Америка-Европа
Подход к системам освещения в Старом Свете и за океаном различается кардинально. Начнем с того, что американские законы вплоть до 1975 года запрещали использование фар не круглой формы и галогенных ламп! Причем в Штатах лампа и фара были объединены в одно целое- лампы-фары за океаном использовали с 1939 года. Преимущество у таких приборов было одно- герметичность лампы-фары позволяла покрывать поверхность рефлектора серебром, отражающая способность которого достигает 90% (против 60% у распространенных в те времена хромированных рефлекторов). Но менять лампу-фару, естественно, приходилось целиком. А главное отличие- в Европе с 1957 года принято асимметричное светораспределение с лучшим освещением «пассажирской» обочины и с четкой светотеневой границей. Но в Америке использование фар с границей света и тени разрешили только с 1997 года. Разрешили, но не потребовали! Свет «американских» фар распределяется почти симметрично, вовсю ослепляя встречных водителей. К тому же американцы регулируют фары только по вертикали. А еще в США и Канаде отсутствует единый порядок сертификации приборов освещения. Каждый производитель лишь гарантирует соответствие своих фар федеральному стандарту по безопасности движения транспортных средств (FMVSS), а подтверждать это приходится, например, в случае аварии по вине световых приборов. Предполагается, что официально импортируемые из США автомобили проходят проверку на соответствие европейским нормам. «Американские» фары маркируются аббревиатурой DOT (Department Of Transport, Министерство транспорта), а «европейские» — буквой «Е» в кружочке с цифрой-кодом страны, где фара одобрена для использования (Е1 — Германия, Е2 — Франция, и т.д.).
Как появился свет на автомобилях
Первым источником автомобильного света стал газ ацетилен – использовать его для освещения дороги в 1896 году предложил летчик и авиаконструктор Луи Блерио. Запуск ацетиленовых фар – целый ритуал. Сначала требуется открыть краник ацетиленового генератора, чтобы вода закапала на карбид кальция, который находится на дне «бочонка». При взаимодействии карбида с водой образуется ацетилен, который по резиновым трубкам поступает к керамической горелке, что находится в фокусе отражателя. Теперь шофер должен открыть стекло фары, чиркнуть спичкой — и пожалуйста, в светлый путь. Но максимум через четыре часа придется остановиться – для того, чтобы вновь открыть фару, вычистить ее от копоти и заправить генератор новой порцией карбида и воды. Однако светили карбидные фары на славу. Например, созданные в 1908 году Вестфальской металлопромышленной компанией (так в то время называлась Hella) ацетиленовые фары освещали до 300 метров пути! Столь высокого результата удалось достичь благодаря использованию линз и параболических рефлекторов. Первая автомобильная лампа накаливания была запатентована еще в 1899 году французской фирмой Bassee & Michel. Но вплоть до 1910 года лампы с угольной нитью накаливания были ненадежными, очень неэкономичными и требовали тяжелых батарей увеличенного размера, которые к тому же зависели от станций подзарядки: автомобильных генераторов подходящей мощности еще не существовало. И тут произошел переворот в «осветительных» технологиях – нити накаливания стали делать из тугоплавкого вольфрама (температура плавления 3410°С), который не «выгорал». Первым серийным автомобилем с электрическим светом (а еще – с электрическим стартером и зажиганием) стал Cadillac Model 30 Self Starter («самозапускающийся») 1912 года. Уже через год 37% американских автомобилей имели электроосвещение, а еще через четыре — 99%! С разработкой подходящей динамомашины исчезла и зависимость от зарядных станций.
Линейные фонари
Линейные лампы задних огней могут легко быть согласованы с конструкцией автомобиля, если используются очень удлиненные лампы. Каждый функциональный световой прибор является узким (35 мм) и может иметь длину до 400 мм. Эти лампы используют оптические промежуточные экраны, которые выполнены настолько точно, что они не только отвечают нормативным фотометрический требованиям, но также создают очень гармоничный вид автомобиля в целом и обеспечивают отличное разделение между функциональными огнями. Эта новая технология особенно хорошо подходит для оформления задней части микроавтобусов и легких грузовиков.
Монохромные сигнальные лампы
С помощью этой технологии, в дополнение к традиционным «красным функциям» (стоп-сигнал, задние огни и противотуманные огни), огни заднего хода и поворота кажутся красными, пока не используются по своему основному назначению, а при работе испускают соответственно белый и желтый свет. Это возможно благодаря нескольким технологиям. В случае ламп с дополнительным синтезом цвета перед источником света помещаются цветные экраны. Их цвета подобраны так, чтобы в соединении с красной внешней линзой они окрашивали свет, испускаемый лампой, в соответствии с инструкциями: белый — для заднего хода, желтый — для сигнала поворота. Технологии дополнительного цвета использует внешнюю линзу с двумя цветами, которая объединяет красный цвет (доминанту) и его дополняющий цвет (желтый для сигнала поворота, синий для заднего хода). Комбинация этих двух цветов, красного и желтого для сигнала поворота, красного и синего для заднего хода, — создает цвет сигнала (янтарный или белый), предусмотренный инструкциями.
