Автомобильные фары прошли долгий эволюционный путь. За это время качество освещение улучшилось в разы. Мы решили кратко вспомнить историю и поговорить о прогрессе автосвета. Рассказываем, какими были конструкции световых приборов, почему автомобильные фары так сложно устроены и какие фары лучше светят сейчас.
С чего начинался автосвет
Первые фары (если их, конечно, можно так назвать) по сути повторяли домашние светильники. В них также горел фитиль, смоченный керосином. Дорогу освещать эти устройства не могли, зато хотя бы обозначали транспорт в тёмное время суток. Чуть позже на смену фитилям пришли ацетиленовые горелки. Их приходилось периодически заправлять карбидом кальция и водой (чтобы получить тот самый ацетилен). Сложно, хлопотно, зато качество освещения выросло.
Электрические фары
Примерно в 1910-х годах появились уже электрические фары — разумеется, на дорогих автомобилях вроде Rolls-Royce Silver Ghost. Освещать дорогу такие приборы стали гораздо лучше. Хотя сами лампочки тогда были несовершенными и слабыми, а инженеры старались по максимуму использовать их свет. Именно поэтому фары начала ХХ века были такими огромными.
Галогеновые лампы
Когда проблемы с ослеплением решились, стали искать способы сделать свет более ярким, а заодно увеличить срок службы лампы. В 1962 году компания Hella выпустила первые галогеновые лампы — в них полость колбы была заполнена газообразными соединениями йода или брома. Они снижали интенсивность испарения вольфрама с нити, а это позволило без потери ресурса нагревать её сильнее, значит, и светила такая лампа ярче. В итоге «галоген» служил примерно вдвое дольше и примерно в 1,5 раза выросла светоотдача.
Ксеноновые лампы
Но скорости автомобилей росли, и освещать дорогу нужно было ещё лучше. Стремясь повысить безопасность движения, в 1990-х компания Philips создала принципиально новую лампу. В ней вообще не было классической спирали: свет излучала высоковольтная дуга между двумя электродами, помещёнными в газовую среду. Этим газом был ксенон — им заполняли колбы ламп, и он стал именем нарицательным для такого света.
«Ксенон» выигрывал у обычных галогеновых ламп практически по всем параметрам. Во-первых, его свет был ближе к естественному дневному — у галогеновых же есть смещение к тёплым оттенкам. Во-вторых, он гораздо ярче. В-третьих, отсутствие такого ненадёжного элемента, как нить, которая боится тряски и сильных ускорений, а ещё сильно нагревает всё вокруг себя, лучшим образом сказалось на ресурсе фар — он тоже значительно вырос.
Но у ксеноновой лампы есть и один, очень существенный недостаток: размер дуги больше, чем спирали. Кроме того, дневной свет при отражении или прохождении через стекло рассеивается сильнее жёлтого галогенового. Из-за этого ксеноновый пучок намного сложнее сфокусировать и направить в нужную сторону — то есть на обочину, а не на встречную полосу.
Особенно очевидным это стало, когда владельцы подержанных автомобилей бросились менять галогеновые лампы на ксеноновые в своих фарах, на них не рассчитанных. Такой «ксенон» очень слепил встречных водителей. Спустя некоторое время власти озаботились этой проблемой и стали жёстко штрафовать за самостоятельную установку ксеноновых ламп. А сегодня за это и вовсе можно лишиться прав. Так что вопрос, какие лампы лучше поставить в фары, даже не стоит — только те, которые предусмотрены конструкцией.
А автопроизводителям и их смежникам, чтобы обуздать ксеноновый свет, пришлось идти на всяческие ухищрения: разрабатывать фары нового типа с фокусирующей линзой и экранами, внедрять автоматические корректоры света и эффективные омыватели фар (грязь на стекле рассеивает ксеноновый свет сильнее, чем галогеновый).
Светодиодные фары
В начале XXI века всё более широкое распространение стали получать светодиоды. Они медленно, но верно вытесняют традиционные источники света — прежде всего из-за своей эффективности (экономичности) и долговечности. Неудивительно, что LED-свет появился и в автомобильной светотехнике.
Светодиоды могли обеспечить как минимум тот же уровень освещённости, при этом не требовали использования сложных блоков розжига, как ксеноновые лампы. Ресурс приблизился к сроку службы самого автомобиля, а энергопотребление снизилось.
