В первой части статьи написано можно или нет использовать в РФ фары отборного желтого цвета
Здесь же описана история вопроса, способ получения и дан ответ на вопрос: "правда ли желтый свет лучше в непогоду?"
Спойлер: да. но хуже в обычную погоду, потому что есть некоторые потери на фильтрацию света.
В основу статьи положен мой перевод статьи Даниэля Стерна на эту же тему.
Давайте же разберемся зачем, откуда и почему?
Что такое «отборный желтый» свет?
Это специфический вид желтого света, который требовался от всех фар, применяемых для освещения дороги, на транспортных средствах во Франции на протяжении многих лет. Свет кажется (больше или меньше) белым, когда он состоит из набора всех цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. С помощью удаления (фильтрации) из белого света голубого, синего и фиолетового мы получим отборный желтый свет. Этот цвет не является более оранжевым цветом, который называется «желтым» или «янтарным» и используется в транспортных средствах для сигналов указателей поворотов, боковых габаритных огней и (в некоторых странах) габаритных или «парковочных» огней.
Почему и когда Франция требовала отборный желтый свет?
Достаточно долгое время циркулирует несколько народных объяснений почему французы начали требовать желтые огни в середине 1930х. Некоторые говорят, что это было тактическим решением по требованию военных для обеспечения идентификации национальной принадлежности ТС ночью, что удобно во время войны. Другие говорят, что это потому, что дорожное покрытие французских дорог обладает особенными отражающими свойствами. Третьи говорят, что это было введено исключительно для защиты локального авторынка. А еще есть особо упорный миф о том, что желтый свет «пронзает туман лучше», потому что голубой свет рассеивается больше, что подтверждается голубым цветом неба. В действительности небо голубое из-за Тот: свет с короткой длиной волны, такой как голубой, синий и фиолетовый действительно рассеивается больше, но только в каплях и частицах размера равного или меньшего, чем длина этого света. Что явно намного меньше, чем размер частиц и капель, составляющих поземный туман, дождь и снег. Рэлеевского рассеяния света передних фар ТС не происходит и никакой голубой свет, который эти лампы могут излучать, не рассеивается туманом, снегом или дождем больше, чем другие цвета света.
Факт тот, что в конце 1936 года законотворцы во Франции приняли закон, требующий, чтобы все лампы, используемые для освещения дороги (фары головного света, ПТФ и пр.) на всех ТС излучали отборный желтый свет. Этот закон был основан на рекомендациях, предоставленных Французской Центральной Комиссией по автомобилям и трафику (French Central Commission for Automobiles and Traffic), которые в свою очередь основывались на экспериментах, выполненных Французской Академией Наук, приведших к заключению, что отборный желтый свет меньше слепит, чем белый. Вот декрет, опубликованный в выпуске 5 ноября 1936 издания «Journal Officiel de la Republique Française» - официальной газеты Французской Республики, аналога «U.S. Federal Register or the Canada Gazette» в США и «Российской газеты» в РФ.
Этот указ переводится следующим образом (перевод с англ. – прим.):
«Министр общественных работ в соответствии с указом от 31 декабря 1922 года, в котором изложены общие правила правил дорожного движения и дорожного движения с поправками, внесенными указами от 2 сентября 1925 года, 21 августа 1928 года, 5 октября 1929 года, 19 января 1933 года и 17 января и 1 октября 1935 года, и в частности статья 24; в отношении постановления министров от 28 июля 1923 года и от 10 октября 1933 года о внесении изменений в данный указ и определении условий, которые должны соблюдаться положениями автомобильного освещения; и в отношении мнения Центральной комиссии автомобильных и транспортных перевозок от 9 января 1936 года; по предложению генерального директора Государственного совета автомобильных дорог,
Постановляет:
Статья 1: Все огни дорожного освещения, установленные на ТС, зарегистрированных после 1 апреля 1937 года, должны производить отборный желтый свет и должны соответствовать утвержденному фотометрическому стандарту. Это положение распространяется на все автомобили с 1 января 1939 года.
Статья 2: Все положения, противоречащие положениям статьи 1 настоящего Приказа, аннулируются.
