Матричные фары своими руками

Противотуманные лазерные фары для авто: принцип работы и изготовление своими руками

Устройство фар автомобиля

Светотехника на машине – основа безопасности и удобства на дорогах. Это такая же неотъемлемая часть транспортного средства, как колёса и руль. В то же время, видов и конфигураций световой техники на машину существует довольно много. В этой статье мы рассмотрим основные типы передних фар и их назначение.

По прямому функционалу передние фары автомобиля можно разделить на отдельные классы:

• Габаритные огни – предназначены для обозначения габаритов транспортного средства, стоят спереди и сзади.
• Ближний свет – основные фары, предназначенные для освещения дороги непосредственно перед машиной, светят они ярко, но только на ограниченное небольшое расстояние, около 40–50 метров.
• Дальний свет – фары, светящие на большое расстояние, на 200-300 метров. Они обеспечивают комфортный световой путь даже на очень большой скорости.
• Противотуманные фары – дополнительные фары для ухудшенных погодных условий (метель, туман и прочее). При одновременном использовании с ближним светом противотуманки сильно слепят других участников движения.
• Ходовые огни работают днём для дополнительного обозначения машины. Впервые получили применение в странах Скандинавии и Британских островов, там, где иногда днём освещение недостаточное для полного обеспечения безопасности.
• Специальные передние световые устройства, вроде раллийных фар, световых искателей, прожекторов и прочее.

Устройство фары

Устройство фары автомобиля примерно одно для всех модификаций. Свечение создаётся за счёт трёх сегментов фары.

Источник света

Излучение лампы не направлено прямо, как фонарь, на самом деле, она скорее светит во все стороны, направляя частицы света на следующий сегмент.

Отражатель

Он бывает разной формы, часто это относительно правильный конус, но может быть множество вариаций в зависимости от конфигурации фары и дизайна передней части машины в целом. Обычно это стекло или пластмасса с небольшим напылением алюминия.

Как вполне ясно из внутренней формы слова – основная его задача – отражать, весь свет, который на него попадает. При этом отражении он усиливается. Специальные корректоры в свою очередь ограничивают световую зону, направляя луч света.

В плане отражения света можно также выделить три основных подтипа:

1. Параболический отражатель. Самый простой, дешёвый и распространённый. Это статичная конструкция, отражающая свет горящей лампы. Такую фару нельзя подкорректировать, яркость, интенсивность, направление света в них статичны.
2. Рефлектор свободной формы (Free Form Reflector). Такой рефлектор разделён на несколько зон (количество их может сильно варьироваться), каждая отражает и направляет свой пучок света. Свет таких фар также статичен, но более отчётлив, меньше светопотеря при рассеивании, значительно меньше вероятность ослепления других водителей или себя.
3. Линзовая оптика. Свет от лампы в этом случае рассеивается и усиливается специальным эллиптическим светоотражателем, но после этого направляется на второй фокус – специальный щиток, вновь собирающий этот свет. От этой перегородки свет снова рассеивается в сторону линзы, та собирает его, где-то обрезая, где-то перенаправляя. Такая оптика максимально исключает чрезмерную светопотерю и ослепление светом. Линзовая оптика дорога, но очень качественна и обеспечивает максимальную безопасность даже в условиях трудной видимости. Главная проблема – вся эта система довольно динамична, в ходе износа или повреждения стабильность линзы может понизиться, могут возникнуть неисправности, светопотери. В таком случае линза требует специфической корректировки в автосалоне.

Принцип работы ксеноновых фар

Рассеиватель

Это внешняя часть фары, также из стекла или специального материала. Видели на фото или киносъёмках огромные белые листы на штативе? Назначение автомобильного рассеивателя схожее. Его задачи – защищать фару от внешнего воздействия, а также рассеивать и направлять её свет.

Скажем, противотуманные фары светят скорее не прямо вперёд, а как бы «под ноги», вниз — вперёд. Для этих функций форма рассеивателя может быть разной.

Несколько иной метод работы у светодиодных и матричных фар, мы рассмотрим эту специфику чуть позже, когда будем говорить о светодиодах отдельно.

Это функциональное распределение фар, одинаковое для любого транспортного средства. Можно их разделить и по принципу устройства.

Научный прогресс не стоит на месте, технологи и проектировщики задаются одним важным вопросом: как обеспечить максимальную безопасность и дальность освещения, при этом нивелируя ослепляющим фактором.

Также важны принципиально надёжность фары, прочность, длительный ресурс использования, экологичность, не забываем о дизайне.

