Автомобильные фары: светодиодные, галогенные, ксеноновые, лазерные и фары будущего

Вот как работают светодиодные, галогенные, ксеноновые, лазерные фары.

Итак, мы рассмотрим в нашей статье различные типы автомобильных фар и объясним вам, как работает каждая технология. В том числе мы познакомим вас с будущими технологиями, которые изменят автомобильную оптику до неузнаваемости.

На заре автопромышленности автомобильные фары были просты: лампочка с отражающей чашей и стеклянная крышка – вот и вся конструкция передней оптики. Но это было лучше, чем ничего. Несмотря на то что первые фары имели небольшую мощность, они хоть как-то делали автомобиль видимым на дороге, а также немного помогали водителю ехать в темное время суток. Правда, о движении в полной темноте речи не шло. Первые фары были не способны обеспечить нормальную освещенность дороги.

Со временем желание автомобилистов видеть, куда они едут в темноте, привело к появлению в автопромышленности технологичных фар. Мы стали свидетелями появления галогенной оптики. Затем на сцене автопромышленности появились ксеноновые лампы, которые сделали огромный скачок в автомобильном освещении. Но поскольку автопроизводители полвека искали, как сделать автомобиль экономичным, разработки автомобильной оптики не остановились. В итоге на смену ксеноновой оптике вместе с облегченными кузовами, двигателями и т. п. пришла светодиодная оптика, которая за короткий срок стала популярна во всем мире.

Однако на этом технологии оптики не перестали эволюционировать. Использование светоизлучающих диодов стало развиваться и дальше. В итоге миру были представлены светодиодные матричные фары, которые иногда еще называют адаптивной LED-оптикой.

После этого Audi и BMW пошли еще дальше, представив уникальную технологию лазерных фар, которая подтолкнула развитие автомобильной оптики в будущее. Интересно, как скоро снова произойдет следующий прорыв в этой сфере? Кто знает. Вполне возможно, что уже завтра будет представлена новая технология автомобильного освещения, которая снова перевернет наше представление об автомобильной оптике.

Ну, а пока давайте подробно рассмотрим все варианты (типы) фар, которые сегодня уже используются в автопромышленности.

Какой тип фар лучше для вас?

Ниже мы по разделам объясним вам, как работает каждый тип фар, используемый сегодня в автомире. Естественно, каждый вид автомобильной оптики имеет свои плюсы и минусы. И это логично, поскольку известно, что идеального в мире не существует. Также вы должны понять, что не всем водителям нравятся современные технологии. Например, есть водители, которые ни за что не хотят отказываться от старых надежных галогенных ламп в пользу того же ксенона или светодиодов.

А какой тип фар нравится вам? Например, многие автолюбители ломают голову перед покупкой машины, решая, какой тип освещения должен быть в машине. И, тут, конечно, дилемма более сложная. Ведь наш выбор должен зависеть не только от каких-то вкусов и личных взглядов, но и от того, что выгоднее: галоген, ксенон или светодиод?

Галогенные лампы являются самым старым типом источника света в автомобильных фарах. Если вы ищете дешевые и относительно надежные фары, то вас не должно беспокоить, что галогенная оптика устарела по сравнению с современными фарами. Галогенное освещение в автомобиле проверено временем и зарекомендовало себя с довольно-таки хорошей стороны. Сегодня автомобили с галогенными фарами стоят намного дешевле, чем машины с ксеноновой или светодиодной оптикой.

Однако галогенные фары, как правило, выглядят сегодня устаревшими. Им просто не хватает высокотехнологичного внешнего вида, а также более интересных опций. В том числе галогенная оптика не может сравниться с качеством освещения дороги по сравнению с ксеноновыми или светодиодными фарами. Но главное – галоген не может соперничать с более современными фарами по сроку службы. Галогеновые лампы имеют маленький срок службы в отличие от ксеноновых или светодиодных ламп.

С другой стороны, стоимость ксеноновой лампы существенно больше галогенной. Кроме того в ксеноновых фарах используется электрооборудование, которое со временем выходит из строя. В том числе есть проблема с выгоранием линз в оптике, стоимость замены которых может быть сопоставима со стоимостью новых галогенных фар.

Так что светодиодные источники освещения, вероятнее всего, в скором времени отправят на пенсию не только галоген, но и ксенон.