Париж, 3 ноября 1936.»
Франция сохраняла требования касательно отборных желтых автомобильных ламп почти 60 лет. Франция соблюдала требования к избирательным лампам с желтым автомобилем в течение почти 60 лет. Еще в 1988 году французские законодатели отвечали на запросы граждан, заявляя, что отборный желтый свет более безопасен из-за меньшего количества отблесков и меньшего рассеивания света при той же способности водителя видеть (with equal driver seeing ability). В стремлении устранить торговые и туристические барьеры и обобщая технические правила транспортных средств по всей Европе требование было отменено в 1993 году (вместе с аналогичными уникальными требованиями в некоторых других странах Европы) и белые фары были разрешены во Франции впервые с 1937 года.
А что говорит наука?
Вы можете найти несколько технических публикаций на эту тему, выпущенных во Франции, здесь и здесь . Автор обоих – Пьер Дево (Pierre Devaux), ученый и член Международной комиссии по освещению. Эти публикации, особенно 1970го года, углубляются в подробности на тему почему отборный желтый свет возможно более подходящий для ночной езды и менее слепящий, чем белый свет. Исследование 1976 года, проведенное в Недерландах не показало каких-либо существенных преимуществ одного цвета относительно другого – это интересный результат не только потому, что противоречит утверждениям о превосходстве желтого, но и потому, что содержит контрутверждение, что белый лучше. Но отборные желтые лампы постоянно на протяжении многих лет субъективно считаются «лучшими» для плохой погоды и менее слепящими, чем белые. Даже сейчас, когда большинство ПТФ в мире светят белым, все тяготеют к идее «хорошие противотуманные лампы – желтые».
Так есть ли реальное преимущество или это лишь субъективное впечатление?
Из-за того, что в законе больше нет требования желтого света (за исключением Монако, где такое требование, похоже, не соблюдается) мы, возможно, никогда не узнаем все тонкости ответа на этот вопрос. Есть проблемы с тем, чтобы сделать выводы из европейского опыта с отборными желтыми фарами, накопленного в 1936-1993 годах. С одной стороны, технологии автомобильного освещения тех времен, как правило, не давали водителю достаточно света – любого цвета – для безопасного ночного вождения. И даже если этим пренебречь, отфильтровывание голубого-синего-фиолетового уменьшает абсолютную интенсивность светового потока приблизительно на 12%. Возможно это является одной из причин уменьшения ослепления (хотя может и нет: 12% - меньше, чем 15% изменение, которое необходимо, чтобы наблюдатель увидел однозначно определяемое различие).
Что же тогда объясняет постоянное субъективное предпочтение опытных водителей в плохую погоду отборных желтых ПТФ (независимо от того, знают ли они, что это название цвета), несмотря на десятилетия преобладания белых ПТФ?
Отборный желтый свет может улучшить возможность водителя видеть в тумане или во время дождя и снегопада, но НЕ потому, что он «лучше пронизывает туман» или «меньше отражается от капель». На самом деле причина в способе человеческого глаза обрабатывать различные цвета света. Голубой, синий и фиолетовый тяжелы для правильной обработки зрительной системой человека. Они являются самыми короткими длинами видимых волн и имеют тенденцию фокусироваться перед нашей сетчаткой, а не на ней. Чтобы самостоятельно в этом убедиться в темное время суток найдите голубую вывеску магазина или голубые огни на ВПП аэропорта или что-то другое, что излучает голубой свет в темном окружении при отсутствии белого света на любом расстоянии. Почти невозможно для наших глаз увидеть объект, освещенный голубым, четко определить его форму – грани размываются. Эффект размытия отсутствует в случае наличия рядом вывесок или источников света цветов, отличных от голубого.
Голубой также очень тяжелый цвет, чтобы на него смотреть: он побуждает к появлению реакции, которую мы называем ослеплением.
Во всем диапазоне разрешенного белого света, более голубые фары головного света демонстрируют на 46% большее ослепление, чем желтые с той же интенсивностью света – см. исследования здесь и здесь. Так что, похоже, что отбраковка голубого из спектра облегчает нагрузку на зрение и уменьшает ослепление. Для более детального изучения этого эффекта в отношении вождения в ненастную погоду обратитесь к исследованию на эту тему Баллоу и Ри (Bullough & Rea).