Виды ламп

Фары по методу действия лампы можно выделить в четыре типа:

• Лампы накаливания
• Галогенные
• Ксеноновые
• Светодиодные

Лампа накаливания

Самые простые, такие же, как обычные лампочки. Работа её обеспечивается вольфрамовой нитью, помещённой в безвоздушную стеклянную колбу. При подаче напряжения происходит нагрев вольфрамовой нити, что и порождает свет.

Такие лампы не очень надёжны, они морально устарели: вольфрам постоянно испаряется с нити. Она утончается, что приводит в итоге к разрыву. Также такие устройства легко темнеют и очень восприимчивы к перепадам напряжения.

Они ещё широко используются в быту, но постепенно выходят из употребления по причине множественных недостатков. На транспортных средствах уже не используются.

Галогенные лампы

Также часто используются в быту. Механизм её работы примерно такой же, – накаливание вольфрамовой нити, однако за счёт того, что внутрь колбы закачаны пары галогенов (йода или брома), которые взаимодействуют с атомами вольфрама и не дают последним осесть, они двигаются вокруг нити по спирали, периодически снова к ней прилипая.

Срок службы таких ламп во много раз дольше обычных ламп накаливания. Такие лампы имеют долгий ресурс эксплуатации, Здесь многое зависит от качества и, соответственно, стоимости. Хорошие галогенные лампы могут работать в течение нескольких лет постоянной эксплуатации.

В технической документации обычно прописывают небольшие сроки службы, около тысячи часов непрерывной работы и далее, по факту же качественная галогенная лампа может прослужить в два–три раза дольше, чем предполагает срок эксплуатации. Важна здесь также полная исправность проводки в автомобиле.

Неполадки с электроникой или аккумулятором сказываются на длительности работы фар.

Ксеноновые лампы (газоразрядные)

Также распространены в автомобильной промышленности. Первыми здесь были, как всегда, немцы – они поставили ксеноновые фары на BMW седьмой серии в 1994 году.

Работает такое устройство за счёт нагревания газа ксенона – благородного газа, при нагревании выделяющего множество света. Такие лампы значительно мощнее газоразрядных.

Скажем, при мощности в 35 Вт ксеноновая лампа рождает световой поток в 3000–3200 лм, что на треть больше, чем способна выдать галогенная лампа при вдвое большей мощности.

Ксеноновые лампы экономят электричество, выдают много света и долго служат (срок службы ксеноновой фары составит около двух тысяч часов, примерно в два–три раза больше, чем у своего галогенного аналога.), но дорого стоят.

В таком устройстве кроме простых трёх агрегатов, о которых мы уже говорили, есть ещё и специальные нагреватели ксенона, состоящие из блока розжига и электронной системы управления температурой и мощностью.

Эти механизмы повышают цену на фару в несколько раз.

Светодиоды

В основе светодиодного фонаря – полупроводниковый кристалл, который преобразует электрический ток в свет. Сначала такие устройства появились в промышленной сфере, но теперь они широко интегрированы в быт. В автомобильной промышленности светодиоды начали использоваться для побочного освещения — стоп-сигналы, подсветка приборной доски, освещение в салоне и так далее.

Считалось, что светодиодные лампы недостаточно ярки для установки в головные фары. Сейчас они светят очень ярко за счёт того, что устанавливаются целыми сегментами-сотами внутрь фары. Один светодиод выделяет меньше света, чем ксеноновая лампа, но установленные вместе они вполне покрывают нужное для безопасности количество освещения.

Светодиод сам по себе представляет самодостаточный источник света. На некоторых моделях авто светодиодная фара состоит из двух–трёх десятков отдельных диодов. В каждом из них есть линза, кристалл, анод и катод, обеспечивающие постоянно напряжение тока. Перегорание или неисправность одного диода обычно не тащит за собой поломку остальных.

Лазер

Самая новая технология, которую активно развивают, это лазерные фары. Впервые такие фары применили на футуристичном автомобиле BMW i8. Технология фары достаточно проста — лазер светит на линзу с фосфором, который в свою очередь начинает излучать яркий свет, а отражатель направляет этот свет на дорогу.

Они превосходят светодиодные фары по освещению и энергопотреблению, а срок службы сопоставим. Существенным недостатком этих фар является их стоимость, они являются самыми дорогими фарами современности, не менее 10 тыс. евро, за эту сумму можно купить новый бюджетный автомобиль.

Современные разработки

Момент устройства светодиодной фары доведён до технологического абсолюта в фаре матричной. В ней водитель может менять и подстраивать под себя и нужды дорожной ситуации отдельный диод. Такие матричные светодиоды могут индивидуально подстроиться под любую, даже сложную обстановку с видимостью.

