Из чего состоит фара – Фары — Энциклопедия журнала «За рулем»

Содержание

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ФАРЫ И ЛАМПЫ | Наука и жизнь

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

Наука и жизнь // Иллюстрации

В современном автомобиле можно насчитать более полусотни всевозможных ламп, лампочек и светодиодов. Часть из них предназначена для освещения дороги впереди и позади машины, другая часть — для обозначения габаритов, третья — для того, чтобы информировать окружающих о намерениях водителя, четвертая — для освещения салона, его закутков, панели приборов, багажника, моторного отсека, пятая — сигнальные лампы. Сегодня речь пойдет о лампах так называемого головного света — фарах.

Любая автомобильная фара состоит из корпуса, отражателя, рассеивателя и источника света, которым обычно служит лампа накаливания или газоразрядная лампа. Иногда отражатель, рассеиватель и источник света объединены в неразъемную конструкцию, называемую лампа-фара. Ее преимущество состоит в том, что раскаленная спираль находится в большом объеме газа, и за счет этого лампа лучше охлаждается. Кроме того, лампы-фары герметичны, поэтому у них не портится зеркальная поверхность отражателя и не загрязняется рассеиватель. Однако, когда такая лампа-фара перегорает, а это, увы, случается, приходится менять ее целиком. Стоит же такое изделие в пять-семь раз больше самой дорогой галогенной лампы для обычных фар.

Несмотря на большое разнообразие, все фары по конструкции можно разделить на две группы: с подвижным или неподвижным рассеивателем. К первой относятся знакомые всем автолюбителям фары «Жигулей» первой модели. У них корпус фар неподвижен относительно кузова, а отражатель с рассеивателем и лампой может наклонять ся вверх-вниз и поворачиваться вправо-влево. Направление светового пучка регулируется обычно двумя винтами, расположенными на корпусе фары снаружи. Кому хоть раз приходилось это делать, прекрасно знает, как трудно бывает провернуть тонкие, насмерть заржавевшие регулировочные винты на старой машине. В фарах с неподвижным рассеивателем направление светового потока тоже задается положением отражателя и лампы, но регулировочные винты защищены от грязи и воды, поскольку обычно находятся под капотом.

Ближний и дальний свет могут давать две разные фары или одна — с двухнитевой лампой. Нить дальнего света располагается в ней точно в фокусе отражателя и полностью открыта, а нить ближнего света находится чуть дальше фокуса и закрыта снизу небольшим металлическим экраном, поэтому свет от нее попадает только на верхнюю часть отражателя. Край экрана проецируется на дорогу как линия раздела «свет-тень». При такой схеме свет фар распределя ется по типу «тень выше, свет ниже» с вполне приемлемой освещенностью и в то же время не слишком ослепляет встречных водителей.

Сегодня используются в основном галогенные двухнитевые лампы, а лампы с инертными наполнителями практически забыты. Главное преимущество галогенных ламп заключается в том, что их внутренняя поверхность со временем не темнеет. Светоотдача у них выше, чем у обыкновенных, например, лампа категории R2 (такие используются в «жигулевских» фарах) при мощности 55/50 Вт (соответственно ближний и дальний свет) выдает световой поток в пределах 400-550 лм (люмен — единица светового потока), а близкая к ней по мощности галогенная лампа категории Н4 мощностью 60/55 Вт — в пределах 1000-1650 лм. Немаловажно и то, что по сроку службы галогенные лампы превосходят обычные почти вдвое.

Не так давно в автомобильные фары стали устанавливать ксеноновые газоразрядные лампы. Они весьма надежны и обладают еще большей светоотдачей (при электрической мощности 35-40 Вт световой поток достигает 3200 лм). Срок службы газоразрядных ламп — 1500 часов. Но чтобы они работали, автомобильных 12-ти вольт не хватает, нужны специальные электронные системы управления и преобразователи напряжения, дающие от 10 до 20 кВ.

Существуют две системы требований к автомобильным осветительным приборам — европейская и американская. Они включают требования к габаритным огням, сигналам поворотов и к нормам распределения света фар. По европейскому стандарту ближний свет фар должен иметь четкую границу света и тени. В странах с правосторонним движением эта граница слева горизонтальна, а справа — отклонена вверх на 15 градусов для освещения обочины. В американской системе светотеневая граница для ближнего света не обозначена. Требования же к распределению дальнего света в обеих системах почти одинаковы. В заключение приведем несколько советов по оснащению автомобиля световыми приборами и уходу за ними, которые помогут автолюбителям уверенно чувствовать себя на дороге в темное время.

• Самое серьезное внимание следует уделить регулировке фар. О том, как это делается, журнал уже рассказывал (см. «Наука и жизнь» № 4, 1999 г., статья «Перед дальней дорогой»).

• Для того, чтобы фары светили ярко, они должны быть чистыми. Даже небольшое загрязнение стекол может снизить освещенность дороги впереди автомобиля в три-четыре раза.

• Загрязненные фары следует мыть, а не протирать «всухую». Не только грубые, но и легкие царапины на стекле способны существенно снизить освещенность дороги.

•  Не стоит надевать на фары пластмассовые колпаки, они в два-три раза снижают световой поток и нарушают тепловой режим.

•  Не ставьте в фары цветные лампы (они бывают желтые, голубые и синие). Ничего, кроме уменьшения светоотдачи, цветное стекло не дает.

• Устанавливая в фару галогенную лампу, не касайтесь ее колбы. Легкий жировой налет от пальцев начнет пригорать и замутнит стекло. Нагар неизбежно ухудшит условия охлаждения лампы, и она в скором времени оплавится.

•  Не пытайтесь вставить в фару лампу, цоколь которой не подходит к гнезду в корпусе отражателя, установить ее точно не удастся. От тряски лампа неизбежно сместится, и фара будет светить неизвестно куда. Лучше найти подходящую лампу или переходник. Сейчас их выпускают.

• Проверьте герметичность фары после замены лампы. Если герметичность нарушена, на отражатель попадает грязь. А поскольку внутри работающей фары температура повышена, грязь пригорает. Очистить «внутренности» фары после этого невозможно, ее остается только менять.

• Не увлекайтесь лампами повышенной мощности. Некоторые автолюбители ставят на «Жигули» лампы мощностью 130/120 Вт. Они дают очень незначительное увеличение освещенности по сравнению со штатными лампами (при правильной регулировке фар), а последствия возникают самые нежелательные. Прежде всего, фары начинают перегреваться, от этого оплавляются лампы, идет коробление отражателей и выгорание их зеркального покрытия. Кроме того, подгорают и оплавляются контакты электропроводки и реле, возрастает нагрузка на генератор.

• Следите за состоянием контактов на проводах, ведущих к фарам. Особенно внимательно стоит отнестись к так называемому массовому проводу, соединяющему металлический корпус фары с кузовом. Даже незначительный слой окисла в месте крепления этого провода к кузову или корпусу фары существенно снижает силу света. Из-за этого фара может полностью отключиться.

• Не устанавливайте на автомобиль дополнительные мощные фары — они перегружают генератор. Помните, что их можно ставить только в определенных зонах, строго оговоренных в Правилах дорожного движения. Если вы все-таки решили поставить на машину дополнительные фары, обязательно подключайте их через реле. Стандартные отечественные реле подходят для любых импортных фар.

См. в номере на ту же тему

Автомобильное освещение появилось не сразу…

www.nkj.ru

Из чего состоит фара автомобиля — Все о Лада Гранта

Приборы освещения автомобиля, выполняют свою ответственную роль – от освещения дороги, до предупреждения других участников движения о наших намерениях (поворот, остановки и прочее). Приборы освещения можно условно разделить на две группы – передние фары и задние фонари. О фарах мы уже подробно писали здесь, а сейчас настало время поговорить о задних фонарях.

Итак, что особенного в задних фонарях, какими они должны быть и какие интересные технологии используют для их создания современные инженеры?

Приборы освещения автомобиля — задние фонари

По сути, главной функциональной обязанностью задних фонарей является информирование всех, едущих сзади участников движения о том, что мы планируем сделать, находясь за рулём – остановиться, повернуть, сдать назад и так далее.

Для этого существует набор специальных источников света, которые, как правило, объединены в один корпус.

В литературе такой блок именуют по-разному — задние комбинированные фонари, модуль задних фонарей или блок задних фонарей. Обычно в состав данного узла входят следующие приборы освещения:

  • габаритные огни;
  • стоп-сигналы;
  • сигнал заднего хода;
  • поворотники;
  • отражатели (световозвращатели).

Отдельно от блока устанавливают задний противотуманный фонарь и подсветку номерных знаков.

Конечно же, перечисленный нами набор, находящийся в одном корпусе, вовсе не является незыблемым правилом, потому как производители очень любят экспериментировать с дизайном и формой фонарей.

Из-за этого вышеупомянутые приборы освещения автомобиля могут и не быть в едином блоке, но находиться в задней части машины они должны в любом случае, так как это регламентировано на законодательном уровне во многих странах мира.

Давайте пройдёмся по каждому из перечисленных нами светотехнических приборов, чтобы разобраться, насколько они в действительности нужны.

Габаритные огни

В простонародии — габариты. Служат они, как можно догадаться, для обозначения транспортного средства на дороге, чтобы другие водители могли заранее увидеть наше авто, стоящее, к примеру, у обочины.

В задней части авто они расположены по обе стороны кузова, должны иметь красное свечение и, как правило, конструктивно объединены со стоп-сигналами.

Стоп-сигналы

В свою очередь стоп-сигналы также имеют красное свечение, но гораздо более интенсивное. Включаются они автоматически с нажатием на педаль тормоза.

Кстати, во многих странах обязательным условием является наличие дополнительного стоп-сигнала, который должен устанавливаться посередине кузова и выше линии основных фонарей.

Сигнал заднего хода

Следующий наш герой — сигнал заднего хода. Это огонь белого цвета, сигнализирующий о том, что у машины включилась задняя передача, и она начинает движение назад.

Поворотники

Функции поворотников, думаем, и так всем понятны. Единственное, что хотелось бы отметить – они должны быть жёлтого цвета, находиться по обе стороны кузова и сигнализировать о манёвре миганием с частотой от 60 до 120 раз в минуту.

Сейчас, практически на всех автомобилях, ставят дублеры поворотников (желтого цвета), сбоку на переднем крыле

Световозвращатели (катафоты)

Светоотражатели – важный элемент в тёмное время суток. Особенно, если транспортное средство припарковано и все огни, естественно, выключены. Отражатели при попадании на них светового потока эффективны на большой дистанции и заранее дают другим водителям знать, что впереди находится машина и нужно быть осторожными.

