Адаптивный головной свет: история, настоящее, будущее
Как сделать, чтобы фары автомобиля, во-первых, всегда светили туда, куда он едет, и во-вторых, при этом не слепили других водителей? На этот вопрос инженеры пытаются ответить уже почти сотню лет. Простота идеи компенсируется сложностью ее реализации.
Адаптивный свет
Чтобы фары светили куда надо
Сначала разберемся с первой частью проблемы. Самым ранним техническим решением, призванным направить свет фар в повороты, а не на обочины, стали поворотные фары, имеющие механическую связь с рулевым управлением, — логичное, в общем, решение. Одним из первых таких автомобилей был американский Willys-Knight 70A Touring 1928 года с третьей дополнительной фарой перед решеткой радиатора, закрепленной на травéрсе, соединенной с рулевым механизмом.
Другое, более оригинальное решение было применено в 1935 году на мелкосерийной чехословацкой Tatra 77А: рефлектор третьей, центральной фары мог поворачиваться при помощи хитроумной электромагнитной системы.
Вообще, Tatra 77A уникальный автомобиль, заслуживающий отдельного обзора: обтекаемый кузов (Cx=0,212), заднемоторная компоновка, атмосферный 3,4-литровый V8 из магниевого сплава с верхним расположением клапанов, киль-плавник на крыше сзади.
Параллельно с работой над экзотическими поворотными фарами инженеры автомобильных компаний по всему миру решали и более простую задачу: сделать так, чтобы фары светили в одинаковом направлении независимо от загрузки автомобиля. Так, на Citroёn 2CV в 1948 году появился ручной корректор фар, на Panhard Dyna Z в 1954 году — автоматический. Начиная с семидесятых годов корректоры фар стали обязательными для автомобилей в Германии и ряде других стран Западной Европы. А вот усложняющие конструкцию автомобиля поворотные фары так и остались экзотикой на несколько десятков лет.
В 1967-м более сложная система поворотных фар была представлена французами на обновленной версии Citroёn DS. Благодаря механической связи с подвеской автомобиля фары не только поворачивались вправо или влево, но и меняли свой наклон относительно горизонтальной оси в зависимости от положения колес относительно кузова.
Хитрые поворотные фары Citroёn затем устанавливал как на следующие версии DS (например, на DS21 1972 года — на фото), так и на другие свои модели, скажем, на футуристическое купе SM.
Впрочем, с развитием электроники идея поворотных фар вышла на новый виток развития. Одним из пионеров стала Hella, выпустившая в 2003 году систему Dynamic Bend lighting. Основываясь на показаниях датчика поворота рулевого колеса, система поворачивала прожекторы фар при помощи электромоторов.
Технически реализовано это было следующим образом: линзованный прожектор фары был установлен на раму, поворачивающуюся относительно вертикальной оси в диапазоне +/‒15 градусов — этого достаточно для эффективной работы в поворотах радиусом до 200 метров. Например, при входе в поворот радиусом 190 метров зона, освещенная стандартными фарами ближнего света, составляет около 30 метров. Новая технология увеличила этот показатель до 55 метров.
Вот так выглядит схема фары Dynamic Bend lighting на Opel Signum 2003 года. Цифрой 1 здесь обозначен поворотный би-ксеноновый модуль, 2 — виражная фара, 3 — модуль светоотдачи, 4 — управляющий модуль, 5 — блок розжига.
А вот так — собственно поворотный модуль.
Таким образом, водитель получил возможность лучше видеть траекторию движения и больше времени для объезда препятствия или торможения в случае необходимости. Но и это еще не всё: система от Hella учитывала и скорость движения — скорость поворота фар на высокой скорости была выше, а на низкой они двигались медленнее.
А что же с ситуацией, когда водитель включил поворотник или стоит на светофоре с повернутыми колесами? В Hella подумали и об этом — в таком режиме система светила и за поворот, и прямо!
Помимо Opel Signum, такие фары устанавливались на A8 (в модификации D3).
Чтобы не слепили встречку (но при этом все равно могли заглядывать за поворот)
Смысл систем изменения положения фар заключается в том, чтобы обеспечить водителю лучшую видимость. Вместе с тем развитие технологий, а именно появление линзованных прожекторов и более мощных источников света, в том числе HID, или газоразрядных ламп (так называемый «ксенон»), увеличили риск ослепления встречных водителей мощным лучом света. Научно доказано, что после однократного ослепления дальним светом зрение водителя восстанавливается полностью лишь через 48 часов. Очевидно, что подобное негативно влияет на безопасность движения. Причем вопрос этот настолько актуален, что, к примеру, в Великобритании даже появилась инициативная группа Glaremare, продвигающая идею законодательного ограничения яркости фар.
