За минувшее столетие эволюция автомобильного освещения прошла путь от ацетиленовых горелок и лампочек Ильича до современной оптики, построенной на светодиодах. Адаптивными фарами головного света сегодня в той или иной мере могут похвастать многие автопроизводители, но немногие из них не копируют друг друга, а предлагают что-то по-настоящему прорывное. Компании Audi и BMW почти одновременно начали работу над технологиями так называемого лазерного света (и даже немного поссорились на тему того, кто был первым), и обеим удалось воплотить свои идеи в стандартных автомобилях.
Минимальная цена
4,49 млн руб
Максимальная цена
13,97 млн руб
Правда, если Audi оснастила лазерной оптикой только 99 экземпляров суперкара R8 LMX, то в случае с BMW никакого эксклюзива нет. Заходишь в конфигуратор нового поколения 7 Серии, ставишь галочку напротив опции BMW Laserlight, отстегиваешь 251 200 рублей за эту опцию и получаешь немного автомобильного будущего, если, конечно, можешь себе позволить. Чем же отличается лазерное освещение от обычного светодиодного, раз за него просят такие деньги?
Во-первых, правильнее называть такую оптику не лазерной, а лазерно-люминофорной. Конструкция устроена таким образом, что несколько лазерных диодов подсвечивают люминофор - специальный компонент, который преобразовывает энергию в световое излучение. В результате образовывается сверхмощный световой пучок, который направляется на дорогу через преломления и систему отражателей. Так что сам по себе лазер дорогу не освещает, а лишь вырабатывает необходимую энергию.
Во-вторых, лазерное освещение не работает на городских скоростях - для таких сценариев освещения у BMW 7 Серии присутствует обычный дальний и ближний светодиодный свет, который и так работает эффективно. Лазерный режим активируется вдобавок к основным источникам при долговременном движении со скоростью свыше 70 км/ч, когда поблизости нет других источников света, встречки и попутного транспорта. При этом лазерный модуль не подсвечивает дорогу веерным способом - помимо обычного пучка создается узкий световой тоннель, который "стреляет" вперед более чем на полкилометра. Идеальный режим для движения на высокой скорости по магистралям!
Вот как описывает работу BMW Laserlight сам производитель:
В режиме дальнего света лазерные фары BMW освещают зону до 600 метров, что почти в два раза больше дальности света обычных светодиодных фар. Данный режим автоматически включается по достижении скорости 70 км/ч. В состав фар входит светодиодный ближний свет и светодиодный дальний свет с лазерным модулем. Благодаря неослепляющей системе управления дальним светом BMW и встроенной системе адаптивного освещения поворотов лазерные фары BMW делают ночные поездки еще более приятными и безопасными. Неослепляющая система управления дальним светом BMW распознает наличие других участников дорожного движения и целенаправленно исключает их ослепление.
Из маркетинговых материалов компании BMW.
Иначе говоря, BMW продает клиентам действительно полезную технологию, которая прямо повышает безопасность движения. Здесь отлично работает правило - хорошего освещения много не бывает (бывает мало денег). А мы, в свою очередь, просто обязаны выяснить, сколько стоит подобный лазерный свет в реальной жизни. Не установленный с завода, а купленный с полки российского продавца BMW. Например, при восстановлении автомобиля даже после легкой аварии или в случае банального вандализма. Автоворы научились прекрасно разбираться в дорогих и востребованных деталях.
Топовую оптику BMW Laserlight легко отличить по горизонтальным шторкам синего цвета.
Посчитать, во сколько обойдется новая оптика, мы традиционно попросили официальных дилеров марки BMW в Москве на примере седана BMW 730Ld 2017 года выпуска с соответствующим опциональным освещением. Новость первая: только одна передняя фара BMW Laserlight будет стоить сумасшедшие 339 560 рублей, то есть эту цифру придется умножать на два. Новость вторая: при проблемах с оптикой придется какое-то время поездить вслепую, поскольку срок ожидания детали из Германии составляет около 3 недель. Прибавим сюда стоимость установки и адаптации фар силами официального сервиса - 6 800 рублей, и получим итоговую цифру 685 920 рублей!