Головные лампы на светодиодах появились десять лет назад. Светодиодные фары на машинах становятся всё популярнее по причине того, что у них практически нет недостатков.

Они потребляют мизерное количество электроэнергии, их ресурс в несколько раз может превышать срок службы других фар, при соблюдении температурного режима ресурс эксплуатации такой лампы будет от пяти тысяч часов и более. Единственный, но ощутимый минус – дороговизна.

На современном автомобильном рынке фары в целом – удовольствие не из дешёвых и приближается к стоимости лазерных фар – за цену светодиодной фары иногда можно купить целый автомобиль, пускай и подержанный.

С другой стороны, такая лампа при правильной эксплуатации может прослужить много лет и ни разу о себе не напомнить, что в итоге может вылиться в солиднейшую экономию.

Изначально светодиодные фары ставились на машины премиум-класса, на некоторые модели Cadillac, Audi.

Сейчас же некоторые производители делают фары на светодиодах, которые можно поставить на место фар ксеноновых, так что светодиодное освещение теперь можно ставить и на марки, изначально на это не рассчитанные. В целом мнение автомобилистов сходится в том, что светодиодные фары, так или иначе, захватят рынок.

Проблема с недостатком света решена благодаря технологическим новшествам, а цена будет постепенно снижаться под натиском спроса и уменьшения цен на материалы. Возможно, в недалёком будущем большая часть автомобилей будет оснащена именно светодиодными фарами. Но пока, по объективным причинам основой рынка остаются фары ксеноновые и галогенные.

Противотуманные фары – устройство, функционал, их роль + видео

Всем водителям, наверняка, будет очень интересно, какие установлены лампочки в противотуманные фары. Ведь эти элементы весьма важны в автомобиле, благодаря ним предоставляется возможность безопасно передвигаться в сложных погодных условиях, таких как снегопад, дождь, туман. Казалось бы, ведь есть обычные фары, зачем еще противотуманки? Вот обо всем этом и поговорим чуть ниже.

Обычная автомобильная оптика в условиях плохой видимости ведет себя не самым лучшим образом, из-за того что лучи света отражаются от мельчайших капелек воды или рассеиваются, создается полупрозрачная пленка и, соответственно, плохая видимость. Противотуманки излучают широкий горизонтальный луч, который стелется над дорогой, и освещают именно её, а не толщу тумана.

Ещё они являются верными помощниками на извилистых дорогах, освещая обочину, значительно облегчают ваши маневры.

Стекло противотуманной фары может быть как белым, так и жёлтым, в принципе, нет никакой разницы, большее внимание надо обращать на качество и фирму-изготовителя лампочки.

Сегодня появились такие фары с функцией углового освещения, при повороте руля на определенный градус либо же включении поворота зажигается и соответствующая фара, освещая нужную сторону.

Устройство противотуманок практически такое же, как и обычных фар: корпус, отражатель параболоидного типа, источник света и рассеиватель.

Для того чтобы видимость во время дождя или тумана была хорошей, необходимо чтобы верхняя граница пучка была четкой, а это значит что ни свет от самой лампы, ни отраженный луч не должны идти выше горизонтальной плоскости.

А для обеспечения хорошего освещения дорожного покрытия, располагать их стоит как можно ближе к дороге, но не ниже 25 сантиметров над землей.

Первые отражатели были круглой формы, однако впоследствии были предложены эллипсоидные, дело в том, что у таких отражателей сразу два фокуса.

В параболическом отражателе источник света расположен в фокальной точке, из-за этого отражатель направляет луч вдоль центральной оси, а рассеиватель, в свою очередь, расширяет этот пучок, тем самым формируя горизонтальную полосу.

Специальный экран не дает проецировать луч вверх. Так получили оптимальный для туманных условий прибор освещения.

Кнопка противотуманных фар и «умный» режим свечения

Лампы в противотуманные фары устанавливаются как ксеноновой природы, так и галогенные. Нельзя однозначно ответить, какие из них лучше, так как первые светят ярче, но из-за этого могут и ослепить других водителей.

И если вы их установили лично, и конструкцией авто они не были предусмотрены, то, вполне возможно, что у вас могут появиться проблемы с ГАИ.

В самом устройстве предусмотрены все необходимые элементы, предохранители и реле, дополнительно может только понадобиться кнопка противотуманных фар, для их кратковременного включения, и контрольные индикаторы работы.

С помощью кнопки кратковременного включения можно подать кому-то условный сигнал и «помигать» противотуманками, такое часто практикуется среди водителей, чтобы предупредить друг друга о находящемся посте ДПС.

Для того чтобы оградить себя от ДТП, в ПДД говорится о том, что водитель должен во время движения в любое время суток обозначать свое транспортное средство. Осуществить это можно с помощью фар ближнего света, либо – дневных ходовых огней.

