Из чего состоит фара – Устройство фар автомобиля

Содержание

Устройство фар автомобиля

Светотехника на машине – основа безопасности и удобства на дорогах. Это такая же неотъемлемая часть транспортного средства, как колёса и руль. В то же время, видов и конфигураций световой техники на машину существует довольно много. В этой статье мы рассмотрим основные типы передних фар и их назначение.

По прямому функционалу передние фары автомобиля можно разделить на отдельные классы:

  • Габаритные огни – предназначены для обозначения габаритов транспортного средства, стоят спереди и сзади.
  • Ближний свет – основные фары, предназначенные для освещения дороги непосредственно перед машиной, светят они ярко, но только на ограниченное небольшое расстояние, около 40–50 метров.
  • Дальний свет – фары, светящие на большое расстояние, на 200-300 метров. Они обеспечивают комфортный световой путь даже на очень большой скорости.
  • Противотуманные фары – дополнительные фары для ухудшенных погодных условий (метель, туман и прочее). При одновременном использовании с ближним светом противотуманки сильно слепят других участников движения.
  • Ходовые огни работают днём для дополнительного обозначения машины. Впервые получили применение в странах Скандинавии и Британских островов, там, где иногда днём освещение недостаточное для полного обеспечения безопасности.
  • Специальные передние световые устройства, вроде раллийных фар, световых искателей, прожекторов и прочее.

Устройство фары

Устройство фары автомобиля примерно одно для всех модификаций. Свечение создаётся за счёт трёх сегментов фары.

Источник света

Излучение лампы не направлено прямо, как фонарь, на самом деле, она скорее светит во все стороны, направляя частицы света на следующий сегмент.

Отражатель

Он бывает разной формы, часто это относительно правильный конус, но может быть множество вариаций в зависимости от конфигурации фары и дизайна передней части машины в целом. Обычно это стекло или пластмасса с небольшим напылением алюминия. Как вполне ясно из внутренней формы слова – основная его задача – отражать, весь свет, который на него попадает. При этом отражении он усиливается. Специальные корректоры в свою очередь ограничивают световую зону, направляя луч света. В плане отражения света можно также выделить три основных подтипа:

  1. Параболический отражатель. Самый простой, дешёвый и распространённый. Это статичная конструкция, отражающая свет горящей лампы. Такую фару нельзя подкорректировать, яркость, интенсивность, направление света в них статичны.
  2. Рефлектор свободной формы (Free Form Reflector). Такой рефлектор разделён на несколько зон (количество их может сильно варьироваться), каждая отражает и направляет свой пучок света. Свет таких фар также статичен, но более отчётлив, меньше светопотеря при рассеивании, значительно меньше вероятность ослепления других водителей или себя.
  3. Линзовая оптика. Свет от лампы в этом случае рассеивается и усиливается специальным эллиптическим светоотражателем, но после этого направляется на второй фокус – специальный щиток, вновь собирающий этот свет. От этой перегородки свет снова рассеивается в сторону линзы, та собирает его, где-то обрезая, где-то перенаправляя. Такая оптика максимально исключает чрезмерную светопотерю и ослепление светом. Линзовая оптика дорога, но очень качественна и обеспечивает максимальную безопасность даже в условиях трудной видимости. Главная проблема – вся эта система довольно динамична, в ходе износа или повреждения стабильность линзы может понизиться, могут возникнуть неисправности, светопотери. В таком случае линза требует специфической корректировки в автосалоне.

    Принцип работы ксеноновых фар

Рассеиватель

Это внешняя часть фары, также из стекла или специального материала. Видели на фото или киносъёмках огромные белые листы на штативе? Назначение автомобильного рассеивателя схожее. Его задачи – защищать фару от внешнего воздействия, а также рассеивать и направлять её свет. Скажем, противотуманные фары светят скорее не прямо вперёд, а как бы «под ноги», вниз — вперёд. Для этих функций форма рассеивателя может быть разной. Несколько иной метод работы у светодиодных и матричных фар, мы рассмотрим эту специфику чуть позже, когда будем говорить о светодиодах отдельно.

Это функциональное распределение фар, одинаковое для любого транспортного средства. Можно их разделить и по принципу устройства. Научный прогресс не стоит на месте, технологи и проектировщики задаются одним важным вопросом: как обеспечить максимальную безопасность и дальность освещения, при этом нивелируя ослепляющим фактором. Также важны принципиально надёжность фары, прочность, длительный ресурс использования, экологичность, не забываем о дизайне.

Виды ламп

Фары по методу действия лампы можно выделить в четыре типа:

  • Лампы накаливания
  • Галогенные
  • Ксеноновые
  • Светодиодные

Лампа накаливания

Самые простые, такие же, как обычные лампочки. Работа её обеспечивается вольфрамовой нитью, помещённой в безвоздушную стеклянную колбу. При подаче напряжения происходит нагрев вольфрамовой нити, что и порождает свет. Такие лампы не очень надёжны, они морально устарели: вольфрам постоянно испаряется с нити. Она утончается, что приводит в итоге к разрыву. Также такие устройства легко темнеют и очень восприимчивы к перепадам напряжения. Они ещё широко используются в быту, но постепенно выходят из употребления по причине множественных недостатков. На транспортных средствах уже не используются.

Галогенные лампы

Также часто используются в быту. Механизм её работы примерно такой же, – накаливание вольфрамовой нити, однако за счёт того, что внутрь колбы закачаны пары галогенов (йода или брома), которые взаимодействуют с атомами вольфрама и не дают последним осесть, они двигаются вокруг нити по спирали, периодически снова к ней прилипая.

