Джерела світла для автомобіля є найважливішою системою, що дозволяє підвищити рівень безпеки транспортного засобу та керованість машиною в умовах обмеженої видимості.
Природно, що автовиробники намагаються постійно вдосконалювати свої освітлювальні технології: спочатку використовувалися звичайні, потім стали застосовувати LED-джерела та світлодіоди, тепер дійшло до лазерної фари для авто.
Принцип роботи та влаштування лазерних фар
Деякі люди, надивившись фантастичних фільміві почувши перші новини про появу лазерних фар для автомобіля, забили на сполох – це джерело світла, мовляв, не тільки засліплюватиме зустрічних автолюбителів, а й негативно впливатиме на сітківку людського ока, руйнуючи її.
Насправді розробники подібної технології давно вирішили цю проблему завдяки особливому підходу до влаштування своїх систем та принципу їх функціонування:
- Лазери використовуються тільки для розігріву. спеціального елемента- Фосфору.
- Фосфор, нагріваючись, перетворюється на сильне джерело світла, яке фокусується на дорозі і дозволяє її ефективно висвітлювати.
Крім того, розробники реалізували у своїх лазерних протитуманних фарах такі принципи:
- Автоматичне відключення обладнання, у разі потрапляння транспортного засобу до дорожньо-транспортної пригоди, за якої фари можуть бути пошкоджені.
- Наявність спеціальних датчиків, які зчитують інформацію про всі зустрічні предмети та зміну конфігурації дороги. Після цього комп'ютерна системаавтомобіля може приймати самостійні рішення про зниження інтенсивності пучка світла, що випускається.
Переваги технології
Зрозуміло, що подібні джерела світла автоматично піднімають початкову вартість транспортного засобу, на якому вони експлуатуватимуться. Тому у автолюбителів виникає цілком логічне питання – а які саме переваги даватиме подібна технологія? Їх декілька:
- Чисте освітлення – джерело дає абсолютно біле світло, яке зовсім не спотворює предмети та їх контури.
- Лазерні фари здатні освітлювати дорогу на відстані до 600 метрів.
Останній фактор є дуже суттєвим, так як дозволяє в нічний час переміщатися за межами міської межі досить високих швидкостях, одночасно забезпечуючи собі та автомобілю прийнятний рівень безпеки.
Історія появи та розвиток
Перша офіційна інформаціяпро подібну технологію з'явилася у 2011-му році. Зовсім не дивно, що піонерами у цьому напрямі розвитку автомобільних освітлювальних систем стали дві відомі німецькі компанії – BMW та АУДІ.
Першими стали представники BMW, які у 2011-му році представили світовій публіці концептуальне. транспортний засібпід назвою i8, що отримала якісне оснащення подібну технологію. Рівно через три роки німецький спорткар перейшов у стадію серійного виробництваі сьогодні доступний людям, звичайно, за досить високу суму грошей від десяти мільйонів рублів та вище.
Audi представила свій варіант декількома місяцями пізніше, того ж 2011 року. Але, на відміну від конкурентів, це одразу була серійна модель R18 E-tron Quattro. Водночас автовиробник презентував і свій черговий концепт (Sport Quattro Laserlight) з аналогічною системою освітлення.
Тобто, на Наразічасу, люди, які мріють мати власний транспортний засіб, оснащений лазерними джерелами світла, можуть вибрати тільки серед обмеженого числа автомобільних марок, що випускаються двома німецькими компаніями - всі інші автовиробники поки що не заявили про розробку аналогічних технологій.
У порівнянні з фарами з іншими джерелами світла (лампами розжарювання, газорозрядними, класичними світлодіодами) лазери мають цілий рядпереваг. Лазерне випромінювання має високу просторову когерентність, тобто випромінювання може бути спрямоване у вигляді вузького променя.
Однак лазерні фари - це власне не лазери білого світла, а люмінесцентні джерела, що висвітлюються потужними синіми або ультрафіолетовими напівпровідниковими лазерами.
