Передня оптика автомобіля здатна змінити хоч і весь його вигляд, але на 40% як мінімум. Багато виробників стали використовувати світлодіодну оптику на нових моделях. Розповімо про принцип роботи та влаштування матричних фар.
Зміст статті:
Провідну позицію в галузі оптики тримає компанія Audi. Починаючи з 2013 року Audiстали встановлювати матричну оптику або більш відомі як Matrix LED headlights оновлену модель A8. Як стверджують інженери компанії, вони піднімають рівень безпеки та полегшують керування автомобілем.
Спочатку базу для матричної оптикипоклала компанія Opel під назвою Matrix Beam. У порівнянні зі звичайною оптикою, матричні фари набагато складніші. Вона складається з модуля ближнього та модуля далекого світла, також є денні ходові вогні, габаритні вогні і блок поворотів. У дизайнерському рішенні є повітропровід з вентилятором для охолодження механізмів та блок керування, на кожну фару свій.
Модулі далекого та ближнього світла матричної оптики.
Не дивлячись на складність технології, матричні фари вміщують модуль далекого і ближнього світла. Кожен блок унікальний за своєю, як за будовою, і по управлінню. Набір далекого світла матричних фар складається з 25 світлодіодів, поєднаних по п'ять штук у групу. Спільно вони утворюють матрицю далекого світла. Кожен блок матричних фар з п'яти світлодіодів має свій окремий радіатор та відбивач. Завдяки такому інженерному рішенню, За допомогою матриць реалізовано близько мільярда різних комбінацій з розподілу світла.
Що ж до модуля ближнього світла, то він розташовується під далеким світлом. У його складі 15 світлодіодів. Так само по п'ять світлодіодів у блоці, але слабші за потужністю. У самому низу оптики розмістилися денні ходові вогні, габарити та світлодіоди покажчиків поворотів. Загалом у такому блоці матричної фари можна нарахувати 30 послідовних світлодіодів.
Як влаштована матрична фара
З наведеної інформації видно, що в основі матричної фари лежать світлодіоди і жодних інших освітлювальних приладів. Справді, така будова видасть набагато більше світла, ніж відомі види оптики.
Для кращого видуелементи матричної оптики підкреслили дизайнерським обрамленням сучасному стилі. Всі частини оптики, включаючи блок управління та примусову вентиляцію, поміщені в пластмасовий корпус, який також є основою і захищає від впливу зовнішніх факторів. Лицьову частину матричної фари закриває прозорий розсіювач.
Стає зрозуміло, що за наявності блоку управління, вся система контролю та управління буде електронною, за традицією включаючи вхідні пристрої та виконавчі елементи. Як вхідні пристрої вважаються різні датчики і відеокамера.
Відеокамера надає інформацію про наявність інших автомобілів на дорозі. Таким чином, блок управління буде перемикати дальнє та ближнє світло автоматично, регулювати кут та яскравість оптики. Якщо ж говорити про датчики матричної оптики, то часто вони використовуються від інших систем, таких як кут повороту керма, датчик швидкості автомобіля, датчик дорожнього просвіту, датчик освітлення і датчик дощу. Саме ці датчики відповідають за комфортну їздута своєчасне спрацювання різних систем.
Якщо ж в автомобілі є навігаційна система, то блок управління матричних фар буде використовувати дані з маршруту, характер водіння автомобіля, рельєф дороги і місцевості, а також враховувати проїзд по населених пунктах.
Головну роль матричних фарах несе блок управління. Він обробляє інформацію, отриману від вхідних пристроїв, і залежно від даних включає або вимикає певний ряд світлодіодів. Нововведенням варто відзначити те, що в матричній оптики не використовуються поворотні механізми, як це було у ксенонових фарах. Всі функції виконують завдяки статичним світлодіодам та електроніці матричних фар.
Різновид функцій освітлення в матричній оптиці
Чим складніше влаштовано конструкцію оптики, тим більше функцій вона може виконувати. У матричній оптики налічують дев'ять різновидів функцій освітлення:
- постійне дальнє світло;
- освітлення для автомагістралей;
- ближнє освітлення;
- адаптивне висвітлення;
- освітлення на перехрестях;
- освітлення у будь-яку погоду;
- підсвічування пішоходів;
- адаптивне динамічне освітлення;
- динамічний покажчик поворотів.
