Лазерите станаха неразделна част от нашето ежедневие в края на 80-те години с изобретяването на компактдискове и оптични устройства. Оттогава знаем, че лазерите могат да бъдат много полезни. Знаем също, че тяхното излъчване не винаги е видимо за окото, но може да причини сериозни наранявания, ако удари директно. А също и фактът, че лазерите се използват в хирургията като скалпел, а в промишленото производство те лесно режат метал. Всичко това някак не си пасва с приятно изглеждащата светлина, която разкрива тъмнината на нощната магистрала.
Тайната е, че при лазерните фарове самият лазер изобщо не е източник на светлина, а доставчик на енергия. Принципът на действие на всеки източник на светлина е, че атомите на излъчващото вещество поглъщат енергия и излъчват фотони. Например, в лампа с нажежаема жичка волфрамовата нишка се нагрява от електрическа енергия.
Снимката демонстрира предимството на лазерните дълги светлини (вдясно) пред LED дългите светлини (вляво). В светлината на лазерните фарове обектите на разстояние 600 м от автомобила стават ясно видими, докато границата на възможностите на LED фаровете е 300 м. При шофиране през деня водачът може да види обекти на разстояние до до 2 км.
В лазерния фар BMW i8 три лазерни светодиода произвеждат кохерентно (еднопосочно) излъчване в синята област на спектъра. Силата на това излъчване е десет пъти по-голяма от ксенонови фарове. Използвайки огледална система, няколко лазерни лъча се фокусират върху леща, покрита с флуоресцентно съединение, съдържащо фосфор. Именно този състав, абсорбирайки лазерна енергия, излъчва бяла видима светлина, която е приятна за окото.
Яркостта на такъв фар, макар и не десетократно, все още е много по-висока от яркостта на ксенон или LED фарове. Обхватът на лазерния фар достига 600 m, докато ограничението на LED фара е само 300 m.
Един от лазерните демонстрационни прототипи Фарове BMW. Димът позволява да се видят лазерните лъчи, насочени към флуоресцентната плоча с помощта на огледална система. Всеки фар използва енергията на три сини лазера.
Макарата е малка, но ярка
Лазерната технология предлага редица завладяващи предимства на дизайна. Например, размерът на рефлектор - вдлъбнат огледален рефлектор, който образува светлинен лъч с желаната форма - директно зависи от размера на източника на светлина. Халогенните фарове изискват поне 120 mm рефлектор, ксеноновите фарове изискват рефлектор 70 mm. Това отчасти обяснява факта, че за много премиум автомобили се предлагат само ксенонови или LED фарове: техният дизайн не позволява използването на голяма халогенна оптика.
Флуоресцентната субстанция в лазерния фар на практика е точков източник на светлина, за който е достатъчен 30 mm рефлектор. Това означава, че лазерната оптика може да бъде много компактна, което дизайнерите със сигурност ще оценят.
Дизайнът на действителния фар, инсталиран на BMW i8, е малко по-различен от прототипа, но принципът на работа остава същият. Три лазерни светодиода захранват с енергия веществото, съдържащо фосфор, а компактен рефлектор образува лъч с желаната форма от светлината на точков източник.
Може би най-много значителен недостатъкСветодиодите са склонни към прегряване. Значителна част от енергията, която консумират, се губи, генерирайки излишна топлина, която трябва да се разсейва с помощта на масивни радиатори и скъпи вентилатори. Освен това интензитетът на светене и издръжливостта на светодиода зависят от Работна температура, следователно комплекс интелигентни системиохладителните системи стават неразделна част от LED фаровете.
Лазерният диод е много ефективен източник на енергия. Не е склонен към прегряване, а за охлаждането му е достатъчен компактен пасивен радиатор. Това означава, че лазерната оптика спестява ценни неща двигателен отсек, няколко килограма тегло и много значително количество гориво.