Дополнительный элемент — задние противотуманные фонари также является желательным элементом. Он имеет интенсивное красное свечение, нужное, для того чтобы обозначать себя в условиях тумана или плохой видимости. Дабы предотвратить путаницу со стоп-сигналом, противотуманку производители монтируют отдельно от блока фар, хотя единым правилом это не является.

Приборы освещения автомобиля в обязательном порядке включают в себя подсветку задних номерных знаков. Она должна быть белого цвета и качественно покрывать площадь всего номерного знака. Включается данный элемент светотехнического оборудования автоматически вместе с габаритными огнями.

Современные технологии и фонари авто

Наш рассказ о задних фонарях был бы неполным без описания технологий, к которым прибегают автопроизводители для их изготовления.

Долгое время единственным возможным источником света в этих приборах освещения автомобиля были обычные лампочки накаливания. Это накладывало значительные ограничения на дизайн фонарей, да и в целом с ними связаны многие проблемы – низкая надёжность, инерционность (время включения лампы составляет около 200 мс) и так далее.

С бурным развитием полупроводниковых технологий у автопроизводителей появились более широкие возможности для изготовления светотехнического оборудования. Речь, конечно же, идёт о светодиодах.

Во-первых, они имеют гораздо более длительный срок эксплуатации, во-вторых – малое энергопотребление, в-третьих – время их включения составляет всего 1 мс.

Эти факторы, а также возможности, которые открылись перед дизайнерами – ведь можно создать из светодиодов любой рисунок, форму или узор, практически полностью на данный момент вытеснили лампы накаливания из конструкции задних фонарей.

Помимо этого, разработчики автомобильных фар всё чаще используют оптоволокно для создания оригинальных эффектов – полосы, кольца, различные геометрические формы. Световоды из поликарбоната (РС) или полиметилметакрилата (РММА) создают равномерное свечение по всей длине волокна, при этом источник света может находиться с одной из сторон, где-то в глубине узла.

Друзья, приятно, что вы выбрали именно наш блог для того, чтобы углубить свои знания в автомобильной технике.

Оставайтесь с нами, и мы порадуем вас огромным количеством интересных и полезных статей о машинах и о всём, что с ними связано.

Кандидат технических наук Д. ЗЫКОВ.

В современном автомобиле можно насчитать более полусотни всевозможных ламп, лампочек и светодиодов. Часть из них предназначена для освещения дороги впереди и позади машины, другая часть — для обозначения габаритов, третья — для того, чтобы информировать окружающих о намерениях водителя, четвертая — для освещения салона, его закутков, панели приборов, багажника, моторного отсека, пятая — сигнальные лампы. Сегодня речь пойдет о лампах так называемого головного света — фарах.

Любая автомобильная фара состоит из корпуса, отражателя, рассеивателя и источника света, которым обычно служит лампа накаливания или газоразрядная лампа. Иногда отражатель, рассеиватель и источник света объединены в неразъемную конструкцию, называемую лампа-фара. Ее преимущество состоит в том, что раскаленная спираль находится в большом объеме газа, и за счет этого лампа лучше охлаждается. Кроме того, лампы-фары герметичны, поэтому у них не портится зеркальная поверхность отражателя и не загрязняется рассеиватель. Однако, когда такая лампа-фара перегорает, а это, увы, случается, приходится менять ее целиком. Стоит же такое изделие в пять-семь раз больше самой дорогой галогенной лампы для обычных фар.

Несмотря на большое разнообразие, все фары по конструкции можно разделить на две группы: с подвижным или неподвижным рассеивателем. К первой относятся знакомые всем автолюбителям фары «Жигулей» первой модели. У них корпус фар неподвижен относительно кузова, а отражатель с рассеивателем и лампой может наклонять ся вверх-вниз и поворачиваться вправо-влево. Направление светового пучка регулируется обычно двумя винтами, расположенными на корпусе фары снаружи. Кому хоть раз приходилось это делать, прекрасно знает, как трудно бывает провернуть тонкие, насмерть заржавевшие регулировочные винты на старой машине. В фарах с неподвижным рассеивателем направление светового потока тоже задается положением отражателя и лампы, но регулировочные винты защищены от грязи и воды, поскольку обычно находятся под капотом.

Ближний и дальний свет могут давать две разные фары или одна — с двухнитевой лампой. Нить дальнего света располагается в ней точно в фокусе отражателя и полностью открыта, а нить ближнего света находится чуть дальше фокуса и закрыта снизу небольшим металлическим экраном, поэтому свет от нее попадает только на верхнюю часть отражателя. Край экрана проецируется на дорогу как линия раздела «свет-тень». При такой схеме свет фар распределя ется по типу «тень выше, свет ниже» с вполне приемлемой освещенностью и в то же время не слишком ослепляет встречных водителей.

Сегодня используются в основном галогенные двухнитевые лампы, а лампы с инертными наполнителями практически забыты. Главное преимущество галогенных ламп заключается в том, что их внутренняя поверхность со временем не темнеет. Светоотдача у них выше, чем у обыкновенных, например, лампа категории R2 (такие используются в «жигулевских» фарах) при мощности 55/50 Вт (соответственно ближний и дальний свет) выдает световой поток в пределах 400-550 лм (люмен — единица светового потока), а близкая к ней по мощности галогенная лампа категории Н4 мощностью 60/55 Вт — в пределах 1000-1650 лм. Немаловажно и то, что по сроку службы галогенные лампы превосходят обычные почти вдвое.

Не так давно в автомобильные фары стали устанавливать ксеноновые газоразрядные лампы. Они весьма надежны и обладают еще большей светоотдачей (при электрической мощности 35-40 Вт световой поток достигает 3200 лм). Срок службы газоразрядных ламп — 1500 часов. Но чтобы они работали, автомобильных 12-ти вольт не хватает, нужны специальные электронные системы управления и преобразователи напряжения, дающие от 10 до 20 кВ.

Существуют две системы требований к автомобильным осветительным приборам — европейская и американская. Они включают требования к габаритным огням, сигналам поворотов и к нормам распределения света фар. По европейскому стандарту ближний свет фар должен иметь четкую границу света и тени. В странах с правосторонним движением эта граница слева горизонтальна, а справа — отклонена вверх на 15 градусов для освещения обочины. В американской системе светотеневая граница для ближнего света не обозначена. Требования же к распределению дальнего света в обеих системах почти одинаковы. В заключение приведем несколько советов по оснащению автомобиля световыми приборами и уходу за ними, которые помогут автолюбителям уверенно чувствовать себя на дороге в темное время.

• Самое серьезное внимание следует уделить регулировке фар. О том, как это делается, журнал уже рассказывал (см. «Наука и жизнь» № 4, 1999 г., статья «Перед дальней дорогой»).

• Для того, чтобы фары светили ярко, они должны быть чистыми. Даже небольшое загрязнение стекол может снизить освещенность дороги впереди автомобиля в три-четыре раза.

• Загрязненные фары следует мыть, а не протирать «всухую». Не только грубые, но и легкие царапины на стекле способны существенно снизить освещенность дороги.

• Не стоит надевать на фары пластмассовые колпаки, они в два-три раза снижают световой поток и нарушают тепловой режим.

• Не ставьте в фары цветные лампы (они бывают желтые, голубые и синие). Ничего, кроме уменьшения светоотдачи, цветное стекло не дает.

• Устанавливая в фару галогенную лампу, не касайтесь ее колбы. Легкий жировой налет от пальцев начнет пригорать и замутнит стекло. Нагар неизбежно ухудшит условия охлаждения лампы, и она в скором времени оплавится.

• Не пытайтесь вставить в фару лампу, цоколь которой не подходит к гнезду в корпусе отражателя, установить ее точно не удастся. От тряски лампа неизбежно сместится, и фара будет светить неизвестно куда. Лучше найти подходящую лампу или переходник. Сейчас их выпускают.

• Проверьте герметичность фары после замены лампы. Если герметичность нарушена, на отражатель попадает грязь. А поскольку внутри работающей фары температура повышена, грязь пригорает. Очистить «внутренности» фары после этого невозможно, ее остается только менять.

• Не увлекайтесь лампами повышенной мощности. Некоторые автолюбители ставят на «Жигули» лампы мощностью 130/120 Вт. Они дают очень незначительное увеличение освещенности по сравнению со штатными лампами (при правильной регулировке фар), а последствия возникают самые нежелательные. Прежде всего, фары начинают перегреваться, от этого оплавляются лампы, идет коробление отражателей и выгорание их зеркального покрытия. Кроме того, подгорают и оплавляются контакты электропроводки и реле, возрастает нагрузка на генератор.

• Следите за состоянием контактов на проводах, ведущих к фарам. Особенно внимательно стоит отнестись к так называемому массовому проводу, соединяющему металлический корпус фары с кузовом. Даже незначительный слой окисла в месте крепления этого провода к кузову или корпусу фары существенно снижает силу света. Из-за этого фара может полностью отключиться.

• Не устанавливайте на автомобиль дополнительные мощные фары — они перегружают генератор. Помните, что их можно ставить только в определенных зонах, строго оговоренных в Правилах дорожного движения. Если вы все-таки решили поставить на машину дополнительные фары, обязательно подключайте их через реле. Стандартные отечественные реле подходят для любых импортных фар.

Сегодня в это сложно поверить, но на первых автомобилях устройств, которые сейчас официально именуются «световыми приборами», не было вовсе! Езда на «самобеглых экипажах» во времена Готтлиба Даймлера и Карла Бенца была весьма рискованным занятием и в светлое время суток. А уж о том, чтобы ездить ночью, мало кто помышлял.

Фото: Oldmotor.com; Media.daimler.com

Однако с началом эры массового распространения автомобилей проблему освещения дороги непосредственно перед движущейся машиной решать было просто необходимо.

«Керосинки»

Первые автомобильные фары представляли собой просто-напросто керосиновые лампы. Их главными преимуществами на тот момент была простая, как правда, конструкция, а также возможность максимальной унификации со светильниками, массово распространенными в быту.

На этом, однако, все плюсы «керосинок» для автомобилиста заканчивались, поскольку со своей основной задачей такие фары справлялись отвратительно. Они не столько освещали путь перед машиной, сколько обозначали ее присутствие на дороге. На автомобилях тех лет применялись также масляные светильники, и по эффективности они соответствовали «керосинкам». Замена им была разработана весьма быстро.