Полісегментальне дальнє світлодозволить водієві рухатися з постійним увімкненим далеким світлом. У такому разі буде задіяно 25 окремих світлодіодів далекого світла. Також буде задіяна відеокамера, яка в темний часдоби стежить за зустрічними та попутними автомобілями їхнього світла фар. Як тільки виявлено автомобіль, блок управління вимикає частину світлодіодів, які спрямовані на автомобіль, що рухається. Вільний простір дороги висвітлюватиметься у колишньому вигляді. Для зменшення засліплення водіїв яскравість блоку матричної оптики, що залишився, буде зменшена. За даними паспорта, блок управління матричних фар одночасно може розпізнати до восьми автомобілів.
Світло для руху по автомагістраліґрунтується на отриманій інформації з навігаційної системи. Адаптивна системазвужує конус далекого світла матричних фар, щоб максимально направити вперед і зробити зручною для інших водіїв.
Ближнє освітленнямає традиційну форму, середня частина дороги висвітлюється менше, а ось бічна частина та узбіччя більше. При цьому матрична оптика прямує вниз залежно від рельєфу дороги та населеного пункту.
Адаптивне світлоспрямований на краще освітлення машини спереду та збоку під час виконання маневру повороту. У такому випадку система матричних фар у кожній із фар задіює по три світлодіоди, які включаються або вимикаються при повороті керма або спрацьовуванні поворотів.
Висвітлення перехрестьпризначений для освітлення перехресть при наближенні до них. У цьому випадку для матричних фар також задіяна навігаційна система, на основі інформації якої визначається перехрестя.
Всепогодне освітленняіз самої назви говорить про те, що при русі в поганих погодних умовах(Туман, дощ, сніг) буде змінюватися якість освітлення. Блок управління налаштувати світлодіоди матричної оптики таким чином, щоб уникнути засліплення від своїх фар. Інтенсивність світлодіодів матричної фари змінюватиметься залежно від видимості.
Підсвічування пішоходіву матричних фарах реалізовано на високому рівні. У разі виявлення пішохода за допомогою камери та системи нічного бачення, на узбіччі або небезпечній близькості від неї оптика триразово сигналізуватиме далеким світлом про це. Тим самим попереджати як водія, так і пішохода.
Динамічне адаптивне освітленняце передостанній варіант у матричних фарах. Суть його роботи спрямовано освітлення дороги під час повороту. Повертаючи рульове колесо, яскравість світлового пучка перенаправляється з центральної частини у бік повороту. Тобто одна частина світлодіодів стає тьмянішою, інша яскравіша.
Динамічний покажчик поворотівматричних фар розрахований на керований рух світлодіодів у напрямку повороту. Таким чином, 30 послідовних світлодіодів оптики включаються послідовно з періодичністю 150 мс. З боку це не тільки гарно виглядає, а й дає більше інформаціїпро те чи цей маневр автомобіля.
Багато виробників вже готують свої автомобілі під впровадження подібної технології матричної оптики, але наскільки це вдасться, поки що ніхто не може сказати. на Наразікомпанія Audi є єдиним правовласником подібної технології в оптиці і чи захоче вона ділитися з іншими виробниками під питанням.
Відео про принцип роботи матричної оптики та її будову:
Провідні позиції у галузі технологій освітлення належать компанії Audi. З 2013 року Audi встановлює матричні фари (Matrix LED headlights) на свою флагманську модель – Audi А8. Матричні фари піднімають на новий рівеньбезпека дорожнього рухута комфорт керування автомобілем. Пілотний проект матричних фар (Matrix Beam) розробляє компанія Opel.
Матрична фара від Audi поєднує матричний модуль дальнього світла фар, модуль ближнього світла фар, модуль денних ходових вогнів, габаритних вогнівта покажчика повороту, дизайнерське обрамлення фари, повітропровід з вентилятором та блок управління.
Модуль далекого світла фарскладається з 25 світлодіодів, об'єднаних у групи по 5 штук і в сукупності утворюють матрицю. Кожна група має свій відбивач та металевий радіатор для охолодження. За допомогою матриці із світлодіодів реалізовано близько одного мільярда різних комбінацій розподілу світла.
