» позволяют выиграть 1–5 секунд в обнаружении на дороге живого существа
— кажется, будто это немного, однако стоит вспомнить, что автомобиль, движущийся с высокой скоростью, может проехать за это время больше ста метров.
Существуют и варианты, которые устанавливаются в качестве ламп головного света — однако существенный недостаток, которым обладают такие лазерные фары — цена, несколько раз большая, чем у светодиодных приспособлений. Кроме того, на трассах с большим количеством электроника не всегда успевает вовремя отреагировать на изменение дорожной обстановке, в результате чего огромная яркость лазерных фар может стать минусом за счёт ослепления встречном. Поэтому лазерные источники света, использующиеся в качестве основных, мы увидим на современных автомобилях только спустя несколько лет. Пока же лазерные фары останутся уделом концептуальных новинок, представляемых на площадках международных выставочных центров.
Преимущества и недостатки
Преимущества:
- Компактность конструкции;
- Экономия потребления энергии (расходует почти на 30% меньше, чем классические источники);
- Высокая пространственная когерентность;
- Большая (около 600 метров) и четкая дальность освещения, благодаря использованию высоких технологий;
- Исключена возможность ослепления, так как направление света сфокусировано в одну точку;
- Автоматическое отключение диодов, если в область освещения попадает человек или любое живое существо;
- Большая интенсивность и мощность освещения;
- Взаимодействие с пешеходами;
- Указание габаритов машины при проезде в стесненных условиях;
- Ограничение направленности пучка света благодаря микроконтроллерам.
Такие фары экономны в потреблении электроэнергии
Недостатки:
- Высокая стоимость. На сегодняшний день данный тип является самым дорогим автомобильным источником света.
- Хрупкость конструкции.
Производители
Существует две категории производителей лазерных фар. С одной стороны, такие технологии вполне закономерно осваивают непосредственно изготовители автомобилей. Наиболее успешные разработки в сегменте демонстрируют компании Audi и BMW. Правда, в массовых моделях лазерная оптика пока фигурирует редко – такой оснасткой чаще обзаводятся в качестве опционального решения. И с другой стороны, лазерные фары выпускают передовые разработчики светодиодной техники. Можно отметить фирмы Philips, Osram и Hella, которые занимают лидирующие позиции в области проектирования новейших систем освещения. Что особенно интересно, в обеих категориях компании занимают узкоспециализированные ниши, продвигая уникальные технологические решения.
Какие лучше выбрать
На сегодняшний день лазерные фары установлены только на автомобилях премиум-класса и не поступают в продажу в виде отдельной запчасти, основная причина этому — высокая себестоимость, а также, очень дорогая цена замены или ремонта.
Поэтому, безусловно, те, кто смогут их себе в будущем позволить, не пожалеют о покупке ни разу, ведь это будет являться самым оптимальным решением.
А пока, при выборе света для своего автомобиля, рекомендуется выбирать диодные фары, которые имеют наилучшие технические характеристики и приемлемую стоимость, полностью соответствующую качеству.
Что же касается ксеноновых и галогенных, то такие типы давно уже изжили себя, имеют множество недостатков, которые выльются водителю в множество проблем и денежных затрат.
Негативные отзывы
Очевидные преимущества все же не исключают отрицательных моментов эксплуатации лазерных фар. Недостатки обуславливаются теми же особенностями, которыми обладают светодиоды. Так, пользователи отмечают, что в некоторых ситуациях свет чрезмерно слепит встречных водителей и вообще он непривычен, что может отвлекать других автолюбителей. Кроме того, в существующих модификациях лазерные фары стоят очень дорого и это важный момент, если учесть, что далеко не всегда их достоинства являются жизненно необходимыми.
Когда ждать?
Специалисты в области электроники автомобилей говорят, что лазерные фары пока что являются прототипами, которые могут использоваться только в наиболее дорогих автомобилях. При этом даже они пока что не доработаны до совершенства — в частности, основным недостатком остаётся проблема ослепления водителей встречного транспорта. Однако совершенно очевидно, что за такими источниками света — будущее автомобильных фар, так как при сходном энергопотреблении они обеспечивают намного большую эффективность работы, а, следовательно — . Что же касается серийного применения, то инженеры говорят, что создать относительно недорогие лазерные фары удастся через 5–10 лет.