С паровоза на автомобиль

В 1896 году, всего через 10 лет после того, как Карл Бенц получил патент на свой первый автомобиль, авиаконструктор Луи Блерио предложил использовать на машинах ацетиленовые фары. Аналогичной конструкции прожекторы активно применялись в то время на… паровозах!

Фото: Tomislav Medak/Wikipedia.org

Дорогу такие фары освещали уже вполне сносно, но активное их использование сопровождалось для водителя «танцами с бубном». Чтобы включить головной свет, нужно было открыть кран подачи ацетилена, затем открыть стеклянные колпаки самих фар и, наконец, зажечь спичкой горелки. Ацетилен при этом вырабатывался прямо на ходу: в отдельном баке, разделенном на два отсека, в который перед поездкой нужно было засыпать карбид кальция и залить воду.

Ацетиленовые светильники, к слову, применяются до сих пор. Например, на расположенных в отдаленных районах маяках – в случае, если для них невозможно или невыгодно вести отдельную линию электропередачи или ставить автономный генератор.

Плюс электрификация всех авто

Хорошо знакомые нам электрические фары стали широко применяться на автомобилях с начала 20-х годов XX века. Впрочем, на моделях класса «люкс» их начали использовать даже раньше: с середины 10-х гг. – практически сразу после изобретения. Одними из первых электрофары в стандартной комплектации получили Cadillac Model 30 и легендарный Rolls-Royce Silver Ghost.

По сути, первые подобные фары представляли собой электрические прожекторы, и с основной своей задачей они, естественно, справлялись на ура. Возникла, однако, другая проблема: водители, ехавшие ночью встречными курсами, нещадно ослепляли друг друга. Так появились первые корректоры фар, причем разных типов: рычажные, тросовые, гидравлические. Некоторые производители выводили на переднюю панель рычажок реостата, которым водитель мог отрегулировать яркость ламп.

До чего дошел прогресс…

На первый взгляд современные автомобильные фары далеко «уехали» от прожекторов начала 20-х. Отчасти это действительно так, но… Как говорят в Одессе, вы будете смеяться: в целом конструктивная схема фар головного света и сегодня остается той же! Они по сию пору состоят из корпуса, отражателя, рассеивателя и лампы – источника света.

Прогресс, однако, на месте не стоит, и в рамках этой нехитрой принципиальной схемы конструкция автомобильной фары регулярно дополнялась важными элементами, делавшими ее все более функциональной, долговечной, удобной и безопасной в использовании.

Так, в 1919 году компания Bosch представила лампу с двумя нитями накаливания. Вкупе с изобретенным к тому временем рассеивателем это был важный шаг на пути решения проблемы, над которой бились конструкторы все предыдущие десятилетия: как эффективно освещать дорогу и при этом не слепить встречных?

В середине 50-х французская фирма Cibie предложила революционное по тем временам решение, применяемое до сих пор. Идея состояла в создании асимметричного пучка света, чтобы со стороны водителя фары светили ближе, чем со стороны пассажира. С 1957 года подобное распределение света входит во все европейские технические регламенты для автомобилей массового производства.

В 1962 году компания Hella представила первую автомобильную галогенную лампу. Колба такой лампы заполняется галогенидами – газообразными соединениями йода или брома, препятствующими активному испарению вольфрама с нити накаливания. В итоге светоотдача «галогенки» выросла в полтора раза по сравнению с лампами прежних поколений, ресурс – сразу вдвое, снизилась теплоотдача, да еще и сама лампа стала гораздо компактнее! Галогенные лампы до сих пор остаются «золотым стандартом» в области автомобильной светотехники.

Citroen AMI: один из первых в мире серийных автомобилей с прямоугольными фарами.

Примерно в те же годы стали производиться автомобили с фарами прямоугольной формы. Затем, с внедрением технологий компьютерного моделирования, конструкторы получили возможность создавать комбинированные рефлекторы сложной формы: с делением на сегменты, каждый из которых по-разному фокусирует световой пучок.

В 1993 году Opel впервые применил на массовом автомобиле (модель Omega) пластиковый поликарбонатный рассеиватель. Это улучшило светопропускание фары и радикально снизило ее общую массу: почти на килограмм.

В конце 90-х – начале 2 000-х началось широкое применение так называемых поворотных фар, световой пучок в которых направлялся вправо/влево вслед за соответствующим поворотом рулевого колеса. Первые эксперименты в этом направлении начались практически сразу после изобретения электрических фар. Однако вскоре попали чуть ли не под законодательный запрет: технологии того времени не позволяли менять направление светового потока так быстро, как это было необходимо во время движения автомобиля.

Довести идею до ума одной из первых смогла компания Citroen при технической поддержке уже упомянутой фирмы Cibie. Первые поворотные фары дальнего света появились в 1968 году на легендарной модели DS.

К слову, сегодня функция освещения траектории движения в повороте отнюдь не всегда реализуется за счет поворачивающегося прожектора. На недорогих машинах эта задача возлагается на дополнительные боковые лампочки или «противотуманки».

Opel Signum (слева) и рентген-схема его поворотных фар головного света.

Впрочем, даже самый «продвинутый» вариант поворотного света – комбинированный, при котором на малых скоростях включаются боковые лампы, а на высоких – поворачивающиеся прожекторы, – перестал быть уделом моделей класса «Люкс». Такие фары доступны и на автомобилях гольф-класса. Хотя опция эта – отнюдь не дешевая…

В настоящее же время мы наблюдаем, по сути дела, закат «карьеры» лампы накаливания как основного источника света в автомобильных фарах. Эффектную точку в ней призваны поставить газоразрядные лампы. Более известные широкой публике как ксеноновые.

Даже в самом простом варианте использования ксенона – в качестве заполнителя колбы лампы накаливания – эффективность освещения существенно возрастает, а световой поток приближается по спектру к солнечному излучению.

Максимальной же эффективности работы традиционных фар можно добиться при использовании ксеноновых газоразрядных ламп, в которых светится не вольфрамовая нить, а сам газ при подаче высокого напряжения. «Ксенон» потребляет значительно меньше энергии, светит вдвое ярче обычных «галогенок», а служит при этом гораздо дольше за счет принципиального отсутствия хрупкой нити.

Первым серийным автомобилем с ксеноновыми газоразрядными лампами (производства Bosch) стал BMW 750iL 1991 модельного года.

«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.

Фото: компания Hella

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!

o-ladagranta.ru

Автомобильные фары. Устройство и принцип работы.

Чем ксеноновые лампы фар отличаются от галогенных? Кто впервые применил в автомобиле лампы накаливания? Какими бывают «адаптивные» фары? Мы решили проследить весь путь эволюции автомобильных систем освещения — от ацетиленовых горелок до новейших «умных» головных систем, в которых лучи от светодиодов будут освещать дорогу по командам системы навигации.

До лампочки
До лампочки были свечи. Или масляные горелки. Но светили они настолько слабо, что ночью автомобиль было проще оставить дома, чем путешествовать «на ощупь».

Первым источником автомобильного света стал газ ацетилен — использовать его для освещения дороги в 1896 году предложил летчик и авиаконструктор Луи Блерио. Запуск ацетиленовых фар — целый ритуал. Сначала требуется открыть краник ацетиленового генератора, чтобы вода закапала на карбид кальция, который находится на дне «бочонка». При взаимодействии карбида с водой образуется ацетилен, который по резиновым трубкам поступает к керамической горелке, что находится в фокусе отражателя. Теперь шофер должен открыть стекло фары, чиркнуть спичкой — и пожалуйста, в светлый путь. Но максимум через четыре часа придется остановиться — для того, чтобы вновь открыть фару, вычистить ее от копоти и заправить генератор новой порцией карбида и воды.

Однако светили карбидные фары на славу. Например, созданные в 1908 году Вестфальской металлопромышленной компанией (так в то время называлась Hella) ацетиленовые фары освещали до 300 метров пути! Столь высокого результата удалось достичь благодаря использованию линз и параболических рефлекторов. Кстати, сам параболический отражатель еще в 1779 году изобрел Иван Петрович Кулибин — тот самый Кулибин, который создал трехколесную «самокатку» с маховиком и с прообразом коробки передач.

Первая автомобильная лампа накаливания была запатентована еще в 1899 году французской фирмой Bassee & Michel. Но вплоть до 1910 года лампы с угольной нитью накаливания были ненадежными, очень неэкономичными и требовали тяжелых батарей увеличенного размера, которые к тому же зависели от станций подзарядки: автомобильных генераторов подходящей мощности еще не существовало. И тут произошел переворот в «осветительных» технологиях — нити накаливания стали делать из тугоплавкого вольфрама (температура плавления 3410°С), который не «выгорал». Первым серийным автомобилем с электрическим светом (а еще — с электрическим стартером и зажиганием) стал Cadillac Model 30 Self Starter («самозапускающийся») 1912 года. Уже через год 37% американских автомобилей имели электроосвещение, а еще через четыре — 99%! С разработкой подходящей динамомашины исчезла и зависимость от зарядных станций.

Кстати, если вы думаете, что лампу накаливания изобрел Томас Альва Эдисон, то это не совсем так. Да, именно Эдисон всерьез занялся лампочками, когда газ в его мастерской отключили за неуплату. И именно Эдисон в 1880 году представил исчерпывающее обоснование того, что следует использовать лампы с угольной нитью накаливания, помещенной в безвоздушное пространство стеклянного шара. Эдисон придумал и цоколь. Но базовая конструкция лампы накаливания принадлежит русскому электротехнику Александру Николаевичу Лодыгину, уроженцу Тамбовской губернии. Свою разработку он представил на шесть лет раньше. Более того, исторические документы упоминают некоего немецкого часовщика Генриха Гебеля, который сумел с помощью электричества раскалить до свечения обугленное бамбуковое волокно, вставленное в стеклянную колбу, аж 150 лет назад, в 1854 году. Вот только на патент у Гебеля банально не хватило денег…

Ослепительные идеи
Впервые проблема ослепления встречных водителей возникла с появлением карбидных фар. Боролись с ней по-разному: перемещали рефлектор, выводя из его фокуса источник света, с той же целью двигали саму горелку, а также ставили на пути света различные шторки, заслонки и жалюзи. А когда в фарах засветилась лампа накаливания, в электрическую цепь при встречных разъездах даже включали добавочные сопротивления, снижавшие накал нити. Но лучшее решение предложила фирма Bosch, в 1919 году создавшая лампу с двумя нитями накаливания — для дальнего и ближнего света. К тому времени уже был придуман рассеиватель — покрытое призматическими линзами стекло фары, отклоняющее свет лампы вниз и по сторонам. С тех пор перед конструкторами стоят две противоположные задачи: максимально осветить дорогу и не допустить ослепления встречных водителей.