Модуль ближнього світла фаррозташований під модулем далекого світла фар та складається з 15 світлодіодів, поділених на кілька сегментів. У самому низу фари розміщено модуль денних ходових вогнів, габаритних вогнів та покажчика повороту. Конструктивно модуль включає 30 послідовних світлодіодів.
Розташування модулів освітлення підкреслено дизайнерським обрамленням. У матричній фарі розташований і електронний блок керування. Для примусового охолодженнясвітлодіодів фара оснащена повітроводом з вентилятором.
Усе конструктивні елементиматричні фари поміщені в пластмасовий корпус, який служить основою для розміщення елементів і захищає їх від зовнішніх впливів. З лицьової частини корпус закритий прозорим розсіювачем.
Матричні фари мають електронну систему управління, що традиційно включає вхідні пристрої, блок управління та виконавчі елементи. Вхідними пристроями є відеокамера та ряд датчиків. Відеокамера надає інформацію про інші автомобілі на дорозі. В інтересах матричних фар працює безліч датчиків інших систем автомобіля: датчик кута повороту рульового колеса, датчик швидкості руху, датчик дорожнього просвіту, датчик освітлення, датчик дощу
За наявності в автомобілі навігаційної системи в управлінні матричними фарами використовуються маршрутні дані (характер руху, рельєф дороги, населені пункти).
Електронний блок керування обробляє інформацію від вхідних пристроїв та в залежності від дорожньої ситуаціїактивує (дезактивує) певні світлодіоди. У матричних фарах не використовуються поворотні механізми, як у ксенонових фарах. Усі робочі функції виконуються за допомогою електроніки та статичних світлодіодів.
У матричних фарах реалізовано кілька функцій освітлення:
- полісегментальне дальнє світло;
- дальнє світло для автомагістралі;
- ближнє світло;
- статичне адаптивне висвітлення;
- освітлення перехресть;
- всепогодне освітлення;
- підсвічування пішоходів;
- динамічне адаптивне висвітлення;
- динамічні покажчики поворотів.
Полісегментальне дальнє світлодозволяє рухатися з постійно увімкненим далеким світлом фар. Промінь далекого світла фари поєднує 25 окремих сегментів (за кількістю світлодіодів).
Під час руху в темний час доби відеокамера виявляє зустрічні та попутні автомобілі з їхнього освітлення. Як тільки автомобіль виявлено, система керування вимикає світлодіоди, що спрямовують світло на транспортний засіб. Решта простору дороги висвітлюється повністю. Крім того, для виключення засліплення інших водіїв яскравість включених світлодіодів може бути зменшена. Матричні фари одночасно можуть маскувати до 8 автомобілів.
Далеке світло для руху по автомагістраліреалізується при отриманні від навігаційної системи інформації, що автомобіль рухається автомагістраллю. Система керування фарами звужує світловий конус далекого світла фар, що відповідає даного типудороги та руху по ньому.
Близьке світло фармає традиційну асиметричну форму: середня частина висвітлюється менше, узбіччя дороги висвітлюється більше.
Статичне адаптивне освітленняпризначений для кращого освітлення простору спереду та збоку автомобіля при виконанні повороту. Для цього в кожній із фар задіюється по три світлодіоди, які включаються при повороті кермового колеса або включенні покажчика поворотів.
Функція освітлення перехрестьслужить для кращого освітлення наближення перехрестя. Наближення перехрестя визначається за допомогою навігаційної системи, після чого включаються світлодіоди статичного адаптивного освітлення в обох фарах.
Під час руху в поганих погодних умовах (сніг, туман, дощ) використовується функція всепогодного освітлення. Вона дозволяє уникнути засліплення водія від світла своїх фар. При натисканні відповідної клавіші знижується інтенсивність ближнього світла фар і включаються світлодіоди статичного адаптивного освітлення в обох фарах.
Матричні фари здатні у темряві підсвічувати пішоходів та тварин, що знаходяться на дорозі або в небезпечній близькості від неї. Для цього фари об'єднані із системою нічного бачення. При виявленні пішохода фари тричі сигналізують далеким світлом, попереджаючи як пішохода, так і водія.
