Та самая статья про фары, но теперь на русском языке
Шутки про ближний-дальний — одна из самых распространенных тем автомобильного юмора. А шутка, обычно, тем смешнее, чем более серьезный и важный предмет в ней обсуждается. «Ближний-дальний» же — иными словами — оптика это важно. Это залог безопасности не только водителя и пассажиров. Но и других участников движения. Тем более, что автосвет — вообще сложная штука. В прошлой статье мы рассказывали, про адаптивный головной свет. Сегодня поговорим об истоках — как развивалась автомобильная оптика, что такое фотометрия, зачем корректировать свет фар и по какому принципу работает BI-xenon. Как все это устроено и выстраивается в единую систему.
В конце, как обычно конкурс — ставьте лайки, подписывайтесь и рассказывайте в комментариях, о чем еще хотели бы узнать. Авторам лучших комментариев подарим призы!
Автомобильный свет начинается с фотометрии — науки про измерение визуальной реакции человека на свет. Первая характеристика света, о которой надо сказать — интенсивность. По сути, речь о мощности потока, которая передается от источника света в определенном направлении. Единица измерения интенсивности — Сandela (cd) — производная от английского «candle» — свеча. В фотометрии свеча — это эталонный источник света, поэтому ее интенсивность равна 1 cd. Интенсивность же, например, света заднего стоп-сигнала — 60 cd.
Еще один важный параметр — световой поток, который измеряется в люменах (Лм). Грубо говоря, световой поток — это весь свет с разной длиной волны, распространяемый источником. Человек может различать ограниченную часть светового потока.
Как это работает, можно увидеть на двух диаграммах, описывающих разные источники света: мощность светового потока первого источника постепенно нарастает, а у второго — распределяется небольшими отрезками. Красная линия на диаграмме — это та область, которую видит человек.
На первой диаграмме изображено, как мощность света нарастает, но ее максимум не попадает под красную линию. На второй — большинство скачков мощности находится в поле зрения человека. А это значит, что второй источник света кажется нам намного ярче, чем первый, хотя с точки зрения физики это и не так.
Но даже при одинаковой мощности, восприятие сильно зависит от цвета источника. На рисунке выше показано, как отличается восприятие света автоламп в зависимости от их цвета: белая лампочка P21W покажется человеку намного ярче, чем оранжевая той же мощности.
Третий важный параметр — освещенность, иными словами это высвеченная площадь поверхности, на которую падает световой поток. Освещенность зависит от мощности светового потока и расстояния до источника света.
В свою очередь, световая эффективность показывает отношение всего света, который распространяет источник к свету, который воспринимает глаз человека. Например, лампы накаливания излучают много тепла — это инфракрасная часть спектра. Ее человек невооруженным глазом не видит. С точки зрения освещения эффективность ламп накаливания не высока — 25 лм/Вт. Большей эффективностью обладают ксеноновые лампы, а у светодиодов она максимальная — 100 лм/Вт.
Типы автомобильного света
Хорошие автомобильные фары обеспечивают максимальную видимость водителю на дороге и не создают неудобства для других участников дорожного движения. Поэтому в автомобиле традиционно используется всем знакомые три типа освещения: противотуманные фары, ближний и дальний свет.
Ближний свет создает широкую освещенную область перед автомобилем и не слепит встречных водителей. Качество ближнего света оценивают по трем параметрам:
ширине — она обеспечивает видимость при поворотах или плохих погодных условиях на 20-30 метров;
комфорту — свет должен охватывать область, куда падает взгляд водителя — обычно это диаметр 30-60 метров;
дальности — более 60 метров.
Дальний свет распределяется далеко вдоль оси автомобиля, поэтому светит в том числе и на встречную полосу, ослепляя других водителей. Качество этого света оценивают по тем же параметрам, что и ближний:
ширине — 10-20 метров,
комфорту — 50-150 метров,
дальности — более 150 метров.