Классическим решением этой проблемы всегда считалось переключение с яркого дальнего света на менее эффективный, но не слепящий ближний. В том числе переключение автоматическое: первые фоторезисторные системы были представлены в 1952-м компанией General Motors на новых моделях Cadillac, Buick и Oldsmobile (система называлась Autronic Eye). К началу двухтысячных наибольшее распространение получили системы, основанные на камерах со светочувствительными КМОП-матрицами.
Видите странный предмет, напоминающий фонарь, на торпедо между рулем и лобовым стеклом этого великолепного Cadillac Coupe deVille 1955 года? Это датчик освещенности Autronic Eye. К нему прилагался еще блок усилителя размером с крупный автомобильный аккумулятор, располагавшийся в районе заднего сиденья, и несколько других компонентов.
Вместе с тем в плохих погодных условиях от водителя все равно требовалось включать дополнительные противотуманные фары. То есть такие автоматические системы нельзя было назвать технически изящным решением проблемы безопасного движения в условиях недостаточной видимости.
Таким решением стала разработанная инженерами Hella в 2006 году система AFS (Advanced Front Lighting System). В ее основу легла технология проекционного типа, получившая фирменное обозначение Vario. Впервые он был реализован в версии VarioX, где «X» обозначает ксеноновый источник света; позднее появился VarioLED — со светодиодным источником.
Модуль VarioX выглядит вот так. Цифрой 1 обозначен цилиндр, изменяющий световой пучок. А вот тут драйвовчанин Berryman разбирает модуль с пристрастием.
Принцип работы следующий: между источником света (изначально — HID-лампой) и линзой располагается цилиндр, вращающийся вокруг продольной оси при помощи шагового электродвигателя. Внешняя поверхность цилиндра имеет переменную форму, что позволяет видоизменять световой пучок.
На скорости до 55 км/ч, пучок имеет четко выраженную и недалеко расположенную горизонтальную границу, чтобы не слепить других водителей. Расширенная форма пучка перед автомобилем позволяет лучше замечать пешеходов и велосипедистов.
Загородный свет включается в диапазоне 55–100 км/ч — это аналог традиционного ближнего света с тем отличием, что проекционный модуль генерирует асимметричный световой пучок, чтобы не слепить встречный поток. Граница светового пучка поднимается чуть выше, чем в городе, — для лучшей видимости. При разгоне выше 100 км/ч — в скоростном режиме — модуль обеспечивает необходимый световой пучок для прямолинейной езды и поворотов на высокой скорости.
Первые фары с AFS были штатно установлены на Mercedes E-Класс 2006-го и Opel Insignia 2008-го модельного года (на фото).
Дальний свет принципиально не отличается от такового на традиционных фарах с HID-лампой и линзовым пакетом, но не требует от водителя никаких действий для переключения в скоростной или загородный режим для предотвращения ослепления встречных автомобилей. На помощь тут приходит штатный датчик освещенности, размещенный на обратной стороне салонного зеркала заднего вида.
В плохих погодных условиях, ориентируясь на показания штатного датчика дождя и работу дворников, если те включены более двух минут подряд, система адаптирует световой пучок таким образом, чтобы рассеивание луча в каплях воды или снеге не слепило водителя. То есть затемняет участок непосредственно перед автомобилем.
Само собой, проекционный модуль, так же как и в системах Dynamic Bend, размещается в поворотной раме, что позволяет сочетать изменение формы светового пучка с поворотом фар на угол до 15 градусов в каждую сторону.
Несмотря на кажущуюся безупречность системы AFS, инженеры Hella изначально учитывали ее ограничения. Так, датчик дождя нельзя считать полноценным определителем погоды, потому что он не может отличить дождь от, например, брызг из-под колес другого автомобиля. Было очевидно, что только оптический сенсор может помочь определить снижение контрастности, характерное для условий недостаточной видимости.
В 2009 году изящество и функциональность системы AFS были дополнены оптической цифровой камерой с блоком обработки изображения. Принцип работы следующий: размещенная на лобовом стекле камера распознает встречные и попутные автомобили на дистанции до 850 метров. На основе этой информации динамически корректируется световой пучок. Помимо детекции других автомобилей, камера определяет и профиль дороги, помогая изменять вертикальное положение светового пучка на подъемах и спусках.
Впервые система AFS с камерой была установлена на Mercedes-Benz E-класса 2009 года (W212).