Газовый фактор
Центральная фара автомобиля “Willys-Knight 70A Touring” поворачивалась вместе с передними колесами.
Ацетиленовые светильники неплохо освещали дорогу, но чтобы зажечь их, требовалось немало усилий.
ОДНАКО при дальнейшем увеличении мощности источников света конструкторы снова столкнулись с проблемой надежности. Дело в том, что яркость лампы накаливания напрямую зависит от температуры вольфрамовой нити, а та при чрезмерном нагреве начинает интенсивно испаряться, оседая на стекле колбы темным налетом. В результате лампа быстро выходит из строя.
Решение нашлось лишь в середине прошлого века, когда колбу стали заполнять особым газом – “галогеном”, обладающим свойством восстанавливать вольфрамовую нить. Тем самым значительно продлевался срок ее службы. В результате по сравнению с обычной лампой галогенная стала компактнее, мощнее, а ее ресурс увеличился практически вдвое.
И это был не предел. Дальнейшие исследования показали, что если в качестве наполнителя использовать не галоген, а газ ксенон, то температуру в колбе можно повысить почти до точки плавления вольфрама. Иными словами – добиться от лампы накаливания максимально возможной яркости.
Кроме того, свойства ксенона позволили создать принципиально новый источник света – газоразрядную лампу. Традиционной нити накаливания в ней нет. Ее заменяет электрическая дуга, возникающая между двумя электродами. Ксеноновые лампы потребляют меньше электроэнергии и при этом светят примерно вдвое ярче обычных. А поскольку хрупкой нити в “газоразрядках” нет, то и из строя они выходят гораздо реже.
Казалось бы, у ксеноновых фар одни плюсы, и дни обычных ламп сочтены. Но не все так просто. Для того чтобы заставить ксеноновую лампу светиться, необходимо создать на электродах напряжение 20-25 киловольт и даже больше. Примерно как в системе зажигания. Поэтому в электрооборудование автомобиля приходится добавлять специальные модули – так называемые блоки розжига.
Но в любом случае, чтобы загореться, такой лампе требуется некоторое время, поэтому на BMW 7-й серии (на которую в 1991 году впервые стали устанавливать ксеноновые фары) для дальнего света применялись традиционные галогенки. Они позволяли в случае необходимости мигнуть фарами. Полноценный “биксенон” (фары, в которых газоразрядные лампы обеспечивают как ближний, так и дальний свет) появился лишь спустя несколько лет, причем дальний свет включался, как правило, одним из двух разных способов. Переключение режимов осуществлялось либо с помощью специальной шторки с электроприводом (она отсекает часть светового потока в режиме ближнего света и при необходимости отодвигается в сторону), либо перемещением лампы внутри корпуса фары относительно отражателя. Правда, на некоторых представительских моделях также иногда встречаются отдельные ксеноновые лампы для ближнего и дальнего света.
В любом случае использование газоразрядных фар значительно увеличивает цену автомобиля, ведь помимо блоков розжига европейские правила по безопасности требуют оснащать такие модели омывателями фар и автоматическими регуляторами уровня (чтобы яркий свет не слепил встречных водителей). Поэтому на доступных машинах ксеноновая светотехника предлагается пока лишь в качестве дополнительного оборудования.
Эволюция автомобильной фары
На протяжении многих лет фары оставались круглыми — это наиболее простая и дешевая в изготовлении форма параболического отражателя. Но порыв «аэродинамического» ветра сначала «задул» фары в крылья автомобиля (впервые интегрированные фары появились у Pierce-Arrow в 1913 году), а затем превратил круг в прямоугольник (прямоугольными фарами оснащался уже Citroen AMI 6 1961 года). Такие фары были сложнее в производстве, требовали больше подкапотного пространства, но вместе с меньшими вертикальными габаритами имели большую площадь отражателя и увеличенный светопоток. Чтобы заставить такую фару ярко светить при меньших габаритах, следовало придать параболическому отражателю (в прямоугольных фарах — усеченный параболоид) еще большую глубину. А это было чересчур трудоемко. В общем, привычные оптические схемы для дальнейшего развития не годились.