При включеному дальньому світлі фар задіюється динамічне адаптивне освітлення поворотів. При повороті кермового колеса яскравість світлового пучка далекого світла переноситься з центральної частини у бік повороту за рахунок зміни яскравості світлодіодів.
Динамічний покажчик поворотівє керованим рухом вогнів у напрямку повороту. Для реалізації цієї функції 30 послідовних світлодіодів послідовно включаються з періодичністю 150 мс. Як стверджує виробник, динамічний покажчик поворотів значно підвищує інформативність системи освітлення автомобіля.
Технологія Matrix LED в автомобілях Audi останнього поколінняякщо і не здійснила революцію в стандартах освітлення дороги (все-таки у головних конкурентів теж є класні рішення), то вийшла на вістря прогресу. Машина, оснащена світлодіодними фарами з матричними модулями, здатна сама розпізнавати автомобілі на дорозі, віртуозно жонглюючи світловим пучком.
Давайте подивимося, як описує свою розробку сам виробник:
Технологія Audi Matrix LED полягає в тому, що дальнє світло, що випромінюється світлодіодами, розділене на кілька окремих сегментів. Окремі світлодіоди, що працюють одночасно з лінзами або відбивачами, забезпечують освітлення незмінно високої якості, при цьому немає необхідності в поворотному механізмі - натомість світлодіоди окремо вмикаються, відключаються або приглушуються.
З прес-релізу Audi
Світлодіодні фари Audi Matrix LED отримують необхідну інформацію від камери, системи навігації або інших датчиків. Коли камера розпізнає інші транспортні засоби, дальнє світло, розділене на кілька зон, у певних підзонах блокується. Навіть у складних ситуаціях фари можуть висвітлювати зони між кількома автомобілями. Далеке світло фактично веде водія дорогою.
З прес-релізу Audi
Світлодіодні фари Audi випромінюють світло з температурою 5500 Кельвінів, що майже відповідає денному освітленню. Це допомагає вашим очам у нічний час доби сприймати оточення більш контрастним та знімати з них навантаження.
З прес-релізу Audi
Складно не погодитися - майбутнє однозначно за світлодіодними фарами, які довговічніші та економічніші за галогенові та газорозрядні (ксенонові) аналоги. Тим більше, що АвтоВісті вже встигли протестувати дещо автомобілів Audiз матричними фарами та особисто переконалися у їх ефективності. Освітлення дороги рівномірне, світло яскраве, а зустрічних водіїв ніби захищає невидима рука, закриваючи необхідну ділянку фари. Якщо раніше подібні системипросто вимикали дальнє світло або відкривали шторку, то зараз це справді інтелектуальна системаконтролю світла.
на новому Audi A6 доплата за світлодіодну оптику Matrix LED становить як би не надхмарні 128 тисяч рублів. Судіть самі – навіть опціональна "музика" Bang&Olufsen тут потягне аж на 340 тисяч. А додайте дороге шкіряне оздоблення - і вже півмільйона згори.
Мінімальна ціна
Максимальна ціна
Але недарма наша нова постійна рубрика називається "Порахували-розплакалися". Нехай ні з того ні з сього оптику зазвичай не змінюють, а термін служби світлодіодів становить близько 20 років, ми раз у раз бачимо перегорілі фари і ліхтарі на нових машинах. Та й можливість потрапляння в аварію ніхто не скасовував. А якщо так, АвтоВісті вирішили запитати у офіційного представництва марки. Audi вартістьзаміни настільки високотехнологічних фар...
Після аналізу отриманих цифр можна обійтися без нарізання цибулі - тут будь-який заплаче коров'ячими сльозами. Тільки одна світлодіодна фара з матричним модулем потягне на 254 175 рублів, а дві - це вже 508 350 рублів. Робота із заміни обох фар в офіційному сервісі обійдеться в 9 600 рублів, разом - 517 950 рублів!
Запчастини
Робота із заміни
Числа особливо вражають, якщо взяти до уваги вартість "звичайної" біксенонової головної оптики, яка є в базовому оснащення Audi A6, і на ефективність якої, між іншим, ніхто не скаржиться. Одна фара для газорозрядної лампи коштує всього 63 135 рублів за штуку - у чотири рази дешевше за світлодіодні!
