Без чего не может обойтись современный автомобиль? Без мотора, тормозов? Правильно, но машина без фар тоже не может быть допущена на дороги общего пользования. От этой, казалось бы, вовсе не обязательной детали зависит безопасность движения в условиях недостаточного освещения. И потому прогресс в области головного света автомобилей не останавливался ни на минуту с тех пор, как сам автомобиль появился на свет. Но недостаточно сделать свет ярким: водителю будет неплохо видно какую-то часть пути, но он ослепит остальных участников движения, да и резкая светотеневая граница может сыграть злую шутку, скрыв что-то важное. Как всего этого избежать? Сделать так, чтобы свет был управляемым.
Понимание этого факта пришло к автомобилестроителям достаточно быстро. Уже после Первой мировой войны, в 1918 году, был принят первый стандарт для ламп головного света автомобилей — IES/SAE. Он предусматривал измерение освещенности в пяти точках перед машиной. К этому моменту уже сформировалось разделение головного света на «ближний» и «дальний».
Прогресс в области организации дорожного движения был быстрым: уже к 1926 году SAE (Сообщество автомобильных инженеров, существующее с 1905 года) приняло новую версию теста головного освещения, с замером освещенности уже в десяти точках. В 1955-м компания Cibie предложила асимметричный рефлектор и асимметричное распределение светового потока.
Авторитет компании был очень высок, ведь она зарекомендовала себя на тот момент как ведущий разработчик систем освещения, да и ее инициативы имели поддержку у французского правительства. Уже в 1957 году SAE принимает асимметричное распределение света как европейский стандарт. В США ситуация складывается иначе: NHTSA (Национальное управление безопасностью движения на трассах) не поддержала европейские инициативы. Именно с тех самых пор оптика американских и европейских машин существенно различается.
Тридцатые годы были богаты на интересные конструкции, позволяющие управлять световым пучком на ходу. Собственно, деталь, известная сейчас как «корректор фары», появилась еще в 20-е. С помощью механического или гидравлического привода можно было поднять или опустить фары прямо на ходу.
Вакуумный корректор оптики позволял менять длину зоны освещения в зависимости от нагрузки на мотор. При едва открытой дроссельной заслонке фары светили «в пол», а если нажать на педаль как следует — работали как прожектор. Такой конструкцией могли оснастить почти любую машину, строгих технических регламентов еще не было.
В использовании автоматически поворачивающихся фар можно рассмотреть еще один элемент адаптивности. Вспомните Зикмунда и Ганзелку, путешественников, объехавших Африку, Центральную и Южную Америку в 1947–1950 годах на автомобиле Tatra 87. Эта модель, как и ее предшественница Tatra 77, имела поворотную центральную фару, которая была связана с управляемыми колесами и облегчала поездки по неосвещенным извилистым дорогам.
Tatra 87 с центральной поворотной фарой
А в 1968-м на знаменитом Citroen DS появились «оптика будущего» — фары дальнего света поворачивались под углом до 80 градусов в поворотах, а пучок ближнего света в зависимости от скорости поднимался или опускался.
В 1957 году компания Bosch выпускает первые в мире блок-фары, объединившие в себе фару ближнего и дальнего света и модуль габаритных огней, а Carello SpA — первый асимметричный отражатель.
В последующие годы развитие автомобильной оптики пошло по пути увеличения светимости и КПД излучателя, а также улучшения КПД системы направления. Рассеиватели с призматическими линзами позволили получать нужную форму светового пучка на фарах с большим углом наклона поверхности относительно дороги и сложной формой. А в 90-е внедрение компьютерного моделирования позволило перейти на рефлекторы свободной формы и безлинзовую оптику с более высоким КПД. В более дорогих конструкциях стали применять «прожекторную» линзу. Схема с трехосным эллипсоидом (она же — «линза») позволяет применять объемные источники света и наиболее полно использовать световой поток.
Обычные лампы накаливания последовательно заменили на галогенные, обеспечивающие лучшую отдачу и ресурс, а затем и на газоразрядные источники света, в просторечии — «ксенон». К концу 90-х годов начались и первые эксперименты со светодиодным освещением.
Настоящий прорыв случился в 2003, когда компания Opel на модели Signum предложила опцию AFL — Adaptive Front Lighting. В зависимости от дорожной ситуации фары головного света этой машины могли использовать шесть (!) режимов и изменять направление светового потока на угол до 15 градусов. Тут не было привычного ближнего и дальнего света и управление светом было полностью автоматизировано. На скоростях ниже 50 км/ч работал режим «городского» освещения с широким световым лучом малой интенсивности и автоматической подсветкой поворотов и перекрестков. В таком режиме хорошо видно пешеходов на тротуарах и удобно маневрировать.