Противотуманные фары решают другую задачу — освещают как можно более широкую область на небольшом расстоянии — до 20 метров.
Регулировка фар
Чтобы не ослеплять встречных водителей, свет фар направляют под определенным углом, который называется углом прицеливания.
Изначально угол прицеливания настраивает производитель на заводе — с точностью до 0,1%. Обычно параметры угла написаны на фаре автомобиля. Это значение рассчитано с учетом того, что в машине находится один водитель, без пассажиров и дополнительного груза. В противном случае — когда водитель перевозит пассажиров или загрузил полный багажник вещей, угол падения света изменится. Для оптимальной видимости его придется корректировать вручную, если в конструкции нет автоматической системы регулировки угла прицеливания.
В фары автомобилей с ручным выравниванием встроена специальная система управления. Автоматическая система выравнивания обязательна для фар с высокой яркостью, например, ксеноновых. Регулировкой управляют автоматические датчики и электронный блок, которые корректируют свет фар в зависимости от нагрузки автомобиля и его скорости.
Фотометрические диаграммы
При настройке фар производитель учитывает сразу несколько параметров, связанных, как с дорогой, так и с особенностями физиологии водителя.
Точка 75R — расположена в 75 м на правой обочине. Здесь должна быть максимальная освещенность, это место, где взгляду водителя максимально комфортно.
Точки 50R и 50V — расположены на расстоянии 50 м от автомобиля. Также важно учитывать точку B50L, которая находится на расстоянии 50 метров на встречной полосе — здесь должна быть минимальная освещенность, чтобы не ослеплять встречных водителей.
Точки 25L и 25R расположены на расстоянии 25 м от автомобиля, это ширина луча.
Для точной настройки света используют фотометрические диаграммы. Они стандартизированы для каждого типа источника света и меняются в ходе того, как эволюционируют системы освещения. Простыми словами, фотометрическая диаграмма — это график проекции света на расстоянии 25 м на плоском вертикальном экране, которое симулирует реальное освещение на дороге. С 2015 года интенсивность света на такой диаграмме измеряется в Lux или cd.
Отражатели в фаре
Для создания хорошей видимости на дороге, в автомобильной фаре используется несколько технологий: переключение дальнего и ближнего света, корректировка угла освещения, ассиметричные лучи, которые не ослепляют встречных водителей.
Все эти технологии работают за счет использования отражателей — сложной системы зеркал. В автомобилях используются параболические отражатели, отражатели со сложными поверхностями или эллиптическая оптика.
Параболические отражатели создают ближний и дальний свет при использовании двойной лампы накаливания. Такие отражатели в основном используются в европейских автомобилях в лампах с двойным накаливанием H4. Например, так устроены фары в Opel Corsa. Чтобы не ослеплять встречных водителей, в фаре устанавливают специальный экран. Но из-за такого экрана теряется 40% энергии, производимой лампой H4.
Отражатели со сложной поверхностью позволяют уменьшить потери энергии. Такие фары позволяют настроить любой тип дальнего и ближнего света. Эта технология, например, использовалась на Peugeot 207 с 2006 года и на Renault Laguna 2 c 2005 года.
Эллиптическая оптика — следующее поколение. Такие фары обеспечивают лучшее освещение, при этом, сами они значительно меньше по размерам, так как источник света расположен в отражателе, а передняя линза фокусирует луч.
Отражатель в таких фарах состоит из эллиптических и параболических поверхностей, расположенных вокруг источника света. Отражение лучей в эллиптических зонах дает лучший диапазон и охват при использовании дальнего света. Параболические зоны предназначены для создания света в близком диапазоне.
Чтобы не ослеплять водителей, в такой оптике используют специальный экран. Он расположен между отражателем и линзой. Так экран может быть фиксированным или подвижным.
В продвинутых системах объединяют различные типы фар и источников света: (H1, H7, Xenon, Led). Яркий пример такой системы — фары Valeo для Audi A4. Здесь используются лампы D2S+H7 с эллиптическим модулем и сложными поверхностями в отражателе.
