Лазерные лампочки для авто
Лазерные фары: что это и как это работает?
Еще недавно слово «ксенон» вызывало восхищение и уважение окружающих, а биксенон и подавно. Казалось бы, все уже придумано и развиваться автомобильной оптике больше некуда, однако создатели лазерных фар так не считают.
Светодиодные фары как, впрочем, и любые другие революционные для своего времени фары, до появления лазерных фар считались наиболее эффективным источником освещения, который по сей день активно используют автопроизводители в своих автомобилях. Кстати серийный выпуск светодиодных фар могут сегодня позволить себе далеко не все автогиганты, как правило, такими фарами оснащаются автомобили премиум-сегмента.
С лазерными фарами все еще более сложно и запутано, эти фары являются достижением высоких технологий, а для их создания необходимы особые условия и множество различной электроники, которая собственно и создает лазерный луч. В данной области активно работают ведущие производители автомобильной светооптики такие как: Osram, Philips, Valeo, Bosch и Hella.
Кроме ведущих производителей источников освещения лазерными фарами очень заинтересованы автопроизводители. Так в 2011 году лазерные фары были представлены компанией BMW, которая продемонстрировала собственные достижения в этой области на своем концепте под кодовым названием i8. Тот, кто следит за событиями в BMW помнит, как через несколько лет концепт превратился в полноценный серийный суперкар.
Лазерные фары BMW i8 видео
Спустя еще несколько лет такие фары стали появляться на других моделях «БМВ». Лазерный модуль BMW был разработан инженерами компании Osram. Несмотря на дороговизну самой технологии, а также стоимость комплектующих и разработок, лазерные фары получили одобрение руководства, которое даже не смутил тот факт, что наличие лазерных фар существенно скажется на итоговой стоимости всего автомобиля. Более важным для разработчиков и руководителей проектов было первенство в данной области, а также то преимущество которое получит покупатель после покупки их детища.
Второй автогигант Audi — не менее активно работает в «лазерном направлении». Впервые лазерные фары получили Audi R18 E-Tron Quattro, а также концепт Audi Sport Quattro Laserlight. Характерным отличием лазерных фар производства «Ауди» является то, что активация лазерных модулей происходит на скорости 60 км/час и выше. До этой отметки дорогу освещают «обычные» светодиодные фары.
Лазерная фара производства Audi состоит из четырех мощных лазерных диодов, их диаметр тела свечения равен – 300 микрометрам. Эти диоды способны генерировать световой луч синего цвета с длиной волны порядка 450 нм. Благодаря специальному флуоресцентному преобразователю синее свечение превращается в белое (цветовая температура 5500 К). Такой свет по мнению производителей наиболее приятен для глаз и практически не вызывает усталости. Длина самого светового луча составляет порядка 500 метров.
В отличие от привычных нам источников света (лампы накаливания, газоразрядные лампы, светодиоды) лазерные фары обладают множеством «плюсов». Все начинается с того, что лазерное излучение монохромно и когерентно, другими словами волны постоянно одинаковой длины при постоянной разности фаз.
Перечислим плюсы лазерных фар
Несколько слов о том, как это работает
Работать лазерный головной свет будет в тесном взаимодействии с компьютером, который руководствуясь данными с датчиков будет следить за тем, чтобы встречные автомобили и пешеходы не ослеплялись. Каждая лазерная фара содержит три диода излучающих световой луч мощностью около 1 Вт. Лучи посредством системы зеркал перенаправляются на флуоресцентный элемент после поглощения энергии последним, происходит выделение белого свечения, который формируется в световой луч.
В процессе разработки лазерных фар возникла еще одна новая технология под названием Dynamic Light Spot (в перевод с анг. — динамическое точечное освещение). Данная разработка позволяет обнаруживать пешеходов, а также другое препятствие на пути автомобиля посредством инфракрасной камеры. После того как система обнаружит преграду она автоматически подсвечивается более интенсивным светом, для того чтобы водитель мог обратить на нее внимание и безопасно его преодолеть. Что характерно, подсказка для водителя появляется с некоторым опережением, то есть до того, как объект будет подсвечен лучами ближнего света. Это необходимо для того чтобы обезопасить водителя и дать ему возможность подготовиться к выполнению тех или иных маневров и действий.