Увеличить яркость ламп накаливания можно, подняв температуру нити. Но при этом вольфрам начинает интенсивно испаряться. Если внутри лампы вакуум, то атомы вольфрама постепенно оседают на колбе, покрывая ее изнутри темным налетом. Решение проблемы нашли во время Первой мировой войны: с 1915 года лампы стали заполнять смесью аргона и азота. Молекулы газов образуют своебразный «барьер», препятствующий испарению вольфрама. А следующий шаг был сделан уже в конце 50-х годов: колбу стали наполнять галогенидами, газообразными соединениями йода или брома. Они «связывают» испаряющийся вольфрам и возвращают его на спираль. Первую галогенную лампу для автомобиля представила в 1962 году Hella — «регенерация» нити позволила поднять рабочую температуру с 2500 К до 3200 К, что увеличило светоотдачу в полтора раза, с 15 лм/Вт до 25 лм/Вт. При этом ресурс ламп вырос вдвое, теплоотдача снизилась с 90% до 40%, а размеры стали меньше (галогенный цикл требует близости нити и стеклянной «оболочки»).

А главный шаг в решении проблемы ослепления был сделан в середине 50-х — французская фирма Cibie в 1955 году предложила идею асимметричного распределения ближнего света для того, чтобы «пассажирская» обочина освещалась дальше «водительской». И через два года «асимметричный» свет в Европе был узаконен.

Де_формация
На протяжении многих лет фары оставались круглыми — это наиболее простая и дешевая в изготовлении форма параболического отражателя. Но порыв «аэродинамического» ветра сначала «задул» фары в крылья автомобиля (впервые интегрированные фары появились у Pierce-Arrow в 1913 году), а затем превратил круг в прямоугольник (прямоугольными фарами оснащался уже Citroen AMI 6 1961 года). Такие фары были сложнее в производстве, требовали больше подкапотного пространства, но вместе с меньшими вертикальными габаритами имели большую площадь отражателя и увеличенный светопоток.

Чтобы заставить такую фару ярко светить при меньших габаритах, следовало придать параболическому отражателю (в прямоугольных фарах — усеченный параболоид) еще большую глубину. А это было чересчур трудоемко. В общем, привычные оптические схемы для дальнейшего развития не годились. Тогда английская фирма Lucas предложила использовать «гомофокальный» отражатель — комбинацию двух усеченных параболоидов с разными фокусными расстояниями, но с общим фокусом. Одним из первых новинку примерил Austin-Rover Maestro в 1983 году. В том же году фирма Hella представила концептуальную разработку — «трехосные» фары с отражателем эллипсоидной формы (DE, DreiachsEllipsoid). Дело в том, что у эллипсоидного отражателя сразу два фокуса. Лучи, выпущенные галогенной лампой из первого фокуса, собираются во втором, откуда направляются в собирающую линзу. Такой тип фар называют прожекторным. Эффективность «эллипсоидной» фары в режиме ближнего света превосходила «параболическую» на 9% (обычные фары отправляли по назначению лишь 27% света) при диаметре всего в 60 миллиметров. Эти фары предназначались для противотуманного и ближнего света (во втором фокусе размещался экран, создающий асимметричную светотеневую границу). А первым серийным автомобилем с «трехосными» фарами стала «семерка» BMW в конце 1986 года. Еще через два года эллипсоидные фары стали просто супер! Точнее — Super DE, как называла их Hella. На этот раз профиль отражателя отличался от чисто эллипсоидной формы — он был «свободным» (Free Form), рассчитанным таким образом, чтобы основная часть света проходила над экраном, отвечающим за ближний свет. Эффективность фар возросла до 52%.

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» многофокусного 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 Opel Omega — 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…


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 Hella), 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 Valeo, 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 Hella оснастила «трешку» BMW Cabrio 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 Hella, 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 Cibie. 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, Audi A8 (первое применение) и Porsche Cayenne. 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 BMW, и Mercedes, и Lexus, и даже Opel Astra. 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 Opel Signum.

Но, пожалуй, самая интересная из разработок — это VARILIS: система, которую Hella разрабатывает вместе с несколькими автопроизводителями. Сокращение расшифровывается как Variable Intelligent lighting system. Одна из вариаций — система VarioX, которая позволяет фаре работать в пяти режимах света. Для этого в «ксеноновом» прожекторе вместо экрана, включающего ближний свет, находится цилиндр сложной формы. Смена режимов света происходит при вращении цилиндра. Так, например, в городе фары светят близко, но широко, а на трассе ближний свет немного изменяет форму пучка — для большей дальнобойности. Ожидается, что к серийному производству VarioX будет готов в 2006 году. А чуть позже европейские правила позволят связать фары с системой GPS. Одной из первых такую разработку представила BMW в 2001 году. Вспомните концепт-кар X-Coupe с асимметричным дизайном. Фары у него поворачивались по команде GPS-навигатора с учетом скорости движения, угла поворота руля и бокового ускорения. А еще навигационная система позволит «предугадывать» повороты и давать команду на автоматическое изменение светораспределения, скажем, при пересечении английской границы — ведь система VarioX позволяет и это!

А следующий шаг — объединение головного света и систем ночного видения. Но это — тема отдельного разговора…


Америка — Европа
Подход к системам освещения в Старом Свете и за океаном различается кардинально. Начнем с того, что американские законы вплоть до 1975 года запрещали использование фар не круглой формы и галогенных ламп! Причем в Штатах лампа и фара были объединены в одно целое — лампы-фары за океаном использовали с 1939 года. Преимущество у таких приборов было одно — герметичность лампы-фары позволяла покрывать поверхность рефлектора серебром, отражающая способность которого достигает 90% (против 60% у распространенных в те времена хромированных рефлекторов). Но менять лампу-фару, естественно, приходилось целиком.

А главное отличие — в Европе с 1957 года принято асимметричное светораспределение с лучшим освещением «пассажирской» обочины и с четкой светотеневой границей. Но в Америке использование фар с границей света и тени разрешили только с 1997 года. Разрешили, но не потребовали! Свет «американских» фар распределяется почти симметрично, вовсю ослепляя встречных водителей. К тому же американцы регулируют фары только по вертикали. А еще в США и Канаде отсутствует единый порядок сертификации приборов освещения. Каждый производитель лишь гарантирует соответствие своих фар федеральному стандарту по безопасности движения транспортных средств (FMVSS), а подтверждать это приходится, например, в случае аварии по вине световых приборов. Лампочка противотуманной фары

Предполагается, что официально импортируемые из США автомобили проходят проверку на соответствие европейским нормам. «Американские» фары маркируются аббревиатурой DOT (Department Of Transport, Министерство транспорта), а «европейские» — буквой «Е» в кружочке с цифрой-кодом страны, где фара одобрена для использования (Е1 — Германия, Е2 — Франция, и т.д.).

Следует учесть, что при прохождении техосмотра в России «американские» фары и головная оптика «праворульных» машин могут создать проблемы, так как нормативный документ, ГОСТ Р 51709–2001, регламентирует «левоасимметричное» распределение света и четкую светотеневую границу.
Н1 — D2: ход конем

Автомобильные лампы отличаются, как правило, конструкцией цоколя и светоотдачей. Например, в двухфарных системах чаще всего используются лампы Н4 — с двумя нитями накаливания, для дальнего и для ближнего света. Их световой поток — 1650/1000 лм. В «противотуманках» светят лампы Н8 — однонитевые, со светопотоком в 800 лм. Другие однонитевые лампы Н9 и НВ3 могут обеспечивать только дальний свет (светопоток 2100 и 1860 лм соответственно). А «универсальные» однонитевые лампы Н7 и Н11 могут использоваться и для ближнего, и для дальнего света — в зависимости от того, в каком отражателе они установлены. И как всегда, качество лампы зависит от конкретного производителя, оборудования, концентрации и типов газов (например, лампы Н7 и Н9 иногда заполняют не галогенами, а ксеноном).

У газоразрядного «ксенона» другие обозначения. Первыми ксеноновыми лампами были приборы с индексами D1R и D1S — они были объединены с модулем зажигания. А за индексами D2R и D2S скрываются газоразрядные лампы второго поколения (R — для «отражающей» оптической схемы, S — для прожекторной).

sanekua.ru

Фара — Википедия. Что такое Фара

Фа́ра (от греческого «Фарос») — источник направленного света, установленный спереди на транспортном средстве, предназначенный для освещения окружающей местности, дороги.
Количество фар может колебаться от одной (мотоцикл, мопед, велосипед), до нескольких десятков (крупный авиалайнер). Её мощность может колебаться от единиц ватт (фара велосипеда) до нескольких киловатт (на локомотивах и речных судах)[уточнить].

Конструкция

Фара состоит из источника света, отражателя (рефлектора), рифлёного стекла (рассеивателя света) и корпуса с держателем (креплением). Источник света (лампа накаливания, светодиодная, металлогалогенная лампа, ксеноновая, галогеновая лампа) обычно имеет регулируемую/переключаемую мощность. В лампах накаливания это обычно наличие двух нитей накаливания: дальний свет даёт нить большой мощности (либо одновременное включение обеих), расположенная в фокусе отражателя, ближний свет даёт нить малой мощности, как правило, смещенная от фокуса отражателя вперед (например двухнитевая лампа h5).

Практически любое транспортное средство оборудуется фарами (в случае двух фар они должны располагаться симметрично продольной оси транспортного средства). На многих автомобилях есть противотуманные фары. Специальные автомобили имеют фары-искатели, которые могут поворачиваться в различных направлениях (прожектор). На тракторах и других рабочих транспортных средствах фары устанавливают также сзади, для возможности наблюдать за прицепными машинами и орудиями.

Большую популярность на обычных серийных автомобилях у производителей автомобилей набирают фары головного света, использующие в виде источника света сверхъяркие светодиоды. Большим плюсом светодиодов является сверхнизкое энергопотребление и очень большой ресурс работы, составляющий от 30000 до 100000 часов. К примеру, у обычной автомобильной галогенной лампы ресурс равен 2000 часов.

Серийные машины на которые авто-производитель устанавливает светодиодные фары головного света:

  • Lexus LS600h
  • Lexus RX 450h
  • Toyota Prius от 2010 г.в.
  • Cadillac Escalade Platinum
  • Audi R8

Автомобильные

Светотехника в автомобилях — совокупность приборов освещения на автотранспорте, применяемых для освещения территории около транспортного средства и обозначения транспортного средства для других участников движения. Светотехникой являются фары, подфарники, прожекторы, габаритные огни, стоп-огни, дневные ходовые огни, указатели направления поворота, лампы заднего хода, противотуманные фары и фонари, а также лампы освещения номерного знака.