Срок службы таких ламп во много раз дольше обычных ламп накаливания. Такие лампы имеют долгий ресурс эксплуатации, Здесь многое зависит от качества и, соответственно, стоимости. Хорошие галогенные лампы могут работать в течение нескольких лет постоянной эксплуатации. В технической документации обычно прописывают небольшие сроки службы, около тысячи часов непрерывной работы и далее, по факту же качественная галогенная лампа может прослужить в два–три раза дольше, чем предполагает срок эксплуатации. Важна здесь также полная исправность проводки в автомобиле. Неполадки с электроникой или аккумулятором сказываются на длительности работы фар.

Ксеноновые лампы (газоразрядные)

Также распространены в автомобильной промышленности. Первыми здесь были, как всегда, немцы – они поставили ксеноновые фары на BMW седьмой серии в 1994 году. Работает такое устройство за счёт нагревания газа ксенона – благородного газа, при нагревании выделяющего множество света. Такие лампы значительно мощнее газоразрядных. Скажем, при мощности в 35 Вт ксеноновая лампа рождает световой поток в 3000–3200 лм, что на треть больше, чем способна выдать галогенная лампа при вдвое большей мощности.

Ксеноновые лампы экономят электричество, выдают много света и долго служат (срок службы ксеноновой фары составит около двух тысяч часов, примерно в два–три раза больше, чем у своего галогенного аналога.), но дорого стоят. В таком устройстве кроме простых трёх агрегатов, о которых мы уже говорили, есть ещё и специальные нагреватели ксенона, состоящие из блока розжига и электронной системы управления температурой и мощностью. Эти механизмы повышают цену на фару в несколько раз.

Светодиоды

В основе светодиодного фонаря – полупроводниковый кристалл, который преобразует электрический ток в свет. Сначала такие устройства появились в промышленной сфере, но теперь они широко интегрированы в быт. В автомобильной промышленности светодиоды начали использоваться для побочного освещения — стоп-сигналы, подсветка приборной доски, освещение в салоне и так далее.

Считалось, что светодиодные лампы недостаточно ярки для установки в головные фары. Сейчас они светят очень ярко за счёт того, что устанавливаются целыми сегментами-сотами внутрь фары. Один светодиод выделяет меньше света, чем ксеноновая лампа, но установленные вместе они вполне покрывают нужное для безопасности количество освещения. Светодиод сам по себе представляет самодостаточный источник света. На некоторых моделях авто светодиодная фара состоит из двух–трёх десятков отдельных диодов. В каждом из них есть линза, кристалл, анод и катод, обеспечивающие постоянно напряжение тока. Перегорание или неисправность одного диода обычно не тащит за собой поломку остальных.

Лазер

Самая новая технология, которую активно развивают, это лазерные фары. Впервые такие фары применили на футуристичном автомобиле BMW i8. Технология фары достаточно проста — лазер светит на линзу с фосфором, который в свою очередь начинает излучать яркий свет, а отражатель направляет этот свет на дорогу.

Они превосходят светодиодные фары по освещению и энергопотреблению, а срок службы сопоставим. Существенным недостатком этих фар является их стоимость, они являются самыми дорогими фарами современности, не менее 10 тыс. евро, за эту сумму можно купить новый бюджетный автомобиль.

Современные разработки

Момент устройства светодиодной фары доведён до технологического абсолюта в фаре матричной. В ней водитель может менять и подстраивать под себя и нужды дорожной ситуации отдельный диод. Такие матричные светодиоды могут индивидуально подстроиться под любую, даже сложную обстановку с видимостью.

Головные лампы на светодиодах появились десять лет назад. Светодиодные фары на машинах становятся всё популярнее по причине того, что у них практически нет недостатков. Они потребляют мизерное количество электроэнергии, их ресурс в несколько раз может превышать срок службы других фар, при соблюдении температурного режима ресурс эксплуатации такой лампы будет от пяти тысяч часов и более. Единственный, но ощутимый минус – дороговизна. На современном автомобильном рынке фары в целом – удовольствие не из дешёвых и приближается к стоимости лазерных фар – за цену светодиодной фары иногда можно купить целый автомобиль, пускай и подержанный. С другой стороны, такая лампа при правильной эксплуатации может прослужить много лет и ни разу о себе не напомнить, что в итоге может вылиться в солиднейшую экономию.

Изначально светодиодные фары ставились на машины премиум-класса, на некоторые модели Cadillac, Audi. Сейчас же некоторые производители делают фары на светодиодах, которые можно поставить на место фар ксеноновых, так что светодиодное освещение теперь можно ставить и на марки, изначально на это не рассчитанные. В целом мнение автомобилистов сходится в том, что светодиодные фары, так или иначе, захватят рынок.

Проблема с недостатком света решена благодаря технологическим новшествам, а цена будет постепенно снижаться под натиском спроса и уменьшения цен на материалы. Возможно, в недалёком будущем большая часть автомобилей будет оснащена именно светодиодными фарами. Но пока, по объективным причинам основой рынка остаются фары ксеноновые и галогенные.

autoleek.ru

Виды передних фар: Разъяснение

Разновидности передней автомобильной оптики.

 

Есть множество неправильных представлений, когда дело доходит до передних фар. Учитывая, что фары являются одними из самых важных особенностей автомобилей, многие думают, что о передней оптике нет дезинформации. Ведь казалось, автомобильная передняя оптика имеет простую и понятную конструкцию. Тем не менее, в автопромышленности существует множество видов конструкций передних фар, что вызывает путаницу. В этой статье я хочу прояснить все заблуждения и объяснить конструкцию различных фар в настоящее время.

