Путь эволюции автомобильных систем освещения

Дальнейшее развитие отражателей было бы невозможно без математического моделирования - компьютеры позволяют создавать самые сложные комбинированные рефлекторы. Взгляните, к примеру, в "глаза" таких машин, как Daewoo Matiz, Hyundai Getz или "молодая" Газель. Их отражатели поделены на сегменты, каждый из которых имеет свой фокус и фокусное расстояние. Каждая “долька” многофоку

сного отражателя отвечает за освещение "своего" участка дороги. Свет лампы используется почти полностью - за исключением разве что торца лампы, прикрытого колпачком. А рассеиватель, то есть стекло с множеством “встроенных” линз, теперь не нужен - отражатель сам отлично справляется с распределением света и созданием светотеневой границы. Эффективность таких фар, называемых отражающими, близка к прожекторным.

Современные отражатели "формируют" из термопластика, алюминия, магния и термосета (металлизированного пластика), а накрывают фары не стеклами, а поликарбонатом. Впервые пластиковый рассеиватель появился в 1993 году на седане Ореl Оmega - это позволило снизить массу фары почти на килограмм! Но зато поликарбонатные "стекла" гораздо хуже сопротивляются истиранию, нежели стекла настоящие. Поэтому щеточных очистителей фар, которые еще в 1971 году предложил Saab, больше не делают .

В новом свете

Вековое господство лампы накаливания близится к концу. Достойно “завершить карьеру” ей помогают благородные газы криптон и ксенон. Последний считается одним из лучших наполнителей для ламп накаливания - с ксеноном можно поднять температуру нити вплотную к точке плавлению вольфрама и приблизить свет по спектру свечения к солнечному.

Но наполненные ксеноном обычные лампы накаливания - это одно. А “ксенон” с ярким голубым свечением, который применяют на дорогих автомобилях, - это принципиально другое. В ксеноновых газоразрядных лампах светится не раскаленная нить, а сам газ - вернее, электрическая дуга, которая возникает между электродами при газовом разряде при подаче высоковольтного напряжения. Впервые такие лампы (Bosch, Litronic) были установлены на серийном BMW 750iL в 1991 году. Газоразрядный "ксенон" на голову эффективнее самых совершенных ламп накаливания - на бесполезный нагрев здесь расходуется не 40% электроэнергии, а всего 7-8%. Соответственно, газоразрядные лампы потребляют меньше энергии (35 Вт против 55 Вт у галогенных) и светят при этом вдвое ярче (3200 лм против 1500 лм). А поскольку нити нет, то и перегорать нечему - ксеноновые газоразрядные лампы служат гораздо дольше обычных.

Но устроены газоразрядные лампы сложнее. Главная задача - зажечь газовый разряд. Для этого из 12 "постоянных" вольт бортовой сети нужно получить короткий импульс из 25 киловольт - причем переменного тока, с частотой до 400 Гц! Для этого служит специальный модуль зажигания. Когда лампа зажглась (для разогрева требуется некоторое время), электроника снижает напряжение до 85 вольт, достаточных для поддержания разряда.

Сложность конструкции и инерция при зажигании ограничили первоначальное применение газоразрядных ламп режимом ближнего света. Дальний светил по старинке - "галогенкой". Объединить ближний и дальний свет в одной фаре конструкторы смогли через шесть лет, причем существует два способа получить “биксенон”. Если используется прожекторная фара (как та, что придумала Не11а), то переключение режимов света осуществляется экраном, находящимся во втором фокусе эллипсоидного отражателя; в режиме ближнего света он отсекает часть лучей. При дальнем экран прячется и не препятствует световому потоку. А в отражающем типе фар “двойное действие” газоразрядной лампы обеспечивается взаимным перемещением рефлектора и источника света. В итоге вслед за фокусным расстоянием изменяется и светораспределение.

Но по данным французской фирмы Vа1ео, применив отдельные газоразрядные лампы для ближнего и дальнего света, можно достичь на 40% лучшей освещенности, чем у "биксенона". Правда, модулей зажигания требуется уже не два, а четыре - такие фары имеет дорогой Volkswagen Phaeton W12.

Однако будущее газоразрядных ламп вовсе не такое яркое, как излучаемый ими свет. Наибольший успех специалисты прочат светодиодам.

Светодиод - это полупроводниковый прибор, излучающий свет при прохождении тока. До начала 90-х их автомобильное применение ограничивалось индикацией - уж слишком низкой была светоотдача. Однако уже в 1992 году Не11а оснастила "трешку" ВМW Сabrio центральным стоп-сигналом на основе светодиодов, и сегодня они все шире используются в задних фонарях в качестве “габаритов” и стоп-сигналов. Светодиоды срабатывают на 0,2 секунды быстрее традиционных лампочек, тратят меньше энергии (для стоп-сигналов - 10 Вт против 21 Вт) и отличаются почти неограниченным сроком службы.

Но для того, чтобы заменить лампы светодиодами в фарах головного света, нужно преодолеть ряд препятствий. Во-первых, даже самые лучшие светодиоды по эффективности пока сопоставимы только с галогенными лампами (светоотдача - около 25 люменов на ватт). При этом они дороже и требуют специальной системы охлаждения - ведь это такие же полупроводниковые приборы, как и процессоры компьютеров. Но разработчики уверяют, что к 2008 году светоотдача диодов достигнет уже 70 лм/Вт (у нынешнего "ксенона" - 90 лм/Вт). Так что первые серийные светодиодные фары могут появиться в 2010 году. А пока полупроводникам поручают второстепенные функции - например, постоянный "дневной свет", как это сделала Не11а, расположив в каждой фаре Audi A8 W12 по пять светодиодов.

Период адаптации

Попытки повернуть фары автомобиля вслед за рулем люди начали предпринимать сразу после появления самих фар. Ведь это удобно - освещать ту часть дороги, куда ты едешь. Однако механическая связь фар и руля не позволяла соотносить угол поворота лучей со скоростью движения, и правила начала века "адаптивный" свет просто запрещали. Попытку возродить оригинальную идею осуществила фирма Cible. В 1967 французы представили первый механизм динамической регулировки угла наклона фар, а через год на Citroen DS начали ставить поворотные фары дальнего света.

Теперь идея поворотного освещения возрождается - на новом, “электронном”, уровне. Самое простое решение - дополнительная "боковая" лампочка, которая загорается при повороте руля или включенном “поворотнике” на скорости до 70 км/ч - Подобные фары имеют, к примеру, Аudi А8 (первое применение) и Porsche Сауеnnе. Следующая ступень - действительно поворотные фары. В них биксеноновый прожектор с учетом скорости движения, угла поворота руля и угловой скорости автомобиля вокруг вертикальной оси (“датчик поворота”) поворачивается вслед за рулем в пределах 22° - на 15° наружу и на 7° внутрь. Такими фарами оснащаются и ВМW, и Мегсedes, и Lexus, и даже Оре1 Аstra. Третий вариант "адаптивного" света - комбинированный. На высоких скоростях активен только поворотный прожектор, а в медленных поворотах или при маневрировании “подключается” статическое освещение (оно имеет больший угол охвата - до 90"), Такими фарами оснащен Оре1 Signum.

 Скачать реферат