  • Фары и подфарники на автомобиле ВАЗ-2106, работающие в режиме ближнего света

  • Повторитель указателя поворота на автомобиле ВАЗ-2106

  • Задний блок-фонарь на ВАЗ-2106, работающий в режиме габаритного огня

Устройство

В общем случае фара состоит из излучателя, рассеивателя, отражателя и корпуса.

Излучатель

Излучатель является источником света в фаре. Существует несколько типов излучателей.

  1. Лампа накаливания. Традиционный излучатель. Внутри стеклянной колбы создан вакуум, внутри которого вольфрамовая нить нагревается электрическим током до 2000С. Работают 500 – 1000 часов.
  2. Галогенная лампа. Стеклянная колба заполнена буферным галогенным газом – иодом или бромом. Благодаря галогенам работает до 4000 часов.
  3. Газоразрядная лампа (HID). В колбе из расплавленного кварца или оксида алюминия нагретый газ (ксенон) излучает свет. Работает до 25 000 часов.
  4. Светодиоды (LED). Работают на основе заполнения электронами пустых «дырок» в полупроводнике с выделением фотона. Многократное выделение фотонов приводит к свечению. Энергоэкономичны. Работают до 50 000 часов.

Рассеиватель

Бывает двух видов: с рисунком и прозрачным покрытием.

  1. Рассеиватель «с рисунком». Оптические элементы – углубления и засечки на линзе, рассеивают частично поляризованный отражателем свет, чтобы получить нужный угол освещения дороги. Изготавливались из стекла и пластика. Конструкция устарела и сейчас используется крайне редко.
  2. Рассеиватель с прозрачным покрытием. Не имеет оптических элементов. Используется для 3 типов фар: с ксеноновыми лампами, с дополнительной рассеивающей линзой, для фар свободной формы. Основная функция – защищать лампу от грязи и воды. Изготавливаются из стекла или пластика. Пластик имеет ряд преимуществ: более прочный, более легкий, из пластика легче сделать фару любого дизайна.

Отражатель

Источник света излучает неполяризованный свет, лучи которого не имеют одного направления, а испускаются во все стороны. Отражатель собирает лучи и направляет его в сторону дороги. Внутренняя поверхность сделана из латуни, пластика или стекла и покрыта отражающим слоем серебра, хрома или алюминия.

Корпус

В нем находятся все компоненты фары – источник, отражатель, провода и т.д. Устанавливается в кузов автомобиля. Защищает лампу от перегрева, влажности и механических повреждений. Обычно изготавливается из термопластика.

Маркировка автомобильных фар

На автомобили устанавливают фары с применением следующих типов источников света:

  • Лампы накаливания: «C» — ближнего, «R» — дальнего, «CR» — двухрежимного света (ближний и дальний).[1]
  • Буква H на фаре это обозначения категории лампы, к примеру: h2,h4,h5, h5-1,h5-3 h2, h3, h5, H7, H9, h21, h25, HB3, HB4, HB5.
  • В США фары маркируются аббревиатурой «DOT» (Department Of Transport/Министерство транспорта), а «европейские» – буквой «Е» в кружочке с цифрой — кодом страны, где фара одобрена для использования («Е1» – Германия, «Е2» – Франция, и т.д.). Маркировка на фарах «HB» – «1, 2, 3, 4 …» свидетельствуют об их соответствии американским стандартам. Устанавливаются фары с такой маркировкой, как правило, на американские и некоторые японские автомобили. Особенность этих ламп – необычная конструкция цоколя.

«HB1» и «HB2» – это двухнитевые лампы для американских машин, «HB3» и «HB4» – однонитевые. Однонитевые лампы «НВ3» обеспечивают только дальний свет, «HB4» – ближний свет. Маркировка «HB3» и «HB4» обозначает тип света дальний и ближний соответственно.

Обратим внимание на маркировку самих ламп. Лампы с индексами «D1R» и «D1S» – это первое поколение газоразрядных ламп, они объединены с модулем зажигания.

«R» – для рефлекторной (отражающей) оптической схемы, «S» – для прожекторной (линзовой) оптики. «D2R» и «D2S» – газоразрядные лампы второго поколения («R» – для рефлекторной оптической схемы, «S» – для прожекторной).

Маркировка лампы «HR» и «HS» обозначает: «H» – галогенная лампа (Halogen), буквы «R» и «S» для рефлекторной и прожекторной оптических схем соответственно. Исходя из этого, маркировка фар «Навика» расшифровывается как: фары американского стандарта, ближний свет «HB4» с газоразрядной лампой первого поколения «D1R» для рефлекторной оптической схемы, дальний свет «HB3» с галогенной лампой «HR» для рефлекторной оптической схемы.

  • Буква D2S, D2R, D1R (ксенон)
  • А вот надпись или точнее маркировка Halogen обозначает галогенную лампу
  • Галогенные лампы накаливания: «C» — ближнего, «R» — дальнего, «CR» — двухрежимного света.[1]
  • Газоразрядные лампы: «DC» — ближнего, «DR» — дальнего, «DCR» — двухрежимного света.[2]

Галогенные лампы накаливания имеют маркировку, начинающийся с «H», и должны применяться только в фарах с обозначением «HC», «HR» и «HCR». По аналогии газоразрядные лампы маркируются категорией, начинающейся с «D», и должны применяться только в фарах с типом «DC», «DR» и «DCR».[3]

  • Двухнитиевая галогенная лампа h5.

Знак официального утверждения

Фары устанавливаемые на американские автомобили маркируются аббревиатурой DOT (Department Of Transport, Министерство транспорта).

Для европейских фар, в случае если рассеиватель фары может быть отделен от корпуса фары, на сам рассеиватель и на корпус фары ставится обозначение в виде буквы «E» в круге с номером страны, предоставившей официальное утверждение, и номера официального утверждения с дополнительными буквами, означающими правки оригинальных правил.

Маркировка знаками официального утверждения «Е» или «е» (для колесных транспортных средств) приравнивается к маркировке единым знаком обращения продукции на рынке государств — членов Таможенного союза.[4]

Номер утверждения Страна
1 Германия
2 Франция
3 Италия
4 Нидерланды
5 Швеция
6 Бельгия
7 Венгрия
8 Чешская Республика
9 Испания
10 Югославия
11 Соединенное Королевство
12 Австрия
13 Люксембург
14 Швейцария
15 не присвоен (раньше Ostzone)
16 Норвегия
17 Финляндия
18 Дания
19 Румыния
20 Польша
21 Португалия
22 Российская Федерация
23 Греция
24 Ирландия
25 Республика Хорватия
26 Словения
27 Словакия
28 Республика Беларусь
29 Эстония
30 не присвоен
31 Босния и Герцеговина
32 Латвия
33-36 не присвоены
37 Турция
38-39 не присвоены
40 Республика Македония
41 не присвоен
42 Европейское сообщество
43 Япония

Оставшимся странам назначаются последующие порядковые номера, раздаваемые в хронологическом порядке ратификации ими Соглашения о принятии единообразных технических предписаний. Всем сторонам соглашения сообщаются новые номера генеральным секретарем ООН.

Тракторные

На тракторах и спецтехнике применяются как дорожные (транспортные) фары автомобильного типа, так и технологические фары. Технологические фары освещают пространство вокруг трактора и его рабочие органы. Количество технологических фары и их мощность могут быть очень большими. Так, на тяжелом советском тракторе Т-330 было 16 фар мощностью по 65 Вт каждая.

Авиационные

Фара ПРФ-4М в убранном (полётном) положении

Светотехническое оборудование летательных аппаратов (ЛА), самолётов и вертолётов, можно разделить на внутреннее и внешнее.

Внутреннее освещение делится на внутрикабинное общее и местное, освещение пассажирских салонов и освещение отсеков летательного аппарата. В большинстве случаев внутрикабинное рабочее освещение организуется бестеневыми (красно-белыми, синими) светильниками с плавно регулируемой силой света. Для выполнения работ в кабине на земле дополнительно применяется дежурное освещение. В пассажирских салонах освещение делится на общее и местное, а также дежурное. В кабине экипажа количество лампочек освещения (не считая сигнальных ламп и табло) может достигать тысячи штук и более.

Внешнее светотехническое оборудование предназначено для обеспечения экипажу видимости ночью при взлёте, посадке, рулении; подсветки элементов конструкции и обозначения Л.А в пространстве, для освещения места стоянки; в других случаях, в соответствии с конструктивными особенностями и предназначением летательного аппарата.

ПРФ-4М — посадочно-рулёжная фара, которая широко применяется на летательных аппаратах советского производства, в качестве источника света для освещения пространства впереди ЛА – рулёжных дорожек и ВПП, ночью и при ограниченной видимости. Также, по общепринятой международной практике, посадочно-рулёжные фары включаются при выполнении взлёта и посадки при любых условиях видимости, в том числе и днём, с целью обозначения самолёта на разбеге, и на глиссаде снижения и пробеге.

В корпусе фары смонтирован держатель колбы лампы-фары СМФ-3 и механизм выпуска с редуктором и электродвигателем постоянного тока ЭД-12. После взлёта фара убирается в обвод фюзеляжа, для уменьшения аэродинамического сопротивления, а на посадке выпускается. Угол выпуска фары регулируется в соответствии с инструкцией изготовителя конкретного летательного аппарата и периодически проверяется и подрегулируется при выполнении регламентных работ или при замене перегоревшей лампы-фары. На некоторых машинах имеется система автоматической уборки посадочно-рулёжных фар после взлёта. Время перекладки лампы-фары при максимально возможном угле выпуска 88 градусов– не более 12 сек.
Фара имеет два режима работы: рулёжный (малый свет) и посадочный (большой свет). В посадочном режиме напряжение питания постоянного тока 28 вольт подаётся на основную нить накала мощностью 600 Вт (модификация ПРФ-4МП имеет мощность 1000 Вт), а в рулёжном режиме на дополнительную нить накала, мощностью 180 Вт, при этом длительная работа в посадочном режиме без обдува набегающим потоком (при стоянке на земле) не допускается из-за перегрева колбы. Как правило, на самолётах устанавливают не менее двух фар типа ПРФ-4М.