 

И так я разделил статью на три части: 

 

— Корпус и конструкция передних фар

 

— Лампы

 

— Другая соответствующая информация / Разное

 

РАЗДЕЛ 1: Корпус и конструкция передних фар 

Корпус фары это та часть оптики, внутри которой установлена лампа освещения. Как вы знаете на современном рынке автомобилей существует множество различных ламп освещения, начиная от обычной галогеновой, и заканчивая лазерными технологиями. От того какая лампа освещения стоит в передней оптике, зависит и конструкция корпуса фары. 

 

Отражатель

 

Фары с отражателями, установленные в корпусе передней оптики на сегодняшний день являются самыми распространёнными в автопромышленности. Хотя в настоящий момент наблюдается тенденция замещения фар с отражателями на линзованную оптику. Я не собираюсь утомлять вас наукой о том, как работает автомобильная фара. Если кратко, то внутри фары рядом с отражателем, как правило, установлена лампа освещения. Свет, который излучает фара, отражается от хромированной краски, которая нанесена на отражатель. В итоге свет лампы, отражаясь от хромированной поверхности, выходит на дорогу.

 

Смотрите также: Американец сравнил три вида фар в практическом соревновании: Галогенные, Ксеноновые и Светодиодные

 

Как правило, галогеновая автомобильная лампа также имеет небольшой участок хрома или защитного покрытия из другого материала (как правило, размещен на переднем торце лампы), который препятствует попаданию прямых лучей света в глаза водителей встречных автомобилей. В итоге лампа излучает свет не сразу на дорогу, а попадает в отражатель, который рассеивая лучи света, отправляет их на дорогу. 

 

Недавно казалось, что этот тип ламп в скором времени исчезнет из автопромышленности. Особенно, после того как появились ксеноновые лампы. Но в итоге сегодня галогеновые лампочки для автомобилей по-прежнему являются самыми распространенными в автомобильном мире. 

 

Линза 

Фары с линзами внутри в настоящий момент постепенно отбирают популярность у оптики с отражателями. Напомним, что впервые линзованные фары появились на дорогих люксовых автомобилях. Но затем по мере удешевления технологий, передняя линзованная оптика стала появляться и на обычных не дорогих транспортных средствах.

 

Что же из себя представляет линзованная передняя оптика? Как правило, этот вид фар вместо отражателей используют линзы (специальная оптическая колба, которая не отражает излучаемый свет от ламп на дорогу, а по сути, с помощью проекции передает освещение на дорогу).

 

В настоящий момент существует огромное количество различных типов линз и конструкций линзованных передних фар. 

Но смысл работы линзованной оптики одинаков. Что же такое линза в передней фаре и как она работает?

Дело в том, что лизнованные фары формируют пучок света для освещения дороги совершенно по-другому в отличие от оптики с отражателями. 

Например, внутри линзы также есть отражатель с хромированным покрытием, который отражает свет от лампы. Но в отличие от обычного отражателя, структура линзованного отражателя создана таким образом, чтобы не направлять свет на дорогу, а собирать его в специальном месте внутри фары – на специальной металлической пластине. Эта пластина, по сути, собирает свет в единый пучок и перенаправляет его в линзу, которая в свою очередь и проецирует направленный пучок света на дорогу. 

 

Как правило, линзовання фара обеспечивает превосходную светоотдачу с резкой линией среза и сфокусированным светом. 

 

РАЗДЕЛ 2: Лампы 

Как мы уже сказали, самым главным в любой фаре является источник света. Самым распространенными источниками света в автомобильных фарах являются галогенные лампы накаливания.

Галогенная лампа представляет собой вакуумную стеклянную колбу, в которой содержится газ галогенов (брома или йода) и специальная нить накаливания. Благодаря газу нить накаливания служит намного дольше. Также благодаря галогенному газу повышается температура накаливания, что соответственно влияет на яркость свечения. 

 

Галогенные лампы

 

Галогенные лампы являются наиболее распространенным видом ламп накаливания в автопромышленности. В настоящий момент есть множество различных по конструкции галогенных фар в зависимости от вида и типа использования отражателей и линз в передней оптики. 

 

К сожалению, свечение большинства автомобильных галогенных ламп дает желтоватый оттенок. Так что обычные автомобильные фары, в которых установлены обычные галогенные лампы, выглядят довольно таки скучно. 

 

Ксеноновые лампы / HID лампы

 

HID / ксеноновые лампы накаливания по меркам истории автопромышленности пришли в автомир относительно недавно по сравнению с галогенными лампами. Ксеноновые лампы по технологии работы, более сложные, чем обычные лампы накаливания. Соответственно этот вид ламп имеет более сложную конструкцию.

 

Например, в ксеноновой лампе электрическая дуга находится в стеклянной кварцевой колбе заполненной газом (ксенон). 

Ксеноновые лампы, в отличие от галогенных, дают белый или голубоватый свет. В итоге свечение ксеноновых фар ближе к естественному дневному освещению.

 

В результате этот вид фар обеспечивает превосходную светоотдачу. Также внешне свечение ксеноновой оптики выглядит шикарно и стильно, чем свечение галогенной оптики. Но не все в нашем мире идеально. Ксеноновые лампы, несмотря на то, что их срок службы значительно превышает галогенные лампы, со временем тускнеют. То есть яркость свечения уменьшается. Также не стоит забывать, что ксеноновые лампы стоят значительно дороже по сравнению с обычными лампами. Кроме того, для работы ксеноновых ламп требуется специальное дополнительное оборудование (блок-расжига и т.п.). 

 

Светодиодные лампы

 

Это новейший вид автомобильных фар. Стоит отметить, что еще совсем недавно светодиоды не применялись в качестве ближнего и дальнего освещения дороги. Первое время автопроизводители использовали светодиоды только вместо дневных ходовых огней (габаритные огни освещения), а также для освещения в салоне и подсветки кнопок.  