Как и всё новое, светодиодные фары стали появляться сначала на премиум-моделях. Но очень быстро дело дошло и до массового сегмента — сегодня светодиоды фактически вытеснили из автомобилей и ксенон, и обычные лампы накаливания. Хотя и у них есть свои недостатки. Прежде всего, они требовательны к температуре (при перегреве светодиод «деградирует», то есть теряет яркость), поэтому мощные источники света в фарах требуют хорошего охлаждения. Ну и размер у светодиода, сравнимого по яркости с ксеноновой дугой, тоже немаленький. Но тут у инженеров нашёлся выход: вместо одного большого использовать много маленьких источников.
Матричные фары
А потом разработчикам светотехники пришла в голову отличная идея: каждый из многочисленных светодиодов может освещать свой участок дороги, а включать и выключать их можно независимо друг от друга. Так появились матричные фары. От обычных светодиодных они отличаются прогрессивной системой управления.
Камера, установленная на ветровом стекле автомобиля, следит за дорожной обстановкой и определяет наличие других участников движения: например, встречного транспорта или попутного, который вы догнали. Управляющий фарами компьютер понимает, какие светодиоды ответственны за освещение участка с посторонним транспортом, и выключает их, сохраняя свет на свободных участках. Таким образом водитель отлично видит дорогу, но при этом не слепит других.
Лазерные фары
Самым продвинутым на сегодня типом головной оптики можно назвать лазерные фары. Но лазерные лучи из них не исходят. Они направлены внутрь фары, на зеркало со слоем люминофора — специального вещества, которое при взаимодействии с лазером само начинает испускать свет. Поэтому именно зеркало считается в лазерной фаре источником излучения.
Что даёт применение лазера в фарах? В первую очередь увеличилась дистанция, которую может осветить автомобиль, — она превысила полкилометра. И сегодня это самые яркие фары. Причём свет можно собрать в узкий пучок, поэтому «лазеры» — идеальный дальний свет. Бонусом снизилось энергопотребление и уменьшились размеры фары по сравнению с любыми другими типами.
Не все фары одинаковы
Кстати, свет фар зависит не только от их типа. То есть даже галогеновые фары для одной и той же модели автомобиля могут светить по-разному. Причина — в отличиях стандартов светораспределения и яркости для разных стран.
Европейский стандарт подразумевает асимметричное пятно светораспределения. Если посветить такой фарой на вертикальную поверхность, будет заметно, что правая сторона пучка светит выше, а левая — ниже. Такая геометрия имеет практическое значение: именно на обочине (то есть справа при правостороннем движении) появляются препятствия и пешеходы, там же расположены и дорожные знаки. А вот слева — встречный транспорт, водителей которого ослеплять нельзя.
В американском стандарте пучок симметричен. Фары светят на одинаковое расстояние, направляя основную часть света прямо перед автомобилем, а граница светового пучка размыта.
Как отличить фары европейского и американского стандарта, если вы покупаете их на разборке? Первые имеют маркировку в виде буквы «Е» в кружке, вторые — надпись «DOT» и «SAE». Но почему американцы так легкомысленно относятся к проблеме ослепления водителей?
Всё дело в американской организации дорожного движения. Например, в США куда либеральнее относятся к месту установки дорожных знаков — совсем необязательно, что табличка будет на правой обочине. А её ведь тоже надо освещать. В противовес «симметрии» заокеанские стандарты жёстче ограничивают яркость фар — свет американских машин традиционно считается более тусклым.
Впрочем, это справедливо для рефлекторной оптики, которая всё реже используется в современных автомобилях. Диодные и матричные фары позволяют точно управлять световым пучком и безо всяких стандартов, так что проблема постепенно исчезает сама собой.
Стоит упомянуть и о фарах праворульных автомобилей. С виду они похожи на европейские аналоги, но обочина для таких машин находится слева, поэтому и асимметричный пучок выглядит фактически зеркальным отображением привычного нам. По нашим дорогам ездить с такими фарами попросту опасно. Хотя и тут прогресс не стоит на месте: во многих современных автомобилях переключить диодный свет на нужную сторону дороги можно буквально несколькими кликами в борткомпьютере.
Итак, совсем коротко
- – За годы развития автомобилей их фары прошли длинный путь от керосиновых ламп до высокотехнологичных устройств со встроенными лазерами и компьютерным управлением.
- – При создании фар инженеры-светотехники вынуждены решать две противоположные задачи: как можно ярче осветить дорогу и по минимуму ослеплять водителей встречных машин.
- – Кроме того, яркость автомобильного света и его распределение на дороге регулируются государственными стандартами. Эти правила в разных странах отличаются друг от друга.
- – Технология головного света автомобиля серьёзно зависит от его цены. Бюджетные модели и сегодня ещё выпускаются с «галогеном», который нужно настраивать вручную. С другой стороны, некоторые из них и стоят целиком меньше, чем пара лазерных фар люксовой машины.