Светотехническое оборудование заправки в воздухе состоит из фар типа ФПШ-5 для освещения самолёта-заправщика, шланга с конусом и штанги заправки. Эти фары конструктивно аналогичны ПРФ-4, установлены в передней части фюзеляжа и могут выпускаться на любой угол до 90 градусов с помощью нажимных переключателей в кабине лётчика. Привод держателя колбы лампы-фары через редуктор производится электродвигателем постоянного тока ЭД-12. Мощность лампы составляет 65 ватт при напряжении питания 28 вольт.

Железнодорожные

Световые устройства локомотивов определяются инструкцией по сигнализации РЖД, так как они имеют и сигнальное значение. Верхний световой прибор-прожектор, включается ночью и при плохой видимости, только белого цвета. Внизу буферные фонари, могут быть белые, желтые, красные, могут включаться только с одной стороны при маневрах, чтобы определить направление движения локомотива.

На водном транспорте

Речные теплоходы «Арабелла» и «Михаил Шолохов». Хорошо видны фары в носовых частях судов и на ограждениях ходового мостика

На морских судах фар, как таковых, обычно нет, так как нет смысла в освещении водной глади перед идущим морским судном. Для освещения акватории вокруг судна при маневрах или поисках людей и предметов применяются многочисленные вращающиеся прожекторы. А вот на речных судах фары применяются, так как на реках встречается множество мелких навигационных опасностей (топляки, плывущие бревна, лодки без огней, разного рода мусор) и для их обнаружения в ночное время поверхность воды перед судном должна быть освещена. Для исключения ослепления вахтенных на встречных судах фары речных судов имеют четкую светотеневую границу (аналогично ближнему свету фар автомобилей) и направлены немного вниз. Фары речных судов довольно мощные. Так на пассажирских трех и четырехпалубных теплоходах в фарах применяются лампы мощностью 350 Вт каждая, что позволяет освещать водную гладь на расстоянии до 600-800 метров от судна. В дополнение к передним фарам речные суда оборудуются и вращающимися прожекторами, где применяются еще более мощные лампы (до 2,5 кВт).

См. также

Примечания

Ссылки

wiki.sc

описание, устройство и принцип работы

Еще недавно в системах освещения автомобилей массово использовали только галогенные или газоразрядные лампы (ксенон). Позже производители начали переход на светодиодные источники света. Но настоящим прорывом стало появление матричных фар. Устройства позволяют освещать только нужные для вождения зоны, не ослепляя пешеходов и встречных водителей.

Что такое матричные фары

Матричные фары — нашумевшая во всем мире технология на основе светодиодов, разработанная и популяризированная компанией Audi. Полное название системы «Audi Matrix LED». Устройство реализует основные функции головного освещения автомобиля, включая дальний и ближний свет.

Внешний вид матричной фары Audi Matrix LED

В отличие от стандартной оптики, матричные фары представляют собой сложную систему из светодиодов, контроллеров и интеллектуальных модулей. В случае с обычными фарами, водитель только включает определенный режим, а освещение работает согласно установленным параметрам. Матричная же оптика делится на функциональные сегменты и в автоматическом режиме регулирует яркость и освещенность определенных зон в зависимости от дорожной ситуации.

Водителю больше не нужно думать про переключение режимов света, поскольку управлением занимается встроенная интеллектуальная система.

Преимущества перед остальными типами фар

Как мы уже упоминали, светодиодные источники света стали постепенно вытеснять традиционные. Причиной послужила их экономичность и более длительный срок эксплуатации. И если говорить про матричные фары, то они обладают целым рядом дополнительных преимуществ:

  1. Габаритные размеры — галогенная и газоразрядная оптика требуют большого пространства для установки, а светодиоды легко разместить даже на маленькой плате.
  2. Срок эксплуатации — система состоит из минимального набора элементов, которые подвержены сбоям и выходу из строя.
  3. Яркость освещения — показатель регулируется количеством установленных светодиодов.
  4. Управление освещенностью зон — с помощью датчиков и систем распознавания автомобиля происходит автоматический анализ объектов и изменение световых режимов.
Работа системы в темное время суток

В зависимости от режима работы матричные фары могут обеспечить яркий и тусклый свет, а также изменять фокус.

Основные функции матричных фар

Матричные фары регулируются с помощью электронного блока управления, который обеспечивают работу следующих функций освещения:

  • сегментальный дальний свет;
  • ближний свет с асимметричной формой;
  • статичное адаптивное освещение;
  • дальний свет для автомагистрали;
  • освещение перекрестков;
  • динамическое освещение поворотов;
  • всепогодный свет;
  • динамический указатель поворотов.
Распознавание пешехода системой Volkswagen IQ Light

Система может подсвечивать пешеходов и животных, находящихся на дороге или в непосредственной близости на обочине.

Из каких элементов состоит матричная фара

Поскольку в основе матричной фары лежат светодиоды, они являются неотъемлемой частью конструкции. Использование данного вида источников света позволяет улучшить качество и яркость освещения. В список конструктивных элементов фары входят:

  • светодиодные матрицы ближнего и дальнего света;
  • модули ДХО, указателей поворота и габаритов;
  • пластмассовый корпус с прозрачным рассеивателем;
  • вентилятор охлаждения;
  • декоративная решетка;
  • блок управления.
Конструктивные особенности матричной оптики

Поскольку система управляется автоматически, блок управления обменивается сигналами с другими модулями автомобиля, а также датчиками движения и видеокамерой.

Переключение угла освещения, яркости и режима работы фар происходит на основе информации с датчиков и навигационных систем транспортного средства.

Логика и принцип работы системы освещения

Рассмотрим пример работы матричной оптики в рамках разработки Audi Matrix LED. Каждая фара автомобиля состоит из 5 секций, которые оснащены пятью светодиодами. В общей сумме получается 25 элементов на одного устройство. При этом для каждой группы светодиодов предусмотрена собственная линза, позволяющая изменять фокус, яркость и направленность освещения.

Блок управления контролирует и управляет работой матричных фар. Специально для отслеживания дорожной ситуации в передней части автомобиля расположен датчик, позволяющий обнаруживать приближение встречного автомобиля. При поступлении сигнала от сенсора система изменяет количество рабочих секций, чтобы не ослеплять водителей, но поддерживать достаточный уровень освещенности.

Системы света с матричной оптикой синхронизированы с устройствами навигации, а также получают данные о внешней среде от видеокамеры. Это позволяет увеличить количество режимов работы, а также распознавать объекты и фокусироваться на них.

Сравнение стандартной и матричной системы

Какие производители применяют подобные фары

Автопроизводители стараются активно внедрять новые решения в свою технику. И если говорить о матричных фарах, то на текущий момент их использует ряд компаний:

  1. Matrix Beam от Opel, которая корректирует работу оптики исходя из погодных условий, скорости и маршрута движения, загруженности транспорта.
  2. Matrix LED от Audi устанавливается только в новые автомобили марки A8. Технология доступна исключительно для дорогих машин.
  3. Светодиодные матричные фары от Volkswagen IQ Light — каждое устройство состоит из 128 светодиодов. Работоспособность освещения гарантирует интеллектуальная система, приспособленная к любым режимам движения.
Технология матричной оптики Opel Matrix Beam

Преимущества и недостатки

Хотя использование матричной оптики, на первый взгляд, может показаться излишеством, технология имеет ряд неоспоримых преимуществ:

  • увеличение комфорта и безопасности движения;
  • не нужно думать о режиме работы освещения;
  • отсутствие ослепляющего эффекта для встречных водителей;
  • адаптивная работа света при движении по прямой и в поворотах;
  • обнаружение пешеходов;
  • динамические указатели повторов.

Из недостатков оптики можно выделить только высокую стоимость и использование технологии в автомобилях премиум-класса.

Матричные фары значительно упрощают езду на дорогах, особенно в плохих погодных условиях или ночью. Водителю не нужно переключать режимы работы света, а повороты становятся легкими и безопасными. Остается только дождаться, пока разработка дойдет до массового рынка и будет устанавливаться на все автомобили.

techautoport.ru

Автомобильная фара


Одна из трех масляных фар (фирмы «Dietz Ideal»), которые были установлены на «Ford Model C» 1904 года.


Головная масляная лампа (фирмы «Dietz Ideal»), все на том же «форде».


Карбидная (ацетиленовая) лампа на велосипедном руле.


На фотографии изображена отреставрированная фара с автомобиля «Cadillac Model 30 Self-Starter» 1912 года.


Модель лампы накаливания, разработанная Николаем Лодыгиным в 1874 году.


Так работают наиболее распространенные ранее фары с параболическим отражателем и двухнитевой лампой Н4. Для предотвращения ослепления встречных водителей нить ближнего света располагают чуть впереди и выше фокальной точки и экранируют специальным колпачком внутри колбы, используя только верхнюю половину отражателя (вверху). А нить дальнего света расположена в фокусе и освещает всю поверхность отражателя (внизу).


Отражатель «свободной» формы отличается от параболического. Это отличие не заметно на глаз, но поверхность рассчитана таким образом, что направляет весь свет от однонитевой лампы в заданном направлении — чуть вниз, чтобы избежать ослепления.


Впервые «прожекторная» фара ближнего света с эллипсоидным отражателем появилась в 1986 году на «семерке» BMW. Лучи, собираясь во втором фокусе отражателя, «подрезаются» экраном, который обеспечивает заданную светотеневую границу, а затем еще раз фокусируются линзой.


В 1988 году с помощью компьютера отражателю эллипсоидной фары удалось придать «свободную» форму — основная часть лучей проходит над экраном, чем обеспечивается лучшая эффективность.


Каждая «частичка» многофокусного рефлектора современных фар отражающего типа (Kia Cerato) освещает конкретный участок дороги. Благодаря компьютерному моделированию возможно увеличить число сегментов до бесконечности так, что они сливаются в единую поверхность «свободной» формы. Такие отражатели, например, имеет пострестайлинговый «Peugeot 406».


В задних фонарях Seat Ibiza так же применены отражатели «свободной» формы.


Прожекторный тип фары. Здесь показан вариант «биксенон» — переключение с дальнего света на ближний осуществляется перемещением экрана, управляемого соленоидом. Если экрана нет, то прожектор, как правило, работает в режиме ближнего света. Место газоразрядной лампы может занимать «галогенка».


Так устроена газоразрядная ксеноновая фара. Поскольку «ксенон» светит очень ярко, таким фарам положено обязательно иметь механизм автоматической регулировки угла наклона и омыватели.


Слева — свет галогенных ламп, справа — газоразрядных ксеноновых. В отличие от желтоватого оттенка «галогенок», спектр свечения «ксенона» приближен к солнечному свету.


Фара фирмы Hella для Audi A8 W12. Пять светодиодов обеспечивают постоянный дневной свет.