Лазеры стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни еще в конце 1980-х с изобретением компакт-дисков и оптических приводов. С тех пор мы знаем, что лазеры могут быть очень полезны. Знаем мы также и то, что их излучение не всегда видимо глазу, но способно нанести серьезную травму при прямом попадании. А также то, что лазеры используются в хирургии в качестве скальпеля, а на промышленных производствах запросто режут металл. Все это как-то не вяжется с приятным глазу светом, разверзающим тьму на ночном шоссе.
Секрет в том, что в лазерных фарах собственно лазер служит вовсе не источником света, а поставщиком энергии. Принцип действия любого источника света состоит в том, что атомы излучающего вещества поглощают энергию и испускают фотоны. К примеру, в лампе накаливания вольфрамовая нить нагревается за счет электрической энергии.
Фото демонстрирует преимущество лазерного дальнего света (справа) перед светодиодным (слева). В свете лазерных фар становятся хорошо заметны объекты на расстоянии 600 м от машины, тогда как предел возможности LED-фар — 300 м. При движении днем водитель может видеть предметы на расстоянии до 2 км.
В лазерной фаре BMW i8 три лазерных светодиода создают когерентное (однонаправленное) излучение в голубой области спектра. Мощность этого излучения в десять раз превышает мощность ксеноновой фары. С помощью системы зеркал несколько лазерных лучей фокусируются на линзе, покрытой фосфоросодержащим флуоресцентным составом. Именно этот состав, поглощая энергию лазеров, излучает приятный глазу белый видимый свет.
Яркость такой фары, пусть и не десятикратно, но все же весьма значительно превышает яркость ксеноновых или светодиодных фар. Дальность действия лазерной фары достигает 600 м, в то время как предел возможностей LED-фары — всего 300 м.
Один из демонстрационных прототипов лазерной фары BMW. Дым позволяет увидеть лазерные лучи, направленные на флуоресцентную пластину с помощью системы зеркал. Каждая фара использует энергию трех голубых лазеров.
Мал золотник, да ярок
Лазерная технология предлагает ряд веских конструктивных преимуществ. К примеру, размер рефлектора — вогнутого зеркального отражателя, формирующего световой пучок нужной формы, — напрямую зависит от размеров источника света. Для галогеновой фары необходим как минимум 120-миллиметровый рефлектор, для ксеноновой достаточно 70-миллиметрового. Этим отчасти объясняется тот факт, что для многих автомобилей премиум-класса доступны лишь ксеноновые или светодиодные фары: их дизайн не допускает применения крупной галогеновой оптики.
Флуоресцентная субстанция в лазерной фаре — это практически точечный источник света, для которого достаточно 30-миллиметрового рефлектора. А значит, лазерная оптика может быть очень компактной, что непременно оценят дизайнеры.
Конструкция реальной фары, устанавливающейся на BMW i8, несколько отличается от прототипа, однако принцип действия остается неизменным. Три лазерных светодиода поставляют энергию на фосфоросодержащее вещество, а компактный рефлектор формирует из света точечного источника пучок нужной формы.
Пожалуй, самый существенный недостаток светодиодов — это склонность к перегреву. Значительная часть потребляемой ими энергии расходуется на выделение бесполезного тепла, которое необходимо рассеивать с помощью массивных радиаторов и дорогостоящих вентиляторов. Мало того, интенсивность свечения и долговечность светодиода зависят от рабочей температуры, поэтому сложные интеллектуальные системы охлаждения становятся неотъемлемой частью LED-фар.
Лазерный диод — очень эффективный источник энергии. Он не склонен к перегреву, и для его охлаждения достаточно компактного пассивного радиатора. Это значит, что лазерная оптика экономит драгоценное подкапотное пространство, несколько килограммов веса и весьма значительное количество топлива.
К сожалению, мы вряд ли скоро увидим лазерные фары на автомобилях массового сегмента. И помимо имиджевых соображений для этого есть весьма веские объективные причины. Яркость, а значит, и ослепляющая способность «лазерного» света как минимум вдвое больше, чем у любых современных аналогов. Следовательно, фары такого типа могут применяться только совместно с технологиями «неослепляющего» дальнего света и контроля уровня, которые сами по себе весьма дороги. В глаза встречным водителям ни в коем случае не должен попасть ближний свет авто, показавшегося из-за перегиба дороги, или включенный по ошибке «дальний».