В 2008 году Audi R8 стал первым в мире серийным автомобилем с полностью светодиодной головной оптикой, затем в 2012 году появились и инновационные динамические указатели поворотов. Новая глава в истории автомобильной индустрии была открыта Audi в 2013 году, когда на обновленной модели Audi A8 появились матричные светодиодные фары Matrix LED. Теперь бренд с четырьмя кольцами на модели Audi R8 LMX демонстрирует лазерный излучатель, формирующий луч дальнего света. Эта технология позволяет улучшить дальность освещения, что является идеальным решением для спорткара Audi R8 LMX.
При разработке технологий освещения инженеры Audi работают совместно с коллегами из спортивного подразделения. К примеру, сочетание светодиодных и лазерных источников для формирования луча дальнего света впервые будет использовано на новых гоночных прототипах Audi R18 e-tron quattro в ходе марафона «24 часа Ле-Мана» 14–15 июня. Тем самым продолжается традиция бренда с четырьмя кольцами: спортивные соревнования становятся испытательным полигоном для новых технологий, предназначенных для использования на серийных автомобилях.
В лазерной фаре дальнего света лазерный модуль излучает пучок света, бьющий вдвое дальше, чем у светодиодных фар. Каждый модуль состоит из четырех высокомощных лазерных диодов. Имея диаметр всего 300 микрометров, они генерируют синий лазерный луч с длиной волны 450 нанометров. Фосфорный конвертер преобразует это излучение в используемый при дорожном движении белый свет с цветовой температурой 5500 Кельвинов, создавая идеальные условия для восприятия человеческим глазом.
Он позволяет водителю легче воспринимать контрастные детали и предотвращает усталость. Световой пучок, который активируется при скоростях от 60 км/ч, дополняет светодиодные модули дальнего света Audi R8 LMX и значительно повышает видимость и безопасность. Интеллектуальная система с видеокамерой отслеживает присутствие других участников движения и автоматически регулирует распределение светового потока, исключая возможность их ослепления.
Audi R8 — это флагманская спортивная модель, близкая по конструкции к гоночным болидам. Audi R8 LMX предлагается в кузове купе, а его выпуск будет ограничен 99 экземплярами. Имея мощность 570 л.с. и развивая крутящий момент 540 Нм, его 5,2-литровый двигатель V10 способен разогнать автомобиль до 100 км/ч всего за 3,4 секунды.
Новая флагманская модель привлекает внимание благодаря эксклюзивной окраске — синему цвету Ara Blue с эффектом хрусталя. Крупный задний спойлер с неизменяемой геометрией увеличивает прижимную силу на задней оси. Он выполнен из армированного углепластика с матовым покрытием. Из такого же материала изготовлены нижний передний спойлер, накладки боковых воздухозаборников, крышка моторного отсека, корпуса наружных зеркал, боковые обтекатели, заднее антикрыло и диффузор.
Складывающиеся спортивные сиденья получили отделку из благородной кожи Fine Nappa с ромбовидной прострочкой цвета Sepang Blue. Гармоничность интерьера подчеркивается легкими штрихами. В отделке центрального тоннеля и рычага стояночного тормоза использован матовый карбон.
Audi R8 LMX появится на дорогах Европы летом 2014 года. В Германии цены будут начинаться от 210 000 евро. Квота на Россию ограничена несколькими автомобилями, цену объявят в момент старта продаж — в 4-м квартале 2014 года.
Правда, вот компания BMW оспаривает первенство Audi в «лазеризации». Мюнхенцев понять можно: концептуальный родстер Vision ConnectedDrive, оснащенный лазерной оптикой дебютировал еще 2011 году на автосалоне в Женеве. Кроме того, скоро стартуют продажи серийного BMW с прогрессивным дальним светом — продвинутые «прожекторы» будут устанавливать в качестве опции на гибридный спорткар i8. Машина планируется к продаже и в России и будет показана на Московском автосалоне.
Лазерные фары – высокотехнологическая светооптика, которая есть в списке желаний у всех продвинутых автолюбителей. О том, что эти приборы защищают водителей от аварий и довольно удобны в туманное время, знают все, но у них есть также некоторые недостатки. Подробнее об этом – ниже.
[ Скрыть ]