За съжаление, едва ли скоро ще видим лазерни фарове на автомобили от масовия сегмент. И освен имиджовите съображения, има много убедителни обективни причини за това. Яркостта и следователно заслепяващата способност на „лазерната“ светлина е поне два пъти по-висока от тази на всички съвременни аналози. Следователно, тези типове фарове могат да се използват само в комбинация с незаслепяващи дълги светлини и технологии за контрол на нивото, които сами по себе си са доста скъпи. В никакъв случай късите светлини на автомобил, появяващи се поради завой на пътя, или дългите светлини, включени по погрешка, не трябва да влизат в очите на насрещните шофьори.
В случай на инцидент е осигурена система, която изключва лазерите, ако фарът е унищожен: въпреки това директният удар от лазерния лъч може да представлява опасност.
Насочен огън
Според статистиката много шофьори използват дълги светлинив изключително редки случаи, а някои изобщо не го използват. Това се дължи на нежеланието да се следи появата на насрещни автомобили на пътя и постоянно да се превключва на „наблизо“. Междувременно при скорост от 100 км/ч късите светлини осигуряват видимост в рамките на 70-80 м, докато маршрут за спиранеможе да надхвърли тази стойност.
Скоро нощен пътизглежда като животно, осветено от тесен лъч на дълги светлини. Яркият мигащ лъч не само предупреждава водача за опасност, но и прави самата кола ясно видима.
"Не заслепява" дълги светлинивече твърдо се наложи в списъците с опции за луксозни автомобили. Напомняме, че шофьорите на автомобили, оборудвани с тази система, не могат да изключват дългите светлини дори при появата на насрещни коли. Специален механизъм вътре във фара променя светлината от висока към ниска само в тесен сектор, в който попада насрещна кола. Останалата част от пътя, включително преминаващите и насрещните ленти, както и рамената, остават осветени в „далечна“ посока.
За прилагане на това полезна функция, производителите използват два противоположни подхода. Първият е наличието на маски, които закриват една или друга част от светлинния лъч. Маските се задвижват от бързи сервомотори с точност на позициониране до 0.1°. Двигателите се управляват от компютър, който анализира изображението от високочувствителна видеокамера. Такива системи включват например BMW Selective Beam.
Използването на отделни светлинни източници (LED) за осветяване на тесни участъци от пътя позволява да се облекчат едновременно заслепяващите водачи на няколко насрещни или преминаващи автомобила, като същевременно осветяват зоните между тях с ярки дълги светлини.
Вторият подход включва използването на отделни източници на светлина ( ксенонови лампиили светодиоди) за осветяване на всеки сектор от пътя. Противниците на тази концепция го обвиняват за забележим спад в общата яркост, когато отделни сегменти са изключени или за прекомерната ширина на зоната на сянка.
Едва ли можете да вините фаровете за това Audi Matrix LED, опционално инсталиран на последно поколениеА8 седан. За дългите светлини отговарят 25 мощни светодиода, разположени в пет рефлектора. Това означава, че лъчът на дългите светлини е разделен на до 25 тесни сектора и чрез тяхното управление много тесните зони могат да бъдат прецизно засенчени.
Важно предимство Matrix LED е способността да засенчва няколко насрещни превозни средства наведнъж, като същевременно поддържа дълги светлини между тях. Тази функция не е налична за фарове с моторизирани маски.
Ако превключвателят на светлините на A8 е настроен на автоматичен режим, дългите светлини се включват автоматично при скорост над 30 км/ч извън града и над 60 км/ч в населени места. За да се разграничат селски пътищаот градските, системата се обръща към сателитния навигатор за подсказка.
Една от най-новите модерни функции, налични и при двата вида фарове против заслепяване, е осветяването на хора и животни при шофиране с къси светлини. Това стана възможно благодарение на появата на автомобилите изпълнителен класуреди за нощно виждане. Ако такова устройство засече човек или животно на пътя или отстрани на пътя, то изпраща тесен мигащ лъч на дълги светлини в съответната посока. Този „маяк“ не само насочва водача към опасност, но също така предупреждава пешеходец или животно за приближаващи превозни средства.