Использование управляющего проекционным модулем высокопроизводительного процессора, распознающего другие транспортные средства, позволяет оптимизировать работу дальнего света и предотвратить ослепление встречных водителей. Каким образом?
Световой пучок просто генерируется так, что в нем не засвечивается сектор (максимум — на 1 люкс), в котором находится встречный автомобиль. Образуется своего рода световой туннель, причем его формирование происходит динамически с учетом передвижений встречного/попутного автомобиля.
Добро пожаловать в эпоху светодиодов
В 2010 году система AFS была усовершенствована — вместо газоразрядных ламп были впервые применены светодиоды. Данная система была установлена на Audi A8. А в 2013-м электронно-механическая система AFS уступила место полностью электронной системе без подвижных элементов с аналогичным функционалом. Это стало возможным благодаря применению пяти рефлекторов и 25 светодиодов (по пять на чип/рефлектор). Каждый из светодиодов контролировался индивидуально и предназначался для освещения определенного сегмента дороги, причем их можно было не только включать и выключать, но и затемнять.
Вот она, первая серийная реализация LED Matrix для Audi A8 2013 года.
Просто отключая те или иные чипы или меняя уровень яркости (от 0 до 100 %), эта система позволяла распознавать одновременно до восьми объектов на дороге и динамически менять форму и интенсивность светового пучка. Таким образом, разработанная инженерами Hella система стала еще более функциональной.
Следующим ключевым этапом в развитии систем адаптивного головного света стала так называемая матричная система HD84, созданная в Hella совместно с Daimler AG и впервые представленная на Mercedes-Benz E-Класса W213 в 2016 году. Роль источника света в этой системе отведена специальному трехстрочному блоку из 84 светодиодов (на каждую фару).
Примечательно, что при разработке этих фар впервые была применена силиконовая линза — она способна выдерживать высочайший уровень яркости и позволяет достигать большей точности при производстве, чем традиционная оптика.
Ключевые принципы работы этой системы остались теми же: динамическая адаптация светового пучка в соответствии с трафиком, погодой и дорожными условиями. На свободной дороге вы все так же получаете максимум видимости и освещенности. Сегменты светового пучка, в которых обнаруживаются встречные или попутные автомобили, автоматически отключаются за доли секунды. Система способна отслеживать движение нескольких автомобилей одновременно.
Новая система контроля погодных условий снижает уровень отражений во время дождя, уменьшая яркость конкретных светодиодов. И еще один важный факт: матричная система HD84 стала первой полностью электронной динамической системой поворотного света в мире.
Настоящее и будущее: матричные фары с лазерным дальним светом и жидкокристаллические фары
В 2018 году компания Hella представила еще одну разработку, снова воплощенную на новом флагманском седане Audi A8 (да, и снова Audi A8!). Помимо того что в каждой фаре размещается двухстрочный источник света на 32 светодиода, фары дополнены и лазерными источниками света, которые включаются после достижения 70 км/ч, позволяя водителю различать объекты на дистанции до 600 метров — вдвое дальше по сравнению со светодиодным дальним светом.
Эта технология лазерных источников света носит название LARP – Laser Activated Remote Phosphor, то есть активирующийся лазером люминофор. Иногда эту технологию также называют «фазерной» (от фосфор+лазер). Уровень яркости таких источников света гораздо выше, чем у светодиодов. Владельцы новой Audi A8 (на фото) могут убедиться.
При этом Hella не останавливается на достигнутом. В настоящий момент в компании разработаны жидкокристаллические фары — это настоящий прорыв в области автомобильных систем головного света. Источником света тут является модуль из 25 высокомощных светодиодов, расположенных в три ряда. Между ним и проекционной линзой находится жидкокристаллический дисплей с разрешением в 100×300 пикселей с возможностью изменения цвета и яркости каждого отдельного пикселя.
Если вы с нами с самого начала этого блога, то наверняка уже видели ролик — мы публиковали его в нашем посте об истории автомобильного света.
Полученная при помощи видеокамеры и оптических датчиков скорости и расстояния (лидаров) информация обрабатывается микропроцессором, после чего попадает в блок управления, генерирующий до 60 команд регулировки пикселей в секунду по каждому отдельному пикселю. Фактически в этих фарах все зависит от программного обеспечения. Инженерам это дает практически неограниченную свободу действий. Например, помимо моментальной адаптации системы головного света к дорожным условиям, прямо на дорожное покрытие можно будет проецировать траекторию наилучшего вхождения в поворот в виде стрелок-указателей. А в новом Volkswagen Touareg, представленном этой весной, наша система IQ.Light — LED matrix headlamps (уже 128 светодиодов) научилась спасать от ослепления не только встречные и впереди идущие машины, но и собственного водителя: перед попаданием света фар на дорожные знаки видеокамера автомобиля посылает в систему освещения сигнал о временном снижении яркости светодиодов. Больше того, высокоточная система позволяет нивелировать даже свет, отражаемый от мокрой поверхности дороги.