Насправді існують лазери білого кольоруна основі ефекту генерації суперконтинууму, але їх використання у фарах серійних автомобілівнеможливо через дуже високу ціну (понад 10 000 доларів за штуку).
Використання лазерного підсвічування фосфору дозволило створити дуже яскраві та компактні фари з вузькоспрямованим променем.
Лазерні фари найкомпактніші з усіх існуючих. Світловипромінююча площа поверхні випромінюючого фосфору в сто разів менше, ніж у звичайного світлодіода. Тому при одній і тій же світловіддачі лазерної фари потрібен відбивач діаметром 30 мм, ксенону - 70 мм, а для галогенної лампи - 120 мм. Завдяки цьому лазерні фари можна робити набагато меншими без втрати ефективності освітлення дороги. У випадку з BMW i8 висота відбивача знизилася з 9 до 3 сантиметрів. Хоча дизайнери поки не планують зменшувати її, оскільки нові можливості дозволять зручніше розташовувати фари, моделювати кращий дизайнавтомобіля.
Лазерне головне світло працюватиме в парі з «цифровим помічником», який перешкоджає засліпленню водіїв зустрічних та попутних машин. Оптика на основі лазерів забезпечує більш точну форму світлового пучка, що робить переднє світлобільш безпечним та комфортним для автомобілістів, що рухаються у зустрічному напрямку.
У корпусі кожної фари розташовані три джерела лазерного випромінювання потужністю близько 1 Вт кожен. Промені направляють за допомогою дзеркал на елемент з флуоресцентного матеріалу. При поглинанні останнім енергії виділяється біле свічення, з якого формується світловий пучок.
Світлодіодна указка
Лазерні технології в автомобільній світлотехніці підштовхнули баварців на створення ще однієї цікавої технології, що отримала назву Dynamic Light Spot – динамічне точкове освітлення. Нова системаздатна виявляти пішохода чи іншу перешкоду на дорозі та спрямовувати на нього посилений промінь світло. Так водій отримує інформацію про потенційну небезпеку. Причому така підказка вискакує раніше, ніж об'єкт у променях ближнього світла фар. Отже, той, хто сидить за кермом, отримує фору в кілька секунд або десятків метрів, яких часто не вистачає, щоб загальмувати або об'їхати людину. Система Dynamic Light Spot може тримати у полі зору кілька об'єктів. Щойно до об'єктиву інфрачервоної камери потрапить людина чи тварина, промінь світла відразу вкаже на нього.
Лазерні фари – високотехнологічна світлооптика, яка є у списку бажань у всіх розвинених автолюбителів. Про те, що ці прилади захищають водіїв від аварій і досить зручні в туманний час, знають усі, але вони також мають деякі недоліки. Докладніше про це – нижче.
[ Приховати ]
Пристрій лазерної світлооптики
Відносно новий пристрій, який з'явився в 2014 році, але вже завоював стійке та гаряче кохання водіїв – лазерне протитуманна фара. Вони встановлюються залежно від головної оптики чи габаритних вогнів.
Найчастіше можна зустріти їх за автомобілем, причому вибір установки великий:
- під бампером машини;
- за авто просто під спойлером;
- під або на днище машини.
Лазерні ліхтарі тим хороші, що вони помітні для машин, що їдуть позаду, в будь-яку погоду. Варто зупинитися і прилади залишають яскраво-червону смугу, яка пробивається крізь імлу і відмінно помітна крізь дощ, тим самим кажучи водіям машин, що їдуть ззаду, про те, що теж варто пригальмувати і дотримати дистанцію.
Пристрій має досить маленький розмір, тому майже непомітний, щоб хвилюватися про те, наскільки гармонійно прилад буде виглядати на машині.
Принцип роботи
Цей пристрій бере за основу. Головним завданням такої фари є те, що на неї не опадають опади, тому що оптика знаходиться в незручному положенні нижче лінії туману.