Эллиптические отражатели позволяют создавать ближний и дальний свет с использованием одной и той же лампы. Эта технология называется Bi-Xenon:
Экран включается при помощи соленоида или электромеханической системы. Кроме того, перемещая сам отражатель в ксеноновых фарах можно переключаться между ближним и дальним светом.
Отражатель имеет два заданных положения внутри фары: один для ближнего света, другой — для дальнего. Такая система используется в автомобилях Volvo-XC 90
c лампами D2R+H7 lamps.
Автомобильная фара, да и весь комплекс оптики в машине — крайне сложная система. Когда-то можно было сказать: фара — всего лишь лампочка под стеклом. Сегодня, чтобы понять как все это устроено приходится глубоко окунаться в инженерные процессы. Надеемся, вам это понравилось. Напишите, пожалуйста, в комментариях, что вам понравилось в этом тексте, и о чем хотели бы прочитать еще.
Подписчики — авторы конструктивных комментариев получат гарантированные призы от Valeo. Самый лучший — станет основой нового поста.
Типы и назначение фар
Фары современных автомобилей можно условно разделить на несколько основных типов – фары дальнего и ближнего света, противотуманные и специализированные дополнительные фары.
Дополнительными фарами могут называться прожектора, обеспечивающие безопасное скоростное движение по ночной магистрали, фары заднего и бокового освещения для комфортного маневрирования на парковках или бездорожье в темное время суток. Особенности света того или иного типа фары обеспечивает расположение лампы относительно ее отражателя и рисунок на ее стекле, а также размещение фары на транспортном средстве.
Противотуманная фара (англ. – Fog light или Fog lamp)
В дождь, туман или густой снег обычная фара ближнего света снижает эффективность освещения дороги. Первая реакция на ухудшение видимости, это включение дальнего света, но в тот же момент водитель понимает, что ситуация только ухудшилась, это происходит из-за эффекта ослепления. Объясняется все просто, дальний свет не имеет ограничений и не обрезан в верхней части светового луча. Луч дальнего света, отражаясь от капелек тумана или снежинок, ослепляет водителя отраженным светом.
При постоянном внешнем освещении количество света, попадающее в глаз за единицу времени, пропорционально площади зрачка. Глаз реагирует на внешнюю освещенность, рефлекторно расширяя или сужая зрачок, причем реагирует и зрачок неосвещенного глаза, это называется содружественная реакция на свет.
Реакция на свет является полезным регуляторным механизмом, так как в условиях яркого освещения уменьшается количество света, попадающего на сетчатку. Таким образом, свет от фар освещающих дорогу становится плохо различим или совсем невиден, это и есть эффект ослепления.
Противотуманная фара специально разработана для плохих погодных условий и изначально предусматривает ее узконаправленное применение.
Противотуманные фары имеют широкую диаграмму светораспределения по горизонтали и очень узкий луч по вертикали. Основной задачей противотуманных фар светить как бы под туман, дождь или снег тем самым не ослепляя водителя отраженным светом, как это происходит при включении дальнего света.
Требования к противотуманным фарам: верхняя светотеневая граница должна быть максимально резкой, угол рассеивания в вертикальной плоскости наименьшим, около 5 град, а в горизонтальной плоскости наибольшим, около 60 град, и максимум силы света должен быть приближен к верхней светотеневой границе.
Настоятельно рекомендуем не устанавливать ксеноновые лампы в фары противотуманного света. Нарушается фокусировка фары т.к. ксеноновая лампа имеет не фиксированный источник света, а вращающуюся высоковольтную дугу, образующую светящейся шар. Фара, посчитанная под конкретный тип ламп, не справляется с новым источником света и в отражателе возникают многократные взаимные отражения и преломления, что вызывает размытие светотеневых границ и в конечном счете ослепление встречных и попутных водителей. Помимо этого противотуманная фара теряет способность обеспечить видимость и освещение дороги в плохих погодных условиях.
