Устройство и виды передних фар автомобиля

С паровоза на автомобиль

В 1896 году, всего через 10 лет после того, как Карл Бенц получил патент на свой первый автомобиль, авиаконструктор Луи Блерио предложил использовать на машинах ацетиленовые фары. Аналогичной конструкции прожекторы активно применялись в то время на… паровозах!

Фото: Tomislav Medak/Wikipedia.org

Дорогу такие фары освещали уже вполне сносно, но активное их использование сопровождалось для водителя «танцами с бубном». Чтобы включить головной свет, нужно было открыть кран подачи ацетилена, затем открыть стеклянные колпаки самих фар и, наконец, зажечь спичкой горелки. Ацетилен при этом вырабатывался прямо на ходу: в отдельном баке, разделенном на два отсека, в который перед поездкой нужно было засыпать карбид кальция и залить воду.

Ацетиленовые светильники, к слову, применяются до сих пор. Например, на расположенных в отдаленных районах маяках – в случае, если для них невозможно или невыгодно вести отдельную линию электропередачи или ставить автономный генератор.

В качестве заключения…

Как бы там ни было, линзованная оптика — это эффективный и проверенный временем источник освещения, несмотря на все недостатки линзы популярны, о них мечтают, их ставят и ими гордятся. Другое дело — конкуренция с другими видами фар! На фоне светодиодной и лазерной оптики нового поколения, линзы выглядят несколько архаично, к тому же светодиоды и прочие матричные фары светят гораздо мощнее и эффективнее, но как говорится, это уже совсем другая история… Да и цена у линз и этих супер-инновационных фар будет разная. Поэтому линзы все еще в теме и все еще мега популярны среди понимающих и тех, кто в теме.

У меня все, пишите ваши комментарии и мнения относительно линзовой оптики, делитесь впечатлениями от данного типа фар. Делитесь статьей со своими близкими в соц. сетях, буду признателен за такой вклад в развитие нашего проекта. Всем пока.

Устройство фары

Вне зависимости от вида передних фар, можно выделить три основных элемента, обеспечивающих работу оптики.

Источник света

Источник света – главный элемент любой фары. Наиболее распространенным источником в передних блок-фарах являются галогенные лампы. Относительно недавно конкуренцию им составили ксеноновые лампы, а еще позже – светодиодные устройства.

Отражатель

Отражатель изготавливается из стекла или пластмассы с небольшим напылением алюминия. Главная задача элемента – отражать световые потоки, исходящие от источника, и усиливать их мощность. Направлять луч света в заданном направлении помогают корректоры и световые экраны.

По характеристикам отражатели можно разделить на три основных типа.

1. Параболический отражатель. Самый доступный вариант, отличающийся своей статичной конструкцией. Фары с таким устройством нельзя корректировать, изменяя яркость, интенсивность и направление световых лучей.
2. Рефлектор свободной формы. Имеет несколько зон, отражающих отдельные части светового пучка. Свет в таких фарах остается статичным, но при рассеивании отмечается гораздо меньшая светопотеря. Также свет фар с рефлектором свободной формы является более комфортным для других водителей.
3. Эллипсоидный отражатель (линзовая оптика) – наиболее дорогой, но в то же время самый качественный вариант, исключающий светопотерю и ослепление других водителей. Рассеиваемый поток света усиливается с помощью эллиптического светоотражателя, а затем перенаправляется во второй фокус – специальную перегородку, вновь собирающую свет. От щитка поток повторно рассеивается в сторону линзы, которая собирает свет, усекая или перенаправляя его. Главный недостаток линзы в том, что при активной эксплуатации автомобиля ее стабильность может понизиться. Это, в свою очередь, приведет к неисправностям или светопотерям. Устранить недостаток можно будет только при помощи профессиональной корректировки линз, выполняемой в автосервисе.