Безопасное настоящее и еще более безопасное будущее — вот то, над чем в компании Hella работают не покладая рук уже 119 лет.
Будем рады ответить на все вопросы о системах адаптивного головного света — и ждем ваших комментариев!
К списку новостейАдаптивные фары – возможности и принцип действия устройств
Адаптивная фара в сборе
Инновационная система адаптивного света далеко выходит за привычные водителям режимы переключения света на ближний и дальний.
Адаптивные фары регулируют режим освещения дороги с учетом конкретных условий движения. Первые устройства могли только поворачивать источники освещения в зависимости от поворота руля, со временем возможности значительно расширялись.
С появлением надежных и компактных видеокамер и мощных компьютерных систем автомобиля параметры регулирования светового луча значительно возросли.
Это позволило не только повысить безопасность дорожного движения во всех погодных условиях и на всех режимах, но и существенно снизить утомляемость водителя при езде в ночное время суток.
Как работает адаптивная фара
Адаптивный свет фар позволяет постоянно ездить с включенным дальним светом и при этом не беспокоиться, что встречные водители будут ослепляться.
Ведущими компаниями-разработчиками устройств считаются Hella, Valeo и All Automotive Lighting, но на рынке можно встретить и менее известных производителей. Подробнее об обзорах авто, в том числе, с адаптивными фарами, можно прочитать в соответствующем разделе сайта.
Электронная система адаптивного регулирования светом фар включает в себя исполнительные электрические механизмы, электронный блок управления и датчики контроля и оповещения.
Как регулируется адаптивный свет фар
С учетом конкретного назначения каждый блок отвечает за свои функции. Входные устройства передают на электронный блок следующую информацию:
Микродвигатели привода
- Датчики частоты вращения колес автомобиля передают данные о скорости движения.
- Датчики угла положения руля сообщают о направлении движения.
- Датчик существующего на автомобильной дроге силы света передает уровень освещения.
- Датчик линейного ускорения распознает профиль дороги и условия движения автомобиля.
- Видеокамера фиксирует наличие пешеходов, других транспортных средств в попутном и встречном направлении, животных и т. д.
Все сигналы от установленных датчиков и видеокамер поступают к электронному блоку управления компьютера автомобиля.
Установленное специальное программное обеспечение выполняет быстрый анализ обстановки и передает сигнал на электрические микродвигатели, адаптивные фары изменяют направление и силу освещения с учетом этих данных.
Направление света
Модули фар поворачивают их в двух плоскостях: вертикальной и горизонтальной.
Если обнаруживаются встречные автомобильные средства, то между линзой и лампочкой опускается защитный регулирующий экран. Он изменяет адаптивный свет фар с учетом необходимой силы, направленности и светотеневой границы луча.
Некоторые модели имеют дополнительные галогеновые лампы для освещения обочины и поворотов, включение/выключение освещения осуществляется компьютером.
Режимы освещения адаптивными фарами
В зависимости от производителя и конкретной марки устройства обеспечивается несколько режимов освещения:
- Для езды в городских условиях и по проселочным дорогам. Свет имеет небольшую дальность, светограница горизонтальная, возможна установка дополнительных лампочек для освещения обочин и тротуаров.
- Для езды по автомагистралям включается ближний свет с увеличенной дальностью – повышается безопасность передвижения на высоких скоростях.
- Дальний свет работает по привычной схеме, но переключение выполняется в автоматическом режиме.
- Освещение поворотов регулируется в зависимости от пространственного положения рулевого колеса. Фары поворачиваются только в горизонтальной плоскости.
Электронный блок управления
Угол максимального вертикального и горизонтального поворота фар учитывает модель автомобиля и условия его эксплуатации.
При желании водителя фары можно перевести в обычный режим пользования.
О других автоаксессурах читайте здесь.