Как можно получить отборный желтый свет?
Традиционно методами обычной субтрактивной фильтрации: производство оптического стекла фары из отборного желтого стекла, нашлепки из отборного желтого стекла на бесцветной колбе, производство самой колбы лампы из желтого стекла или использование желтого отражателя в сочетании с тщательной экранировкой так, чтобы ничто из света белой лампы не светило сквозь бесцветную линзу, не попадая сначала на желтый отражатель. Желтое стекло содержит кадмий: токсичный металл, применение которого начиная 1990х под строгим контролем из-за экологических причин, поэтому промышленность сместилась в сторону нанесения желтого покрытия внутри поверхности лампы или отражателя.
Другой способ – использование дихроичного фильтра на колбе или оптическом стекле фары. Продаваемый под различными наименованиями ("Gold", "Irridium", "Ion Crystal", "All Season", "All Weather" и т.д.), это переливающееся многослойное интерференционное покрытие, которое преломляет голубой-синий-фиолетовый свет так, что он отделяется от оставшегося света. Этот оставшийся свет (то есть отборный желтый свет) проходит прямо сквозь фильтр. Голубой-синий-фиолетовый свет из-за того, что он не поглощается и не блокируется просто преломляется (отклоняется на определенный угол) и тоже покидает лампу. Он делает это вне оси, так что лампы или оптические стекла фары с дихроичным фильтром как правило светят голубым, когда на них смотреть не со стороны основного пучка света и еще может быть нежелательная голубая дымка вне самых ярких областей луча. Многоцветность этих покрытий также влечет за собой или усиливает отражение второго и более высоких порядков, что является причиной того, что лампа излучает больше света в области, которые должны быть темными для целей снижения ослепления или обратного рассеивания – такие как область выше верхней границы среза ПТФ или верхняя левая область фары ближнего света. Другими словами, лампы с дихроичным фильтром, светят не только туда, куда должны светить.
Как правило сейчас больше нет доступных качественных желтых ламп. Рыночный спрос на них в Европе быстро сократился как только Франция перестала требовать желтый свет и, в то время как желтый свет все еще разрешен во Франции и в некоторых других странах, они обычно рассматриваются как элементы стайлинга или ретро. А этого, в свою очередь, не является достаточным для топовых производителей, так что большинство желтых ламп, которые сейчас есть на рынке неприемлемого качества (на самом деле есть и приемлемые варианты, которые производятся в Индии, Китае и Японии. какой из них выбрать - решать вам - прим.)
Что насчет потери света из-за фильтрации?
Вот кривая пропускания, показывающая количество света различных длин волн, пропускаемых отборным желтым фильтром:
Вы можете увидеть, что большая часть красного-оранжевого-желтого-зеленого света пропускается, а большая часть голубого-синего-фиолетового света блокируется, так что выходит из фильтра менее 100% света, входящего в фильтр. Иногда на потери при фильтрации указывают, чтобы предпочесть белый свет и отказать отборному желтому. Это спорный вопрос, потому что не смотря на то, что в то время как интенсивность является главным фактором при определении как хорошо мы видим, потери на фильтрацию, полученные в результате перехода от белого к отборному желтому, меньше, чем самая маленькая разница интенсивности освещенности, которую может заметить наблюдатель и существенно меньше, чем потери, вызванные другими факторами, такими как качество лампы и напряжение питания. Более того, сложности обработки зрительной системой человека голубого света означают, что этот «потерянный» свет не очень-то и полезен для нас. И голубой-синий-фиолетовый свет, который был отфильтрован – только очень малая часть света, излучаемого лампой. Видимый спектр состоит из всех цветов радуги: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Нить накаливания лампы вырабатывает большое количество света в красной-оранжевой-желтой-зеленой области и весьма небольшое количество света в сине-фиолетовой области. Приведу очень грубую оценку по этому вопросы: лампа типа HB4 (9006) производит 1000 люменов, из которых приблизительно 250 – красные, 250 – оранжевые, 250 – желтые, 175 – зеленые, 50 – голубые и синие и 25 – фиолетовые.