Виды отражателей фар

Рассеиватель

Рассеивателем света в автомобиле является внешняя часть фары, выполненная из стекла или прозрачной пластмассы. На внутренней стороне рассеивателя располагается система линз и призм, размер которых может варьироваться от миллиметра до нескольких сантиметров. Основная задача данного элемента – защитить источник света от внешнего воздействия, рассеить пучок, направив поток в заданном направлении. Регулировать направление света помогает разная форма рассеивателей.

Линзованная оптика: что это, как работает и в чем ее преимущества?

Линзованная оптика — сегодня довольно часто встречается подобное словосочетание. Фары с линзами имеют большую популярность за счет своей эффективности, а также красивого и стильного внешнего вида.

Как и большинство новинок, линзованная оптика изначально была доступна только для дорогих авто бизнес- и премиум-класса. Однако сегодня линзы встречаются на многих авто, к тому же при желании любой может установить линзы на свой автомобиль. В паре с яркими ксеноновыми лампами или мощными светодиодами линзы обеспечивают прекрасный свет, который не идет ни в какое сравнение с обычными фарами на отражателях.

Конструктивные особенности линзовой оптики позволяют ей генерировать более мощный пучок света, который способен освещать гораздо больший участок дороги, нежели обыкновенные фары с отражателями. Световой пучок лучше сфокусирован и светит именно туда, куда его направили, не рассеиваясь по всей дороге.

Фары дневного света

Сегодня все большей популярностью пользуются фары дневного света и на многих иномарках они устанавливаются еще на заводе. При этом в ПДД многих стран мира есть требование включать это дневное освещение за городом. Производители пошли навстречу своим покупателям и сделали ходовые огни доступными уже в «базе».

Дневные ходовые огни расположены на передней части авто. Они излучают яркий белый свет, который хорошо виден даже в светлое время суток. Преимущество фар дневного света неоспоримо – они потребляют минимум электроэнергии, не повышают расход топлива и не изнашивают головные фары.

Виды и конструкция фар

Автомобильные фары можно разделить на два вида по признаку их расположения в корпусе автомобиля:

• передние;
• задние;
• боковые.

Помимо этого, фары разделяются по своим функциям:

1. Фары дальнего света. С их помощью можно осветить большой участок дороги. Они имеют симметричный луч, направленный прямо перед транспортным средством. Должны отключаться при приближении других автомобилей. Излучают белый свет.
2. Фары ближнего света. Этот тип фар используется для освещения дороги прямо перед автомобилем и участка обочины. Имеют асимметричный поток белого света.
3. Противотуманные фары. Применяются в условиях тумана, так как способны создавать широкополосный горизонтальный луч. За счёт принципа рассеивания, свет не отражается от капель воды при высокой влажности. Использование этих огней в тумане будет безопасней, чем ближних или дальних. Могут быть белого или жёлтого цвета.
4. Указатели поворота. Обозначают направление движения и информируют других автомобилистов о положении на дороге. Излучают жёлтый или янтарный свет.
5. Габаритные огни. Предназначены для обозначения автомобиля при плохих условиях освещённости или низкой видимости. Окрашены в красный цвет.
6. Стоп-сигналы. Автоматически зажигаются при торможении автомобиля. Излучают яркий красный свет.
7. Сигнал заднего хода. Зажигается при движении задним ходом. Должен быть белого цвета.
8. Дневные ходовые огни (ДХО). Предназначены для освещения дороги в дневное время. Согласно законодательству РФ вместо ДХО могут применяться фары ближнего света.

Обычно корпус передней фары включает в себя лампы ближнего и дальнего света, а также указатели поворота. Внутри задней фары располагаются указатели поворота, габаритные огни, стоп-сигналы и фонари заднего хода. Противотуманные фары могут располагаться как в передней, так и задней части автомобиля. Иногда для них выделяется отдельный корпус.