Лазерные фары: современные автомобильные технологии и перспективы тюнинга
Еще каких-то 15 лет назад ксеноновые фары, работающие по технологии HID (High Intensity Discharge) xenon — разряда высокой интенсивности в колбе с ксеноном — устанавливались исключительно в премиальных авто представительского класса. Сегодня же, обзавестись подобной оптикой, включая усовершенствованные модели с механизмом переключения дальности света — так называемым, биксеноном — может владелец практически любого авто. Технологии стали доступнее, а комплект источников света — значительно дешевле.
Но прогресс не стоит на месте, и вот уже в серийных авто (опять же, пока премиального класса) появилась новая перспективная оптика — лазерные фары. Их принцип действия, какие существуют технологии у различных разработчиков, а также самый главные вопросы — когда вся эта красота подешевеет, и можно ли будет устанавливать подобные источники света в штатные места рядовых автомобилей — давайте и разберем.
Как это работает
По большому счету, правы инженеры Phillips (а оптикой различных поколений от этого известного производителя оснащен каждый третий автомобиль в мире), когда заявляют, что чисто лазерной оптики на сегодня не существует. То есть такой, в конструкции которой лазерный элемент выступал бы в качестве источника света.
Конечно, есть подобные лучи, видимые глазу и работающие в соответствующем спектре и с соответствующей длиной волны — помните, как в старом советском фильме “Гиперболоид инженера Гарина”. Но что касается современной автомобильной оптики последнего поколения, то в ней лазерные диоды играют роль не источника света, а источника энергии.
Упрощенно, принцип действия сводится к следующему. Однонаправленный (когерентный) лазерный луч, испускаемый светодиодом, с помощью комбинации зеркал и отражателей концентрируется на линзе, покрытой флуоресцентным составом.
Который, в свою очередь, поглощая энергию лазерного луча, интенсивно испускает фотоны — их мы видим в виде белого свечения.
Но кратная яркость и дальность освещения (у лазер-светодиодных фар она достигает 600 метров, у нынешних тиражных диодных, для сравнения, не превышает 300 метров) — далеко не главный параметр перспективной оптики. Многофункциональность такой фары — вот основной момент, за который владельцы эксклюзивных авто готовы выложить до 15 тысяч евро сверх базовой цены. Давайте посмотрим, что сегодня уже предлагают рынок и производители
Лазерная оптика в серийных авто
Первыми “иноваторами” в области лазерной оптики стали, конечно же, мейджоры — Ауди включила свои новейшие фары, сделанные по технологии Matrix Laser, в состав стандартного оборудования для мощного спорткара R8 LMX еще в 2014 году. И тогда же BMW предложила в качестве опции собственную эксклюзивную технологию Iconic Ligths для уже серийного футур-мобиля BMW i8. В этом году лазерной оптикой обзавелся и флагман баварских моторов — представительский BMW 7-ой серии.
Концерн Ауди начал разработку своих фар еще в 2012 году, объединив усилия с Bosch, OSRAM Licht AG и Институтом технологии Карлсруэ. Установив первый тиражный модуль на каждом из 99 выпущенных R8 два года назад, сегодня лаборатория Audi работает над следующим этапом — заменой всех LED-элементов в концепции Matrix Laser тысячами микрозеркал:
Фактически разбивая на пиксели отраженный лазерный луч, система этих микрозеркал, способных совершать до 5000 наклонов в секунду, дает просто огромные возможности “игры” со головным светом. Хотите — затемняйте область приближающейся встречной машины. Хотите — проецируйте на асфальт габариты автомобиля для уверенного прохождения узких мест и тоннелей. Или предупреждающие надписи на асфальте перед пешеходами, когда вы вдруг выныриваете из-за угла. Умная математика сделает за водителя все. И это при том, что по своим характеристикам яркость лазерных фар уже вплотную приближается к дневному свету — 5500 К против 6000 К, а максимальная дальность достигает 600 метров.