Принцип роботи лазерних фар такий самий: вони, можна сказати, враховують розташування паморозі. Світло лягає прямо на дорогу червоною смужкою, сигналізуючи для решти водіїв. Незважаючи на те, що як світло виступають світлодіоди, завдяки яким працює лазер, фари є не джерелом освітлення, а елементом енергозабезпечення.
Будь-яка фара, всередині неї атоми активної речовини споживають деяку кількість енергії, перетворюючи його на фотони. Наприклад, пристрій лампи розжарювання має вольфрамову нитку, яка при нагріванні випромінює світло. Цей принцип модифікувався та перетворився. Лазерні ліхтарі можуть забезпечити таку потужність, яка в кілька разів перевищить потужність базових ксенонових ламп(Автор відео - Techno Drive).
Переваги та недоліки використання
Переваги очевидні:
- Якщо порівнювати із звичайним пристроєм, витрати електроенергії будуть однаковими, однак яскравість у лазерної лампи буде значно більшою.
- Прототип лазерних ліхтарів для моделі BMW виробляють інтенсивність світіння в 1,7-1,8 більше, враховуючи те, що потужність на 50% нижча, ніж у звичайних пристроїв.
- Ця оптика створюється за допомогою високих технологій, а тому її «зоровість» не тільки чіткіша, а й далі, порівняно з ксеноновими фарами.
- У складі оптики знаходяться мікроконтролери, які обмежують спрямованість пучка світла. Цей механізм захищає решту водіїв від перешкод.
Незважаючи на те, що плюсів дуже багато, є й мінуси, як і у будь-якому технічне обладнання. Очевидний недолік – ціна. Щоб дозволити собі таку оптику потрібно добре заробляти. Крім того, не кожна машина справді потребує таких «прибамбасів». Іншим недоліком є те, що зробити своїми руками такий пристрій практично неможливий.
Виробники
Ці пристрої випускають безпосередньо автовиробники. Як було сказано вище – наприклад, компанія BMWта Audi. Поки що установка є операційним рішенням, тому що в масових моделях машин вона рідко присутня. Як виробник виступають також розробники світлодіодної техніки, в тому числі і компанія Philips.
Як зробити лазерні фари?
Трохи вище було сказано, що виготовити таку високоякісну оптику практично неможливо, проте надія вмирає останньою. Як пристрій можна використовувати часткове впровадження діодів в автомобільну оптику. Це дасть певний результат.
Деякі автолюбителі висувають свої власні техніки, де як виготовлення пристрою використовують діод із приводу DVD-RW програвача. У цьому випадку прилад встановлюється в нішу протитуманки чи стоп-сигнального вогню. Після цього конструкція зварюється, завдяки чому відбувається коригування променя завдяки трафарету, вирізаному з картону. Перед початком цієї кропіткої роботи необхідно визначитися з характеристиками ліхтарів.
Висновок
Насамкінець можна сказати, що хоч придбати їх нині проблематично, а виконати лазерні фари своїми руками важко, не варто нехтувати останнім пунктом. Доробка фар також знизить небезпеку їзди у нічний та туманний час.
Лазерна фара для авто – це чудове рішення. Незважаючи на те, що не всі водії знають про таке нововведення та можуть бути здивовані. У будь-якому разі це убереже машину від зіткнення.
Обов'язково потрібно пам'ятати, що кут нахилу циліндра має бути ретельно відрегульований. Інакше при наїзді на пагорб світлова смужка потрапить точно на вітрове склопозаду автомобіля, що йде.
Дочекався темряви, виїхав на суперкар Audi R8 LMX на заміські німецькі доріжки подалі від Інгольштадта, пропустив усіх зустрічних, врубав далекий - і... де ж обіцяний лазерне світло? Він спрацьовує лише після 60 км/год, і освітлена зона подовжується майже вдвічі – до шестисот метрів! Тільки при цьому світить... не зовсім лазер.