 

И только недавно на авторынке стали появляться автомобили, в фарах которых вместо галогенных или ксеноновых ламп стали использоваться светодиодные блок-лампы, установленные, как правило, в линзованную оптику. 

 

Главное достоинство светодиодов в их минимальном энергопотреблении. В том числе одно из главных преимуществ светодиодов в их долгом сроке службы. 

Большинство светодиодных ламп дают белое свечение, которое также как и в ксеноновых лампах приближено к дневному естественному источнику свечения. 

 

Правда со временем светодиодные лампы могут тускнеть, что естественно сказывается на качестве освещения. Главный минус светодиодных ламп это их стоимость. Также во многих современных автомобилях светодиодные лампы встроены в единую колбу или плату. Поэтому для замены даже одной лампы может понадобиться дорогостоящий ремонт всей фары.

В некоторых случаях придется приобретать новую оптику. Но так как светодиоды имеют очень долгий срок службы, то даже сегодня применение светодиодного освещения дороги экономически оправдано.

 

Лазеры (будущее)

 

В настоящий момент ряд автомобильных компаний уже начали внедрять на некоторые дорогие модели новое поколение оптики, которая оснащается в качестве источников света инновационными лазерами.

 

Правда пока что лазерная оптика в автопромышленности еще остается большой редкостью из-за большой себестоимости изготовления подобной оптики. 

 

Так как же устроена лазерная оптика? На самом деле в лазерных фарах также применяются светодиоды, которые под воздействием лазера выдают более равномерное и яркое свечение. Так, световой поток обычных светодиодов составляет 100 люменов, когда как в лазерной оптике светодиоды выдают 170 люменов.

 

Главное преимущество лазерных фар в их энергопотреблении. Так по сравнению со светодиодной автомобильной оптикой, лазерные фары со светодиодами потребляют в два раза меньше энергии. 

 

Еще одно преимущество лазерных фар, размер применяемых диодов. Например, лазерный светодиод, размер которого в сто раз меньше обычного светодиода, выдает тот же уровень свечения. В итоге это позволяет автопроизводителям уменьшить размер фар без потери качества освещения автодороги.

 

К сожалению, в наши дни лазерные источники света в автопромышленности стоят очень и очень дорого. Так что в ближайшее время лазерная оптика не будет использоваться массово. Но в будущем, скорее всего, лазерные фары постепенно вытеснят все традиционные источники освещения автомобилей.

 

РАЗДЕЛ 3: Другая важная информация / Разное 

 

Теперь, когда мы рассмотрели все различные типы технологий передней автомобильной оптики, пришло время поговорить о некоторых возникающих вопросах. Так например давайте узнаем можно ли использовать в галогеновых фарах ксеноновые лампы и наоборот? 

 

Как правило, для использования ксеноновых ламп передняя оптика должна быть оснащена линзой, которая проецирует свет на дорогу. Также ксеноновая оптика обязательна, как правило, оснащается корректором фар.

В основном в наши дни используется автоматический корректор фар, который изменяет угол наклона линзы, с целью обезопасить встречных водителей от яркого дневного света ксеноновых фар. Угол изменяется в зависимости от количества пассажиров внутри.  В том числе все ксеноновые фары должны обязательно быть оборудованы омывателем оптики, поскольку ксеноновый источник света не эффективен при грязных фарах. 

 

Смотрите также: Почему в автомобилях задние фонари красного цвета?

 

Что касаемо галогеновых ламп, то они в отличие от ксеноновых могут быть установлены в линзованную оптику. А как же светодиоды? Так как светодиодные лампы, как правило, имеют направленный источник света, то устанавливать их в фару с обычными отражателями не безопасно, так как в этом случае эффективность освещения дороги будет низкой. Поэтому большинство автопроизводителей оснащает светодиодную оптику линзами, которые проецируют свет от светодиодов на дорогу. Подробней об этом ниже:

 

Можно ли установить ксеноновые лампы в обычные фары с отражателями?

 

В принципе можно, но ничего хорошего из этого не выйдет. Во-первых, согласно Российскому законодательству применения ксеноновых ламп в фарах с отражателями категорически запрещено, поскольку это создает опасность встречным водителем на дороге, которые могут быть ослеплены ярким источником света ксеноновых ламп рассеянного отражателями фар.

 

 

В итоге, установив в фары с отражателями ксеноновые лампы, вы получите только внешнее красивое свечение. Но освещение дороги будет намного хуже, чем при использовании галогенных ламп, поскольку для ксеноновых источников освещения необходима линзованная оптика. Кроме того, ксеноновые лампы, установленные в отражатель, отвратительно освещают дорогу в дождливую погоду. 

 

В том числе, хотим отметить, что ксеноновые лампы в короткий срок выжгут хромированное напыление ваших отражателей. В итоге, даже установив в последующем снова галогенные лампы, ваши фары будут светить уже не так эффективно как прежде.

 

Какая ответственность за установку ксеноновых ламп в фары с отражателями?

 

Как мы уже сказали установка ксеноновых источников света в автомобильные фары, оборудованные отражателями под галогеновые лампы, запрещено.

 

Так, в соответствии с частью 3 статьи 12.5 КоАП РФ, управление транспортным средством, на передней части которого установлены световые приборы с огнями красного цвета или световозвращающие приспособления красного цвета, а равно световые приборы, цвет огней и режим работы которых не соответствуют требованиям Основных положений по допуску транспортных средств к эксплуатации и обязанностей должностных лиц по обеспечению безопасности дорожного движения влечет лишения водительских прав сроком от 6 месяцев до 1 года с конфискацией ксенонового оборудования и ламп. 