На случай аварии предусмотрена система, отключающая лазеры при разрушении фары: все-таки прямое попадание лазерного луча может представлять опасность.
Прицельный огонь
Согласно статистике, многие водители пользуются дальним светом в исключительно редких случаях, а некоторые не пользуются совсем. Это связано с нежеланием отслеживать появление на дороге встречных автомобилей и постоянно переключаться на «ближний». Между тем на скорости 100 км/ч ближний свет обеспечивает видимость в пределах 70−80 м, в то время как остановочный путь может превышать эту величину.
Так на ночной дороге выглядит животное, подсвеченное узким лучом дальнего света. Яркий мерцающий луч не только оповещает водителя об опасности, но и делает сам автомобиль хорошо заметным.
«Неослепляющий» дальний свет уже прочно обосновался в списках опций люксовых автомобилей. Напомним, что водители машин, оборудованных данной системой, могут не выключать дальний свет даже при появлении встречных авто. Специальный механизм внутри фары меняет свет с дальнего на ближний лишь в узком секторе, в который попадает встречный автомобиль. Остальная часть дороги, включая попутные и встречные полосы, а также обочины, остается освещена «дальним».
Чтобы реализовать эту полезную функцию, производители используют два противоположных подхода. Первый заключается в наличии масок, затеняющих ту или иную часть светового пучка. Маски приводятся в движение быстрыми сервомоторами с точностью позиционирования до 0,1°. Моторы управляются компьютером, который анализирует изображение с высокочувствительной видеокамеры. К таким системам относится, к примеру, BMW Selective Beam.
Применение отдельных источников света (светодиодов) для освещения узких секторов дороги дает возможность избавить от ослепления водителей сразу нескольких встречных или попутных автомобилей, при этом освещая участки между ними ярким дальним светом.
Второй подход предполагает использование отдельных источников света (ксеноновых ламп или светодиодов) для освещения каждого сектора дороги. Противники данной концепции упрекают ее в ощутимом падении общей яркости при отключении отдельных сегментов или в избыточной ширине теневой зоны.
Вряд ли в этом можно упрекнуть фары Audi Matrix LED, опционально устанавливаемые на последнее поколение седана A8. За дальний свет в них отвечают 25 мощных светодиодов, скомпонованных в пяти рефлекторах. Это означает, что пучок дальнего света делится аж на 25 узких секторов, и, управляя ими, можно точно затенять очень узкие участки.
Важное преимущество Matrix LED заключается в способности затенять сразу несколько встречных автомобилей, сохраняя полосы дальнего света между ними. Такая возможность недоступна для фар с моторизированными масками.
Если переключатель света на A8 установлен в положение auto, дальний свет автоматически включается на скорости свыше 30 км/ч за городом и свыше 60 км/ч в населенных пунктах. Для того чтобы отличить проселочные дороги от городских, система обращается за подсказкой к спутниковому навигатору.
Одна из последних модных функций, доступная для обоих типов неослепляющих фар, — подсветка людей и животных при движении с ближним светом. Это стало возможно благодаря появлению на автомобилях представительского класса приборов ночного видения. Если такой прибор обнаруживает человека или животное на дороге или обочине, он посылает в соответствующем направлении узкий мигающий луч дальнего света. Этот «маяк» не только указывает водителю на опасность, но и предупреждает пешехода или зверя о приближении транспорта.
На периферии
Инновации затрагивают не только фары головного света, но и вспомогательные световые приборы — габаритные огни, стоп-сигналы, указатели поворотов. К примеру, «поворотники» на той же Audi A8 представляют собой линии из 18 светодиодов спереди и 24 сзади. Они загораются не одновременно, а друг за другом, имитируя движение светящейся линии в сторону поворота.
Любопытно, что «мультипликационные» указатели поворотов вполне вписываются в обычные правила: ведь, загоревшись по очереди с 20-миллисекундным интервалом, огни остаются зажженными в течение еще 250 миллисекунд, а затем гаснут, как и предписано стандартом.
На автомобилях будущих поколений место габаритных огней, а также внутрисалонных осветительных приборов займут органические светодиоды OLED. В отличие от обычных светодиодов, представляющих собой точечный источник света, OLED — это тонкая пленка, излучающая свечение по всей площади. На единицу площади OLED приходится гораздо меньшая тепловая нагрузка и яркость, что, в свою очередь, означает экономию и пространства, и электроэнергии, и в конечном счете — топлива.