Принципиальная схема светодиода.


Одно из перспективных направлений развития автомобильного освещения — волоконная оптика. С ней головное освещение обеспечивает единственная лампа, свет которой передается по световодам. Такое решение Hella применила для концепт-кара Volvo SCC, установив «на выходе» линзы Френеля (на фото). А в задних фонарях световоды позволяют выполнять каждую функцию всего одним светодиодом.


Перспективная фара фирмы Valeo на основе светодиодов. Компактность источников света обеспечивает свободу компоновки.


Комбинированный «адаптивный» свет (Opel Signum)
1) Поворотный «биксеноновый» модуль
2) Статический боковой свет
3) Модуль, управляющий поворотом прожектора


С 1968 года Citroen DS оснащался поворотными фарами дальнего света. Несложный механизм поворота (наподобие рулевой трапеции) все же не нашел широкого распространения у автопроизводителей


Перспективная система VarioX от фирмы Hella работает в пяти режимах. Для этого экран, обеспечивающий ближний свет, заменен цилиндром «свободной» формы. Каждая его образующая (на рисунке показаны разными цветами) соответствует конкретной схеме светораспределения. Автоматическим переключением режимов света заведует шаговый электромотор. Справа — пример городского освещения (б) в сравнении с традиционным (а).


Так выглядят схемы европейского (сверху) и американского (снизу) светораспределения на измерительном экране, установленном на расстоянии 25 метров от фар.

Предыстория.

Поскольку любое транспортное средство оснащается осветительными приборами, то современному человеку трудно представить, как обходились без них ранее. Скорее всего, создатели первых автомобилей даже и не предусматривали ночные поездки на своих изобретениях. Однако прогресс не стоит на месте, и со временем, машины из диковинных игрушек, стали превращаться в практичные средства передвижения.

До изобретения лампочки главным источником света являлись свечи или масляные горелки, но свет от них был слабым и рассеянным, так что на машинах они могли использоваться только в качестве габаритных огней.

В 1896 году, летчик и авиаконструктор, Луи Блерио предложил использовать для освещения дороги газ ацетилен. Ацетиленовые фары представляют собой сложную конструкцию, а их включение – это целый ритуал. Однако они нашли широкое распространение в качестве паровозных прожекторов, а затем и на автомобилях, в уменьшенном варианте. Для включения прожектора, механику необходимо было вручную открыть кран подачи ацетилена, а затем открыть фары и поджечь в них горелки.

Первая попытка оснастить автомобиль электрическими источниками света закончилась безуспешно, динамо-машины, установленные в 1899 году на автомобиль фирмы «Columbia Automobile Company», не зарекомендовали себя. Французские лампы накаливания с угольной нитью накаливания, запатентованные фирмой «Bassee & Michel», были очень ненадежными, неэкономичными и требовали тяжелых батарей, которые можно было подзарядить только на определенных станциях подзарядки: автомобильные генераторы подходящей мощности еще не изобрели.

Переворот в технологиях освещения произошел после изобретения вольфрамовых нитей накаливания, температура плавления которых составляет 3410°С. Первым «электризованным» автомобилем (с электрической системой освещения, электрическим стартером и зажиганием) стал «Cadillac Model 30 Self-Starter» 1912 года. Через год на электрическую систему освещения перешло треть американских автомобилей, а спустя еще четыре года почти все машины были оснащены ей. А после разработки адаптированной динамо-машины отпала необходимость и в зарядных станциях, поэтому можно судить, что использование электрического освещения технически и экономически целесообразно.

Немного про изобретение лампочки.

Впервые идея использовать в качестве источника света раскаленный материал возникла у немецкого часовщика Генриха Гебеля в 1854 году, который при помощи электричества раскалил до свечения обугленное бамбуковое волокно, вставленное в стеклянную колбу. Однако изобретателю попросту не хватило денег на патент. Немного позднее (когда в его мастерской отключили газ за неуплату) Томас Альва Эдисон принялся разрабатывать электрическую лампу накаливания. Уже к 1880 году он представил исчерпывающие обоснования того, что оптимальным будет использование лампы с угольной нитью накаливания, которая помещена в безвоздушное пространство стеклянного шара. Эдисон придумал и цоколь, но основная конструкция лампы накаливания принадлежит Александру Николаевичу Лодыгину – электротехнику из Тамбовской губернии, который представил свою разработку на шесть лет раньше, чем Эдисон.

Ослепительные идеи.

С появлением электрических и карбидных фар перед автоконструкторами возникла новая проблема – проблема ослепления встречных водителей. Варианты решения предлагались разные: выводили источник света из фокуса линзы, делая его более тусклым, ставили на пути света всяческие шторки, жалюзи и заслонки, включали в электрическую цепь добавочное сопротивление, которое снижало накал нити. Но лучший вариант решения проблемы был предложен фирмой «Bosch», в 1919 году компания разработала фары с двумя нитями накаливания – для ближнего и дальнего света. Первые переключатели располагались недалеко от самих фар, поэтому водители должны были останавливаться и выходить из автомобиля для смены режима свечения. К тому времени уже изобрели рассеиватель – стекло фары, которое покрыто призматическими линзами для отклонения света лампы по сторонам и вниз.

К 1955 году французской фирмой «Cibie» была предложена идея ассиметричного распределения ближнего света, согласно которой «водительская» обочина освещалась слабее, чем «пассажирская». Через два года идея «ассиметричного» света была официально узаконена в Европе.

С 1957 года в США стала активно применяться четырехфарная система освещения с раздельными фарами для ближнего и дальнего света. В данной конструкции две фары имеют одну нить накаливания и используются в качестве дальнего света, другие две (расположенные ближе к боковым габаритам) – двухнитевые, в которых основная нить выполняет функцию ближнего света, а вторая включается только вместе с фарами дальнего света для большей подсветки ближних участков дороги.

Помимо проблемы ослепления встречных водителей, конструкторы испытывали и другую сложность – вольфрамовые нити при чрезмерном нагревании интенсивно испаряются, образуя на стекле фары темный налет. Решение проблемы пришло только во время Первой мировой войны: начиная с 1915 года, лампы стали заполнять смесью азота и аргона. Молекулы смеси газов образуют «барьер», благодаря которому вольфрамовая нить не испаряется. Следующий шаг к усовершенствованию автомобильной светотехники был проведен ближе к середине 20-го столетия. К аргону и азоту стали добавлять другие газообразные соединения брома или йода. Они восстанавливали нить накаливания, возвращая испаренные молекулы вольфрама обратно на спираль. Такая «регенерация» позволила повысить рабочую температуру с 2200 до 2900 градусов, светопередачу с 15 лм/Вт до 25 лм/Вт. Срок службы лампы увеличился в два раза, а теплоотдача снизилась с 90% до 40%, притом размеры стали поменьше.

Эволюция формы.

В течение долгих лет фары оставались круглыми, поскольку это самая дешевая и простая в изготовлении форма параболического отражателя. По соображениям аэродинамики фары стали интегрировать в кузов автомобиля (самые первые интегрированные фары были у «Pierce-Arrow» в 1913 году). Потом на смену круглым фарам пришли прямоугольные (такими был оснащен «Citroen AMI 6» 1961 года). Прямоугольные фары требовали больше места под капотом, они были сложнее в производстве, но в тоже время имели большую площадь отражателя и увеличенный поток света.

Глубину параболического необходимо увеличивать с целью получения более яркого отраженного светового потока. Однако сделать это чересчур трудоемко. Привычные для всех оптические схемы не подходили для дальнейшего развития. Английская фирма «Lucas» предложила использовать в качестве отражателя комбинацию из двух усеченных параболоидов с общим фокусом, но разными фокусными расстояниями. Новинка была применена на автомобиле «Rover Maestro» в 1983 году. В этом же году фирмой «Hella» была представлена концептуальная разработка – «трехосные» фары с эллипсоидным отражателем (Dreiachs Ellipsoid, DE). У эллипсоидного отражателя два фокуса. Лучи, которые выпущены галогенной лампой из первого фокуса, собираются во втором, откуда направляются в собирающую линзу. Лампы такого типа называются прожекторными. Эллипсоидная лампа в режиме ближнего света превосходит параболическую на 9%. Поэтому эти фары хорошо подходят в качестве противотуманок и ближнего света. Первый серийный автомобиль с «трехосными» фарами – BMW седьмой серии 1986 года. Через пару лет эллипсоидные фары получили приставку «Super DE» именно так их назвала фирма «Hella». Теперь профиль отражателя отличался от чисто эллипсоидной формы – он был «свободным» (Free form), причем рассчитан таким образом, чтобы большая часть света проходила над экраном, который отвечает за ближний свет. Благодаря этому нововведению эффективность фар возросла до 52%.

Последующее развитие отражателей без задействования математического моделирования, потому что только компьютер способен создать сложные комбинированные рефлекторы. Если внимательно рассмотреть фары Daewoo Matiz, Hyundai Getz то можно заметить, что отражатели поделены на сегменты, причем у каждого свое фокусное расстояние. Каждая часть многофокусного отражателя отвечает за освещение своего участка дороги. Свет от лампы используется почти в полном объеме, кроме прикрытого колпачком торца лампы. В отражающих фарах нет рассеивателя, поскольку с распределением света и созданием светотеневой границы отлично справляется сам отражатель. Эффективность данных фар сравнима с прожекторными.

Современные отражатели делают из магния, алюминия, термопластика и металлизированного пластика, а закрывают фары поликарбонатом, а не стеклами. Благодаря применению новых материалов удалось снизить массу фары почти на целый килограмм, а впервые пластиковый рассеиватель был установлен на седан «Opel Omega» в 1993 году. Щеточные фары, которые в 1971 году предложила выпускать фирма «Saab», вышли из производства, поскольку поликарбонатные стекла гораздо хуже сопротивляются истиранию, нежели стекла настоящие.

«В новом свете».

Почти век прослужила лампа накаливания на пользу автомобилистам и вот ее время подходит к концу. Достойно «сойти с дистанции» ей помогают благородные газы ксенон и криптон. Первый является одним из лучших наполнителей для ламп накаливания – ксенон позволяет поднять температуру нити накаливания почти до точки плавления вольфрама и приблизить спектр свечения лампы к солнечному.

