Пятница, 28.04.2017, 17:02
Регистрация RSS
Приветствую Вас, Гость
Статистика



Онлайн всего: 8
Гостей: 8
Пользователей: 0
Мини-чат
Ресурсы

Канал YOUTUBE autoscienceAiD

Профиль Google+ Autoscience

Группа Вконтакте Autoscience

Главная » 2017 » Февраль » 8 » От свечи до лампы
19:00
От свечи до лампы

Основной элемент любой автомобильной фары – это источник света. В принципе, чем он мощнее, тем лучше водитель видит дорогу в темноте и при плохой погоде.

Первые машины похвастать хорошей светотехникой не могли, ведь источником света у них служили масляные или керосиновые горелки, а на некоторых моделях вообще применялись обычные свечи. Они лишь обозначали габариты автомобиля в темноте, но осветить дорогу не могли. К тому же такие “фары” легко гасли от малейшего порыва ветра.

Ситуация изменилась в начале ХХ века с появлением ацетиленовых светильников, применявшихся даже в качестве паровозных прожекторов. “Дальнобойность” лучших образцов подобных фар была весьма велика для того времени и достигала порой нескольких сот метров. Но для того, чтобы ацетиленовая светотехника заработала, водителю надо было совершить целый ритуал. Ему следовало остановиться, выйти из машины, открыть краник ацетиленового генератора (как правило, он находился на подножке автомобиля), подождать, пока газ по трубкам дойдет до фары, и лишь затем поджечь его. Кроме того, через несколько часов работы установку приходилось перезаряжать.

Избежать столь длительной и неудобной процедуры помогло изобретение лампы накаливания. Впервые ее стали использовать в фарах еще в 1898 году на электромобиле “Columbia”, но тогда добиться достаточного срока службы создателям не удалось.

Только когда хрупкую угольную нить в лампе заменили вольфрамовой, она стала надежно и долго работать даже в условиях постоянной тряски. Поэтому после установки таких ламп в фары “Cadillac” образца 1912 года подобная светотехника в течение нескольких лет появилась и на моделях других автопроизводителей.

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.

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.

НЕ СЛЕПИТЬ!

Так выглядела реклама одной из первых фар со специальным рассеивателем, исключающим ослепление встречных водителей и пешеходов.

С момента появления относительно мощных ацетиленовых светильников, перед конструкторами автомобилей встала серьезная проблема: яркие фары слепили водителей встречных машин. Чего только ни придумывали инженеры, чтобы побороть этот эффект, – различные сдвижные шторки, жалюзи и т.д. Лишь в 20-х годах прошлого века нашлось оптимальное решение. И даже не одно. Во-первых, появились разновидности ламп накаливания с двумя нитями (одна отвечала за ближний свет, другая – за дальний). Во-вторых, фары стали закрывать рифленым стеклом – рассеивателем, отклоняющим световой поток в необходимом направлении.

Кстати, с 1958 года в Европе законодательно ввели привычную нам асимметричную диаграмму направленности света фар (левая “бьет” ниже правой, чтобы не слепить встречных). Но в Америке до сих пор придерживаются старых стандартов: там о соседях по потоку заботятся меньше, больше беспокоясь о лучшей освещенности дороги.

Раньше большинство автомобилей оборудовалось фарами простой круглой, реже прямоугольной формы. Но постепенно в угоду эффектной внешности дизайнеры стали создавать светотехнику более замысловатого вида. Для этого им пришлось изменять форму отражателей и корпусов фар. Решая эту проблему, инженеры фирмы “Hella” создали оригинальные фары прожекторного типа.

Не вдаваясь в подробности, скажем, что они отличаются от обычных наличием специальной линзы, фокусирующей световой поток.

Вскоре отражатель фары благодаря широкому внедрению компьютерного моделирования приобрел столь сложную форму, что вполне стал справляться с направлением светового пучка без каких-либо дополнительных линз или рассеивателей. Так что от них постепенно отказались в пользу легких и прочных защитных колпаков из поликарбоната. Сейчас такая конструкция встречается на большинстве современных моделей.

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ СВЕТОТЕХНИКА

По мнению специалистов, будущее – за светодиодными фарами.Ещё на первых автомобилях предпринимались попытки сделать фары поворотными, чтобы они освещали ту часть дороги, куда в данный момент водитель направляет свою машину. Но в то время добиться от подобных систем приемлемой точности работы не удалось. Лишь в конце 60-х годов поворотные фары дальнего света стали устанавливать на “Citroёn DS”. Однако тогда эта идея не нашла у других автопроизводителей должной поддержки, поэтому о подобной светотехнике надолго забыли.