Что касается прямого конкурента — концерна BMW, то в реализации лазерных фар для нынешней линейки 7-ой серии, инженеры остановились пока на концепции совмещения лазерного модуля с матрицей из LED-источников последнего поколения. Что интересно, этот модуль — так же, как и для Audi — разработан OSRAM Licht AG.
Смотрится, конечно, очень красиво — баварцы, похоже, сумели найти лучший на сегодня дизайн фар головного освещения:
Но по сути конструкции модуля — ничего не изменилось с 2014 года. Все те же три лазерных диода с фосфорной накачкой мощностью 1,6 Вт каждый, система отражателей и линза с флуоресцентным составом. Плюс комплект осрамовских светодиодов для постоянного ближнего света, поворотников, адаптивного света и так далее. Характеристики почти такие же, что и Ауди — глубина до 600 метров и температура до 6000 К.
Ну а что же лидер Большой тройки? Mersedes в этой гонке лазерных технологий пока решил не участвовать, сконцентрировавшись на разработке матричных LED-фар, увеличив количество светодиодов в моделях уже 2017 года до 84. Индивидуальная настройка всей матрицы позволяет расширить до предела функциональные возможности головного света плюс использовать практически безграничные комбинации цветопередачи.
LightsLAB.ru
WhatsApp Viber +7-925-132-8085
E-mail: info@lightslab.ru
Наша страница на DRIVE2:
Комментарии 14
Ауди были первыми в 2014 году. Хотя БМВ в 2011 году такие фары на концепте I8 показал и в 2014 году уже на серийной I8 опуионально предлагал. Когда у Ауди они стояли на несерийном гоночном болиде. Классаная инфа! Прям первые спустя три года, после минус первых или нулевых?
На каком гоночном болиде? R8 LMX это вполне серийная машина, версия, выпущенная в честь победы в Ле-Мане. Концепт концептом, но в серию BMW пошла уже после R8 LMX. Так что фактически, технически, именно Ауди стал первым серийным авто с такими фарами. А Вы уж, прежде чем слюной брызгать почем зря, загуглили бы хотя бы что за Ауди имеет в виду автор.
Вы, прежде чем слюной брызгать, вникайте в суть вопроса. БМВ представила концепт I8 с лазерными фарами в 2011 году, в 2014 году уже серийные машины с лазерными фарами пошли к клиенту. Первая машина с лазерными фарами у ауди — гоночный болид R18 E-Tron, а первая серийная машина — R8 LMX. Так вот R8 вышла в продажу после I8 от БМВ. Идите проверяйте информацию. И гуглите про Е-Трон, когда он выкатился. На нём лазерка была раньше, чем на R8, но позже, чем на I8. Напоминаю, БМВ выкатила концепт I8 с лазерками в 2011 году. До 2011 года на какой модели/концепте от Ауди были лазерные фары? Я, конечно, понимаю отбитость фанатов ауди и хорошую работу маркетологов их же. Но маразмом болеть не надо. Официально о разработке лазерных фар обе фирмы заявили в одно время примерно и нет инфы кто первый заявил. Но на машину лазерки первыми поставила БМВ и на первую серийную машину так же от БМВ лазерки поехали. Теперь жду что там предлагалась у Ауди в 2011 году.
Ну и вот пруф, что бы не было вопросов. Ауди преуспела только в своих дебютных высказываниях. Лучше бы на деле показывали.
На каком гоночном болиде? R8 LMX это вполне серийная машина, версия, выпущенная в честь победы в Ле-Мане. Концепт концептом, но в серию BMW пошла уже после R8 LMX. Так что фактически, технически, именно Ауди стал первым серийным авто с такими фарами. А Вы уж, прежде чем слюной брызгать почем зря, загуглили бы хотя бы что за Ауди имеет в виду автор.