Так же существуют задние противотуманные фонари. Они потому так и называются, что предназначены для условий недостаточной видимости для водителей едущих позади вас. Подключать их совместно со стоп сигналами, а также включать ясной ночью запрещено. Например, в “пробке” противотуманные фонари с довольно мощными лампами 21W будут если не слепить, то раздражать едущих позади водителей. Да и стоп сигналы на их фоне видны гораздо хуже. Другими словами, включенные не к месту задние противотуманные фонари не помогут, а навредят!
Ближний свет (англ. – Dipped Beam или Low Beam)
Фара ближнего света — световой прибор, предназначенный для освещения дороги впереди транспортного средства. Светотехнические параметры фар ближнего света подбираются так, чтобы обеспечить видимость дороги вперёд на 50-60 метров и безопасный разъезд на сравнительно узкой дороге без ослепления встречных водителей.
Современные системы освещения можно разделить по типам светораспределения – на европейскую и американскую.
Европейская и американская системы освещения головного света автомобиля различны как по структуре создаваемого светового пучка, так и по принципам его формирования. Это обусловлено как особенностями организации движения, так и качеством дорожного покрытия. И та и другая системы имеют как двух, так и четырехфарное исполнение.
На американских автомобилях установлены фары, а чаще лампы-фары, в которых нить накала ближнего света смещена выше горизонтальной плоскости. Благодаря такому расположению световой поток ближнего света смещен в сторону правой обочины дороги и наклонен вниз. В формировании лучей и ближнего и дальнего света участвует вся светоотражающая поверхность рефлектора фары.
Европейская система освещения выполнена конструктивно иначе, нить накаливания ближнего света смещена вверх относительно фокуса отражателя, при этом нить заслонена от нижней полусферы специальным металлическим экраном.
В формировании ближнего света участвует только верхняя полусфера рефлектора фары. C левой стороны экран срезан под углом 15 градусов, это позволяет получить четкий ассиметричный луч ближнего света. Граница освещенной зоны четкая, правая обочина ярко освещена, а левая часть луча не ослепляет встречных водителей. Дальность освещения ближнего света не превышает 50-60 метров. Современные фары ближнего света, так же как и дальние, имеют исполнение с прозрачным стеклом, а формирование ассиметричного луча происходит на поверхности отражателя, имеющего выраженный рельеф. Эта конструкция позволяет увеличить яркость светового потока, так как луч не рассевается на поверхности рифленого стекла фары и, как правило, имеет одинаковую яркость по всей освещаемой плоскости. Эта технология называется free form и применяется на всех современных автомобилях, как в головной, так и в дополнительной оптике.
Дальний свет (англ. – Driving light, Main Beam или Hi Beam)
Фара дальнего света — световой прибор, предназначенный для освещения дороги впереди транспортного средства при отсутствии встречного транспорта. Дальний свет обеспечивает освещение дороги и обочины на расстоянии 100-150 метров, создавая яркий, плоский луч света относительно большой силы (мин. требования).
Фары дальнего света условно можно разделить на две категории. Это штатные фары дальнего света входящего в состав транспортного средства и дополнительные навесные фары, различных форм и размеров имеющие разнообразные характеристики светового луча и мощности ламп.
Как правило, штатные фары современных автомобилей в угоду дизайна имеют скромные размеры отражателя и обладают минимально необходимыми характеристиками. Для нечастых ночных поездок, света штатных фар вполне достаточно. Но, если ночные поездки на дальние расстояния являются для вас необходимостью, то установив дополнительные фары дальнего света, вы существенно обезопасите движение в темное время суток.
Модельный ряд фар дальнего света настолько разнообразен, что позволяет подобрать навесные фары, как на компактный легковой автомобиль, так и на подготовленный внедорожник. Определившись с размером и дизайном фар, необходимо подобрать основные светотехнические характеристики, а именно форму луча и светосилу фары.