AFL — Adaptive Front Lighting
На скоростях выше 50 км/ч включаются режимы освещения для трассы. Световой поток очень асимметричен, с явно выделенной зоной освещения обочины и при этом с широкой зоной освещения перед машиной. На скоростях выше 100 км/ч режим снова меняется, в этом случае фары светят еще дальше. Но при появлении встречных машин форма светового пучка автоматически изменяется для уменьшения ослепления. И последний режим предназначен для движения по трассе в дождливую погоду: он имеет два варианта светового потока — для разной интенсивности дождя. Для реализации работы такой схемы понадобилось установить линзованную оптику с дополнительным моторчиком управления формой луча и приводом поворота.
Opel AFL 2:
1) Световой прожектор ближнего/дальнего света.
2) Оптика боковой подсветки.
3) Силовой модуль.
4) Блок управления регулировкой фар.
5) Блок регулировки дальнего света
Очень скоро за Opel последователи и другие немецкие производители. На недорогих машинах «адаптивный» функционал часто реализовали по упрощенной схеме, только подсветкой поворотов с помощью противотуманных фар с широким световым лучом или дополнительными лампочками. А иногда адаптивное освещение сочеталось с обычными галогенными лампами.
Но в течение пяти лет технологии адаптивного освещения в полном объеме уже стали доступны как опция даже на машинах гольф-класса. Цена подобного решения пока остается высокой, но надежда на ее широкое внедрение и более широкое применение остается. И связано это в первую очередь с развитием светодиодной головной оптики.
Светодиоды как источник света привлекали инженеров давно, но при кажущейся простоте конструкции оказалось куда сложнее обеспечить хороший теплоотвод от полупроводникового источника света, чем совладать с требующими высокого напряжения газоразрядными лампами. В серийной машине эта технология появилась только в 2008 году — на модели Audi R8.
Основное преимущество светодиодов — именно в простоте и компактности источника света. Не нужно сложных блоков розжига, источник света имеет идеальную форму светового пучка. И к тому же светимость настолько высока, что весь световой поток приходится на поверхность в пару квадратных сантиметров. Конечно, существует и не адаптивная светодиодная оптика, как, например, на модели Mercedes S-Class W222 «в базе», но большая часть автопроизводителей оценили возможности технологии в полной мере, и их светодиодные фары оказались изначально адаптивными, ведь для этого светодиоды подходят идеально. Достаточно в каждой фаре головного света разместить два-три десятка светодиодов с распределенными зонами освещения, и вот уже появляется возможность освещать только нужные зоны на дороге. Количество режимов освещения у таких фар уже может быть намного больше шести базовых, а качество освещения еще выше за счет возможностей регулирования светотеневой границы и подсветки потенциально опасных объектов с помощью интеллектуальной системы распознавания образов.
Первые «матричные» фары Audi Matrix LED появились на флагмане марки Audi A8 в 2013 году. 25 светодиодов дальнего света объединены в пять групп, каждая со своей линзой и трудятся вместе с блоком ближнего света, габаритных огней и всепогодного освещения, это еще примерно 45 светодиодов разной мощности. У каждого светодиода ближнего и дальнего света 64 уровня яркости, что позволяет формировать огромное количество вариантов светового луча.
Первая серийная матричная фара Audi A8
Внутри система принудительного охлаждения, блок контроля и управления этой высокой инженерией. Для реализации всего функционала матричной оптики задействованы радар, навигационная система, фронтальная инфракрасная камера и датчики освещения, система ESP. Система может отслеживать до восьми машин в «трассовом» режиме, не ослепляя их водителей встречным светом. Она распознает пешеходов, знаки, неподвижные объекты на дороге и разметку. И, разумеется, подсвечивает повороты, не слепит в дождь, на спусках, подъемах и при маневрировании. Ехать ночью за рулем такой машины не сложнее, чем днем.
Появление подобной системы на Mercedes CLS в 2014 году ознаменовало дальнейшее увеличение характеристик системы. В первую очередь за счет увеличения светимости диодов - их тут в системе дальнего света «всего» 24 штуки, но зона освещения расширена с 300 метров у Audi до 485. А в следующем поколении матричной оптики Mercedes количество светодиодов увеличилось до 84 штук. Подобные фары стоят на новейшем Mercedes E-class W213.
Не нужно думать, что подобная оптика – привилегия машин ценой в несколько миллионов. Вот на Astra последнего поколения (не продается в России, - прим.ред.) матричная оптика предлагается в качестве опции. И судя по всему, вскоре цена значительно снизится - такая опция будет доступна для большинства автомобилей С-класса на рынке.
А более простые варианты адаптивного освещения на основе LED-технологий будут еще дешевле. Так «просто» адаптивными светодиодными фарами уже оснащается маленькая Mazda 2, пока в качестве опции. А в ближайшем будущем стоит ожидать изменений в европейском законодательстве. Подобная опция, резко повышающая безопасность движения ночью не остается без внимания. Ее наличие уже учитывается в рейтингах безопасности автомобилей, а в таких странах как Швеция и Норвегия есть уже инициативы по обязательной комплектации машин только адаптивным освещением.
Источник: Движок