В корпусе фары присутствует множество оптическихэлементов

Однако такое деление не является единственно верным: в зависимости от производителя и модели автомобиля, функциональные фары могут располагаться в одном или разных корпусах. Однако все дизайнерские решения должны быть согласованы со стандартами безопасности той страны, в которой модель будет реализована.

Существуют различные конструкции фар. Но все их можно разделить на следующие составные части:

• корпус;
• источник света;
• отражатель.
• рассеиватель или линза;
• шторка.

Внутри корпуса содержится вся конструкция фары. Он защищает все остальные элементы от попадания пыли и влаги, а также защищает от внешних воздействий.

Ксеноновые лампы относятся к типу газоразрядных

Отражатель используется для формирования единого пучка из лучей, испускаемых источником света. В зависимости от типа конструкции фар, он может иметь параболическую, эллипсоидную или свободную форму. Сформированный поток света попадает на линзу. Предназначение металлической шторки — регулировать переключение с ближнего на дальний свет (если фара двухрежимная).

Таким образом, в зависимости от типа конструкции, все фары можно разделить на три группы.

1. Параболические — в них отражатель имеет соответствующую форму и направляет поток света вдоль прямой оси. Этот тип фар самый распространённый.
2. Свободной формы (другое название FF-рефлекторы) – их конструкция разделена на несколько ячеек различных форм. Это позволяет создать более широкий и дальний пучок света.
3. Линзовые — самый современный тип фар. Имеет отражатель эллипсоидной формы. За счёт сложной оптической системы и наличия линзы создаёт гораздо более яркий луч и более чёткую светотеневую границу, чем предыдущие два типа.

Именно о линзовых фарах мы и поговорим.

Какая ответственность за установку ксеноновых ламп в фары с отражателями?

Как мы уже сказали установка ксеноновых источников света в автомобильные фары, оборудованные отражателями под галогеновые лампы, запрещено.

Так, в соответствии с частью 3 статьи 12.5 КоАП РФ, управление транспортным средством, на передней части которого установлены световые приборы с огнями красного цвета или световозвращающие приспособления красного цвета, а равно световые приборы, цвет огней и режим работы которых не соответствуют требованиям Основных положений по допуску транспортных средств к эксплуатации

и обязанностей должностных лиц по обеспечению безопасности дорожного движения влечет лишения водительских прав сроком от 6 месяцев до 1 года с конфискацией ксенонового оборудования и ламп.

То есть, другими словами, если вы не законно установите на свою машину ксеноновые лампы в фары, которые не предназначены для данного вида источников света, то вас не оштрафуют, а сразу лишат водительского удостоверения, а после окончания срока лишения вам предстоит пересдать теоретический экзамен.

РАЗДЕЛ 3: Другая важная информация / Разное

Теперь, когда мы рассмотрели все различные типы технологий передней автомобильной оптики, пришло время поговорить о некоторых возникающих вопросах. Так например давайте узнаем можно ли использовать в галогеновых фарах ксеноновые лампы и наоборот?

Как правило, для использования ксеноновых ламп передняя оптика должна быть оснащена линзой, которая проецирует свет на дорогу. Также ксеноновая оптика обязательна, как правило, оснащается корректором фар.

В основном в наши дни используется автоматический корректор фар, который изменяет угол наклона линзы, с целью обезопасить встречных водителей от яркого дневного света ксеноновых фар. Угол изменяется в зависимости от количества пассажиров внутри. В том числе все ксеноновые фары должны обязательно быть оборудованы омывателем оптики, поскольку ксеноновый источник света не эффективен при грязных фарах.

Что касаемо галогеновых ламп, то они в отличие от ксеноновых могут быть установлены в линзованную оптику. А как же светодиоды? Так как светодиодные лампы, как правило, имеют направленный источник света, то устанавливать их в фару с обычными отражателями не безопасно, так как в этом случае эффективность освещения дороги будет низкой. Поэтому большинство автопроизводителей оснащает светодиодную оптику линзами, которые проецируют свет от светодиодов на дорогу. Подробней об этом ниже:

Какие лампочки больше всего подходят для дополнительных фар

В доп-фары ближнего и дальнего света, как и в штатные элементы, могут устанавливаться разные лампы:

• галогеновые;
• ксеноновые;
• светодиодные.