Скоростное движение по ночной магистрали требует от фар максимальной дальности луча, для своевременной реакции на возникшее препятствие. Для таких условий наилучшим образом подойдут фары с узким лучом, где вся светосила фары направлена на достижении максимальной дальности. Фары такого типа называются прожектором. Прожектор создает узкий слабо рассеивающийся концентрированный луч и служит для освещения предметов на значительном удалении до 1 километра.
Если вы чаще передвигаетесь по второстепенным дорогам, гораздо важней ширина луча, освещающая обочину и прилегающую к ней территорию, т.к. обочина дороги в ночное время таит много неожиданностей. Для таких условий, мы рекомендуем фары именно дальнего света и фары дальнего света с широким лучом. Эти фары не так “дальнобойны” как прожектора, но их дальность вполне достаточна для своевременной реакции на возникшее препятствие.
Напоминаем, что во избежание ослепления дальний свет должен быть переключен на ближний не менее чем за 150 метров до встречного автомобиля, а также на большем расстоянии, если встречный водитель периодически переключает свет своих фар. Ослепление может возникнуть также через зеркало заднего вида. Очень опасно неожиданное ослепление водителей встречных автомобилей, движущихся за переломом продольного профиля дороги или за поворотом. В этих случаях нужно заблаговременно переключить дальний свет на ближний.
Фары дневного света (англ. – Daytime Running Lights или DRL)
Первыми, кто осознал пользу постоянно включенных фар, были скандинавские страны. До недавнего времени их поддерживали частично: где-то включать фары обязывают лишь за городом или только в зимнее время. Но, похоже, это лишь полумеры.
Европейская статистика и многочисленные исследования убедительно подтверждали: «дневной» свет на автомобилях нужно узаконить. И вот все страны Европейского союза решили присоединиться к своим северным соседям — с 2003 года включенные фары стали столь же обязательным условием движения, как пристегнутый ремень безопасности!
В двадцати округах Нижней Саксонии провели акцию под названием «Включи свет днем». На опасных участках дорог установили информационные щиты, призывающие водителей в светлое время суток включить фары. И хотя призывы носили рекомендательный характер, немецкий педантизм возвел их в ранг закона. Результаты впечатляли: количество жертв на обозначенных трассах сократилось на четверть!
Фары дневного света или дневной ходовой огонь, это фары на передней части автотранспортного средства, излучающие яркий белый свет, для увеличения видимости транспортного средства в условиях дневного освещения.
Преимущества фар дневного света:
• Малое потребление электроэнергии, что практически не увеличивает расход топлива.
• Не увеличивает износ обычных головных фар.
• Оптимальный контраст в яркий солнечный день.
С февраля 2011 года легковые автомобили и легкие грузовики, продающиеся во всех странах Евросоюза, должны быть в обязательном порядке оснащены так называемыми фарами дневного света.
Фары рабочего света (англ. – Worklight)
Для проведения в ночное время строительных, монтажных, погрузочных и подобных работ необходим специализированный свет. Так как стандартные фары ближнего и дальнего света, а тем более прожектора не могут создать необходимого светового пятна, для этих целей применяют специальные фары рабочего света, предназначенные для освещения больших площадей.
В силу определенной специфики фары рабочего света Hella имеют множество моделей, различающихся по уровню защищенности, количеству ламп и светораспределению.
Немаловажным моментом является то, что все современные фары рабочего света Hella построены по современной технологии FF (FF — сокращение от английского Free-Form — свободная форма или свободная поверхность). Расчет поверхности отражателя выполнен на компьютере, результат оптимальная подгонка поверхности рефлектора к лампе с повышенной светоотдачей.
