Фары ближайшего будущего: ксенон, светодиоды или лазер
16 декабря 2014, 17:58, ИА Амител
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".
Светодиоды: дешево, компактно и гибко
В условиях непобедимой дороговизны и сложности газоразрядных ламп особо актуальными стали светодиоды. Предельные значения эффективности тут не так уж и высоки: от 70 до 150 люменов на ватт. Но зато диоды имеют очень большой срок службы, они относительно дешевы, легко включаются и выключаются, обладают очень компактными размерами и в системе их питания отсутствуют высоковольтные элементы.
Все это дает возможность не только ярко освещать дорогу, но и делать это гибко. В зависимости от требуемой яркости и направления светового потока, можно включать нужные секции фары с необходимой мощностью, тем самым постоянно удерживая оптимальную форму светового луча.
В дневное время диоды могут работать на малой мощности как дневные ходовые огни. Уже анонсированы технологии Matrix LED оптики, которые позволят интеллектуально управлять головным освещением и обеспечат возможность не ослеплять водителей встречных машин даже при включенном дальнем свете фар.
Фактически пропадет необходимость в
специальном "ближнем" свете. Оптический датчик и компьютер просто
выключат часть матрицы светодиодов в направлении других источников
света, оставив полное освещение на других направлениях. В сочетании с
технологией подсветки пешеходов и опасных объектов это дает серьезный
выигрыш в безопасности. Эта технология является одной из наиболее
прогрессивных во всех смыслах этого слова, сочетая самые лучшие
возможности светодиодов и адаптивного освещения, о котором ниже.
Лазеры: очень мощно, тоже сложно и тоже дорого
Еще одним перспективным источником света в машинах являются лазеры. На прототипе Audi R8 LMX и серийных спорткарах BMW i8 уже сейчас установлены серийные лазерные фары. Световой поток формируется при прохождении синего лазерного луча через фосфорный конвертер.
Технология по возможностям в теории превосходит матричные светодиодные фары, но какая из них выиграет, будет понятно только в отдаленном будущем. В активе лазерных фар — высокая плотность освещения и высокая экономичность, но устроены они заметно сложнее, требуют точной настройки оптической системы и имеют механический "предохранитель" на случай аварии. Пока к однозначным преимуществам можно отнести большую дальность освещения, недаром такие фары использовались на спортпрототипах Audi на знаменитых гонках "24 часа ЛеМана".
Световой интеллект
Залог успешного использования головного света — не только в эффективном источнике, но и в "умной" системе управления. Адаптивное освещение возможно не только в сочетании с перспективными лазерами или светодиодами. Первые попытки управления светом относятся еще к довоенным Tatra 77 и послевоенным Citroen DS — на них использовались фары, автоматически поворачивающиеся вслед за колесами.
Тогда новинка не прижилась. На новом техническом уровне она была реализована уже в наше время. Линза прожекторной оптики позволяет изменять ширину и высоту светового пучка. Бортовой компьютер следит за наличием встречных машин, скоростью, направлением поворотов и автоматически переключает фары с ближнего на дальний или смещает световой поток в сторону обочины или делает его шире. В поворотах, в дополнение к штатной оптике, включаются секции бокового освещения или противотуманные фонари. Такие системы на базе газоразрядных и даже обычных галогенных ламп предлагаются европейскими производителями с начала 2000-х годов.
Одними из первых внедрили систему AFL в компании Opel, и, разумеется, вскоре за ними последовали BMW и Mercedes. Сейчас адаптивный свет доступен в качестве опции даже на машинах гольф-класса. Лучшие реализации такой технологии позволяют повысить безопасность и комфорт передвижения по ночным трассам и снизить утомляемость водителя при городском движении.
Например, адаптивный AFL+ на Opel Insignia
позволяет двигаться по загородной трассе ночью на немыслимых ранее
скоростях. Качество освещения немного хуже, чем днем, но явно
превосходит естественное освещение пасмурного вечера. А в городских
условиях адаптивное освещение не позволит спрятаться ни единой ямке на
дороге и ни единому пешеходу в сером пальто.
Что дальше?
Судя по всему, газоразрядные лампы и лампы
накаливания доживают свою эпоху. "Простые" фары на дешевых машинах
наверняка скоро станут поголовно светодиодными, недаром уже и Lada
Priora имеет светодиодные ходовые огни. А вот какая технология займет
премиум-сегмент вместо "ксенона", остается только догадываться.
Возможно, лазер сможет привлечь некоторое количество публики, жаждущей
для себя самого лучшего, пусть и более дорогого.
+++
Источник: Колеса.Ру, фото: depositphotos.com и с сайта kolesa.ru
Комментарии 0