Правда, нужно различать обычные лампы накаливания, наполненные ксеноном и «ксенон» с ярким голубым свечением, которые устанавливают на дорогие автомобили – это совершенно разные вещи. Ксеноновые газоразрядные фары работают совершенно по другому принципу: вместо нити накаливания, в них светится электрическая дуга, возникающая между электродами при газовом разряде. Впервые лампы с такой системой («Bosch Litronic») были установлены в 1991 году на серийный автомобиль «BMW 750iL». Газоразрядный «ксенон» по эффективности на голову выше самых совершенных ламп накаливания. КПД таких ламп составляет около 90%, против 60% у галогенных (по потребляемой мощности: 35 Вт против 55 Вт) и светят при этом почти вдвое ярче (3200 лм против 1500 лм). А так как нет нити накаливания, то и перегорать нечему, следовательно и служат такие лампы значительно дольше обычных.

Газоразрядные лампы устроены значительно сложнее, чем кажется на первый взгляд. Необходимо зажечь газовый разряд. Для этого требуется из 12 вольт бортовой сети получить короткий импульс на 25 киловольт переменного тока с частотой до 400 Гц. С этой функцией справляется специальный модуль зажигания. Когда лампа зажглась, напряжение снижается электроникой до 85 вольт, которых достаточно для поддержания разряда.

Из-за сложности конструкции и инерции при зажигании газоразрядные лампы использовались исключительно в качестве ближнего света. Роль «дальнего» по-прежнему выполняли галогенные лампы. Только спустя шесть лет конструкторам удалось объединить дальний и ближний свет в одной лампе. Существует два способа получить «биксенон»: 1. При использовании прожекторной фары (наподобие тех, что разработала «Hella») режимы света переключаются экраном, который находится во втором фокусе эллипсоидного отражателя: в режиме ближнего света он отсекает часть лучей. При дальнем свете экран не препятствует световому потоку. 2. В отражающем типе фар «двойное действие» газоразрядной лампы происходит за счет взаимного перемещения рефлектора и источника света. За счет изменения фокусного расстояния меняется и светораспределение.

Интересен тот факт, что фирма «Valeo» опытным путем доказала эффективность раздельного применения газоразрядных ламп для дальнего и ближнего света. По освещенности такой вариант выигрывает до 40%, однако и требует не два модуля зажигания, а четыре. Такими фарами оснащен «Volkswagen Phaeton W12».

Несмотря на все преимущества газоразрядных ламп, у них нет перспектив в развитии. Наибольший успех специалисты пророчат светодиодам.

Светодиод – это полупроводниковый прибор, который излучает свет при прохождении тока. Первоначальное применение светодиодов ограничивалось индикацией – уж слишком тусклыми они были. Но уже в 1992 году фирма «Hella» установила на «BMW Cabrio» центральные стоп-сигналы на основе светодиодов, а сегодня все чаще можно увидеть светодиодные задние фонари, «габариты», стоп-сигналы. Светодиоды срабатывают на 0,2 секунды быстрее обычных ламп накаливания, затрачивают меньше энергии (на примере стоп-сигналов – 10 Вт против 21 Вт) и отличаются почти неограниченным сроком эксплуатации.

Вот только целый ряд препятствий не позволяет светодиодам вытеснить своих конкурентов. Во-первых, даже самые качественные светодиоды можно сопоставить по эффективности только с галогенными лампами (светоотдача – около 25 лм/Вт), но при этом они дороже и требуют специальной системы охлаждения, как и остальные полупроводниковые приборы (компьютерный процессор…). По заверениям конструкторов светодиодные лампы достаточной мощности появятся уже в ближайшее время, а пока им отводят второстепенные функции – дневной свет «Audi A8 W12» (по 5 светодиодов в каждой фаре).

Вслед за рулем.

Сразу после изобретения фар у многих конструкторов возникла идея поворотного механизма, что и логично: освещается только та часть дороги, куда едет машина. По первым попыткам реализации этой идеи сложно было что-нибудь сказать: дельного механизма синхронизации руля и фар сделать не удалось, а правила того времени не позволяли использовать адаптивный свет. Спустя время, фирма «Cibie» попыталась возродить давнюю идею. В 1967 году французами был представлен первый механизм динамической регулировки угла наклона фар, а еще через год поворотные фары дальнего света стали устанавливать на «Citroen DS».

В настоящее время идея поворотного освещения возрождается на новом, «электронном» уровне. Наиболее простое решение – это использование дополнительной боковой лампочки, которая включается при повороте руля или включенном «поворотнике» на скорости до 70 км/ч. На «Porsche Cayenne» и «Audi A8» установлены подобные фары. Следующей ступенью является использование действительно поворотных фар. В них биксеоновый прожектор с учетом угла поворота руля, угловой скорости автомобиля вокруг вертикальной оси («датчик поворота») и скорости движения поворачивается вслед за рулем в диапазоне 22° — на 7° внутрь и на 15° наружу. Такие фары можно увидеть на «Lexus», «Mercedes», «BMW» и даже «Opel Astra». Третий вариант «адаптивного» света – комбинированный. Статическое освещение работает на небольших скоростях и медленном маневрировании, а на высокой скорости включается только поворотный прожектор. Комбинированными фарами оснащен «Opel Signum».

Но самая интересная из разработок – это «Varilis» (Variable Intelligent lighting system): над этой системой работает фирма «Hella» совместно с другими автопроизводителями. Как вариант существует еще и другая система – «VarioX», позволяющая фарам работать в пяти режимах света. Для этого в «ксеноновом» прожектора вместо экрана, который включает ближний свет, находится цилиндр сложной формы. Режимы свечения переключаются при вращении цилиндра. На скоростных трассах форма светового пучка сужается для большей дальнобойности, а в городе фары светят близко, но широко.

В дальнейшем возможна связь навигационной системы GPS с работой фар автомобиля, объединение головного света и систем ночного видения, но это – тема отдельного разговора.

Европа – Америка.

Европейский подход к системам освещения кардинально отличается от Американского: в Америке вплоть до 1975 года под запретом находились фары некруглой формы и галогенные лампы. Причем в Штатах лампы и фары были объединены в одно целое, и использовались с 1939 года. Герметичность таких приборов позволяла покрывать поверхность рефлектора серебром, отражающая поверхность которого составляет 90% (против 60% у хромированных рефлекторов, которые были распространены в те времена), но в случае поломки менять лампу-фару приходилось целиком.

В Европе с 1957 года принято ассиметричное распределение света с лучшим освещением «пассажирской» обочины и четкой светотеневой границей. На американских дорогах такое нововведение стало появляться лишь с 1997 года, но по-прежнему у большинства машин свет от фар распределялся симметрично, вовсю ослепляя встречных водителей. К тому же в Канаде и США отсутствует единый порядок сертификации осветительных приборов. Производители лишь гарантируют соответствие своего продукта федеральному стандарту по безопасности движения транспортных средств (FMVSS), а подтверждать это приходится, к примеру, в случае аварии по вине приборов освещения.

Предполагается, что официально импортируемые из США машины проверяются на соответствие европейским нормам. «Американские» фары маркируются аббревиатурой DOT (Department of Transport, Министерство транспорта), а «европейские» – буквой «Е» в кружочке с цифрой-кодом страны, где лицензировали фару.

Маркировка фар.

Основные отличия, по которым различают автомобильные фары – это светоотдача и конструкция цоколя. В двухфарных системах чаще всего используют лампы h5 – с двумя нитями накаливания, для ближнего и дальнего света. Их световой поток – 1000/1650 лм. В качестве «противотуманок» используются лампы H8 – с одной нитью и световым потоком в 800 лм. Другие однонитевые лампы H9 – HB3 способны обеспечить только дальний свет (световой поток 2100 и 1860 лм. соответственно). А «универсальные» однонитевые лампы H7 и h21 могут использоваться и для дальнего, и для ближнего света в зависимости от того, в каком отражателе они установлены.

Газоразрядный «ксенон» маркируется иначе. Первые ксеноновые приборы имеют индексы D1R и D1S – они объединены с модулем зажигания. За индексами D2S и D2R подразумеваются газоразрядные лампы второго поколения (S – для прожекторной оптической схемы, а R – для «отражающей»).

В этой статье мы детально рассмотрели принцип и устройство автомобильной фары, что же касается фары для мотоциклов, то приобрести их можно — тут.

autohis.ru

Из чего состоит фара автомобиля. Передние фары

Предыстория.

Поскольку любое транспортное средство оснащается осветительными приборами, то современному человеку трудно представить, как обходились без них ранее. Скорее всего, создатели первых автомобилей даже и не предусматривали ночные поездки на своих изобретениях. Однако прогресс не стоит на месте, и со временем, машины из диковинных игрушек, стали превращаться в практичные средства передвижения.

До изобретения лампочки главным источником света являлись свечи или масляные горелки, но свет от них был слабым и рассеянным, так что на машинах они могли использоваться только в качестве габаритных огней.

В 1896 году, летчик и авиаконструктор, Луи Блерио предложил использовать для освещения дороги газ ацетилен. Ацетиленовые фары представляют собой сложную конструкцию, а их включение – это целый ритуал. Однако они нашли широкое распространение в качестве паровозных прожекторов, а затем и на автомобилях, в уменьшенном варианте. Для включения прожектора, механику необходимо было вручную открыть кран подачи ацетилена, а затем открыть фары и поджечь в них горелки.

Первая попытка оснастить автомобиль электрическими источниками света закончилась безуспешно, динамо-машины, установленные в 1899 году на автомобиль фирмы «Columbia Automobile Company», не зарекомендовали себя. Французские лампы накаливания с угольной нитью накаливания, запатентованные фирмой «Bassee & Michel», были очень ненадежными, неэкономичными и требовали тяжелых батарей, которые можно было подзарядить только на определенных станциях подзарядки: автомобильные генераторы подходящей мощности еще не изобрели.

Переворот в технологиях освещения произошел после изобретения вольфрамовых нитей накаливания, температура плавления которых составляет 3410°С. Первым «электризованным» автомобилем (с электрической системой освещения, электрическим стартером и зажиганием) стал «Cadillac Model 30 Self-Starter» 1912 года. Через год на электрическую систему освещения перешло треть американских автомобилей, а спустя еще четыре года почти все машины были оснащены ей. А после разработки адаптированной динамо-машины отпала необходимость и в зарядных станциях, поэтому можно судить, что использование электрического освещения технически и экономически целесообразно.

Немного про изобретение лампочки.

Впервые идея использовать в качестве источника света раскаленный материал возникла у немецкого часовщика Генриха Гебеля в 1854 году, который при помощи электричества раскалил до свечения обугленное бамбуковое волокно, вставленное в стеклянную колбу. Однако изобретателю попросту не хватило денег на патент. Немного позднее (когда в его мастерской отключили газ за неуплату) Томас Альва Эдисон при

transport63online.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о