 

То есть, другими словами, если вы не законно установите на свою машину ксеноновые лампы в фары, которые не предназначены для данного вида источников света, то вас не оштрафуют, а сразу лишат водительского удостоверения, а после окончания срока лишения вам предстоит пересдать теоретический экзамен. 

 

Можно ли установить светодиодные лампы в линзу ксеноновой фары?

 

Теоретически можно. Но придется покупать и ставить либо Китайский вариант, который вряд порадует вас качеством освещения дороги и долговечностью, либо вам предстоит разбирать фару и устанавливать другую блок-линзу. В последнем варианте качество освещения действительно будет лучше и возможно даже эффективнее ксеноновых источников света. Но опять же если вы купите качественные светодиодные лампы и блок-линзу под них, которая стоит немаленьких денег. 

 

Что касаемо законодательства, то в настоящий момент нет прямого запрета на использования в обычных фарах светодиодных ламп ближнего и дальнего света. Также не существует пока единых стандартов и ГОСТов, которые предписывали бы правила установки и использования на транспортных средствах светодиодных источников ближнего и дальнего освещения.

 

В настоящий момент правила и стандарты только разрабатываются. Так что в ближайшем будущем, скорее всего, все произойдет точно также как ксеноновыми лампами. Вспомните, что творилось на Российских дорогах еще 10 лет назад, когда каждый второй автомобиль был оснащен не заводским ксеноном. Сегодня та же картина.

 

На дороге каждый день становится все больше автомобилей с незаводскими светодиодными лампами ближнего и дальнего света, когда как большинство владельцев автомобилей, оснащенных фарами с обычными отражателями, больше не используют ксеноновые источники освещения, опасаясь лишиться прав (правда многие уже поняли, что «колхозный» ксенон реально снижает безопасность на дороге).

 

Так что использовать в отражателях или линзах под ксенон светодиодные лампы также опасно, как и «колхозный» ксенон, поскольку светодиодная лампа не будет освещать дорогу эффективно в отражателе или в линзе, предназначенную под ксеноновую лампу.

 

Помните, что под светодиоды также нужен специальный прожектор (блок-линза со специальным оборудованием, которое собирает свет от светодиодной лампы в пучок и направляет его в линзу-стекло).

 

Что такое Би-Ксенон?

 

Термин Би-Ксенон означает, что автомобиль оснащен единой ксеноновой лампой, которая выполняет работу, как источник ближнего света, так и источник дальнего света. Те же машины, которые не оснащены Би-Ксеноновыми фарами, как правило, оборудованы либо галогенными лампами, либо комбинированными источниками света (ближний свет: ксеноновые лампы, дальний свет: обычная галогенная лампа накаливания).

 

В автопромышленности распространены два вида Би-ксеноновых фар.

 

Первый вид использует специальную шторку в линзе, расположенную вне колбы ксеноновой лампы. В итоге при включении дальнего света шторка направляет источник света в отражатель, который далее отправляет свет в линзу в спектре свечения для дальнего света.

 

При втором виде Би-ксеноновых фар используется специальная Би-ксеноновая лампа, которая например, при включении дальнего света самостоятельно сдвигает колбу свечения лампы относительно отражателя встроенного в линзу. В итоге свет на дорогу проецируется в спектре ближнего освещения.

 

Какие фары лучше: Галогеновые, Ксеноновые или Светодиодные?

В настоящий момент существует большие споры по этому поводу. Как говорится, сколько людей, столько и мнений. Тем не менее, сегодня уже точно известно, что галогеновые лампы не выдерживают никакой конкуренции по сравнению с ксеноновыми и светодиодными источниками искусственного света.

 

Смотрите также: Автомобильные фары будущего

 

Но это не говорит о том, что галогеновые лампы исчезнут из автопромышленности в ближайшем будущем. Дело в том, что, несмотря на существенное снижение себестоимости ксеноновой и светодиодной оптики, галогеновые фары в настоящий момент, остаются самыми дешевыми в автопромышленности. Именно поэтому многие автопроизводители пока не собираются отказываться от их применения. 

 

Тем не менее, в будущем конечно галогенные фары неизбежно исчезнут из автомира. Произойдет это тогда, когда себестоимость установки на новые автомобили ксеноновой или светодиодной оптики будет сопоставима с галогенными фарами. 

 

Сравнивая же ксеноновые и светодиодные лампы, то конечно светодиодная оптика имеет массу преимуществ перед ксеноновыми фарами. Но пока что ксеноновая оптика обходится автопроизводителям намного больше ксеноновых фар. И это, несмотря на то, что светодиодная оптика не нуждается в блоках розжига и в системе омывателя фар.

 

Да, конечно, освещение светодиодных фар не намного эффективней ксеноновой оптики, но, тем не менее, в ближайшем будущем мы думаем светодиодное освещение будет появляться даже на недорогих автомобилях. В итоге со временем ксеноновая оптика также плавно исчезнет из автопромышленности.  Так что добро пожаловать в новый век автомобильного освещения, который можно назвать эпохой светодиодов и лазерных технологий.

 

Скорее всего, этот неизбежный переход на светодиоды дает производителям возможность разрабатывать электрические автомобили, в которых вопрос потребления электроэнергии стоит очень остро. Так светодиоды и лазерные источники освещения потребляют значительно меньше энергии, чем галогенные или ксеноновые лампы, то естественно развитие электрических автомобилей не может быть без разработок новых видов освещения с низким потреблением энергии.

