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.

xenon_headlights.jpg

Фото: depositphotos.com


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.


Depositphotos_52552821_m.jpg


Фото:
depositphotos.com



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".


Depositphotos_14349341_m.jpg

Фото: depositphotos.com




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.


Lexus-NX_2015_1600x1200_wallpaper_c8.jpg



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".


BMW-i8_2015_1024x768_wallpaper_75.jpg


Модель BMW i8, оснащенная лазерными фарами


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.


autowp.ru_tatra_t77a_2.jpeg


Tatra 77 с поворотной центральной фарой



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.



Читайте также:



 

Добавить комментарий

Для комментирования вам необходимо авторизоваться

Добавить комментарий

{{ file.name }}
{{ file.size / 1024 | number: 2 }} Кб
{{ file.progress() * 100 | number: 0 }}%
Прикрепить файл
Комментарий отправлен
0 комментариев

Новые статьи

Популярные тест-драйвы

Обсуждаемое