Возможно использование противотуманок в режиме DRL (дневные ходовые огни).

Подключая реле противотуманных фар в необходимые разъемы, получаем следующее: при пуске двигателя они включаются в режиме DRL, но как только вы включите габариты, они сразу же гаснут.

Если вам необходимо снова включить их, тогда нужно повернуть штатный выключатель. Это достаточно удобная и нужная функция, особенно с учетом новых ПДД.

Так вам не нужно всегда помнить, что при каждой вылазке на автомобиле нужно включить что-то, к чему еще совсем не привыкли.

Лазерные фары: принцип работы и отзывы

Автомобили 30 января 2017

Автомобильный свет развивается в строго устоявшихся направлениях, которые редко меняются. На сегодняшний день особый интерес у большинства водителей вызывает светодиодная оптика.

У нее масса достоинств, которые не позволяют приблизиться к этому сегменту альтернативным решениям. И все же технологические разработки не стоят на месте, постепенно набирает популярность совсем другая концепция светоподачи.

Это лазерные фары, которые привнесли принципиально новые качества в организацию оптического обеспечения современного автомобиля.

Принцип работы лазерной оптики

Если традиционные источники автомобильного света типа ламп накаливания и стандартных светодиодов обеспечивают в некотором смысле динамическое излучение, то лазер дает монохромное и когерентное рассеивание. Во многом этим и обуславливаются преимущества технологии.

Несмотря на это, конструкция также базируется на диодах, за счет которых и функционируют лазерные фары. Принцип работы такой оптики основывается на том, что лазер выступает не источником освещения, а элементом энергообеспечения. За свет по-прежнему отвечают три светодиода с фосфорсодержащим веществом.

Именно эта группа при поддержке лазера и формирует пучок света с нужными параметрами.

В процессе работы любых фар атомы активного вещества потребляют энергию, отдавая на выходе фотоны.

В частности, классическая лампа накаливания содержит вольфрамовую нить, которая испускает свет по мере нагрева от электроэнергии.

Изменение же конфигурации потребления энергии привело к тому, что лазерные фары головного света могут обеспечивать мощность, которая в десятки раз превышает потенциал ксеноновых ламп.

Положительные отзывы о лазерных фарах

Новая технология обеспечила сразу несколько преимуществ автомобильной оптике. Как уже отмечалось, даже у современного ксенона такая фара выиграет за счет мощности. И потребитель это подтверждает.

Так, практика использования говорит о том, что сила лазерной системы в разы выше, чем у традиционных галогенок и светодиодов. Более точные расчеты указывают на то, что лазерные фары способны работать на 600 м вперед.

Для сравнения, максимальный потенциал обычного дальнего света в лучшем случае достигает 400 м.

Но даже не в базовых рабочих качествах заключается главное преимущество лазерного света. Такой источник благодаря особому принципу работы облегчил процессы управления пучком света. Немногие пользователи, в частности, смогли опробовать новейшую систему интеллектуального управления динамическим лазерным светом.

Однако, по словам специалистов, это направление развития оптики обещает массу новых возможностей. Достаточно сказать, что в последних моделях немецких автомобилей лазерный свет фар ориентируется на возможность точечной подачи луча.

Таким образом, система автоматически отслеживает опасные зоны, акцентируя на них внимание водителя.

Видео по теме

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.

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.

Как сделать лазерные фары своими руками?

О полноценном изготовлении лазерной фары с упомянутыми выше характеристиками речи быть не может, однако частичное внедрение диодов такого типа в автомобильную оптику может дать некоторый положительный результат.

Так, многие домашние мастера предлагают технику изготовления лазерной указки для фары, основой в которой выступит диод из привода DVD-RW. Лазер интегрируется в нишу стоп-сигнала или противотуманной фары с коррекцией луча посредством холодной сварки.

Для ограничения длины потока можно применить трафарет, который повторит форму нужного луча. Поэтому еще перед началом изготовления следует определиться с теми, какими характеристиками должны обладать лазерные фары.

Своими руками коррекционную основу можно выполнить из картона, оставив окошко подходящего размера. Обычно делают фары из расчета подачи луча в 1,5 м при условии обеспечения 4-метровой проекции.

Заключение

В разных сферах технологического улучшения автомобилей происходят процессы активного внедрения интеллектуальных систем. Оптическая конфигурация даже в современных поколениях проектируется с большим упором на обеспечение основных характеристик светоподачи.

Оптимальные свойства излучения уже были достигнуты на примере стандартных светодиодов. В свою очередь, лазерные фары головного света наряду с повышением эксплуатационных качеств оптики также позволили разработчикам освоить и новые принципы управления светом.