Чтобы продемонстрировать относительность потерь фильтрации в зависимости от того, какой цвет мы хотим получить на выходе, сначала давайте посмотрим на процесс обратный получению отборного желтого света: предположим, что мы хотим добавить фильтр, который делает свет более голубым и холодным. Как он это делает? Ну, нет такой штуки, как фильтр, который добавляет света в луч, который через него проходит, фильтр может только подавлять свет, но не добавлять. Так что если мы не можем добавить зеленый-голубой-фиолетовый свет, то единственный способ получить свет, который выглядит более холодным это подавить противоположность зеленого-голубого-фиолетового, то есть красный-оранжевый-желтый. Если мы хотим, чтобы свет был, скажем, на 20% холоднее, мы подавляем красный-оранжевый-желтый на 20%. Посмотрев выше, мы увидим, что мы получаем в сумме 750 люменов красного, оранжевого и желтого. Так что такой срез в 20% оставит нам 600 люменов, что в сумме с 250 люменами зеленого-голубого-фиолетового даст нам лампу, которая производит свет, который выглядит на 20% холоднее со световым потоком в 850 люменов.
850 люменов – это минимальный разрешенный световой поток для лампы HB4. Если только мы не малодушные представители рынка, которые не заботятся о соответствии и эффективности, мы не можем производить лампу, которая выдает только голый минимум света, потому что половина произведенных ламп будет давать 849 люменов или меньше. Так что мы должны использовать нить накаливания с высокой яркостью, чтобы попробовать компенсировать некоторые потери от фильтрации. Но мы все еще должны учитывать требования DOT или ECE по максимальной потребляемой мощности.
Допустим, мы построили нашу HB4 со сверхяркой нитью накаливания, которая производит 1200 люменов. Это слишком много для HB4, но мы собираемся забрать несколько этих люменов с помощью нашего цветного фильтра (голубое стекло). Такая 1200 люменовская нить накаливания вырабатывает, приблизительно 300 лм красного, 300 лм оранжевого, 300 лм желтого, 210 лм зеленого, 60 лм голубого и 30 лм фиолетового. Теперь наденем то же голубое стекло на нее, которое подавляет красный-оранжевый-желтый на 20. И получим 720 лм остатка красного-оранжевого-желтого после фильтрации плюс 300 лм остатка зеленого-голубого-фиолетового. Что дает там лампу в 910 лм , что достаточно выше легального пола в 850 лм, позволяющего эксплуатировать лампу и даже если некоторые нити накаливания будут производить только 1150 лм вместо 1200, мы все еще законны. Конечно, мы все еще имеем 910 лм вместо 1000 и наша 1200 люменовская нить накаливания проживет существенно меньше, чем нить накаливания 1000 лм, но мы получили наш более голубой и более холодный свет в законной лампе.
Описание способа получения голубой лампы должно дать четкое понимание почему фильтрация с целью получения желтого не уменьшает существенно светоотдачу. Возьмем нашу многострадальную HB4 с 1000 лм. Все еще нет такой штуки, как фильтр, добавляющий дополнительного желтого света, так что мы получаем наш желтый с помощью подавления голубого-синего-фиолетового (отборный желтый содержит весь зеленый, который есть в белом свете. Если мы заберем заберем зеленый, то мы получим янтарный свет, применяемый в указателях поворота) ОК, теперь уменьшим количество голубого-синего-фиолетового на 80%. Это значит, что после фильтрации мы получим наши 925 лм остатка красного-оранжевого-желтого-зеленого плюс 15 лм остатка голубого-фиолетового. Итого: 940 лм, то есть потерь намного меньше. Добавляем слегка более хорошую нить накаливания, которая, скажем, производит 1060 лм и тогда после фильтрации мы получаем 980 лм остатка красного-оранжевого-желтого-зеленого плюс 16 лм остатка голубого-фиолетового с общей суммой в 966 лм, что всего-лишь на 4 лм меньше и по своему назначению и сроку жизни полностью идентична обычной не цветной лампочке 1000 лм. Для понимания: лампочка, применяемая для габаритного огня, дает 30 лм.