 

Мы не раз публиковали материалы, которые позволяют вам сравнить различные технологии передней автомобильной оптики, а также узнать какой вид автомобильных фар лучше. Вот список ссылок, по которым вы можете узнать по этой теме более подробней:

 

Американец сравнил три вида фар в практическом соревновании: Галогенные, Ксеноновые и Светодиодные

 

Что будет если заменить галогенные лампы в фарах на светодиодные

www.1gai.ru

Эволюция фары — журнал За рулем

Это одно из устройств, которые «на скорость не влияют», но в повседневной жизни без него не обойдешься.

000_moto_0311_054

Газовая атака

Изобретателям мотоцикла повезло в одном: им не пришлось создавать все с нуля. В том числе — и систему освещения. Потому что люди передвигались по Земле не одну тысячу лет, и не только при свете Солнца. Конечно, факелы для установки на мотоциклы подходили плохо. Так же, как и фонари со свечами, и масляные светильники. К счастью, уже в конце XIX века был разработан мощный и компактный источник света — ацетиленовый (или карбидный) фонарь. Он состоит из двух частей: генератора ацетилена и собственно фары. Генератор — это вертикальный бочонок, в верхней части которого находится резервуар с водой, а в нижней лежит карбид кальция. Водитель открывает краник, вода начинает капать на карбид, и в результате химической реакции образуется горючий газ — ацетилен. Он по трубке поступает в фару, где и сгорает в горелке. Регулируя подачу воды, регулируем и интенсивность освещения.

Запаса воды в компактном мотоциклетном фонаре хватало на час-другой, после чего его следовало перезарядить, прочистить горелку и зажечь снова. Зато поставив мотоцикл в гараж, фонарь можно было взять с собой, освещая дорогу до дома. И свет от горящего ацетилена близок к белому и очень яркий: лучшие фонари били больше чем на сотню метров.

Уже в ацетиленовом фонаре появились две важнейшие детали. Это параболический отражатель, собирающий свет в единый пучок, направленный вперед. А также стекло фары, покрытое призматическими линзами — они не дают уходить свету вверх, рассеивая его по сторонам. Как правило, ацетиленовые фонари не входили в стандартное оснащение мотоцикла — их либо покупали «на стороне», либо заказывали дополнительно (первой предложила такую опцию бельгийская компания FN для своего четырехцилиндрового мотоцикла в 1904 году).

Продержалось газовое освещение до конца 20-х годов, на десятилетие дольше, чем на автомобилях — все-таки полноценная электрическая бортовая система, питающая и фару, долго представлялась слишком сложной и дорогой для двухколесной машины.

001_moto_0311_054

002_moto_0311_054

003_moto_0311_054

Мотоциклетные ацетиленовые фонари, как правило, представляли собой компактную конструкцию, в которой были объединены газогенератор и фара.

Мотоциклетные ацетиленовые фонари, как правило, представляли собой компактную конструкцию, в которой были объединены газогенератор и фара.

004_moto_0311_054

Устройство ацетиленового генератора: A — заливная горловина; B — регулировочная гайка; C — газоотводная трубка; D — фильтрующая прокладка; E — прокладка; F — игольчатый клапан; G — прокладка; H — карбидная камера; I — сетчатая трубка.

Устройство ацетиле

www.zr.ru

4.5. Конструкция современных головных фар

Основными
конструктивными элементами головных
фар явля­ются: корпус; регулировочный
механизм; оптический элемент, содержащий
отражатель; рассеиватель; экран прямых
лучей; одно- или двухрежимный источник
света. Одной из важных конструктив­ных
характеристик фары служит ее форма —
круглая или прямо­угольная. На
протяжении почти 40 лет основной формой
фары бы­ла круглая со стандартизованными
размерами оптического элемен­та — Ø
178 мм у двухфарной системы и Ø 146 мм у
четырехфарной системы освещения.

Рис.
4.5. Устройство круглой фары:

Устройство
круглой фары приведено на рис. 4.5. Она
состоит из: 1
— оптический элемент; 2-
ободок; 3
— регулировочные винты; 4
-держа­тель; 5

корпус; 6-
источник света; 7
токоподводящая колодка; 8

винты крепления ободка. Оптический
элемент 1
круглой фары выполнен в виде склеенных
между собой стеклянного рассеивателя
и металлическо­го отражателя, в слепое
отверстие которого установлен источник
света с одним или двумя (в зависимости
от режима работы) телами накала. На
отбортовке горловины установлен
спрессованный фла­нец с пружинными
зажимами, поджимающими опорный фланец
лампы к опорному торцу отражателя.

Источник
света 6
установлен таким образом, чтобы тело
нака­ла дальнего света было расположено
в фокусе отражателя, а те­ло накала
ближнего света было расфокусировано
относительно фокуса отражателя вперед
и вверх. В современных конструкциях
применяются обычные лампы типа Е,
например А12-45+40 и гало­генные источники
света типа Н: Н1, НЗ, Н4, Н7, Н9, Н11, Н13.

К
отражателю на кронштейнах приклепывается
экран прямых лу­чей от лампы, что
позволяет несколько снизить ослепление
водите­лей встречных автомобилей
(при ближнем свете) и уменьшить яр­кость
свечения атмосферы при ее малой
прозрачности. Экран вы­полняют из
тонкой металлической ленты сферической
формы. Отра­жатель круглых фар имеет
параболоидную форму с фокусным
рас­стоянием, варьируемым в различных
конструкциях от 19 до 28,5 мм.

Держатель
4
подвижно установлен в корпусе фары и
за счет уп­ругой подвески пружинами
сжатия и распором двумя винтами 3,
имеет возможность поворачиваться в
двух плоскостях — вертикаль­ной и
горизонтальной, обеспечивая тем самым
регулировку свето­вого пучка
относительно дороги.