Галогенки светят не очень ярко и обычно их используют для противотуманок. Световой луч галогеновых ламп отличается желтым оттенком, который не отражает капли дождя, проходя сквозь него. Из преимуществ таких ламп стоит выделить невысокую стоимость.

Ксеноновые элементы отличаются ярким белым светом и подходят практически для любого типа освещения, однако ксенон сильно слепит и использовать такие лампы можно только на АТС, которые предполагают установку такой оптики. В противном случае можно лишиться прав сроком до полугода.

Если говорить про светодиодные дополнительные фары для автомобиля, то они являются наиболее оптимальным вариантом. Во-первых, они не слепят остальных участников дорожного движения. Во-вторых, светодиодные фары отличаются долгим эксплуатационным сроком, благодаря своей устойчивости к вибрациям. И конечно, нельзя забывать, что диодное освещение потребляем минимум энергии.

Светодиодные фары делятся на несколько категорий, в зависимости от того, для каких целей они будут использоваться. Также они отличаются по:

количеству и типу светодиодов (например, LED или Cree лампы с 6,12 и более кристаллов);
типу крепежной системы (универсальная или особая, которая применяется для мотоциклов и квадроциклов);
отличительным особенностям (пропитка корпуса водоотталкивающими средствами, хромированное напыление, цвет стекла и многое другое);
Светодиодные фары могут быть изготовлены не только в стандартной форме, но и представлять собой:

Модульные балки, которые состоят из большого количества маленьких лампочек. Такие фары создают мощный и яркий свет и отлично вписываются в облик машины.
Однорядные и двухрядные балки. В таких фарах также устанавливается различное число световых элементов. Чем больше их будет, тем ярче будет светить такая фара.

Исходя из вышесказанного, делаем вывод, что дополнительные светодиодные фары ближнего света – это лучший выбор. Осталось только определиться с производителем. На сегодняшний день это немецкая компания Hella KG Hueck & Co, которая заслуженно считается мировым лидером по продаже и производству автомобильной оптики.

Виды ламп

Фары по методу действия лампы можно выделить в четыре типа:

• Лампы накаливания
• Галогенные
• Ксеноновые
• Светодиодные

Лампа накаливания

Самые простые, такие же, как обычные лампочки. Работа её обеспечивается вольфрамовой нитью, помещённой в безвоздушную стеклянную колбу. При подаче напряжения происходит нагрев вольфрамовой нити, что и порождает свет. Такие лампы не очень надёжны, они морально устарели: вольфрам постоянно испаряется с нити. Она утончается, что приводит в итоге к разрыву. Также такие устройства легко темнеют и очень восприимчивы к перепадам напряжения. Они ещё широко используются в быту, но постепенно выходят из употребления по причине множественных недостатков. На транспортных средствах уже не используются.

Галогенные лампы

Также часто используются в быту. Механизм её работы примерно такой же, – накаливание вольфрамовой нити, однако за счёт того, что внутрь колбы закачаны пары галогенов (йода или брома), которые взаимодействуют с атомами вольфрама и не дают последним осесть, они двигаются вокруг нити по спирали, периодически снова к ней прилипая.

Срок службы таких ламп во много раз дольше обычных ламп накаливания. Такие лампы имеют долгий ресурс эксплуатации, Здесь многое зависит от качества и, соответственно, стоимости. Хорошие галогенные лампы могут работать в течение нескольких лет постоянной эксплуатации. В технической документации обычно прописывают небольшие сроки службы, около тысячи часов непрерывной работы и далее, по факту же качественная галогенная лампа может прослужить в два–три раза дольше, чем предполагает срок эксплуатации. Важна здесь также полная исправность проводки в автомобиле. Неполадки с электроникой или аккумулятором сказываются на длительности работы фар.