В свете последних публикаций (технологии Вольво , технологии Мерседес), читатели Хабра попросили рассказать более подробную информацию о технологических новинках автомобилестроения. Мне кажется, что одна из самых интересных и перспективных разработок на данный момент - лазерные фары от БМВ.
В сентябре 2011 года БМВ представила новую технологию автомобильных фар, основанную на использовании синих лазеров. Эта технология впервые применяется на автомобиле BMW i8, который был показан на Франкфуртском автосалоне в 2009 году. В фаре используется не один, а сразу три лазера, всего в автомобиле их 12 - по 3 в каждой из 2 секций фары. Чтобы понять как эта технология работает посмотрите на диаграмму.
Три лазера (A) установлены на треугольную форму и светят на маленькие зеркала (В), которые перенаправляют луч на линзу(С). Внутри линзы (С) находится желтый фосфор, который под воздействием синего лазера излучает яркий белый свет. Этот свет излучаемый фосфором, перенаправляется линзой на отражатель (D), который отбрасывает свет на 180 градусов на дорогу перед автомобилем. Внутренности фары созданы специальным образом так, что весь созданный свет отражается на поверхность перед автомобилем. Вверху справа на фотографии вы можете увидеть как работает один из 6 лазеров, хоть его луч и перекрыт карточкой. Учтите, что такая конфигурация лишь одна из возможных и можно сделать фары почти любого размера и формы.
На этой фотографии вы можете увидеть как фары работают на полную мощность. БМВ заявляет, что эти фары в 1000 раз ярче чем диодные фары, которые используются сейчас, но используют лишь половину яркости, чтобы снизить потребление электричества автомобилем. Так же, представители компании заявляют, что срок службы фар не менее 10 000 часов, такой же как у LED фар. Что важно, возможность изменения размера фар позволит дизайнерам более свободно создавать форму фар и их размер.
Конечно, первое, что мы знаем о лазерах это то, что их не надо никому направлять в глаза, чтобы не повредить сетчатку глаза. С этими фарами это просто невозможно, БМВ просит не беспокоиться. Лазер опасен тем, что его свет очень сконцентрированный и сфокусированный. Свет же, производимый желтым фосфором не такой, а чтобы это доказать инженер БМВ посмотрел прямо в луч света создаваемый фарами и пригласил журналистов сделать то же самое. Несмотря на то, что свет фар очень яркий, ни автор текста, ни кто-либо другой не пострадал от этой демонстрации.
Так же исключается возможность того, что свет фар может поджечь объекты перед автомобилем (несмотря на то, что инженер поджег ароматическую палочку от одного из лазеров автомобиля, чтобы продемонстрировать его мощность) по той же причине. Свет создаваемый фарой не является лучом лазера исходя из другой природы самого получения света. Если вы боитесь лазеров, которые вылетят из фары при аварии и начнут разрушать всё вокруг - не беспокойтесь, БМВ позаботилась и об этом, в случае ДТП, так же как и с ксеноновыми фарами - сразу отключается подача электроэнергии на фары.
BMW так же не упустила возможность представить новую технологию Dynamic LightSpot system, которая подсвечивает пешеходов, которые находятся у вас на пути. На технической модели, которую нам показывали эти прожекторы были встроены в установочное место противотуманок и приводятся в движение системой аналогичной адаптивному освещению поворотов. Система использует те же технологии, что используются в системе ночного видения БМВ, которая использует инфракрасные сенсоры и камеры, чтобы распознать человека по температуре тела и силуэту.
Если камера ночного видения обозначит пешехода значком на дисплее развлекательной системы, то система LightSpot более активная и подсветит пешехода одним лучом из места противотуманок. Поскольку в автомобиле две противотуманки, автомобиль может следить сразу за двумя пешеходами, а так же она может вести свет за пешеходом, переходящим дорогу в темноте перед вами.