Рассеиватель
оптического элемента представляет
собой круглое или прямоугольное стекло,
на внутренней поверхности которого
на­ходятся преломляющие элементы:
цилиндрические и сферические линзы,
призмы и призмолинзы. Рассеиватели фар
изготавливаются, как правило, из
бесцветного силикатного стекла. В
последнее время ведутся работы по замене
стекла абразивостойкой пластмассой,
од­нако дешевых способов ее получения
до сих пор не найдено.

Корпус
5
круглых фар выполняется металлическим
с фланцем для крепления к кузову
автомобиля и имеет кронштейн для
уста­новки ободка 2,
поджатого к поверхности оптического
элемента. В тыльной части корпуса имеется
отверстие для установки жгута коммутирующих
проводов со штекерными токоподводящими
разъ­емами с обоих концов, один для
подключения к источнику света, другой
— к сети автомобиля.

Другой
разновидностью традиционных конструкций
фар является прямоугольная фара,
получившая распространение в 60-х годах.
Ее характерной особенностью является
использование усеченного пара­болоида
с большим диаметром светового отверстия
(до 250 мм), что обеспечивает увеличение
работающих зон в горизонтальном
направ­лении, чем существенно улучшается
светораспределение в режиме ближнего
света. Кроме того, такая форма позволяет
снизить верти­кальный габарит фары
и обеспечивает тем самым предпосылки
к сни­жению коэффициента аэродинамического
сопротивления воздушному потоку, чем
повышает топливную экономичность
автомобиля.

К
недостаткам прямоугольных фар следует
отнести их худшую технологичность,
большую стоимость и потребность в
большем подкапотном пространстве для
размещения.

Принцип
работы светооптической схемы этих фар,
а следова­тельно, и требования к ее
элементам такие же, как и к фарам Круглого
исполнения, а их конструкция в силу
особенностей формы имеет ряд существенных
отличий. Из-за большего горизонтального
размера поворот оптического элемента
такой фары при регулиров­ке на 4°
сопровождается большим линейным
перемещением боко­вых краев рассеивателя
и выступанием их из-за декоративного
ободка на 15…20 мм. Это обстоятельство
заставляет крепить рассеиватель
неподвижно, а направление светового
пучка регулиро­вать поворотом только
отражателя внутри корпуса фары.

Рис.4.6.

На
рис. 4.6 изображена типовая конструкция
прямоугольной фа­ры. В корпусе 2,
выполненном из пластмассы, закреплен
винтами через ободок рассеиватель 1.
(В других вариантах рассеиватель к
корпусу может приклеиваться, поджиматься
плоскими пружинами или хомутами.)
Отражатель 3
смонтирован внутри корпуса подвиж­но
на трех опорных шаровых шарнирах 10.

Шаровой
шарнир 4
является неподвижной опорой. Поворот
от­ражателя в горизонтальной плоскости
обеспечивается вращением винта 6,
перемещающего шарнир 7;
отражатель при этом повора­чивается
вокруг вертикальной оси, проходящей
через центры шар­ниров 4
и 5.
Крайние положения отражателя показаны
на рис. 4.6 штриховой линией.

Регулировка
наклона светового пучка фазы осуществляется
двумя винтами 8
и 9.
Начальная (установочная) регулировка
произ­водится винтом 9,
отражатель при этом поворачивается
вокруг го­ризонтальной оси, проходящей
через центры шарниров 4
и 7.
Кор­ректировка угла наклона светового
пучка фазы (например, при из­менении
нагрузки автомобиля), т.е. изменение
положения пучка в вертикальной плоскости,
осуществляется винтом 8,
от которого мо­жет быть сделан привод
в кабину водителя.

На
основе изображенной на рис. 4.6 конструкции
легко изготав­ливается блок-фара с
встроенным внутрь корпуса (рис. 4.7,а) или
смонтированными сбоку (рис. 4.7,б)
необходимыми светосигналь­ными
приборами.

Рис.
4.7.

Блок-фары
получили широкое распространение в
1980-е годы за счет некоторого снижения
себестоимости комплекта световых
при­боров и более органичного
эстетического оформления передней
части автомобиля.

В
США, Японии и ряде других стран оптические
элементы тра­диционных конструкций
фар, как круглых, так и прямоугольных,
вы­полняют в виде неразъемных ламп-фар.
Рассеиватель и отражатель этих приборов
изготавливают из стекла, после чего
отражатель алюминируют, монтируют в
нем систему нитей накала, сваривают
тражатель с рассеивателем, откачивают
из образовавшейся кол­бы воздух и
окончательно заваривают колбу.

Постоянно
увеличивающийся дефицит топлива
предопределил устойчивую тенденцию к
снижению коэффициента аэродинамиче­ского
сопротивления воздушному потоку при
движении автомоби­ля, реализация
которой потребовала обеспечения узкого
профиля передней части автомобиля, а
следовательно, и резкого ограни­чения
высоты фары до 60…90 мм вместо 120…150 мм.
Эти требо­вания практически исключают
возможность использования в кон­струкциях
фар традиционных светооптических схем,
так как для сохранения необходимого
светового потока в этом случае требу­ется
значительное увеличение глубины
отражателя, что вызывает технологические
трудности. Кроме того, традиционные
светооптические схемы, в которых функция
перераспределения светового потока
выполняется рассеивателем с глубокими
призмами, не до­пускает его наклона
в вертикальной плоскости на углы, большие
чем 25°. Именно эти обстоятельства привели
к разработке прин­ципиально новых
решений.