Пока еще не в массовом производстве, но на примерах концептуальных машин передовые компании демонстрируют впечатляющие примеры автоматизации лазерных фар.

По словам специалистов, работа в этом направлении должна не только улучшить взаимодействие водителя с фарами, но и в целом повысить эргономику управления машиной и уровень безопасности.

Источник: fb.ru
Deprecated: DEPRECATED: Do not call this method or, even better, use SphinxQL instead of an API in /var/www/www-root/data/www/monateka.com/sphinxapi.

php on line 771
Домашний уют
Обратный клапан для насоса: характеристики, принцип работы и отзывы. Обратный клапан для вакуумного насоса

Обратный клапан для насоса представляет собой обязательный элемент насосных станций.

С его помощью можно определить направление движения воды. Прибор отключает участок трубопровода, какое-либо оборудование или насос п…

Домашний уют
Мотоблок «Патриот» (Patriot): описание, принцип работы и отзывы покупателей

Выбирая мотоблок, вы можете попасть в затруднительную ситуацию, ведь в магазине чаще всего такая техника представлена в одном отделе. Относят продавцы мотокультиваторы и мотоблоки к одному виду техники, тогда как мото…

Домашний уют
Дренажный насос с поплавковым выключателем: принцип работы и отзывы

По мере расширения опционального обеспечения современные насосы становятся все более функциональными. Присутствие автоматики и возможности соединения нескольких перекачивающих систем в один комплекс заметно повышает э…

Домашний уют
Сварка плазменная: технология, принцип работы и отзывы. Плазменная сварка своими руками

С каждым годом темпы развития промышленности увеличиваются. Это приводит к внедрению новых технологии и способов изготовления тех или иных изделий. При этом нововведения должны быть не только эффективнее морально уста…

Домашний уют
Беспроводная розетка с пультом: обзор, принцип работы и отзывы

Новые технологии давно шагнули в наши дома. Система автоматизации жилого и коммерческого здания – это не прихоть, а комфорт, который создается при помощи новейших устройств. Беспроводные розетки относятся к приборам, …

Автомобили
Щиток приборов, “Газель”: устройство, принцип работы и отзывы

«Газель» – весьма популярный в России грузовой автомобиль. На базе ГАЗ-3302 производят и массу машин иного назначения. Это как коммунальный транспорт, так и пассажирские микроавтобусы. Что объединяет эти в…

Красота
Помада, увеличивающая объем губ: виды, изготовители, названия, рейтинг лучших, принцип работы и отзывы покупательниц

Пухленькие губки – это всегда привлекательно и красиво. На какие только ухищрения не идут дамы, чтобы достичь этой желанной формы. Кто-то обращается за помощью к хирургу, кто-то делает уколы красоты, кто-то один…

Автомобили
Карбюратор и инжектор: разница, сходство, преимущества и недостатки карбюраторных и инжекторных двигателей, принцип работы и отзывы специалистов

Уже более ста лет автомобиль прочно обосновался в нашей жизни. За это время он успел стать привычным, обыденным средством передвижения. Непрерывно совершенствуясь, получил широкое распространение по классам, видам и с…

Еда и напитки
Йогуртницы: принцип работы и функции, производители, отзывы

Регулярное употребление в пищу кисломолочных продуктов положительно влияет на здоровье. Бактерии, содержащиеся в йогурте, нормализуют деятельность органов ЖКТ и улучшают работу кишечника. Если приготовить его в домашн…

Автомобили
Какой стартер лучше – редукторный или обычный? Отличия, принцип работы и устройство

Технический прогресс не стоит на месте и постоянно развивается. Каждый год появляются новые технологии, что позволяет инженерам улучшать или создавать совершенно новые детали. Это касается и машиностроения. В России е…

Революция в освещении: новейшие лазерные фары

Техника не стоит на месте — иногда создаётся впечатление, что в последнее время срок использования изобретения сократился всего до нескольких лет. Ещё недавно достаточно дорогой новинкой, проходившей предсерийные испытания, были светодиодные фары, а до них аналогичный путь прошли ксеноновые и галогеновые лампы.

Теперь же на мировую технологическую арену выходят лазерные фары, которые обладают ещё более сложным принципом действия и намного большей эффективностью, чем все источники света, которые были созданы до настоящего дня.

Чтобы понять, скоро ли мы увидим лазерные фары на своих автомобилях, и что даст нам их применение, стоит подробнее разобраться в принципе их устройства.

Лазерные фары – это ещё один шаг к технологиям будущего

• Новейшая технология
• Основные преимущества
• Модификации
• Когда ждать?