В периферията
Иновациите засягат не само фаровете, но и спомагателните осветителни устройства— странични светлини, стопове, пътепоказатели. Например, мигачите на същото Audi A8 са линии от 18 светодиода отпред и 24 отзад. Те светят не едновременно, а една след друга, симулирайки движението на светеща линия по посока на завоя.
Любопитно е, че „анимационните“ пътепоказатели се вписват добре в обичайните правила: в края на краищата, след като светнат на свой ред на интервал от 20 милисекунди, светлините остават включени още 250 милисекунди и след това изгасват, както е предписано от стандарта .
На автомобили от бъдещи поколения има място странични светлини, както и вътрешносалонни осветителни телаще бъдат заети от OLED органични светодиоди. За разлика от конвенционалните светодиоди, които са точков източник на светлина, OLED е тънък филм, който излъчва блясък върху цялата площ. На единица площ от OLED има много по-ниско топлинно натоварване и яркост, което от своя страна означава спестяване на пространство, енергия и в крайна сметка гориво.
През миналия век еволюцията на автомобилното осветление премина от ацетиленовите фенери и крушките на Илич до модерната оптика, базирана на светодиоди. Днес много автомобилни производители могат да се похвалят в една или друга степен с адаптивни фарове, но малко от тях не се копират един друг, а предлагат нещо наистина пробивно. фирми Audiи BMW почти едновременно започнаха да работят върху така наречените лазерни светлинни технологии (и дори имаха лека битка за това кой е първи) и двамата успяха да претворят идеите си в стандартни автомобили.
Минимална цена
4,49 милиона рубли
Максимална цена
13,97 милиона рубли
Вярно е, че ако Audi оборудва само 99 копия на суперавтомобила R8 LMX с лазерна оптика, тогава в случая на BMW няма ексклузивност. Отидете в конфигуратора на новото поколение серия 7, поставете отметка в квадратчето Опции за BMW Laserlight, вие плащате 251 200 рубли за тази опция и получавате малко от автомобилното бъдеще, ако, разбира се, можете да си го позволите. Каква е разликата между лазерното осветление и обикновеното LED осветление, след като искат толкова много пари за него?
Първо, по-правилно е такава оптика да се нарича не лазерна, а лазерно-фосфорна. Дизайнът е проектиран по такъв начин, че няколко лазерни диода осветяват фосфора - специален компонент, който преобразува енергията в светлинно лъчение. В резултат на това се образува супермощен светлинен лъч, който се насочва към пътя чрез рефракции и система от рефлектори. Така самият лазер не осветява пътя, а само произвежда необходимата енергия.
Второ, лазерното осветление не работи при градски скорости - за такива светлинни сценарии BMW Серия 7 има обичайните дълги и къси светлини led светлина, който вече работи ефективно. Лазерният режим се активира в допълнение към основните източници при продължително движение със скорост над 70 км/ч, когато в близост няма други източници на светлина, насрещен или преминаващ трафик. В същото време лазерният модул не осветява пътя като вентилатор - в допълнение към обичайния лъч се създава тесен светлинен тунел, който "стреля" напред на повече от половин километър. Идеален режим за шофиране висока скоростпо магистралите!
Ето как го описва той БМВ работаСамият производител на лазерна светлина:
В режим на дълги светлини лазерните фарове на BMW осветяват площ до 600 метра, което е почти два пъти повече от обхвата на лъча на конвенционалните LED фарове. Този режим се активира автоматично, когато скоростта достигне 70 км/ч. Фаровете включват LED къси и LED дълги светлини с лазерен модул. Благодарение на асистента за дълги светлини против заслепяване на BMW и интегрираните светлини за завиване, лазерните фарове на BMW правят нощното шофиране още по-приятно и безопасно. Системата против заслепяване на дългите светлини на BMW разпознава присъствието на други участници трафики целенасочено ги предпазва от заслепяване.