Определенные части рефлектора, рассчитанного точка за точкой, отвечают за освещение определенной части дороги. Формируемый FF рефлектором световой поток распределяется более ровно, чем от классического параболического отражателя и создает равномерно залитый светом участок дороги с мягкими переходами и без резких контрастов. Например, у большинства фар интенсивность светового луча имеет плавный переход от максимальной яркости вверху оптического элемента с плавным снижением к нижней части. Этот эффект создается FF отражателем для равномерного освещения. Луч, падая на плоскость дорожного полотна, создает равномерную заливку с одинаковой яркостью пятна на всем его протяжении.
Фары рабочего света Hella имеют несколько типов светораспределения:
Long Range – Большинство фар с таким индексом имеют прозрачное стекло, без рисунка, фары такого типа формируют световое пятно на некотором удалении от источника света, причем промежуток между фарой и световым пятном остается минимально освещенным с четкой светотеневой границей. Подобное светораспределение избавляет от нежелательной засвети конструктивных элементов транспортного средства (капот, ковш или отвал). Как правило, такими свойствами обладают галогеновые фары рабочего света, фары с газоразрядной лампой (ксенон) и индексом светораспределения Long Range формируют световой коридор небольшой ширины, но внушительной дальностью до 140 метров.
Close Range – Широкий, заливающий луч этой фары освещает не только большую площадь, но и вертикальные препятствия. Световое пятно формируется в непосредственной близости от источника света. Возникает ощущение, что свет “заглядывает” за угол. Для увеличения яркости пятна мы рекомендуем выпирать фары с двумя лампами 55W 12V или 70W 24V или с фары с газоразрядной лампой (ксенон).
Ground illumination — Специализированная фара для освещения земли с очень широким и ярким лучом, превосходящего фары Close Range. В верхней части светового луча фара имеет четкую светотеневую границу, что не приводит к ослеплению стороннего наблюдателя.
Ground illumination идеально подходит для случаев, когда нужно акцентировано осветить грунт на большой площади. Фара поставляется как с галогеновыми лампами H9 65W так и с газоразрядными (ксенон).
Reversing Light — Есть еще один тип светораспределения Reversing Light имеющий косвенное отношения к фарам рабочего света, единственное, что их объединяет, это уровень защищенности фар и одинаковые корпуса. Reversing Light – Это специализированный свет для движения задним ходом, фара формирует широкий плоский луч “веер” и требует минимальной высоты монтажа. В таком случае свет от фары размазывается на плоскости, создавая максимальную площадь освещения и не ослепляя водителей двигающихся позади вас.
Бессмысленно использовать в качестве фар рабочего света:
— Фары ближнего света.
— Фары дальнего света.
— Фара противотуманного света.
Устройство и виды передних фар автомобиля
Центральное место в системе освещения автомобиля занимают передние блок-фары (головного света). Они обеспечивают безопасность поездок в вечернее и ночное время, освещая дорогу перед транспортным средством и информируя других водителей о приближении автомобиля.
Передние блок-фары: элементы конструкции
Передние фары совершенствовались на протяжении десятилетий. Вплоть до конца ХХ века на автомобили устанавливались круглые фары прожекторного типа. Однако по мере изменения эргономики и аэродинамики кузова возникла необходимость в новых решениях: круглые фары не позволяли создавать плавные, обтекаемые линии кузова. Поэтому дизайнеры и конструкторы начали внедрять новые более привлекательные формы, не уступающие по световым качествам и характеристикам.
Современная фара головного света объединяет в себе несколько устройств:
- фары ближнего и дальнего света;
- габаритные огни;
- указатели поворота;
- дневные ходовые огни.
Единая конструкция носит название блок-фара. В дополнение к ней на передней части автомобиля могут устанавливаться противотуманные фары (ПТФ), обеспечивающие безопасность поездки в условиях недостаточной видимости.
Ближний свет фар
В зависимости от дорожных условий, в темное время суток могут использоваться фары ближнего или дальнего света.
Ближний свет фар обеспечивает освещение дорожного полотна на 50-60 метров перед автомобилем. Также фары освещают правую обочину.