Чтобы не отвлекаться на пешеходов, не мешающих движению автомобиля, система имеет достаточно узкое поле зрения. Компьютер следит за всеми пешеходами, которые есть перед автомобилем, но система подсветит только тех, что будут пересекаться с траекторией автомобиля или будет угроза пересечения этой траектории. BMW заявляет, что система может двигать луч быстрей чем может бежать любой человек, так что возможности убежать от луча у вас не будет. Правда, в БМВ говорят, что система пока что испытывает трудности на серпантине, где автомобиль постоянно меняет траекторию движения. Именно по-этому это все еще прототип. И все же, компания говорит, что эта система значительно упрощает водителями жизнь и позволяет увидеть пешеходов в среднем на 34 метра раньше чем без нее. Встречные водители так же будут избавлены от любого ослепления, потому что у БМВ есть система Active High Beam, которая следит за встречным трафиком и не позволит ослепить водителей.
Пока что обе системы - прототипы. Dynamic LightSpot дойдет до потребителя первой, хоть БМВ и не говорит когда. Но возможно, скоро придет время когда лазерные фары станут так же распространены как галогенные или ксеноновые фары распространены сегодня.
Лазерные фары – высокотехнологическая светооптика, которая есть в списке желаний у всех продвинутых автолюбителей. О том, что эти приборы защищают водителей от аварий и довольно удобны в туманное время, знают все, но у них есть также некоторые недостатки. Подробнее об этом – ниже.
[ Скрыть ]
Устройство лазерной светооптики
Относительно новое устройство, которое появилось в 2014 году, но уже завоевало стойкую и горячую любовь водителей – лазерная противотуманная фара. Они устанавливаются в зависимости от головной оптики или габаритных огней.
Зачастую можно встретить их позади автомобиля, причем выбор установки обширен:
- под бампером машины;
- позади авто прямо под спойлером;
- под или на днище машины.
Лазерные фонари тем хороши, что они заметны для едущих позади машин в любую погоду. Стоит остановиться и приборы оставляют ярко-красную полосу, которая пробивается сквозь мглу и отлично заметна сквозь дождь, тем самым говоря водителям едущих сзади машин о том, что тоже стоит притормозить и соблюсти дистанцию.
Устройство имеет достаточно маленький размер, а потому почти незаметен, чтобы волноваться о том, насколько гармонично прибор будет смотреться на машине.
Принцип работы
Данное устройство берет за основу . Главной задачей такой фары является то, что на нее не опадают осадки, потому что оптика находится в неудобном положении – ниже линии тумана.
Принцип работы лазерных фар точно такой же: они, можно сказать, учитывают расположение изморози. Свет ложится прямо на дорогу красной полоской, сигнализируя для остальных водителей. Несмотря на то, что в качестве света выступают светодиоды, благодаря которым работает лазер, фары являются не источником освещения, а элементом энергообеспечения.
Неважно какова фара, внутри нее атомы активного вещества потребляют некоторое количество энергии, преобразовывая его в фотоны. Например, устройство лампы накаливания имеет вольфрамовую нить, которая при нагреве испускает свет. Этот принцип модифицировался и преобразился. Лазерные фонари могут обеспечить такую мощность, которая в несколько раз превысит мощность базовых ксеноновых ламп (автор видео — Techno Drive).
Преимущества и недостатки использования
Преимущества очевидны:
- Если сравнивать с обычным устройством, затраты электроэнергии будут одинаковыми, однако яркость у лазерной лампы будет значительно больше.
- Прототип лазерных фонарей для модели BMW производят интенсивность свечения в 1,7–1,8 больше, учитывая то, что мощность является на 50% ниже, чем у обычных устройств.
- Данная оптика создается при помощи высоких технологий, а потому ее «зрительность» не только четче, но и дальше, по сравнению с ксеноновыми фарами.
- В составе оптики находятся микроконтроллеры, которые ограничивают направленность пучка света. Этот механизм защищает остальных водителей от помех.
Несмотря на то, что плюсов очень много, есть и минусы, как и в любом техническом оборудовании. Очевидный недостаток – цена. Чтобы позволить себе такую оптику нужно хорошенько зарабатывать. Кроме того, не каждая машина действительно нуждается в таких «прибамбасах». Другим недостатком является то, что сделать своими руками такое устройство практически невозможно.