От маркетингови материали на BMW.
С други думи, BMW наистина продава на клиентите полезна технология, което директно подобрява безопасността на движението. Тук правилото работи чудесно - никога няма твърде много добро осветление (може да има малко пари). А ние от своя страна просто трябва да разберем колко струва нещо подобно лазерна светлина V Истински живот. Не е монтиран фабрично, но е закупен от рафта на руски продавач на BMW. Например при възстановяване на автомобил дори след лека авария или в случай на банален вандализъм. Автокрадците са се научили да разбират отлично скъпите и търсени части.
Най-високата оптика BMW Laserlight може лесно да се разпознае по хоризонталните завеси от син цвят.
Изчислете колко ще струва нова оптика, попитахме по традиция официални дилъри марки BMWв Москва с пример BMW седан 2017 730Ld със съответстващо опционално осветление. Новини първо: само един фар BMW Laserlight ще струва лудите 339 560 рубли, тоест тази цифра ще трябва да се умножи по две. Втората новина: ако имате проблеми с оптиката, ще трябва да пътувате известно време на сляпо, тъй като периодът на изчакване за части от Германия е около 3 седмици. Нека добавим тук разходите за инсталиране и адаптиране на фарове от официален сервиз - 6800 рубли, и получаваме крайна цифра от 685 920 рубли!
" предизвика възхищението и уважението на околните, дори повече. Изглежда, че всичко вече е измислено и няма къде другаде да се развива автомобилната оптика, но създателите на лазерните фарове не мислят така...
LED фаровете, както и всички други революционни фарове за времето си, преди появата на лазерните фарове, се считат за най-ефективния източник на осветление, който все още се използва активно от автомобилните производители в техните автомобили. Между другото, не всички автомобилни гиганти могат да си позволят серийно производство днес, като правило автомобилите от премиум сегмента са оборудвани с такива фарове.
С лазерните фарове всичко е още по-сложно и объркващо, тези фарове са постижение висока технология, а създаването им изисква специални условия и много различна електроника, която всъщност създава лазерен лъч. Водещи производители на оптика за автомобилно осветление като Osram, Philips, Valeo, Bosch и Hella работят активно в тази област.
В допълнение към водещите производители на източници на светлина, автомобилните производители проявяват голям интерес към лазерните фарове. Така през 2011 г. лазерните фарове бяха представени от BMW, което демонстрира собствените си постижения в тази област на своя концепт с кодово име i8. Всеки, който следи събитията в BMW, си спомня как няколко години по-късно концепцията се превърна в пълноправен сериен суперавтомобил.
Лазерни фарове BMW i8 видео
Няколко години по-късно такива фарове започнаха да се появяват и на други модели на BMW. Лазерният модул на BMW е разработен от инженерите на Osram. Въпреки високата цена на самата технология, както и цената на компонентите и разработката, лазерни фаровеполучи одобрението на ръководството, което дори не се притесняваше от факта, че наличието на лазерни фарове ще повлияе значително на крайната цена на целия автомобил. По-важно за разработчиците и ръководителите на проекти беше първенството в тази област, както и предимството, което купувачът ще получи след закупуването на тяхното въображение.
Вторият автомобилен гигант Audi е не по-малко активен в „лазерното направление“. Audi R18 получава лазерни фарове за първи път E-Tron Quattro, както и концепцията Audi Sport Quattro Laserlight. Характерна разликалазерни фарове, произведени от Audi е, че лазерните модули се активират при скорости от 60 км/ч и повече. До тази маркировка пътят е осветен от „обикновени“.
Лазерен фарпроизведен от Audi се състои от четири мощни лазерни диода, диаметърът на светещото им тяло е 300 микрометра. Тези диоди са способни да генерират син светлинен лъч с дължина на вълната около 450 nm. Благодарение на специален флуоресцентен преобразувател синята светлина се превръща в бяла (цветна температура 5500 K). Според производителите такава светлина е най-приятна за окото и практически не причинява умора. Дължината на самия светлинен лъч е около 500 метра.