Похожие статьи
Поворачиваем свет: от приводных фар до адаптивных световых систем
Без чего не может обойтись современный автомобиль? Без мотора, тормозов? Правильно, но машина без фар тоже не может быть допущена на дороги общего пользования. От этой, казалось бы, вовсе не обязательной детали зависит безопасность движения в условиях недостаточного освещения. И потому прогресс в области головного света автомобилей не останавливался ни на минуту с тех пор, как сам автомобиль появился на свет. Но недостаточно сделать свет ярким: водителю будет неплохо видно какую-то часть пути, но он ослепит остальных участников движения, да и резкая светотеневая граница может сыграть злую шутку, скрыв что-то важное. Как всего этого избежать? Сделать так, чтобы свет был управляемым.
Понимание этого факта пришло к автомобилестроителям достаточно быстро. Уже после Первой мировой войны, в 1918 году, был принят первый стандарт для ламп головного света автомобилей — IES/SAE. Он предусматривал измерение освещенности в пяти точках перед машиной. К этому моменту уже сформировалось разделение головного света на «ближний» и «дальний».
Прогресс в области организации дорожного движения был быстрым: уже к 1926 году SAE (Сообщество автомобильных инженеров, существующее с 1905 года) приняло новую версию теста головного освещения, с замером освещенности уже в десяти точках. В 1955-м компания Cibie предложила асимметричный рефлектор и асимметричное распределение светового потока.
Авторитет компании был очень высок, ведь она зарекомендовала себя на тот момент как ведущий разработчик систем освещения, да и ее инициативы имели поддержку у французского правительства. Уже в 1957 году SAE принимает асимметричное распределение света как европейский стандарт. В США ситуация складывается иначе: NHTSA (Национальное управление безопасностью движения на трассах) не поддержала европейские инициативы. Именно с тех самых пор оптика американских и европейских машин существенно различается.
Тридцатые годы были богаты на интересные конструкции, позволяющие управлять световым пучком на ходу. Собственно, деталь, известная сейчас как «корректор фары», появилась еще в 20-е. С помощью механического или гидравлического привода можно было поднять или опустить фары прямо на ходу.
Вакуумный корректор оптики позволял менять длину зоны освещения в зависимости от нагрузки на мотор. При едва открытой дроссельной заслонке фары светили «в пол», а если нажать на педаль как следует — работали как прожектор. Такой конструкцией могли оснастить почти любую машину, строгих технических регламентов еще не было.
В использовании автоматически поворачивающихся фар можно рассмотреть еще один элемент адаптивности. Вспомните Зикмунда и Ганзелку, путешественников, объехавших Африку, Центральную и Южную Америку в 1947–1950 годах на автомобиле Tatra 87. Эта модель, как и ее предшественница Tatra 77, имела поворотную центральную фару, которая была связана с управляемыми колесами и облегчала поездки по неосвещенным извилистым дорогам.
Tatra 87 с центральной поворотной фарой
А в 1968-м на знаменитом Citroen DS появились «оптика будущего» — фары дальнего света поворачивались под углом до 80 градусов в поворотах, а пучок ближнего света в зависимости от скорости поднимался или опускался.
В 1957 году компания Bosch выпускает первые в мире блок-фары, объединившие в себе фару ближнего и дальнего света и модуль габаритных огней, а Carello SpA — первый асимметричный отражатель.
В последующие годы развитие автомобильной оптики пошло по пути увеличения светимости и КПД излучателя, а также улучшения КПД системы направления. Рассеиватели с призматическими линзами позволили получать нужную форму светового пучка на фарах с большим углом наклона поверхности относительно дороги и сложной формой. А в 90-е внедрение компьютерного моделирования позволило перейти на рефлекторы свободной формы и безлинзовую оптику с более высоким КПД. В более дорогих конструкциях стали применять «прожекторную» линзу. Схема с трехосным эллипсоидом (она же — «линза») позволяет применять объемные источники света и наиболее полно использовать световой поток.
Обычные лампы накаливания последовательно заменили на галогенные, обеспечивающие лучшую отдачу и ресурс, а затем и на газоразрядные источники света, в просторечии — «ксенон». К концу 90-х годов начались и первые эксперименты со светодиодным освещением.
Настоящий прорыв случился в 2003, когда компания Opel на модели Signum предложила опцию AFL — Adaptive Front Lighting. В зависимости от дорожной ситуации фары головного света этой машины могли использовать шесть (!) режимов и изменять направление светового потока на угол до 15 градусов. Тут не было привычного ближнего и дальнего света и управление светом было полностью автоматизировано. На скоростях ниже 50 км/ч работал режим «городского» освещения с широким световым лучом малой интенсивности и автоматической подсветкой поворотов и перекрестков. В таком режиме хорошо видно пешеходов на тротуарах и удобно маневрировать.