Не стоит думать, что лазерные фары головного света подобны тем, что были установлены на автомобиле всемирно известного шпиона Джеймса Бонда — они являются абсолютно безопасными для окружающих и не способны поджигать своим излучением мешающие вам транспортные средства.

Понятно, что на гражданские автомобили будут устанавливаться абсолютно безопасные для окружающих источники света, которые просто существенно повысят эффективность освещения дороги перед транспортным средством.

Чтобы понять лучше принцип, по которому работают лазерные фары, стоит рассмотреть их устройство.

В их основу положена уникальная технология рассеяния, которая основана на применении такого химического элемента, как жёлтый фосфор — фактически, лазер используется только в качестве средства, обеспечивающего его свечение.

Следовательно, лазерное освещение не может применяться для того, чтобы наносить вред окружающим, на радость большинству участников дорожного движения, и к огорчению поклонников знаменитого английского разведчика.

Если рассматривать технологию, созданную концерном BMW, то можно заметить, что в ней используется три синих лазера, которые направлены на кубический осветительный элемент, наполненный фосфором.

Через минимальное время после попадания на него луча он начинает испускать очень яркое белое излучение, интенсивность которого в несколько раз выше, чем у иных источников света при сходных энергетических затратах. За фосфорным источником света в лазерных фарах установлен отражатель особой конструкции, который позволяет концентрировать до 99,95% излучения на дороге.

На видео презентация лазерных фар BMW M4:

Многие люди, которые видят перед собой лазерные фары для авто в разрезе, начинают сомневаться, не нанесёт ли подобная технология вреда окружающим — ведь лазеры известны своей способностью ослеплять глаза человека и даже нарушать целостность некоторых материалов при достаточно высокой мощности источника излучения. Однако специалисты компании BMW, которая первая представила прототип лазерных фар, указывают на то, что сам лазер используется исключительно для «розжига» фосфорного осветительного элемента, следовательно, для водителей встречного транспорта, а также людей, встреченных около дороги, такая светотехника будет абсолютно безопасной. Даже если автомобиль, оснащённый лазерными фарами, попадёт в аварию и целостность его фонарей будет нарушена, источники излучения будут моментально отключены, что позволит свести к минимуму опасность такого источника света для окружающих.

Основные преимущества

Конечно, у такой технологии есть свои недостатки — в частности, сделать лазерные фары своими руками точно не получится, так как при их изготовлении применяются высокотехнологичные материалы, производство которых обходится достаточно дорого. Однако, в целом от эксплуатации лазерных фар автомобиль только выигрывает.

В частности, как уже говорилось ранее, при сходных затратах электроэнергии полученная яркость может быть в несколько раз больше.

Лазерные фары от BMW, в настоящее время имеющие статус прототипа, уже позволяют получить интенсивность свечения в 1,7–1,8 раза больше при мощности, меньшей на 50% по сравнению с галогеновыми и ксеноновыми.

Лазерные фары освещают больше и не мешают другим водителям

Кроме того, лазерный свет фар даёт возможность не только увеличить чёткость распознания объектов, расположенных на пути автомобиля — он имеет в два раза большую дальность даже по сравнению с ксеноновыми фонарями.

Предельный показатель равен примерно 500–600 метров, что существенно повышает безопасность при движении с высокой скоростью.

При этом фосфор, используемых в лазерных фарах, создаёт почти идеальный свет белого спектра, что также улучшает видимость в сравнении с традиционными желтоватыми лучами ламп накаливания и галогеновых источников света.

У многих людей возникает вопрос — а не будут ли такие лазерные фары с увеличенной дальностью свечения и невероятной яркостью мешать встречному транспорту.

Действительно, такая проблема возникла на начальном этапе разработки, однако её достаточно быстро решили при помощи современных технологий.

Микроконтроллеры позволяют ограничивать направление, в котором распространяется пучок света лазерных фар, предотвращая создание помех для остальных участников дорожного движения.

При этом компания BMW на этом этапе также решила вопрос с движением по крутым «серпантинам», на которых электроника просто не успевала отреагировать на изменение дорожной обстановки. После распознания изменений дорожных условий лазерные фары переводятся в режим имитации обычных фонарей, что позволяет достичь компромисса между эффективностью и безопасностью.

Модификации

Пока первые апробации проходят лазерные фары, принцип работы которых ещё не доведён до совершенства, на некоторых серийных автомобилях BMW 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 пешеходами, выходящими на дорогу.

Принцип работы устройства достаточно непрост — вначале человека или иное живое существо достаточно крупных размеров (например, оленя) обнаруживает инфракрасный радар, 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.