За разлика от конвенционалните източници на светлина (лампи с нажежаема жичка, газоразрядни лампи, светодиоди), лазерните фарове имат много предимства. Всичко започва с факта, че лазерното лъчение е монохромно и кохерентно, с други думи, вълните са постоянно с еднаква дължина с постоянна фазова разлика.
Нека изброим предимствата на лазерните фарове
- Това ви позволява да формирате светлинен лъч, който е много близък по природа до паралелен (прави възможно осветяването на определена област).
- Лазерният лъч е десет пъти по-силен в сравнение с халогените. Дължината на лазерния лъч достига 600 метра, докато обичайният дълъг лъч може да се похвали само с 200-300 метра (а късият лъч е още по-лош - 60-85 метра).
- Лазерни фаровеНе заслепява като ксенона, тъй като лъчът на светлината е насочен строго към точката, която трябва да се освежи. Ако живо същество, например човек, влезе в зоната на осветяване, някои от диодите веднага ще изгаснат и ще осветят всичко, с изключение на зоната, в която се намира живият обект.
- Лазерни фаровеимат 30% по-ниска консумация на енергия от класическите аналози.
- Компактността е друг „плюс“ в полза на лазерните фарове, те с право могат да бъдат наречени най-компактните от всички съществуващи. Площта на излъчване на светлина на лазерния диод е сто пъти по-малка в сравнение с конвенционалния светодиод; следователно, при същата светлинна мощност, лазерният фар изисква рефлектор с диаметър само 30 mm (за сравнение, за ксенон - 70 mm , за халогени като цяло - 120 mm). Такива възможности на лазерните фарове позволиха на инженерите да намалят значително размера на фаровете, без да губят, а по-скоро да увеличат ефективността на осветлението.
Няколко думи за това как работи
Лазерният фар ще работи в тясно сътрудничество с компютър, който, ръководен от данни от сензори, ще гарантира, че насрещните автомобили и пешеходците не са заслепени. Всеки лазерен фар съдържа три диода, излъчващи светлинен лъч с мощност около 1 W. Лъчите се пренасочват през система от огледала към флуоресцентния елемент, след като енергията се абсорбира от последния, се освобождава бяло сияние, което се оформя в светлинен лъч.
По време на разработването на лазерните фарове възникна друг проблем. нова технологияозаглавен Динамично светлинно петно(в превод от английски - динамично точково осветление). Тази разработка ви позволява да откривате пешеходци, както и други препятствия по пътя на автомобила с помощта на инфрачервена камера. След като системата засече препятствие, то автоматично се осветява с по-интензивна светлина, за да може водачът да му обърне внимание и безопасно да го преодолее. Обикновено подканата на водача се появява малко по-рано, тоест преди обектът да бъде осветен от късите светлини. Това е необходимо, за да защити водача и да му даде възможност да се подготви за определени маневри и действия.
Видео лазерни фарове ауди
Наскоро Audi представи нова версия на суперавтомобила R8. Тя получи обозначението LMX. Новият продукт беше оборудван с фарове, чийто дизайн съдържа лазерни светодиоди. Според представители на марката купето LMX може да се счита за първото в света сериен автомобил, фабрично оборудван с лазерна оптика.
Скоро ще излезе и хибридният суперавтомобил BMW i8, чийто прототип беше представен през 2011 г. Тази колаще получи и лазерни фарове, но само като опция. Възниква въпросът дали новата технология е опасна за очите и дали е препоръчително да се използва на практика. Ще се опитаме да отговорим на подобни въпроси допълнително.
Дизайн
всеки фар ауди LMX съдържа масив от четири светодиода. Лазерният лъч, идващ от всеки светодиод, удря луминофора, който излъчва видима светлина с температура 5500 K. Светлинният поток, излъчван от луминофора, напомня повече светлината на халогенните лампи и няма нищо общо с лазерното лъчение. Това означава, че иновативната оптика не представлява никаква опасност за човешките очи, въпреки факта, че основният източник на енергия в нея е лазерът.