Фирмой
Lucac
(Великобритания) была предложена
конструкция фары, в которой отражатель
выполнен в виде объединения не­скольких
(двух-трех) усеченных параболоидных
элементов с раз­личным фокусным
расстоянием 20 и 40 мм при совмещенных
по­ложениях их фокусов. Этот принцип
объединения разнофокусных отражателей
называется гомофокальным.
Использование этого прин­ципа позволяет
подобрать и скомпоновать отражатель
из отдельных секторов разнофокусных
отражателей таким образом, чтобы
обеспе­чить формирование заданного
светораспределения режимов ближнего
и дальнего света практически за счет
отражателя.

Рис.
4.8.

Реализация
этой светооптической схемы позволила
сконструи­ровать фару, полностью
удовлетворяющую современным требова­ниям
автомобилестроителей по аэродинамике.
На рис. 4.8 показан профиль автомобиля с
такими фарами.

Практическая
реализация гомофокальной конструкции
потребо­вала пересмотра технологии
изготовления, так как сложный про­филь
отражателя с высокой точностью можно
получить лишь из легко формуемых
материалов, т. е. пластмасс, обладающих
также высокой термостойкостью, что
обеспечивает работу фары с гало­генными
лампами. Стоимость материалов пока
очень высока, а технологический процесс
их формования достаточно трудоемок,
что является сдерживающим фактором
широкого применения кон­струкции
этого типа.

Эллипсоидные
фары головного света, предложенные
фирмой Hella,
представляют другое направление развития
конструкции. Их характерной особенностью
является более полное использование
светового потока лампы при ближнем
свете, т. е. относительно большой КПД.
Конструкция такой фары (рис. 4.9) содержит
эллип­соидный отражатель 2,
в один из фокусов которого установлен
ис­точник света 1.
Весь световой поток, отраженный таким
отражате­лем, концентрируется в его
втором фокусе, где в режиме ближнего
света частично экранируется, что
позволяет создать четкую свето­теневую
границу. Затем используемый пучок
корректируется с по­мощью достаточно
простой линзы 3. Для достижения необходимых
значений светотехнических характеристик
отражатель снабжают элементами
параболоидных поверхностей, сопряженными
с эллип­соидом, и преломляющими
концентрическими призматическими
элементами.

Рис.4.9.

К
основным недостаткам светооптических
схем этого типа следует отнести
технологические трудности, высокую
стоимость, а также ограниченное их
ис­пользование только в четырехфарной
системе освеще­ния.

Естественно,
что этими на­правлениями не исчерпыва­ются
пути совершенствования: светооптических
схем оптиче­ских элементов и систем
ос­вещения в целом. Продолжает
совершенствоваться система поляризованного
света, ведут­ся поиски использования
в системах освещения волокон­ной
оптики.

studfiles.net

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

Конструкция и типы фар

Ближний свет фар является главным при управлении автомобилем. Характеристики ближнего света фар должны давать ассиметричную картину ближнего света, которая выполнена в растянутом визуальном диапазоне по правой стороне дороги.
Для повышения эффективности работы фар применяют различные сложные формы (HNS, PD2). Для улучшения освещения применяют также газозарядные лампы, которые выдают света почти в 2 раза больше галогенных. Фары должны обеспечивать видимость линии раздела между поверхностями освещенными и не освещенными. Такая видимость может создаватся специальными нитями накала, которые используются в лампах (Н1, Н7,НВ4). Это позволяет получить яркость ниже, а тень выше.

Требования предъявляемые к лампам:
— уровень минимальной освещенности  (нормальная видимость)
— максимальная сила света (но не ослепляющая водителей автомобилей движущихся на встречу)

Конструктивные особенности фар.

Обычные фары должны обеспечивать качественное освещение, и такой парадокс,- чем больше размер отражателя, тем лучше качество света ближних фар. На геометрическую составляющую диапазона, действие фары увеличивается с ростом высоты установки фары. Такие требования могут быть решены благодаря использованию широких отражателей фар и большего размера.
Короткие фокусные расстояния обеспечивают широкими световыми лучами, что улучшает боковое освещение и является очень полезным на поворотах. Отражатели с плавным переходом состоят из параболоидных секций с разными фокусными расстояниями.


Однофокусные отражатели. Чтобы обеспечить повышенную эффективность светового потока на вспомогательных участках отражателей имеется 1на фокальная точка с отражателем для получения короткого фокусного расстояния. свет от вспомогательных отражателей нам дает улучшение качества бокового освещения, но не влияет на дальний. (Лампа Н4)

Многофокусные отражатели.
Отличаются многофокусные отражатели тем, что участки для получения пучка света имеют большое количество фокальных точек. Распределение структур осуществляется по вертикальным участкам параболы.

Фары (отражатели типа HNS) Поверхность следующего отражателя включает много элементов. Особенностью поверхности отражателя являются неразрывности и ступенчатости на пограничных поверхностях. Это дает возможность создать такие формы поверхности отражателей, какие нам нужны, и обеспечат максимально стабильное освещение.

Фары (PES) Конструкция фар PES включает оптику для улучшения освещения. Данная оптика основывается на использовании эллиптического отражателя. В фарах PES исходящие лучи необходимо направить так, чтобы зона окружения линзы тоже выступала источником светового сигнала. Такой свет применяется с линзами небольших диаметров для того, чтобы не слепить водителей встречных автомобилей.


Освещение автомобиля

К основным фарам освещения траснпортного

средства можно отнести следующие:

— фары ближнего света;

— фары дальнего света;



Фары Litronic.
Электронная световая фара характеризуется освещением с помощью ксенона (ксеноновой газоразрядной лампой). Такая лампа сочетае тв себе все преимущества, — высокую интенсивность освещения, наряду с минимальным требованиям к объему отражательной поверхности. Это делает данную модель фары идеальной по сравнению с другими.

www.autoezda.com

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

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о