Були автомобільні фари масляні, потім ацетиленові, потім із лампами розжарювання, потім газорозрядні та світлодіодні. А тепер ще лазерні! Вони з'явилися практично одночасно на BMW i8 та на Audi R8 LMX. Літери LMX – на честь Ле-Мана. Адже цього року переможні боліди Audi були вперше оснащені «лазерною» головною оптикою, а тепер її серійний варіант ставиться на дорожній R8 у «леманівській» версії.
У продаж піде лише 99 таких купе, які відрізняються від серійної версії V10 plus (АР №19, 2013) форсованим двигуном (570 к.с. замість 550 к.с.), вуглепластиковими деталями кузова (спойлери, антикрило, корпуси дзеркал тощо), спортивними атрибутами в салоні та особливим синім забарвленням . У Німеччині Audi R8 LMX продається за 210 тисяч євро - на 35 тисяч дорожче за вихідну версію V10 plus. І приблизно половина цієї доплати – якраз за «лазерне» світло!
Порівняння світлових пучків фар Audi R8 LMX
Чому в лапках?
Що таке лазер? Якщо коротко, це квантовий генератор, що виробляє випромінювання оптичного діапазону з недосяжною інших джерел світла монохроматичностью і когерентністю.
Монохроматичність, тобто сталість кольору променя - це наслідок фіксованої довжини хвилі. Тобто лазерний промінь може бути або червоним, або синім, або ... Але ніяк не білим, - оскільки біле світло, який і потрібен для освітлення дороги, - ахроматичний. Біле світло не має власної довжини хвилі, і виходить він у результаті змішування як мінімум трьох монохроматичних випромінювань (наприклад, червоного, зеленого та синього - як у кінескопах телевізорів).
А когерентність - це синхронність коливань хвиль у різних точках простору та в різний час. Згадайте лазерні указки, які працюють від звичайних батарейок. Потужність такого лазера - не більше 5 міліват, але промінь б'є на пару-трійку кілометрів, при цьому на «прицільній» поверхні видно лише невелику освітлену пляму.
Але для автомобільних фар, навпаки, потрібне джерело розсіяного світла, щоб висвітлювати велике простір перед машиною!
При цьому навіть дешеві лазерні указки є небезпечними для очей: сконцентрований в одній точці промінь безповоротно ушкоджує клітини сітківки. А зі зростанням потужності до «групи ризику» потрапляють і шкіра, і навіть неорганічні матеріали.
Так яким чином інженерам німецької компанії Osram, яка розробляла нові фари і для Ауді, і для BMW, вдалося пристосувати лазер для освітлення дороги?
Опосередковано. Лазери у фарах Audi R8 LMX є, але їх промені не виходять за межі корпусів!
Бачите секцію "лазерного" світла? А вона є! Дуло лазерно-люмінофорної «гармати» (показано стрілкою) – діаметром всього 2 см та прикрите мініатюрними жалюзі, які відкриваються за командою електронного блокупри включенні
По-перше, головна оптика тут насамперед світлодіодна: напівпровідникові джерела світла відповідають і за ближнє світло, і за далеке. Але до того ж у кожній фарі є і чотири мініатюрні лазерні діоди потужністю 1,6 Вт кожен (в фарах BMW i8 таких діода три - і це єдине принципова відмінністьвід Audi). Лазери генерують тонкі, з волосся, промені. синього кольору(довжина хвилі – 450 Нм). За допомогою лінз ці промені збираються в один і… потрапляють на люмінофор – жовту фосфорну пластину площею всього 0,5х0,5 мм. Це і є справжнє джерело світла! Поглинаючи енергію лазерного випромінювання, він випускає пучок практично білого світла (колірна температура - 5500 К), який через систему відбивачів падає на дорогу.
Від виходу «чистих» лазерних променів назовні оберігає багатоступінчаста система безпеки, що відрубує живлення при найменшому пошкодженні чи «підозрі» на нештатну ситуацію. Жалюзі у фарах – теж частина цієї системи.