Възниква въпросът: защо са необходими всички тези сложности, като лазери, фосфоресциращ екран и т.н.? Всъщност диапазонът на осветяване, получен с помощта на лазерни модули, е два пъти по-голям от този на LED или ксенон. Което е добър аргумент за използването на въпросната технология именно в автомобилната оптика. Разбира се, лазерната светлина с голям обсег не може да се използва, когато се използва режим на къси светлини. Това може да се счита за още една гаранция, че новата технология е безвредна.
Само в суперколи
Малко вероятно е технологията, обсъждана тук, наистина да стане широко разпространена. Лазерни фарове в автомобил Ауди LMX се активира при скорост от 60 км/ч, но суперавтомобилът има система, която засича приближаващите автомобили и изключва лазерния модул, ако е необходимо. Със сигурност такава кибернетична система е скъпа и без наличие подобни системиизползване лазерна оптикаще бъде незаконно.
В сравнение с фарове с други източници на светлина (лампи с нажежаема жичка, газоразрядни лампи, класически светодиоди), лазерите имат цяла линияПолзи. Лазерното лъчение има висока пространствена кохерентност, т.е. лъчението може да бъде насочено под формата на тесен лъч.
Лазерните фарове обаче всъщност не са лазери с бяла светлина, а по-скоро луминесцентни източници, осветени от мощни сини или ултравиолетови полупроводникови лазери.
Всъщност има лазери бялобазирани на ефекта на генериране на суперконтинуум, но използването им във фарове сериен автомобилневъзможно поради много високата цена (повече от $10 000 на бройка).
Използването на фосфорно лазерно осветление направи възможно създаването на много ярки и компактни фарове с тесен лъч.
Лазерните фарове са най-компактните от всички съществуващи. Светлоизлъчващата повърхност на излъчващия фосфор е сто пъти по-малка от тази на конвенционалния светодиод. Следователно, при еднаква светлинна мощност, лазерният фар се нуждае от рефлектор с диаметър 30 mm, за ксенон - 70 mm, а за халогенна лампа- 120 мм. Благодарение на това лазерните фарове могат да бъдат направени много по-малки, без да се губи ефективността на пътното осветление. При BMW i8 височината на рефлектора е намалена от 9 на по-малко от 3 сантиметра. Въпреки че дизайнерите все още не планират да го намалят, тъй като новите функции ще направят възможно по-удобното позициониране на фаровете, модел най-добър дизайнкола.
Лазерната предна светлина ще работи в тандем с „цифров асистент“, който предотвратява заслепяването на шофьорите на насрещни и преминаващи автомобили. Лазерната оптика осигурява по-прецизна форма на светлинния лъч, което прави предна светлинапо-безопасно и по-удобно за шофьорите, движещи се в обратна посока.
В корпуса на всеки фар има три източника на лазерно лъчение с мощност около 1 W всеки. Лъчите се насочват с помощта на система от огледала върху елемент от флуоресцентен материал. Когато последният абсорбира енергия, се отделя бяло сияние, от което се образува светлинен лъч.
LED показалка
Лазерните технологии в автомобилното осветление накараха баварците да създадат още една интересна технология, наречен Dynamic Light Spot - динамично точково осветление. Нова системае в състояние да засече пешеходец или друго препятствие на пътя и да насочи към него усилен светлинен лъч. По този начин водачът получава информация за потенциална опасност. Освен това такъв намек изскача преди обектът да се появи на късите светлини на фаровете. В резултат на това водачът получава преднина от няколко секунди или десетки метри, което често не е достатъчно, за да намали скоростта или да подмине човек. Dynamic Light Spot може да държи множество обекти в изглед. Веднага щом човек или животно влезе в обектива на инфрачервена камера, лъч светлина веднага ще го насочи.