Самое ржачное, как Ауди чешет про первенство и передовые технологии в светотехнике. А фанаты хавают. Но люди же не все глупые и не все забанены в гугле.
1986 год — Впервые в мире линзованная галогенная фара — БМВ Е32.
1991 год — Впервые в мире ксеноновая фара — БМВ Е32
1992 год — впервые в мире диоды в светотехнике — стоп сигналы на БМВ 3 серии Кабрио (Америка)
2001 год — диодные стоп сигналы БМВ Е46
2001 год — ангельские глазки БМВ Е39, задавшие тон стайлингу любых современных фар. С этого времени фары стали не просто элементом функционала, а так же подчеркивают харизму авто.
2004 год — ходовые огни диодные на Ауди А8 (ну наконец-то, хоть и не первые кто применил диод в светотехнике)
2006 год — полностью диодные фары Лексус 600h (ауди заявляет, что первыми были её R8, там же и Мерседес спорит с ними в этом направлении)
2011 год первые лазерные фары на концепте БМВ I8 (не серийная машина)
2014 год первая серийная машина с лазерными фарами БМВ I8, раньше, чем R8 LMX.
Я смотрю у ауди с технологиями всё ок, передовые технологии в виде линзованной фары 1986 года нормально используют по сей день. Ну а всё же, в 2011 году какая ауди с лазерной фарой была? М? Хотя даже в этой статье говорится, что Ауди только в 2012 году начали разработку. А у БМВ на год раньше уже был концепт с такими фарами. Забавно? Эти все вскукареки про передовые технологии Ауди мне напоминают ПЕРВЫЕ В МИРЕ ПАРКТРОНИКИ мерседеса W140 в 1995 году. Хотя их придумал немец Брухманн в 70ые, уже в 80ые их Тойота ставила на короллу и другие модели. В 1991 году БМВ на 7 серию (Е32) ставила вкруг и на 5 серию сзади (Е34) и на 3 серии (Е36) сзади. В 1992 году ауди так же ставила парктроники на свои модели Фау 8 (V8). Но первыми были S класс в 1995 году. Браво.
Фары ближайшего будущего: ксенон, светодиоды или лазер
Сейчас сложилась уникальная ситуация: на рынке есть автомобили с четырьмя разными технологиями головного света. Выясняем, какие лампы перспективнее и эффективнее — традиционные, ксеноновые, диодные или лазерные.
В нашей прошлой публикации мы проследили долгий путь автомобильного освещения от керосинок и ярких карбидных фонарей до привычных нам галогенных ламп с рассеивателями.
Но уже в 90-е годы стало понятно, куда двигаться дальше. А двигаться можно было в сторону снижения энергозатрат и повышения яркости. Ведь даже линзованная оптика с обычными лампами накаливания уже не отвечала современным требованиям. И тогда на борьбу с темнотой выдвинулись газоразрядные источники света, давно используемые в стационарном освещении.
Ксенон: мощно, сложно и дорого
В народе за такими фарами прочно закрепилось название «ксенон», хотя к ксеноновым дугоразрядным лампам, как это ни странно звучит, они отношения не имеют. Огромные мощности и удачный спектр при плохом КПД у дугоразрадных ламп оказались не нужны, а то, что мы привыкли называть «ксеноном» на самом деле является металлогалогенной лампой, внутри которой горит смесь газов. В ней иногда используется газ ксенон как один из ингредиентов, но зачастую обходятся и без него.
Эффективность такого решения более чем достаточная — 80–100 люменов на каждый ватт мощности, а спектр излучаемого света оказался одним из лучших и наиболее естественных. Для сравнения: обычная «галогенка» дает 13-15 люменов на ватт, газонаполненная — около 10, а обычная вакуумная — около 8.
Никакие другие типы газоразрядных ламп не смогли составить им конкуренции, даже натриевые лампы с отдачей до 200 люменов на ватт не прошли строгий отбор из-за ограниченного светового спектра. Их желтый свет мог не отражаться от некоторых поверхностей, и такие предметы казались бы темными, а с безопасностью на дороге не шутят.