Лазерные фары на BMW i8 добавляют этому автомобилю особый футуристический облик

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 крутых поворотов 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.

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 — безопасность дорожного движения в тёмное время суток.

Что же касается серийного применения, то инженеры говорят, что создать относительно недорогие лазерные фары удастся через 5–10 лет.

Лазерная установка в вашем авто! Миф или реальность?

Хотелось бы начать с того, что Audi будет их использовать для R18 e-tron, участвующих в гонках на вынос­ливость. Фирма также обещает, что раньше всех предложит это решение и для серийных моделей. BMW, в свою очередь, анонсировал, что до конца го­да лазерные фары начнут предлагать в качестве опции для спорткара i8.

Audi R18 e-tron quattro

Не до конца еще распространился ксенон, продолжают казаться аван­гардным решением и диодные фары. Но вот появились лазерные. Почему? На самом деле интерес к ним возник не сегодня, но развитие идеи тормо­зили высокая стоимость и сложности с воплощением.

Сейчас же компактность, невероят­ная яркость и непревзойденная эффек­тивность уже начали играть важную роль.

Лазерные фары расходуют менее трети энергии, потребной ксеноновым, они экономичнее LED: другими слова­ми, три диода, необходимые в фаре, требуют всего лишь 10 В.

Вдобавок фара получается столь маленькой, что оставляет широкую свободу для творчества дизайнеров в передней части автомобиля.

Как будто этого мало, лазерные фары светят на расстояние до 600 м, так что можно и ночью ездить по безлимитным немецким автобанам на ско­ростях до 250 км/ч. Для сравнения, безопасная скорость, которую позволя­ет бьющий на 300 м свет диодных фар, составляет порядка 180 км/ч.

Умная подсветка

«Железо» достаточно простое, един­ственное, что требуется вентилятор как для охлаждения раскаленного светово­го источника диодного лазера, так и для удаления конденсата в фаре.

Также нужна сложная управляющая электро­ника и телекамера под лобовым стеклом для определения габаритных ог­ней и фар других автомобилей на доро­ге: для того чтобы не ослеплять водите­лей, форма и направление светового пучка меняются.

Адаптивные фары реализованы по принципу движения отражателя, проецирующего луч лазера на доро­гу. Но огромная часть работы в этом направлении уже была необходима и для диодных фар.

По словам тестировщиков BMW, проехавшись по холмистым дорогам, пользуясь попеременно дальним диодным светом и лазерным.

Последний включается на скорости выше 70 км/ч: в городе он бы мешал, ослепляя пешеходов, мотоциклистов, водителей и даже жителей нижних этажей. Результат? Удивительный по яркости и дальности пучок.

Который, кстати, преждевре­менно не отправит на пенсию диодную технологию: ведь только благодаря ей удастся сохранить ближний свет.

Как это работает

ТРИ ДИОДА, ФОСФОР, ЧЕТЫРЕ ЗЕРКАЛА

При использовании лазерных фар на извилистой дороге, окру­женной деревьями, заметен невероятный эффект: кроны и ветки, что дальние, что ближ­ние, подсвечиваются будто днем.

Как только телекамера распоз­нает габаритные огни впереди идущей машины, световой пучок лазера перестраивается так, чтобы не ослеплять.

То же про­исходит, когда автомобиль едет навстречу: лазерный луч меня­ет форму и направление, следуя форме встречного автомобиля, затем он на секунду гаснет и тут же включается обратно, как толь­ко автомобиль проезжает мимо.

Все происходит в автоматическом режиме, и фары не мешают дру­гим водителям: ни один из них не стал нам моргать дальним све­том. Однако собственный свет, отраженный от дорожных зна­ков, ослеплял уже нас. Инженеры BMW о проблеме знают и ведут работы над программным обеспе­чением, чтобы с ней справиться.

На изображениях вверху вид спе­реди и сзади модели с основными компонентами лазерных фар: флуоресцентный материал на базе фосфора (1) превраща­ет в белый свет три бледнова­то-голубых пучка от лазера (2), отражающиеся в зеркале.

Синий свет генерируют три лазерных диода производства Osram (4). Каждый из них потребляет чуть более 3 ватт. Согласно BMW, один лазерный диод излучает 170 люменов на ватт против 100 у LED.

Световой пучок, излучае­мый фосфором, затем распреде­ляется перед І8 подвижным пара­болическим отражателем (3).

Вот такая вот занятна технология набирает обороты. Как вы думаете появится ли такая оптика вскоре на серийных авто?