Тогда английская фирма Lucas предложила использовать «гомофокальный» отражатель- комбинацию двух усеченных параболоидов с разными фокусными расстояниями, но с общим фокусом. Одним из первых новинку примерил Austin-Rover Maestro в 1983 году. В том же году фирма Hella представила концептуальную разработку- «трехосные» фары с отражателем эллипсоидной формы (DE, DreiachsEllipsoid). Дело в том, что у эллипсоидного отражателя сразу два фокуса. Лучи, выпущенные галогенной лампой из первого фокуса, собираются во втором, откуда направляются в собирающую линзу. Такой тип фар называют прожекторным. Эффективность «эллипсоидной» фары в режиме ближнего света превосходила «параболическую» на 9% (обычные фары отправляли по назначению лишь 27% света) при диаметре всего в 60 миллиметров. Эти фары предназначались для противотуманного и ближнего света (во втором фокусе размещался экран, создающий асимметричную светотеневую границу). А первым серийным автомобилем с «трехосными» фарами стала «семерка» BMW в конце 1986 года.
Еще через два года эллипсоидные фары стали просто супер! Точнее- Super DE, как называла их Hella. На этот раз профиль отражателя отличался от чисто эллипсоидной формы — он был «свободным» (Free Form), рассчитанным таким образом, чтобы основная часть света проходила над экраном, отвечающим за ближний свет. Эффективность фар возросла до 52%.
Дальнейшее развитие отражателей было бы невозможно без математического моделирования- компьютеры позволяют создавать самые сложные комбинированные рефлекторы. Компьютерное моделирование позволяет увеличить число сегментов до бесконечности так, что они сливаются в единую поверхность «свободной» формы. Взгляните, к примеру, в «глаза» таких машин, как Daewoo Matiz, Hyundai Getz . Их отражатели поделены на сегменты, каждый из которых имеет свой фокус и фокусное расстояние. Каждая «долька» многофокусного отражателя отвечает за освещение «своего» участка дороги. Свет лампы используется почти полностью- за исключением разве что торца лампы, прикрытого колпачком. А рассеиватель, то есть стекло с множеством «встроенных» линз, теперь не нужен — отражатель сам отлично справляется с распределением света и созданием светотеневой границы. Эффективность таких фар, называемых отражающими, близка к прожекторным.
Современные отражатели «формируют» из термопластика, алюминия, магния и термосета (металлизированного пластика), а накрывают фары не стеклами, а поликарбонатом. Впервые пластиковый рассеиватель появился в 1993 году на седане Opel Omega- это позволило снизить массу фары почти на килограмм! Но зато поликарбонатные «стекла» гораздо хуже сопротивляются истиранию, нежели стекла настоящие. Поэтому щеточных очистителей фар, которые еще в 1971 году предложил Saab, больше не делают…
Прожекторный тип фары
Прожекторный тип фары. Здесь показан вариант «биксенон» – переключение с дальнего света на ближний осуществляется перемещением экрана, управляемого соленоидом. Если экрана нет, то прожектор, как правило, работает в режиме ближнего света. Место газоразрядной лампы может занимать «галогенка».
Ксеноновая фара
Так выглядит газоразрядная ксеноновая фара. Поскольку «ксенон» светит очень ярко, таким фарам положено обязательно иметь механизм автоматической регулировки угла наклона и омыватели.
Новые источники света для сигнальных ламп
LED (светоизлучающие диоды) и неоновые комбинированные лампы — уникальный способ объединить стиль и безопасность. Прежде всего, это инновационный стиль: благодаря своей компактности светодиоды и неоновые источники света увеличивают гибкость решений при конструировании автомобиля. особенно для подсвечивания обводов автомобиля и освещения бампера. Их однородный или пунктирный внешний вид подчеркивает отличия и высокую технологичность этих сигнальных ламп. Кроме того, повышается безопасность: время реакции новых источников приблизительно на 0,2 с меньше, чем у ламп накаливания, что обеспечивает дополнительное время для торможения, дающее выигрыш в 5 м для транспортного средства, идущего со скоростью более 120 км/ч.
Высокие технологии
КАКИЕ фары будут у автомобилей будущего? По мнению автопроизводителей, хорошие перспективы у светодиодов – полупроводниковых элементов, излучающих свет при прохождении через них электротока. Такие источники света срабатывают быстрее обычных ламп, потребляют минимум энергии и при этом практически вечны.
Но сегодня использовать светодиоды в качестве основного компонента фары мешает их небольшая светоотдача, при увеличении которой требуется сложная и дорогая система охлаждения. Поэтому на современных автомобилях светодиоды пока в основном используются лишь в качестве вспомогательной светотехники. Например, благодаря своему высокому быстродействию они идеально подошли для стоп-сигналов. Применяются и в габаритных огнях. В частности, подобные элементы можно увидеть на многих моделях компании “Audi”. Однако для “Audi R8” уже сейчас в качестве опции предлагают фары, полностью состоящие из светодиодов.