AFL — Adaptive Front Lighting
На скоростях выше 50 км/ч включаются режимы освещения для трассы. Световой поток очень асимметричен, с явно выделенной зоной освещения обочины и при этом с широкой зоной освещения перед машиной. На скоростях выше 100 км/ч режим снова меняется, в этом случае фары светят еще дальше. Но при появлении встречных машин форма светового пучка автоматически изменяется для уменьшения ослепления. И последний режим предназначен для движения по трассе в дождливую погоду: он имеет два варианта светового потока — для разной интенсивности дождя. Для реализации работы такой схемы понадобилось установить линзованную оптику с дополнительным моторчиком управления формой луча и приводом поворота.
Opel AFL 2:
1) Световой прожектор ближнего/дальнего света.
2) Оптика боковой подсветки.
3) Силовой модуль.
4) Блок управления регулировкой фар.
5) Блок регулировки дальнего света
Очень скоро за Opel последователи и другие немецкие производители. На недорогих машинах «адаптивный» функционал часто реализовали по упрощенной схеме, только подсветкой поворотов с помощью противотуманных фар с широким световым лучом или дополнительными лампочками. А иногда адаптивное освещение сочеталось с обычными галогенными лампами.
Но в течение пяти лет технологии адаптивного освещения в полном объеме уже стали доступны как опция даже на машинах гольф-класса. Цена подобного решения пока остается высокой, но надежда на ее широкое внедрение и более широкое применение остается. И связано это в первую очередь с развитием светодиодной головной оптики.
Светодиоды как источник света привлекали инженеров давно, но при кажущейся простоте конструкции оказалось куда сложнее обеспечить хороший теплоотвод от полупроводникового источника света, чем совладать с требующими высокого напряжения газоразрядными лампами. В серийной машине эта технология появилась только в 2008 году — на модели Audi R8.
Основное преимущество светодиодов — именно в простоте и компактности источника света. Не нужно сложных блоков розжига, источник света имеет идеальную форму светового пучка. И к тому же светимость настолько высока, что весь световой поток приходится на поверхность в пару квадратных сантиметров. Конечно, существует и не адаптивная светодиодная оптика, как, например, на модели Mercedes S-Class W222 «в базе», но большая часть автопроизводителей оценили возможности технологии в полной мере, и их светодиодные фары оказались изначально адаптивными, ведь для этого светодиоды подходят идеально. Достаточно в каждой фаре головного света разместить два-три десятка светодиодов с распределенными зонами освещения, и вот уже появляется возможность освещать только нужные зоны на дороге. Количество режимов освещения у таких фар уже может быть намного больше шести базовых, а качество освещения еще выше за счет возможностей регулирования светотеневой границы и подсветки потенциально опасных объектов с помощью интеллектуальной системы распознавания образов.
Первые «матричные» фары Audi Matrix LED появились на флагмане марки Audi A8 в 2013 году. 25 светодиодов дальнего света объединены в пять групп, каждая со своей линзой и трудятся вместе с блоком ближнего света, габаритных огней и всепогодного освещения, это еще примерно 45 светодиодов разной мощности. У каждого светодиода ближнего и дальнего света 64 уровня яркости, что позволяет формировать огромное количество вариантов светового луча.
Первая серийная матричная фара Audi A8
Внутри система принудительного охлаждения, блок контроля и управления этой высокой инженерией. Для реализации всего функционала матричной оптики задействованы радар, навигационная система, фронтальная инфракрасная камера и датчики освещения, система ESP. Система может отслеживать до восьми машин в «трассовом» режиме, не ослепляя их водителей встречным светом. Она распознает пешеходов, знаки, неподвижные объекты на дороге и разметку. И, разумеется, подсвечивает повороты, не слепит в дождь, на спусках, подъемах и при маневрировании. Ехать ночью за рулем такой машины не сложнее, чем днем.
Появление подобной системы на Mercedes CLS в 2014 году ознаменовало дальнейшее увеличение характеристик системы. В первую очередь за счет увеличения светимости диодов — их тут в системе дальнего света «всего» 24 штуки, но зона освещения расширена с 300 метров у Audi до 485. А в следующем поколении матричной оптики Mercedes количество светодиодов увеличилось до 84 штук. Подобные фары стоят на новейшем Mercedes E-class W213.
Не нужно думать, что подобная оптика – привилегия машин ценой в несколько миллионов. Вот на Astra последнего поколения (не продается в России, — прим.ред.) матричная оптика предлагается в качестве опции. И судя по всему, вскоре цена значительно снизится — такая опция будет доступна для большинства автомобилей С-класса на рынке.
