Уже в цьому місяці стартують європейські продажі гібридного спорткара BMW i8, який в якості опції оснащується лазерними фарами. Компанія Audi почала приймати замовлення на 570-сильний R8 RMX, для якого така оптика - стандартне обладнання. Той факт, що «гіперболоіди» висвітлюють шлях хоча і рідкісних, але вже серійних машин, ми визнали гідним приводом для освітлення останніх новинок оптичної моди.
Лазери стали невід'ємною частиною нашого повсякденного життя ще в кінці 1980-х з винаходом компакт-дисків і оптичних приводів. З тих пір ми знаємо, що лазери можуть бути дуже корисні. Знаємо ми також і те, що їх випромінювання не завжди мабуть оці, але здатне завдати серйозної травми при прямому попаданні. А також те, що лазери використовуються в хірургії як скальпеля, а на промислових виробництвах запросто ріжуть метал. Все це якось не в'яжеться з приємним оку світлом, що розкриває темряву на нічному шосе.
Секрет в тому, що в лазерних фарах власне лазер служить зовсім не джерелом світла, а постачальником енергії. Принцип дії будь-якого джерела світла полягає в тому, що атоми випромінює речовини поглинають енергію і випускають фотони. Наприклад, в лампі розжарювання шляхом утворення нагрівається за рахунок електричної енергії.
Фото демонструє перевага лазерного дальнього світла (праворуч) перед світлодіодним (зліва). У світлі лазерних фар стають добре помітні об'єкти на відстані 600 м від машини, тоді як межа можливості LED-фар - 300 м. При русі вдень водій може бачити предмети на відстані до 2 км.
У лазерної фарі BMW i8 три лазерних світлодіода створюють когерентне (односпрямоване) випромінювання в блакитний області спектра. Потужність цього випромінювання в десять разів перевищує потужність ксеноновим фари. За допомогою системи дзеркал кілька лазерних променів фокусуються на лінзі, покритої фосфоровмісних флуоресцентним складом. Саме цей склад, поглинаючи енергію лазерів, випромінює приємний для ока білий видиме світло.
Яскравість такої фари, нехай і не в десять разів, але все ж досить значно перевищує яскравість ксенонових або світлодіодних фар. Дальність дії лазерної фари досягає 600 м, в той час як межа можливостей LED-фари - всього 300 м.
Мал золотник, да ярок
Лазерна технологія пропонує ряд вагомих конструктивних переваг. Наприклад, розмір рефлектора - увігнутого дзеркального відбивача, що формує світловий пучок потрібної форми, - безпосередньо залежить від розмірів джерела світла. Для галогеновой фари необхідний як мінімум 120-міліметровий рефлектор, для ксеноновим досить 70-міліметрового. Цим частково пояснюється той факт, що для багатьох автомобілів преміум-класу доступні лише ксенонові або світлодіодні фари: їх дизайн не допускає застосування великої галогеновой оптики.
Флуоресцентна субстанція в лазерної фарі - це практично точкове джерело світла, для якого достатньо 30-міліметрового рефлектора. А значить, лазерна оптика може бути дуже компактною, що неодмінно оцінять дизайнери.
Конструкція реальної фари, що встановлюється на BMW i8, дещо відрізняється від прототипу, однак принцип дії залишається незмінним. Три лазерних світлодіода постачають енергію на фосфоровмісних речовин, а компактний рефлектор формує зі світла точкового джерела пучок потрібної форми.
Мабуть, самий істотний недолік світлодіодів - це схильність до перегріву. Значна частина споживаної ними енергії витрачається на виділення марного тепла, яке необхідно розсіювати за допомогою масивних радіаторів і дорогих вентиляторів. Мало того, інтенсивність світіння і довговічність світлодіода залежать від робочої температури, тому складні інтелектуальні системи охолодження стають невід'ємною частиною LED-фар.
Лазерний діод - дуже ефективне джерело енергії. Він не схильний до перегріву, і для його охолодження досить компактного пасивного радіатора. Це означає, що лазерна оптика заощаджує дорогоцінний підкапотний простір, кілька кілограмів ваги і вельми значна кількість палива.
На жаль, ми навряд чи скоро побачимо лазерні фари на автомобілях масового сегмента. І крім іміджевих міркувань для цього є вагомі об'єктивні причини. Яскравість, а значить, і сліпуча здатність «лазерного» світла як мінімум удвічі більше, ніж у будь-яких сучасних аналогів. Отже, фари такого типу можуть застосовуватися тільки з технологіями «осліплюють» дальнього світла і контролю рівня, які самі по собі досить дорогі. В очі зустрічним водіям ні в якому разі не повинен потрапити ближнє світло авто, який з'явився через перегину дороги, або включений помилково «дальній».
На випадок аварії передбачена система, яка відключає лазери при руйнуванні фари: все-таки пряме попадання лазерного променя може становити небезпеку.