Ближний свет не должен доставлять дискомфорта водителям встречных транспортных средств. Если же ваша машина ослепляет других автомобилистов, значит, фарам требуется регулировка.
В мире приняты две системы светораспределения потока – европейская и американская. Каждая из них имеет свои особенности в структуре и принципах формирования пучка.
Нить накала в фарах американских автомобилей располагается немного выше горизонтальной плоскости. Световой поток делится на две части, одна из которых освещает дорогу и обочину, а вторая направляется в сторону встречного автомобильного движения. Чтобы фары не слепили водителей, изменяется глубина отражателя, формирующего нижнюю часть светового пучка.
В европейских транспортных средствах нить накаливания расположена выше фокуса отражателя и заслонена специальным экраном, препятствующим попаданию светового потока на нижнюю полусферу. Благодаря такой системе фары европейского типа более комфортны для автомобилистов, едущих навстречу. Световой поток направляется вперед и вниз, непосредственно на дорожное покрытие перед автомобилем.
Дальний свет фар
Дальний свет фар отличается наибольшей интенсивностью и яркостью светового потока, выхватывая из темноты 200-300 метров дорожного полотна. Он обеспечивает максимальную дальность освещения дороги. Но использовать его можно только в том случае, если в зоне видимости перед автомобилем нет других машин: слишком яркий свет ослепляет водителей.
Снизить отрицательный эффект дальнего света помогает система адаптивного освещения, которая в качестве дополнительной функции устанавливается на некоторые современные автомобили.
Устройство фары
Вне зависимости от вида передних фар, можно выделить три основных элемента, обеспечивающих работу оптики.
Источник света
Источник света – главный элемент любой фары. Наиболее распространенным источником в передних блок-фарах являются галогенные лампы. Относительно недавно конкуренцию им составили ксеноновые лампы, а еще позже – светодиодные устройства.
Отражатель
Отражатель изготавливается из стекла или пластмассы с небольшим напылением алюминия. Главная задача элемента – отражать световые потоки, исходящие от источника, и усиливать их мощность. Направлять луч света в заданном направлении помогают корректоры и световые экраны.
По характеристикам отражатели можно разделить на три основных типа.
- Параболический отражатель. Самый доступный вариант, отличающийся своей статичной конструкцией. Фары с таким устройством нельзя корректировать, изменяя яркость, интенсивность и направление световых лучей.
- Рефлектор свободной формы. Имеет несколько зон, отражающих отдельные части светового пучка. Свет в таких фарах остается статичным, но при рассеивании отмечается гораздо меньшая светопотеря. Также свет фар с рефлектором свободной формы является более комфортным для других водителей.
- Эллипсоидный отражатель (линзовая оптика) – наиболее дорогой, но в то же время самый качественный вариант, исключающий светопотерю и ослепление других водителей. Рассеиваемый поток света усиливается с помощью эллиптического светоотражателя, а затем перенаправляется во второй фокус – специальную перегородку, вновь собирающую свет. От щитка поток повторно рассеивается в сторону линзы, которая собирает свет, усекая или перенаправляя его. Главный недостаток линзы в том, что при активной эксплуатации автомобиля ее стабильность может понизиться. Это, в свою очередь, приведет к неисправностям или светопотерям. Устранить недостаток можно будет только при помощи профессиональной корректировки линз, выполняемой в автосервисе.
Рассеиватель
Рассеивателем света в автомобиле является внешняя часть фары, выполненная из стекла или прозрачной пластмассы. На внутренней стороне рассеивателя располагается система линз и призм, размер которых может варьироваться от миллиметра до нескольких сантиметров. Основная задача данного элемента – защитить источник света от внешнего воздействия, рассеить пучок, направив поток в заданном направлении. Регулировать направление света помогает разная форма рассеивателей.
Виды источников света
В современных автомобилях можно выделить несколько видов фар в зависимости от применяемых источников света.