А более простые варианты адаптивного освещения на основе LED-технологий будут еще дешевле. Так «просто» адаптивными светодиодными фарами уже оснащается маленькая Mazda 2, пока в качестве опции. А в ближайшем будущем стоит ожидать изменений в европейском законодательстве. Подобная опция, резко повышающая безопасность движения ночью не остается без внимания. Ее наличие уже учитывается в рейтингах безопасности автомобилей, а в таких странах как Швеция и Норвегия есть уже инициативы по обязательной комплектации машин только адаптивным освещением.
Умные фары: как работает адаптивный свет
Технологии, используемые в автомобильных осветительных приборах, развиваются бурными темпами. Еще недавно бал правили галогенные лампы, а сегодня уже и ксенон не является синонимом мощности светового луча: светодиодные фары светят лучше. При этом светодиоды позволили внедрить технологию умного освещения, которая обеспечивает отличную видимость в темное время суток и при этом не слепит водителей встречных машин
ФАРЫ. ХОРОШИЕ И РАЗНЫЕ
В последние годы автопроизводители активно внедрют в свои модели системы адаптивного освещения. Начало было положено системой фиксированного освещения поворота: при включении указателя поворота или при начале маневра на автомобиле со стороны поворота включался дополнительный источник света, освещающий изгиб дороги под углом 40°. Дальнейшим развитием данной системы стала технология динамического освещения: при повороте руляона обеспечивала синхронный поворот модуля фары на 15° во внешнюю сторону и на 8° в сторону внутреннюю. Но все это уже вчерашний день — сегодня автоконцерны предлагают интеллектуальные системы адаптивного освещения Adaptive Front Lighting System со светодиодными модулями.
Так, на магистрали водитель может использовать только дальний свет — при обнаружении попутного или встречного автомобиля камера передаст сигнал в блок управления фарами, который оптимизирует световой поток так, чтобы не ослеплять других участников движения. При движении по второстепенным дорогам на скорости от 55 до 100 км/ч активируется режим асимметричного распределения светового пучка, обеспечивающий хорошую освещенность, но препятствующий ослеплению водителей встречных автомобилей. Также в арсенале Adaptive Front Lighting System варианты света для неблагоприятных погодных условий, настройки светового пучка для движения в жилых кварталах, свет, адаптирующийся к условиям парковок…
Блок управления анализирует ситуацию и выключает соответствующий сектор светодиодов.
«Умный» свет фар в условиях города.
В условиях тумана оптимизируется и форма, и мощность луча.
СВЕТИТ, НО НЕ СЛЕПИТ
В 2016 году компания Valeo предложила для Audi A3 концепцию не ослепляющего дальнего света Adaptive Driving Beam (ADB), заключающуюся в адаптации светового пятна в соответствии с дорожными условиями, а недавно представленная технология Valeo Matrix Beam, предназначенная для рынка запасных частей, стала развитием концепции ADB. Принцип технологии заключается в том, что в блоке фары используются светодиодные сегменты, каждый из которых управляется собственной микросхемой. Контроль дорожной ситуации ведет видеокамера, установленная в автомобиле, а блок управления фарами головного света может отключать отдельные сегменты фар, которые могут создать неудобства водителям автомобилей встречного или попутного направления. Водитель автомобиля с такими фарами постоянно имеет в зоне видимости хорошо освещенный участок дороги. При этом оптимизируется не только профиль светового пучка, но и его мощность.
Хочу получать самые интересные статьи
Адаптивные фары
Представьте, вы едете домой поздно ночью по извилистой двухполосной неосвещенной дороге. Вы приближаетесь к участку поворота на скорости 65 км/ ч — достаточно медленно, чтобы выполнить поворот, но достаточно быстро, чтобы резко затормозить в случае необходимости.
Адаптивные фарыЧто ждет впереди — автомобиль? животное? С адаптивными фарами вам не нужно больше гадать — они освещают каждый участок дороги и дают более четкое представление о том, что ждет вас впереди.
Но все же нужно быть бдительными и иметь ввиду, что это не панацея — так, например, в США в 2006 году более 46 процентов ДТП со смертельным исходом произошли именно ночью. В этой статье мы рассмотрим чем адаптивные фары отличаются от стандартных и выясним каким образом они могут сделать ночное вождение более безопасным. Также мы узнаем, какие нововведения нас ожидают.
Стандартная фара освещает только тот участок дороги, который находится строго по курсу движения, и при объезде ухабов они больше освещают обочину, нежели саму дорогу.