В последнее время с развитием электроники идея адаптивного света вновь ожила. В наши дни многие производители применяют ее на своих моделях. Причем известно несколько способов заставить фары светить вбок. Пожалуй, наиболее дешевый и простой – это использование дополнительных источников света, которые могут стоять как внутри основной фары, так и вне ее. К примеру, если водитель поворачивает руль налево, то включается левый, если вправо – правый. Такой системой, в частности, оснащена “Skoda Fabia”.

Более дорогая адаптивная светотехника обычно состоит из биксенонового источника света и поворотного механизма с электронным управлением. В этом случае компьютер оценивает скорость автомобиля, угол поворота руля, крутизну поворота и другие параметры, обрабатывает их и поворачивает прожектор на необходимый угол. Правда, сильно отклониться вбок такая фара не может, поэтому на дорогих автомобилях ее дополняют вышеупомянутой дополнительной секцией бокового света или противотуманкой, которые включаются на небольшой скорости и на крутых виражах.

Также на серийные автомобили постепенно начинает устанавливаться интеллектуальная светотехника, которая всего несколько лет назад была атрибутом лишь экспериментальных моделей. Характерный пример – усовершенствованная система AFS (“Adaptive Front Light System”) новой “Skoda Superb”: в городе, когда скорость движения обычно составляет 15-50 км/ч, электроника “Шкоды” делает пучок света более широким – для лучшей видимости обочин дороги. На автомагистралях, когда автомобиль разгоняется быстрее 90 км/ч, фары начинают светить выше и дальше, чтобы водитель успел раньше заметить опасность. На обычных загородных шоссе активируется смешанный режим. Кроме того, “интеллектуальные” фары также умеют распознавать дождь и соответствующим образом регулировать пучок света.

Специалисты считают, что скорее всего следующий шаг в развитии светотехники – объединение адаптивных фар со спутниковой навигацией и инфракрасной камерой ночного видения. Тогда система освещения сможет заранее подстраиваться под особенности маршрута и всегда обеспечивать лучшую видимость дороги.

«Безламповое» будущее

Но, как бы ни были эффективны ксеноновые лампы, – будущее, по мнению специалистов, за фарами на основе светодиодов. Инженеры Philips, например, заявляют, что уже в ближайшее время такие фары вытеснят не только «ксенон», но и галогеновые лампы.

Светодиоды потребляют меньше энергии, нежели традиционные лампы, а служат едва ли не на порядок дольше. Но главное – устройство светодиодных фар проще, чем ксеноновых, а кроме того у них практически отсутствует характерная для «ксенона» инерция при включении.

Первыми серийными автомобилями с оптикой на светодиодах были, как водится, люксовые модели. В 1992 году BMW 3-Series Cabrio получил центральный светодиодный стоп-сигнал, в начале 2000-х на Audi A8 W12 появились светодиодные дневные ходовые огни. А на Lexus LS 600h 2008 года передние блок-фары впервые в мире стали полностью светодиодными.

Ну а сегодня такие системы головного освещения уже не являются экзотикой. Полностью светодиодные фары (правда, пока только в качестве опции) получил, например Seat Leon нового поколения.

Думается, пройдет совсем немного времени – и подобные фары будут столь же привычны на массовых авто, как и сегодняшние «галогенки»…

Еще один «стандарт будущего», о котором нельзя не сказать: на концептах немецких производителей – Audi и BMW — уже используются лазерные фары.

И если Audi со слов исполнительного директора Руперта Штадлера собирается оснащать лазерной оптикой серийные модели, но не называет никаких конкретных дат, то в BMW уже предлагают лазерные фары в качестве опции для спортивного гибрида i8, серийный выпуск которого назначен на 2014 год.

В январе текущего года на выставке потребительской электроники CES в Лас-Вегасе во время демонстрации концепт-кара Audi Sport quattro, оснащенного инновационными фарами, компания производитель рассказала про отличительные особенности лазерных диодов от традиционных, упомянув дальность освещения – фантастические 500 метров!

Экономичность, компактность и могучая интенсивность света — вот безусловные козыри лазерной оптики. Естественно никто не будет светить лазером в глаза встречному потоку, тем более что решение, как сделать работу таких элементов безопасным, уже есть… Встречаем будущее!

Источники: http://www.motorpage.ru/infocenter/autoconstruction/Razvitie_avtomobilnyx_sistem_osveshheniya.html

http://www.kolesa.ru/article/evolyutsiya-avtomobilnyh-far-ot-kerosina-do-svetodioda-2014-02-26

Просмотров: 100 | Добавил: mrmkhov | Теги: светодиоды, газоразрядные лампы, LED, Лазер, ФАРЫ, ксенон, оптоволокно, лазерные фары, ЛАМПЫ, Светодиодные фары | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]