прицільний вогонь
Згідно зі статистикою, багато водіїв користуються дальнім світлом в окремих випадках, а деякі не користуються зовсім. Це пов'язано з небажанням відстежувати появу на дорозі зустрічних автомобілів і постійно перемикатися на «ближній». Тим часом на швидкості 100 км / год ближнє світло забезпечує видимість в межах 70-80 м, в той час як зупинний шлях може перевищувати цю величину.
Так на нічній дорозі виглядає тварина, що підсвічується вузьким променем далекого світла. Яскравий мерехтливий промінь не тільки сповіщає водія про небезпеку, але і робить сам автомобіль добре помітним.
«Осліплюють» дальнє світло вже міцно влаштувався в списках опцій люксових автомобілів. Нагадаємо, що водії машин, обладнаних даною системою, можуть не вимикати дальнє світло навіть при появі зустрічних авто. Спеціальний механізм всередині фари змінює світ з далекого на ближній лише у вузькому секторі, в який потрапляє зустрічний автомобіль. Інша частина дороги, включаючи попутні і зустрічні смуги, а також узбіччя, залишається висвітлена «далеким».
Щоб реалізувати цю корисну функцію, виробники використовують два протилежні підходи. Перший полягає в наявності масок, затінюють ту чи іншу частину світлового пучка. Маски наводяться в рух швидкими сервомоторами з точністю позиціонування до 0,1 °. Мотори управляються комп'ютером, який аналізує зображення з високочутливої відеокамери. До таких систем відноситься, наприклад, BMW Selective Beam.
Застосування окремих джерел світла (світлодіодів) для освітлення вузьких секторів дороги дає можливість позбавити від засліплення водіїв відразу декількох зустрічних або попутних автомобілів, при цьому висвітлюючи ділянки між ними яскравим дальнім світлом.
Другий підхід передбачає використання окремих джерел світла (ксенонових ламп або світлодіодів) для освітлення кожного сектора дороги. Противники цієї концепції дорікають її в відчутному падінні загальної яскравості при відключенні окремих сегментів або в надмірній ширині тіньової зони.
Навряд чи в цьому можна дорікнути фари Audi Matrix LED, опціонально встановлюються на останнє покоління седана A8. За дальнє світло в них відповідають 25 потужних світлодіодів, скомпонованих в п'яти рефлекторах. Це означає, що пучок дальнього світла ділиться аж на 25 вузьких секторів, і, керуючи ними, можна точно затінювати дуже вузькі ділянки.
Важлива перевага Matrix LED полягає в здатності затінювати відразу кілька зустрічних автомобілів, зберігаючи смуги дальнього світла між ними. Така можливість недоступна для фар з моторизованими масками.
Схема повністю світлодіодним фари Aidu A6
Якщо перемикач світла на A8 встановлений в положення auto, дальнє світло автоматично включається на швидкості понад 30 км / год за містом і понад 60 км / год в населених пунктах. Для того щоб відрізнити польові дороги від міських, система звертається за підказкою до супутникового навігатора.
Одна з останніх модних функцій, доступна для обох типів не осліплюють фар, - підсвічування людей і тварин при русі з ближнім світлом. Це стало можливо завдяки появі на автомобілях представницького класу приладів нічного бачення. Якщо такий прилад виявляє людину або тварину на дорозі або узбіччі, він посилає в відповідному напрямку вузький миготливий промінь дальнього світла. Цей «маяк» не тільки вказує водію на небезпеку, а й попереджає пішохода або звіра про наближення транспорту.
на периферії
Інновації зачіпають не тільки фари головного світла, а й допоміжні світлові прилади - габаритні вогні, стоп-сигнали, покажчики поворотів. Наприклад, «поворотники» на тій же Audi A8 є лінії з 18 світлодіодів спереду і 24 ззаду. Вони спалахують не одночасно, а один за одним, імітуючи рух світиться лінії в сторону повороту.
Цікаво, що «мультиплікаційні» покажчики поворотів цілком вписуються в звичайні правила: адже, захопившись по черзі з 20-мілісекундним інтервалом, вогні залишаються запаленими протягом ще 250 мілісекунд, а потім гаснуть, як і наказано стандартом.
На автомобілях майбутніх поколінь місце габаритних вогнів, а також внутрісалонних освітлювальних приладів займуть органічні світлодіоди OLED. На відміну від звичайних світлодіодів, які представляють собою точковий джерело світла, OLED - це тонка плівка, яка випромінює світіння по всій площі. На одиницю площі OLED доводиться набагато менша теплове навантаження і яскравість, що, в свою чергу, означає економію і простору, і електроенергії, і в кінцевому рахунку - палива.
Стаття «Покліпав гіперболоїдом» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №7, Грудень 2014 ).