Втім, остаточно втрачати в надію світлодіодного майбутнього поки що зарано. По-перше, світлодіоди справді виключно надійні. Тому шанс на їхню поломку дуже низький. По-друге, спочатку фари захищені гарантією, а потім програмою "куланц", яка якраз покриває вартість дефектних запчастин. По-третє, ціни на сучасні джерела світла падають за нашими підрахунками в 2 рази кожні 4 роки, тож до 2018 року нові фари вже не підійдуть для об'єкта дослідження в наших дослідженнях. Вважатимемо лазерні!
P.S. Якщо ви думаєте, що у вашому автомобілі нічого такого страшно затратного немає – то ви просто не читали наші нові дослідження, стежте за оновленнями. Нові сльози обіцяємо щотижня. :)
Ще вчора вважалося, що немає нічого крутішого за ксенон, потім усі заговорили про світлодіодні фари, а потім різко переключилися на матричні… І поки всіх не засліпило лазерними фарами, має сенс дещо розібратися разом із нашими колегами з «АвтоВісті».
Матричні фари – один з варіантів конструкції світлодіодних фар (не дарма компанія Audi, яка впровадила це рішення однією з перших, називає його Matrix LED). Джерела світла ті самі, а важлива відмінність – у тому, як організована робота цих джерел.
Матричні фари останнім часом почали з'являтися навіть порівняно доступних моделях– однією з таких нещодавно стало сімейство Audi A4.
В описах матричної оптики акцент нерідко роблять на кількості світлодіодів – наприклад, у кожній з мерседесівських фар Multibeam працює 24 діоди, а в удосконаленому варіанті, який представлять публіці разом з новим поколінням Е-класу, їх буде вже 28. Однак і в "звичайних" світлодіодних фарах кількість. Наприклад, на порівняно доступному Audi A3 за ближнє світло відповідають дев'ять "світлодіодних чіпів", а за далеке світло - десять світлодіодів. При розмові про матричні фари звернути увагу треба не так на кількість, як на якість.
«Проста» світлодіодна оптикавідтворює структуру, відому нам ще по дідусевих «Жигулях»: як і раніше, є окремі блоки габаритних вогнів, далекого та ближнього світла – просто застарілі лампочки поступилися місцем діодам. При переході йдеться вже не про простий вибір між ближнім та далеким, а про створення динамічної світлової картини, яка постійно підлаштовується під дорожню обстановку. У фарі Matrix LED звичний поділ на кшталт світла існує – але включати, приглушувати чи вимикати можна як окремий блок діодів (яких кожної парі п'ять), а й кожен окремий світлодіод. У результаті електроніка має у своєму розпорядженні безліч варіантів ближнього і далекого. Свій світловий сценарій знайдеться практично на всі випадки життя – кількість доступних комбінацій наближається до одного мільярда!
Неважко здогадатися, що для реалізації всіх можливостей матричних фар потрібні, по-перше, складна електроніка, що управляє, а по-друге, система пристроїв, які зчитують інформацію про дорожній обстановці- Датчики, відеокамери і навіть навігаційна система, яка попередить про наближення до повороту і розповість про його конфігурацію. Отже, ця новомодна оптика – штука дорога. І якщо в прайс-листі у відповідній графі стоїть порівняно гуманна сума, то при необхідності власним коштом змінювати розбиту в аварії фару швидко може спасти на думку, що не так, можливо, і погані допотопні галогенки…
Еволюція автомобільного освітлення зробила грандіозний ривок із появою матричних фар. На сьогоднішній день – це найпрогресивніший і високотехнологічний варіант автомобільної оптики. У чому переваги матричних світлодіодних фар та який принцип їхньої роботи?
В галузі технологій освітлення, провідні позиції належать Audi. Останньою розробкоюкомпанії є матричні фари, завдяки яким комфорт управління та рівень безпеки руху піднімається на якісно новий рівень.
Починаючи з 2013 матричні фари (Matrix LED headights) встановлюються на флагман Audi – модель А8. Компанія Opelрозробляє Matrix Beam (пілотний проект матричних фар).