Ксеноновые лампы (газоразрядные)

Также распространены в автомобильной промышленности. Первыми здесь были, как всегда, немцы – они поставили ксеноновые фары на BMW седьмой серии в 1994 году. Работает такое устройство за счёт нагревания газа ксенона – благородного газа, при нагревании выделяющего множество света. Такие лампы значительно мощнее газоразрядных. Скажем, при мощности в 35 Вт ксеноновая лампа рождает световой поток в 3000–3200 лм, что на треть больше, чем способна выдать галогенная лампа при вдвое большей мощности.

Ксеноновые лампы экономят электричество, выдают много света и долго служат (срок службы ксеноновой фары составит около двух тысяч часов, примерно в два–три раза больше, чем у своего галогенного аналога.), но дорого стоят. В таком устройстве кроме простых трёх агрегатов, о которых мы уже говорили, есть ещё и специальные нагреватели ксенона, состоящие из блока розжига и электронной системы управления температурой и мощностью. Эти механизмы повышают цену на фару в несколько раз.

Светодиоды

В основе светодиодного фонаря – полупроводниковый кристалл, который преобразует электрический ток в свет. Сначала такие устройства появились в промышленной сфере, но теперь они широко интегрированы в быт. В автомобильной промышленности светодиоды начали использоваться для побочного освещения — стоп-сигналы, подсветка приборной доски, освещение в салоне и так далее.

Считалось, что светодиодные лампы недостаточно ярки для установки в головные фары. Сейчас они светят очень ярко за счёт того, что устанавливаются целыми сегментами-сотами внутрь фары. Один светодиод выделяет меньше света, чем ксеноновая лампа, но установленные вместе они вполне покрывают нужное для безопасности количество освещения. Светодиод сам по себе представляет самодостаточный источник света. На некоторых моделях авто светодиодная фара состоит из двух–трёх десятков отдельных диодов. В каждом из них есть линза, кристалл, анод и катод, обеспечивающие постоянно напряжение тока. Перегорание или неисправность одного диода обычно не тащит за собой поломку остальных.

Современные разработки

Момент устройства светодиодной фары доведён до технологического абсолюта в фаре матричной. В ней водитель может менять и подстраивать под себя и нужды дорожной ситуации отдельный диод. Такие матричные светодиоды могут индивидуально подстроиться под любую, даже сложную обстановку с видимостью.

Головные лампы на светодиодах появились десять лет назад. Светодиодные фары на машинах становятся всё популярнее по причине того, что у них практически нет недостатков. Они потребляют мизерное количество электроэнергии, их ресурс в несколько раз может превышать срок службы других фар, при соблюдении температурного режима ресурс эксплуатации такой лампы будет от пяти тысяч часов и более. Единственный, но ощутимый минус – дороговизна. На современном автомобильном рынке фары в целом – удовольствие не из дешёвых и приближается к стоимости лазерных фар – за цену светодиодной фары иногда можно купить целый автомобиль, пускай и подержанный. С другой стороны, такая лампа при правильной эксплуатации может прослужить много лет и ни разу о себе не напомнить, что в итоге может вылиться в солиднейшую экономию.

Изначально светодиодные фары ставились на машины премиум-класса, на некоторые модели Cadillac, Audi. Сейчас же некоторые производители делают фары на светодиодах, которые можно поставить на место фар ксеноновых, так что светодиодное освещение теперь можно ставить и на марки, изначально на это не рассчитанные. В целом мнение автомобилистов сходится в том, что светодиодные фары, так или иначе, захватят рынок.