Основных сложностей при внедрении газоразрядных ламп было две. Во-первых, для того чтобы зажечь дугу внутри колбы, требуется напряжение порядка 25–50 тысяч вольт. Во-вторых, внутри колбы светится весь объем газа, и этот свет надо очень четко направлять в нужную сторону.
Вторую проблему отлично решила прожекторая (линзованная) оптика, о кторой речь уже шла выше. Ну а развитие электроники успешно справилось с первой проблемой. В 1991 году компания Hella, кстати, начинавшая еще с выпуска ацетиленовых ламп, начала продавать первые комплекты серийного «ксенона» для машин. Это была очень недешевая опция для BMW 7-й серии в кузове E32.
В отличие от обычных ламп, которые запитаны непосредственно от бортовой электросети, «ксенон» питается через так называемый балласт или же блок розжига.
Как мы уже говорили, при старте газоразрядной нужен импульс напряжения в 25 тысяч вольт и выше, а после запуска необходимо точно выдерживать ток. Просто удержание напряжения бесполезно — лампа сильно меняет сопротивление с прогревом. Так что блок розжига — очень сложная и дорогая часть лампы, на нем лежит ответственность и за ее быстрый «поджиг», и за ее долговечность ( при колебаниях тока выгорают электроды внутри колбы, и лампа идет под замену).
Как мы уже говорили, газоразрядные (то есть «ксеноновые») фары очень эффективны и выдают 80–100 люменов на ватт. При стандартном 35-ваттном энергопотреблении такая лампа дает очень много света. Кроме того, она греется очень слабо и не имеет хрупкой нити накаливания, а значит, срок ее службы выше и она не боится вибраций.
Самые высокие значения КПД относятся к источникам очень «холодного» света со световой температурой выше 5 500 кельвинов — это характерное голубоватое свечение. Лампы с более комфортной для глаза световой температурой в 3 500 или 2 700 кельвинов имеют меньший КПД, но все равно между ними и обычными лампами накаливания пропасть в эффективности и мощности светового потока.
Обратная сторона всех этих плюсов — высокая стоимость оборудования, которую производителям пока не удалось «победить». Например, оригинальный блок розжига для Volvo S80 II обойдется в 14–17 тысяч, а для Volkswagen Passat B6 — в 17–18 тысяч. Причем более дешевые аналоги существуют далеко не всегда.
Не стоит забывать и про обязательный гидрокорректор уровня фар, который автоматически меняет «угол атаки» фар в зависимости от наклона кузова, чтобы не слепить встречных автомобилистов, проезжая неровности. А также про омыватель фар, без которого «ксенон» использовать нельзя, так как сквозь грязь сильные лучи «газоразрядного» света некорректно преломляются и светят в разные стороны. Все это не позволяет технологии стать массовой. На дешевые автомобили по-прежнему ставят обычные «галогенки».
Лазерные фары: принцип работы и достоинства с недостатками
Для интересующихся развитием современных автомобильных технологий лазерные фары, принцип работы которых основан на люминофорном свечении, уже не являются диковинкой. Более того, уже стала известной так называемая адаптивная оптика на базе этой разработки. Как же устроены лазерные фары будущего, по какому принципу они работают, сколько стоят, и за что потребитель платит такие деньги – кратко и доступно рассказано в этом материале.
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ЛАЗЕРНОЙ ФАРЫ
На момент написания статьи устройство лазерной фары еще не претерпело никаких принципиальных изменений, отличающих конструкцию от концептуальной. Как и в прототипе, основой серийно выпускающейся оптики является не лазер, давший название технологии, а люминофорная пластина. Этот материал обладает способностью излучать мощный пучок белого света с волнами одинаковой длины и амплитуды. Именно эту деталь можно увидеть при визуальном осмотре автомобильной фары.