Лампы накаливания
Наиболее простой и доступный, но уже устаревший источник – это лампы накаливания. Их работу обеспечивает вольфрамовая нить, находящаяся в безвоздушной стеклянной колбе. Когда в лампу поступает напряжение, нить нагревается и от нее начинает исходить свечение. Однако при постоянной эксплуатации вольфрам имеет свойство испаряться, что в итоге приводит к разрыву нити. По мере развития новых технологий лампы накаливания не выдержали конкуренции и перестали использоваться в автомобильной оптике.
Галогенные лампы
Несмотря на то, что принцип работы галогенных ламп схож с лампами накаливания, срок службы галогенок – в разы дольше. Увеличивать продолжительность работы ламп, а также повышать уровень освещения помогают пары галогенного газа (йода или брома), закачанные внутрь лампы. Газ взаимодействует с атомами вольфрама на нити накаливания. Испаряясь, вольфрам циркулирует по колбе, а затем, соединяясь с нитью накаливания, вновь оседает на ней. Такая система позволяет продлить срок службы лампы до 1 000 часов и более.
Ксеноновые (газоразрядные) лампы
В ксеноновых лампах свет образуется благодаря нагреву газа под высоким напряжением. Однако розжиг и питание лампы может осуществляться только с помощью специального оборудования, увеличивающего итоговую стоимость оптики. Но затраты оправданы: ксеноновые фары способны прослужить 2 000 часов и более.
Наиболее часто в системе головного света используются би-ксеноновые фары, совмещающие в себе ближний и дальний свет.
Светодиодные лампы
Светодиоды – наиболее современный и набирающий популярность источник света. Срок службы таких ламп достигает 3 000 и более часов. При наименьшем потреблении энергии, светодиоды способны обеспечивать достаточный уровень освещенности. Такие лампы активно используются как во внешней, так и во внутренней системе освещения автомобиля.
В передних блок-фарах светодиоды стали применяться с 2007 года. Для обеспечения нужного уровня яркости света, в головные фары устанавливается сразу несколько сегментов светодиодных источников. В некоторых случаях передние фары могут включать в себя до двух-трех десятков светодиодов.
Инновационные разработки
Не исключено, что в будущем современные источники света будут вытеснены новыми разработками. Например, инновационной технологией являются лазерные фары, которые впервые были применены на автомобиле BMW i8. В качестве источника освещения в фаре применяется лазер, который светит на покрытую фосфором линзу. В результате образуется яркое свечение, направляемое отражателем на дорожное полотно.
Срок службы лазера сопоставим со светодиодами, но яркость и энергопотребление – в разы лучше.
Стоимость комплекта лазерных фар головного света начинается от 10 000 евро. Данная цена сопоставима со стоимостью бюджетного автомобиля.
Еще одна современная разработка – матричные фары, созданные на основе светодиодных источников света. В зависимости от дорожной обстановки автомобиль может автоматически настраивать работу каждой секции светодиодов в отдельности. Такая настройка помогает обеспечить отличное освещение даже в сложных условиях недостаточной видимости.
Способы управления головным светом
Способ включения передних блок-фар в автомобиле зависит от марки, модели и комплектации машины. В бюджетных вариантах предусмотрен ручной способ управления оптикой. Водитель использует специальный переключатель, который может быть установлен под рулем или на панели управления.
В более современных и дорогих моделях присутствует устройство, автоматически включающее свет фар при определенных условиях. Например, оптика может начинать работу в момент запуска двигателя. Иногда устройство включения фар объединено с датчиком дождя или специальными элементами, реагирующие на уровень освещенности.
Как и другие элементы автомобиля, передние блок-фары продолжают совершенствоваться. Они приобретают не только яркий и технологичный дизайн, но и улучшенные световые характеристики. Однако главная задача головных фар остается неизменной и заключается в обеспечении безопасности водителя, его пассажиров и других участников дорожного движения в темное время суток.