Проблема с недостатком света решена благодаря технологическим новшествам, а цена будет постепенно снижаться под натиском спроса и уменьшения цен на материалы. Возможно, в недалёком будущем большая часть автомобилей будет оснащена именно светодиодными фарами. Но пока, по объективным причинам основой рынка остаются фары ксеноновые и галогенные.

«Керосинки»

Первые автомобильные фары представляли собой просто-напросто керосиновые лампы. Их главными преимуществами на тот момент была простая, как правда, конструкция, а также возможность максимальной унификации со светильниками, массово распространенными в быту.

Фото: Oldmotor.com

На этом, однако, все плюсы «керосинок» для автомобилиста заканчивались, поскольку со своей основной задачей такие фары справлялись отвратительно. Они не столько освещали путь перед машиной, сколько обозначали ее присутствие на дороге. На автомобилях тех лет применялись также масляные светильники, и по эффективности они соответствовали «керосинкам». Замена им была разработана весьма быстро.

Устройство фары

Устройство фары автомобиля примерно одно для всех модификаций. Свечение создаётся за счёт трёх сегментов фары.

Источник света

Излучение лампы не направлено прямо, как фонарь, на самом деле, она скорее светит во все стороны, направляя частицы света на следующий сегмент.

Отражатель

Он бывает разной формы, часто это относительно правильный конус, но может быть множество вариаций в зависимости от конфигурации фары и дизайна передней части машины в целом. Обычно это стекло или пластмасса с небольшим напылением алюминия. Как вполне ясно из внутренней формы слова – основная его задача – отражать, весь свет, который на него попадает. При этом отражении он усиливается. Специальные корректоры в свою очередь ограничивают световую зону, направляя луч света. В плане отражения света можно также выделить три основных подтипа:

1. Параболический отражатель. Самый простой, дешёвый и распространённый. Это статичная конструкция, отражающая свет горящей лампы. Такую фару нельзя подкорректировать, яркость, интенсивность, направление света в них статичны.
2. Рефлектор свободной формы (Free Form Reflector). Такой рефлектор разделён на несколько зон (количество их может сильно варьироваться), каждая отражает и направляет свой пучок света. Свет таких фар также статичен, но более отчётлив, меньше светопотеря при рассеивании, значительно меньше вероятность ослепления других водителей или себя.

3. Линзовая оптика. Свет от лампы в этом случае рассеивается и усиливается специальным эллиптическим светоотражателем, но после этого направляется на второй фокус – специальный щиток, вновь собирающий этот свет. От этой перегородки свет снова рассеивается в сторону линзы, та собирает его, где-то обрезая, где-то перенаправляя. Такая оптика максимально исключает чрезмерную светопотерю и ослепление светом. Линзовая оптика дорога, но очень качественна и обеспечивает максимальную безопасность даже в условиях трудной видимости. Главная проблема – вся эта система довольно динамична, в ходе износа или повреждения стабильность линзы может понизиться, могут возникнуть неисправности, светопотери. В таком случае линза требует специфической корректировки в автосалоне.

Рассеиватель

Это внешняя часть фары, также из стекла или специального материала. Видели на фото или киносъёмках огромные белые листы на штативе? Назначение автомобильного рассеивателя схожее. Его задачи – защищать фару от внешнего воздействия, а также рассеивать и направлять её свет. Скажем, противотуманные фары светят скорее не прямо вперёд, а как бы «под ноги», вниз — вперёд. Для этих функций форма рассеивателя может быть разной. Несколько иной метод работы у светодиодных и матричных фар, мы рассмотрим эту специфику чуть позже, когда будем говорить о светодиодах отдельно.

Это функциональное распределение фар, одинаковое для любого транспортного средства. Можно их разделить и по принципу устройства. Научный прогресс не стоит на месте, технологи и проектировщики задаются одним важным вопросом: как обеспечить максимальную безопасность и дальность освещения, при этом нивелируя ослепляющим фактором. Также важны принципиально надёжность фары, прочность, длительный ресурс использования, экологичность, не забываем о дизайне.