Тобто лазер тут лише джерело енергії, і коректніше називати такі фари лазерно-люмінофорними. А якщо врахувати, що «лазерна» секція автоматично підключається до світлодіодної лише після 60 км/год, то... Про сором, Osram? Але кого нині цікавить технічна коректність? Не називатимеш ці фари «світлодіодно-лазерно-люмінофорними». Довго і малозрозуміло. А скажеш «лазерні» – і вау-ефект забезпечений!
А яка технологія краща?
На сьогоднішній день – матрична, – без тіні сумніву відповідає Штефан Берлітц, головний спеціаліст Audi з головного світу.
Гер Берлітц має на увазі світлодіодну оптику Audi Matrix LED, яка встановлюється, наприклад, на Audi A8 (АР №21, 2013): 25 потужних світлодіодів із комп'ютерним керуванням автоматично регулюють форму світлового пучка, уникаючи засліплення зустрічних водіїв. Лазерно-люмінофорна оптика цього не вміє. Натомість б'є на 500-600 метрів! А у штатних світлодіодних фар Audi R8 заявлена далекобійність – лише близько 300 м.
Але світлодіодні матричні фарина оновленому Мерседесі CLS (АР №15-16, 2014) «за паспортом» світять на 485 м, лише трохи поступаючись лазерним фарам Audi.
І ми, і наші колеги з Мерседеса вже навчилися робити добрі. світлодіодні фари, – пояснює Штефан Берлітц. - А «лазерне» світло поки що може похвалитися лише далекобійністю і мініатюрними розмірами. Але ми тільки розпочали роботу над ним, далі буде цікавіше!
Не сумніваюся. Адже й ксенонові фариспершу були вкрай дорогими, а тепер це вчорашній день. А майбутнє – чи світлодіодне, чи люмінофорне. І однозначно – яскраве.
Нещодавно фірмою Audi було представлено Нова версіясуперкара R8. Вона одержала позначення LMX. Новинку оснастили фарами головного світла, конструкція яких містить лазерні світлодіоди. За словами представників бренду, купе LMX можна вважати першим у світі серійним авто, оснащеним лазерною оптикою"із заводу".
Незабаром мають випустити і гібридний суперкар BMW i8, прототип якого був представлений ще 2011 року. Даний автомобільтеж отримає лазерні фари, але тільки як опція. Виникає питання, чи не є небезпечною нова технологіядля очей, і чи доцільно застосовувати її практично. Відповісти на такі питання ми спробуємо далі.
Конструкція
Кожна фара Audi LMX містить масив із чотирьох світлодіодів. Промінь лазера, що йде від кожного світлодіода, потрапляє на люмінофор, який випромінює видиме світло з температурою 5500 K. Світловий потік, що випромінюється люмінофором, більше нагадує світло галогенних ламп, і немає нічого спільного з лазерним випромінюванням. Отже, будь-якої небезпеки для очей людини інноваційна оптика не становить, незважаючи на те, що основним джерелом енергії в ній є лазер.
Постає питання, навіщо потрібні всі ці складності, такі як лазери, фосфоресцентний екран і так далі. Насправді дальність освітлення, одержуваного з використанням лазерних модулів, удвічі перевищує показники, характерні для LED чи ксенону. Що є хорошим аргументом для застосування цієї технології саме в автомобільній оптиці. Зрозуміло, що далекобійне лазерне світло не можна буде задіяти, коли використовується режим ближнього світла. Це можна вважати ще однією гарантією, що нова технологія є нешкідливою.
Тільки у суперкарах
Навряд розглянута тут технологія насправді отримає повсюдне поширення. Лазерні фари в автомобілі Audi LMX активізуються на швидкості 60 км/год, але суперкар має систему, що виявляє зустрічні машини і відключає лазерний модуль у разі потреби. Напевно, подібна кібернетична система є дорогою, а без наявності подібних системвикористовувати лазерну оптикубуде неправомірно.