А где же лазер? Разве не он должен светить в лазерной фаре? Нет. В данной разработке лазер выступает только лишь в качестве источника энергии. Сам узел состоит из набора лазеров, излучающаяся энергия из которых через систему зеркал фокусируется и попадает на ту самую люминофорную пластину. Она и является непосредственным источником света, использующегося для освещения дорожной обстановки.
«ПАРУ СЛОВ» ОБ АДАПТИВНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ФАРАХ
Более интересной конструкцией являются не просто лазерные фары, а так называемая адаптивная оптика на их основе. Эта технология по максимуму использует весь потенциал, заложенный в мощном источнике света. Рассмотрим основные моменты, как она работает, и чем может порадовать своего владельца.
В этом плане фара имеет три режима работы. Первый режим включается тогда, когда встречный автомобиль только попадает в освещаемую в данный момент зону. Электроника в этот момент уводит световой пучок левой фары в левую сторону. В результате водитель продолжает видеть ситуацию на встречной обочине, а едущий на встречу автомобиль остается, как бы, в тени.
Второй режим работы – полное отключение дальнего света. Происходит в момент, когда встречная машина приближается на такое расстояние, когда простого хода светового пучка в сторону недостаточно. После разъезда фара опять включается, и продолжает освещать дорожную обстановку на расстояние в полкилометра, сканируя эту зону на предмет наличия встречного потока.
Третий режим активируется тогда, когда встречный транспорт идет непрерывным потоком. В такой ситуации электроника полностью прекращает освещать данный участок ровно до того момента, пока встречная полоса опять не опустеет.
На этом потенциальный функционал лазерной адаптивной оптики не заканчивается. «Умные» фары также могут проецировать прямо на дорожном покрытии световые линии, по которым водитель может ориентироваться при парковке. Сюда стоит отнести и такие способности, как адаптивная подсветка дорожных знаков и разметки, изменение угла освещения при скоростной езде на плавных поворотах дороги и другие функции.
ДОСТОИНСТВА ЛАЗЕРНЫХ ФАР
Плюсов у лазерных автомобильных фар очень много. Из числа наиболее важных и полезных стоит отметить следующие:
Впечатляет, не так ли? Но не все так сладко и радужно.
СКОЛЬКО СТОЯТ ЛАЗЕРНЫЕ ФАРЫ?
Как и любая другая новинка в автомобильной сфере, лазерная технология освещения на заре своего развития стоит немалых денег. По этой причине такие фары пока что доступны только на последних моделях от именитых немецких концернов – BMW и AUDI. Причем идет лазерная оптика далеко не в базовой комплектации, а в качестве дополнительной опции, которая стоит, как хороший народный автомобиль в немного подержанном состоянии.
Для наглядного примера можно посмотреть на официальные цифры той же компании BMW. На сегодняшний день только одна лазерная фара для их модели Х7 обойдется без установки примерно в 5500 долларов. Сюда стоит также прибавить плату за установку и настройку оптики, так как эти операции пока что доступны только на сервисах у официального дилера. Там говорят, что за такую работу берут 100-120 долларов.
Однако любителям современных технологий не стоит расстраиваться. Достаточно только вспомнить ажиотаж, который несколько лет назад был вокруг ксенонового света и светодиодов. Тоже было неслыханно дорого и доступно только для тех, кто покупает авто за миллионы. А сегодня эти чудеса технологий буквально мешками продаются за вполне вменяемые деньги. Поверьте – то же самое будет и с лазерными фарами.
ИТОГИ
Несмотря на то, что лазерные фары по стоимости соответствуют сегодня целому автомобилю (хоть и б/у), за этой технологией будущее. Благодаря экономичности, способности повышать безопасность дорожного движения и адаптироваться под обстановку такое освещение очень быстро пойдет в массы, и будет устанавливаться на автомобили не только премиум класса. Поговаривают, что китайцы не дремлют, и уже сегодня предлагают нечто похожее. А прошло всего лишь пару лет с того момента, как эта новинка появилась в виде прототипа.