Автомобильные фары – Устройство и принцип работы

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…
Так работают наиболее распространенные ранее фары с параболическим отражателем и двухнитевой лампой Н4. Для предотвращения ослепления встречных водителей нить ближнего света располагают чуть впереди и выше фокальной точки и экранируют специальным колпачком внутри колбы, используя только верхнюю половину отражателя (вверху). А нить дальнего света расположена в фокусе и освещает всю поверхность отражателя (внизу)
Отражатель «свободной» формы отличается от параболического. Это отличие не заметно на глаз, но поверхность рассчитана таким образом, что направляет весь свет от однонитевой лампы в заданном направлении — чуть вниз, чтобы избежать ослепления
Впервые «прожекторная» фара ближнего света с эллипсоидным отражателем появилась в 1986 году на «семерке» BMW. Лучи, собираясь во втором фокусе отражателя, «подрезаются» экраном, который обеспечивает заданную светотеневую границу, а затем еще раз фокусируются линзой
В 1988 году с помощью компьютера отражателю эллипсоидной фары удалось придать «свободную» форму — основная часть лучей проходит над экраном, чем обеспечивается лучшая эффективность
В 1911 году автомобили Horch оснащались масляными (сверху) и газовыми (снизу) фарами. Емкостью для масла служил корпус фары, а газ поступал к горелке по резиновым трубкам от ацетиленового генератора (желтый бочонок на подножке автомобиля). Сначала генератор и фара были объединены, но этот вариант был чересчур громоздким и небезопасным при столкновении. Был и еще один вариант — питание сжатым ацетиленом из баллонов (предложено в 1904 году Фишером и Аллисоном, основателями фирмы Prest-O-Lite)
Каждая «долька» многофокусного рефлектора современных фар отражающего типа (Kia Cerato) освещает конкретный участок дороги. Компьютерное моделирование позволяет увеличить число сегментов до бесконечности так, что они сливаются в единую поверхность «свободной» формы. Такие отражатели, например, имеет пострестайлинговый Peugeot 406
Seat Ibiza имеет задние фонари, в которых тоже применены отражатели «свободной» формы

Лазерные фары

Технологии в автомобилестроении продолжают развиваться очень быстро. Иногда кажется, что за последние годы новые девайсы и усовершенствования для обычных автомобилей появляются буквально каждый месяц, о чем свидетельствуют крупнейшие салоны по всему миру.

Еще десять лет назад восторг у многих вызывали светодиодные фары, пришедшие на смену галогену и ксенону. Сегодня же главным хитом последних лет можно назвать лазерные фары. Они намного более сложные, а их эффективность в сравнении с предшественниками увеличена в несколько раз.

Проще говоря, уже через 5 лет, скорее всего, главным устройством основного источника света в обычной машине будут именно лазерные фары.

В этой статье мы постараемся разобраться в том, что же это за устройства, как они работают и насколько близок тот час, когда новый вид фар станет для нас не будущим, а нестоящим.

Как работают лазерные фары автомобиля

Вообще, любая лазерная технология, так или иначе, связана с популярной фантастикой. К примеру, некоторые транспортные средства самого известного шпиона в мире Джеймса Бонда были оснащены лазерными фарами, способными поджигать авто негодяев.

Но, с реальностью тут связи мало, если не сказать, что ее практически нет. Речь идет об очень безопасном источнике света, который может быть установлен на обычный частный транспорт.

И главное преимущество таких фар, если сравнивать с любыми другими – эффективность.

Для того чтобы понять, насколько «лазеры» лучше обычного света, стоит подробнее остановиться на их устройстве и принципе работы.

Главная составляющая, которая дает возможность грамотно и ярко освещать дорогу – желтый фосфор. Это лишь химический элемент, сам по себе не дающий нужного осветительного эффекта. Но, стоит ему работать в связке с лазером, который и будет обеспечивать свечение фосфора, как мы тут же получим очень яркий, сильный и, что главное, контролируемый свет из автомобильных фар.

Первые лазерные фары принадлежат BMW. Именно этот автопроизводитель впервые представил свои наработки в этой сфере. В основе технологии лежат три лазера синего цвета, которые одновременно или поочередно направляются программой на небольшую «лампу» кубической формы. Лампа наполнена тем самым желтым фосфором.

Буквально через доли секунды после попадания лазера на фосфор, тот начинает издавать яркий белый свет, по интенсивности превышающий любой другой источник света, до этого созданный человечеством. При этом, энергозатраты такие же, как при использовании самых простых или светодиодных фар.

Также в конструкцию лазерной фары входят специальные отражатели, установленные так, чтобы практически сто процентов излучаемого света концентрировать на дорожном полотне, не давая ему рассеиваться.

Источник

Читайте также:  Как украшать валенки своими руками