Также специалисты прогнозируют, что в недалеком будущем в автомобильной светотехнике будет применяться волоконная оптика
В этом случае лампу накаливания или светодиод (здесь это не важно) можно расположить где угодно, а свет направить к фарам с помощью специальных световодов. Например, такое решение использовали создатели представленного в 2001 году концептуального хэтчбека “Volvo SCC”, ставшего прообразом серийной машины “Volvo C30”
Световоды позволяют придать фарам автомобиля практически любую, даже самую вычурную форму. Ведь в этом случае фантазия дизайнеров ограничена лишь диаметром линзы, направляющей световой поток.
Внутренние осветительные приборы
Внутренняя система освещения автомобиля тоже включает в себя значительное количество приборов – салонный плафон, фонари освещения багажника и подкапотного пространства, фонари приборной доски, габаритные огни в дверях автомобиля.
Салонный плафон и фонари багажника и капота обеспечивают освещение этих частей авто в темное время суток. Также часто имеется фонарь и в перчаточном ящике. Все они просто обеспечивают дополнительную комфортабельность при эксплуатации автомобиля в ночное время.
Фонари приборной доски обеспечивают легкое считывание информации с нее во время движения ночью. Габаритные огни в дверях показывают другим участникам движения, что у автомобиля открыта дверь, что влияет на его габариты. В некоторых моделях в нижней части двери расположены подножные фонари. Их задача осветить землю в ночное время при вставании из автомобиля.
Тест-драйвы, которые читают с этой статьей:
Интересные новости по теме
Toyota предотвратит кражи катализаторов
Воровство катализаторов по всему миру приняло какие-то угрожающие масштабы. Нечистые на руку люди, прознав о том, что в них содержатся драгоценные металлы, начинают активно заниматься вандализмом чужих машин ради добычи ценного компонента 14 мая 2021
Мультимедийным системам пришел конец
Мультимедийные системы в автомобилях часто страдают ограниченными возможностями. Взять, к примеру, штатные системы навигации — обновления сюда поступают не так оперативно, а порой их вообще приходится загружать вручную. 25 марта 2021
Затянул фары в пленку – техосмотр не пройдешь!
Казалось бы, благая вещь – защитная пленка на фары — камушки и прочий шлак не страшны. Однако скоро нам всем придется от нее отказаться 12 марта 2021
Audi пересмотрит смысл автомобильных фар
Немецкий концерн собирается сделать задние фонари полноценным средством коммуникации с соседями по потоку 04 декабря 2020
Финны придумали умную систему очистки фар
Компания Canatu из Финляндии, занимающаяся разработкой передовых решений для автомобильных интерьеров, представила систему обогрева светодиодной оптики 12 ноября 2020
Основатель Rimac назвал неэффективной коробку передач электрического Porsche Taycan
Мате Римак — основатель специализирующейся на производстве гиперкаров хорватской компании Rimac, — считает неэффективной концепцию двухскоростной трансмиссии, которая, к слову, применена в электромобиле Porsche Taycan 31 июля 2020
Сенсорные экраны признали причиной повышения смертности на дорогах
Тачскрины представляют опасность, поскольку они заставляют водителей больше отвлекаться от дороги. Эти выводы теперь подтвердили в Министерстве транспорта Великобритании, где признали сенсорные экраны виновными в смертях и серьезных травмах в ДТП 17 июля 2020
Правительство покроет расходы при переводе машины с бензина на метан
Правительство планирует увеличить субсидии на перевод автомобилей с бензина на сжатый природный газ (метан) с 30 до 60% от суммы расходов на конвертацию. С таким предложением выступил министр энергетики Александр Новак 16 июня 2020
Центральный стоп-сигнал верхнего расположения
Светодиодные стоп-сигналы верхнего расположения (centre high mounted stop lamps — CHMSLs) зажигаются на 0,2 с быстрее обычных ламп накаливания, улучшая время реакции водителя и обеспечивая дополнительный тормозной путь 5 м на скорости 120 км/ч. Вследствие малых габаритов светодиодные стоп-сигналы могут быть легко согласованы со всеми конструкциями транспортного средства независимо от того, установлены ли они внутри или интегрированы во внешнюю часть корпуса или спойлер. Срок их службы более 20 000 часов, что намного превышает суммарное время горения стоп-сигналов за весь период эксплуатации автомобиля. У каждого нового поколения светодиодов увеличиваются фотометрические показатели качества, что позволяет сократить их число, необходимое для выполнения функции стоп-сигнала. Это число в некоторых конфигурациях уже уменьшилось с 16 до 12 и должно уменьшиться еще в большей степени в следующие несколько лет.