Матричні фари від Audi поєднують у собі блок управління, повітропровід з вентилятором, дизайнерське обрамлення, модуль габаритних вогнів, денних вогніві покажчика повороту, і, звичайно, модуль ближнього світла фар і модуль далекого світла фар.
Принцип роботи матричних фар
Модуль далекого світла фар складається з двадцяти п'яти світлодіодів, об'єднаних у групи по п'ять штук, що утворюють матрицю. Кожна група має свій металевий радіатор для охолодження і свій відбивач. Завдяки матриці з світлодіодів реалізується близько мільярда різних комбінацій розподілу світла.
Що ж до модуля ближнього світла фар, він розташований над модулем далекого світла. Він також складається з світлодіодів, які розділені на кілька груп. У нижній частині фари розташований модуль покажчика повороту, габаритних вогнів і денних ходових вогнів. Включає в себе модуль тридцять послідовних світлодіодів.
Дизайнерське обрамлення підкреслює розташування модулів освітлення. Крім цього, в матричній фарі розміщений електронний блок управління. З метою примусового охолодження світлодіодів фари озброєні повітроводом з вентилятором.
Усі конструктивні елементи таких фар знаходяться у пластмасовому корпусі, який є основою для розміщення елементів та захистом від зовнішнього впливу. Прозорий розсіювач закриває корпус із лицьової частини.
Матричні фари оснащені електронною системоюуправління, яка традиційно включає блок управління, вхідні пристрої і виконавчі елементи. Під вхідними пристроями маються на увазі GPS навігаційна система, відеокамера та ряд датчиків. Навігаційна система надає водієві відомості про рельєф дороги (підйоми, спуски, повороти), а відеокамера дає інформацію про інші автомобілі, що знаходяться на дорозі.
В «інтересах» фар працює велика кількістьдатчиків інших систем автомобіля, таких як датчик кута повороту кермового колеса, датчик дорожнього просвіту, датчик швидкості руху, датчик дощу та датчик освітлення. Інформація, що надходить від вхідних пристроїв, обробляється електронним блокомуправління, яке залежно від ситуації на дорозі активує певні світлодіоди або дезактивує їх.
Поворотні механізми в матричних фарах не використовуються подібно до того, як вони використовуються в ксенонових фарах. Усі робочі функції матричних фар виконуються лише за допомогою статичних світлодіодів та електроніки.
Переваги матричних фар
Матричні фари реалізують низку прогресивних функцій:
- Виявлення пішоходів та їх підсвічування;
- Розпізнавання автомобілів, а також зміна світлового променя;
- Динамічні покажчики поворотів;
- Адаптивне висвітлення поворотів.
Під час руху автомобіля по дорозі в темряві, відеокамера виявляє попутні та зустрічні автомобілі з їхнього освітлення. Відразу після виявлення автомобіля, системою управління включаються світлодіоди, які направляють на виявлену машину світло. Весь простір дороги повністю висвітлюється. При цьому варто відзначити, що чим ближче виявлений автомобіль, тим сильніше вмикаються світлодіоди. Однак при цьому засліплення водія, що їде назустріч транспортного засобуповністю виключено. Одночасно матричні фари здатні виявляти до восьми машин.
Крім автомобілів матричні фари можуть виявляти у темряві тварин та пішоходів, причому як тих, що знаходяться на дорозі, так і тих, що знаходяться поблизу неї. Саме з цією метою матричні фари з'єднані із системою нічного бачення.
Виявивши пішохода або тварину, фари подають далеким світлом триразовий сигнал, попереджаючи і самого водія, і пішохода.
За допомогою навігаційної системи реалізується адаптивне висвітлення поворотів. На основі даних навігаційної системи поворот висвітлюється ще до того, як водій почне повертати кермо. Завдяки адаптивному освітленню забезпечується найкраща видимістьта, відповідно, підвищується безпека руху на дорозі.
Динамічний покажчик поворотів є керованим (у напрямку повороту) рухом вогнів. Щоб реалізувати цю функцію, тридцять світлодіодів послідовно включаються з періодичністю сто п'ятдесят мілісекунд. І, згідно заяв виробника, завдяки динамічному покажчику поворотів інформативність системи освітлення транспортного засобу істотно підвищується.