Адаптивные фары реагирует на поворот руля и скорость, и автоматически настраиваются под дорожные условия. При повороте на право/лево — пучок света следует за направлением руля. Это важно не только для водителя автомобиля с адаптивными фарами, но и для других водителей — у ослепленных ярким светом водителей могут возникнуть проблемы с видимостью. Поскольку свет адаптивных фар направлен на саму дорогу, риск появления слепящего света снижается.
Автомобиль с адаптивными фарами оснащен электронными сенсорами, которые определяют скорость движения и угол поворота руля. Датчики активируют небольшие блоки питания, встроенные в корпус лампы, и задают им направление освещения. Типичный адаптивный фонарь способен рассеивать свет под углом 15 градусов, таким образом, общий диапазон освещения составляет 30 градусов.
Если этого диапазона будет недостаточно, например, при выполнении поворота на низкой скорости на стоянке или крутых поворотах, можно включить фары. Некоторые модели BMW оснащены виражными фарами (модуль фары поворачивается при движении на повороте, повторяя траекторию автомобиля, чтобы обеспечивался улучшенный обзор для водителя).
Если автомобиль движется со скоростью менее 40 км/час и идет на поворот, угол освещения дороги виражными фарами достигает 80 градусов, а если автомобиль ускоряется или выходит из поворота, фары автоматически выключаются. Если автомобиль не движется или сдает назад, адаптивные фары гореть не будут, что предотвращает “ослепление” других водителей.
Далее мы расскажем о других преимуществах адаптивных фар, а также какие передовые технологии будут применяться при их разработке.
Саморегулирующиеся фары и технологии будущего
Большинство систем адаптивного освещения включают в себя саморегулирующиеся фары. Такие фары имеют дополнительный датчик выравнивания. Так, например, когда автомобиль наскакивает на кочку, фары несколько приподнимаются. В таких случаях свет от стандартных фар устремляется вверх, и находится в таком положении до тех пор, пока автомобиль не проедет преграду. Возможно, вы уже замечали, что когда автомобиль сзади вас переезжает, скажем, железнодорожные пути, его фары вспыхивают, как бы подмигивая. На самом деле свет фар направлен вверх и бьет по вашим глазам, вместо того, чтобы освещать дорогу.
С саморегулирующимися фарами датчик выравнивания посылает информацию электрическому серводвигателю о том, что необходимо направить свет фар вниз, на дорогу, вне зависимости от положения автомобиля. В Европе уже устанавливают саморегулирующиеся фары на новые автомобили, а также на все американские, оснащенные би-ксеноновыми фарами. Би-ксеноновые фары настолько яркие, что если не являются саморегулирующимися, то слепят других водителей.
Адаптивные фары еще не являются стандартным оборудованием большинства автомобилей. На самом деле, лишь немногие компании предлагают их даже в качестве опции. Так, например, BMW опционально предлагает адаптивные фары для всех своих моделей, а для 335, 535, 7-Series и М-Series они являются стандартными. Renault предлагает их в качестве опции для некоторых моделей, а Volkswagen включил эти фонари в дополнительный пакет Luxury для Passat 2006. Lexus, Audi и многие люксовые производители также включают адаптивные фары в пакет опций.
Фары будущего
Дизайнеры готовят нам несколько инновационных технологий, которые должны появиться в серийных моделях в течение ближайших нескольких лет. Так, например, адаптивные тормозные фонари не только укажут на то, что впереди идущий автомобиль собирается затормозить, но также проинформируют с каким усилием водитель нажал на педаль тормоза, что в свою очередь подскажет на сколько необходимо сбавить скорость сзади идущему автомобилю. В условиях экстренного торможения такие фонари будут светить ярче. Таким образом, если водитель впереди идущего автомобиля резко ударил по тормозам, загорается яркий стоп-сигнал, если же педаль нажата с меньшим усилием — свет не такой яркий.
Оптоволоконная система освещения с одним источником света (использует только одну лампу, поток света от которой распределяется оптоволоконными кабелями) может полностью изменить систему автоматического освещения с помощью большего количества разнообразных средств и параметров освещения.
Вместо двух фар, автомобиль может получить светоизлучающую систему, расположенную на передней панели. Также в оптоволоконной системе могут быть использованы небольшие электромоторы, которые обеспечат более многофункциональную систему адаптивного освещения. На данный момент существует только один недостаток – оптоволоконные фары не могут обеспечить ярким светом, поэтому система с одним источником яркого света просто необходима.
Источник: Авто Релиз.ру.