Производители
Эти устройства выпускают непосредственно производители автомобилей. Как было сказано выше – например, компания BMW и Audi. Пока еще установка является операционным решением, так как в массовых моделях машин она редко присутствует. В качестве производителя выступают также разработчики светодиодной техники, в том числе и компания Philips.
Как самостоятельно сделать лазерные фары?
Чуть выше было сказано, что изготовить такую высококачественную оптику практически невозможно, однако надежда умирает последней. В качестве устройства можно использовать частичное внедрение диодов в автомобильную оптику. Это даст кое-какой результат.
Некоторые автолюбители выдвигают свои собственные техники, где в качестве изготовления устройства используют диод из привода DVD-RW проигрывателя. В этом случае прибор устанавливается в нишу противотуманки или стоп-сигнального огня. После конструкция сваривается, благодаря чему происходит корректировка луча благодаря трафарету, вырезанному из картона. Перед началом этой кропотливой работы необходимо определиться с характеристиками фонарей.
Заключение
В заключение можно сказать, что хоть приобрести их в настоящее время проблематично, а выполнить лазерные фары своими руками затруднительно, не стоит пренебрегать последним пунктом. Доработка фар также снизит опасность езды в ночное и туманное время.
Лазерная фара для авто – это отличное решение. Несмотря на то, что не все водители знают о таком нововведении и могут быть удивлены. В любом случае это убережет машину от столкновения.
Обязательно нужно помнить, что угол наклона цилиндра должен быть тщательно отрегулирован. В противном случае при наезде на возвышенность световая полоска попадет точно на ветровое стекло позади идущего автомобиля.
По сравнению с фарами с другими источниками света (лампами накаливания, газоразрядными, классическими светодиодами) лазеры имеют целый ряд преимуществ. Лазерное излучение имеет высокую пространственную когерентность, т. е. излучение может быть направлено в виде узкого луча.
Однако лазерные фары - это собственно не лазеры белого света, а люминесцентные источники, освещаемые мощными синими или ультрафиолетовыми полупроводниковыми лазерами.
На самом деле, существуют лазеры белого цвета на основе эффекта генерации суперконтинуума , но их использование в фарах серийных автомобиле невозможно из-за очень высокой цены (более 10 000 долларов за штуку).
Использование лазерной подсветки фосфОра позволило создать очень яркие и компактные фары с узконаправленным лучом.
Лазерные фары самые компактные из всех сущест-вующих. Светоизлучающая площадь поверхности излучающего фосфОра в сто раз меньше, чем у обычного светодиода. Поэтому при одной и той же светоотдаче лазерной фаре нужен отражатель диаметром 30 мм, для ксенона - 70 мм, а для галогенной лампы - 120 мм. Благодаря этому лазерные фары можно делать намного меньшими без потерь эффективности освещения дороги. В случае с BMW i8 высота отражателя снизилась с 9 до менее 3 сантиметров. Хотя дизайнеры пока не планируют уменьшать ее, так как новые возможности позволят более удобно располагать фары, моделировать лучший дизайн автомобиля.
Лазерный головной свет будет работать в паре с «цифровым помощником», который препятствует ослеплению водителей встречных и попутных машин. Оптика на основе лазеров обеспечивает более точную форму светового пучка, что делает передний свет более безопасным и комфортным для автомобилистов, движущихся во встречном направлении.
В корпусе каждой фары расположены три источника лазерного излучения мощностью около 1 Вт каждый. Лучи направляют при помощи системы зеркал на элемент из флуоресцентного материала. При поглощении последним энергии выделяется белое свечение, из которого формируется световой пучок.
Светодиодная указка
Лазерные технологии в автомобильной светотехнике подтолкнули баварцев на создание еще одной интересной технологии, получившей название Dynamic Light Spot - динамическое точечное освещение. Новая система способна обнаруживать пешехода или другое препятствие на дороге и направлять на него усиленный луч свет. Так водитель получает информацию о потенциальной опасности. Причем такая подсказка выскакивает раньше, чем объект появляется в лучах ближнего света фар. Следовательно, сидящий за рулем получает фору в несколько секунд или десятков метров, которых часто не хватает, чтобы затормозить или объехать человека. Система Dynamic Light Spot может держать в поле зрения несколько объектов. Лишь только в объектив инфракрасной камеры попадет человек или животное, луч света сразу укажет на него.