Сегодня на авторынке представлено огромное количество различных светодиодных фар, начиная от самых простых и до невероятно сложных (и, следовательно, дорогостоящих для ремонта и замены). Светодиоды не только выглядят современно. На их основе автопроизводители стали разрабатывать новые виды автомобильной оптики, представив автомиру матричные и лазерные фары.

В настоящий момент матричные фары появились пока только на премиальных автомобилях, поскольку эта технология еще дорога. Матричная технология LED основана на объединении светодиодов с датчиками, что позволяет адаптировать лучи света для максимального охвата дороги впереди машины, беря в расчет встречное движение. В итоге эта технология, по сути, отправила дальний и ближний свет на пенсию. В матричных фарах у водителя нет необходимости выбирать, на каком освещении ехать (ближний, дальний). Автоматика сама решает, как освещать дорогу.

Ну и, наконец, в мире теперь есть и лазерные фары, которые предлагают лучшую осветительную мощность. Но пока их можно найти только в нескольких новых автомобилях премиум-сегмента. Причина, по которой лазерные фары пока не появились на обычных автомобилях, – это себестоимость этих фар, а также невероятно дорогая стоимость их ремонта/замены (в некоторых машинах стоимость одной фары может составлять 8000-10000 долларов). Но главной проблемой лазерных фар является их хрупкость. Например, даже при небольшом ударе и появлении трещины на стекле фары требуется полная замена блока оптики.

Итак, после того как вы получили общее представление о типах фар в сегодняшней автопромышленности, давайте теперь перейдем непосредственно к описанию каждой технологии, чтобы вы смогли выбрать для себя, какая оптика подходит вам больше всего. Вот как каждый тип фар работает.

Что такое галогенные фары, и как они работают?

Галогенные фары названы в честь группы элементов (галогенов), которые используются внутри них. Так, в галогенной фаре устанавливаются лампы, внутри которых закачан газ галоген, продлевающий срок службы вольфрамовой нити. Но все равно по сравнению с более современными источниками света галогенные лампы работают недолго.

Но, несмотря на долговечность галогенных ламп, галогенные источники освещения стали популярны не только в автопромышленности, но и в других отраслях. Например, галогенные источники освещения уже давно (более полувека) массово используются в домах, уличных фонарях и т. д.

Тем не менее сегодня мир стоит на пороге революции в освещении. Например, во многих странах использование галогенных источников освещения в домах уже запрещено из-за низкой энергоэффективности по сравнению с энергосберегающими и со светодиодными лампами. Но, несмотря на это, в автомобильной промышленности галогеновые фары по-прежнему массово используются на многих автомобилях. Хотя стоит признать, что постепенно им на смену приходит ксеноновая и светодиодная оптика.

Как работают галогенные лампы?

Галогенки – один из самых старых типов ламп, которые вы сегодня можете найти в автомобилях. Эти лампочки работают аналогично обычным лампам накаливания, которые мы используем у себя дома. Эти лампочки просты в устройстве: стеклянная колба, нить и газ. На нить подается электричество, которая, пропуская его через себя, начинает выделять свет (и, естественно, тепло от нагрева).

Галогенными лампы называются, так как внутри стеклянных колб используется газ галоген, который предотвращает повреждение вольфрамовой нити, а также защищает стекло от почернения из-за нагрева.

Галогенные лампы: «за» и «против»

Плюсы

Недорогие
Простота замены в случае отказа

Минусы

Низкая энергоэффективность, влияющая на экономичность автомобиля
Низкая эффективность освещения
Низкий срок службы по сравнению с ксеноновыми или светодиодными источниками света

Что такое ксеноновые фары, и как они работают?

Ксеноновые фары, подобно галогенным, получили свое название от газа, используемого внутри ламп, установленных в фарах. Однако функция газа в ксеноновых лампах другая: газ в ксеноновых лампах необходим для производства света, а не для того, чтобы продлевать срок службы нити накала, как это происходит в галогенных лампах с помощью газа галоген.

Как работают ксеноновые лампы?

Как упоминалось выше, ксеноновые источники освещения сильно отличаются от галогенных ламп. Особенно свечением. Вы легко распознаете на дороге автомобили с ксеноновыми лампочками по характерному синему оттенку света, который генерируют ксеноновые источники освещения.

Ксеноновые лампочки используют электрическую дугу между двумя электродами, а не нить накаливания, как это сделано в галогенной лампе. Газ ксенон внутри лампы помогает устанавливать дугу разряда между электродами (что и создает свет). Причем электрическая дуга светится при более низких температурах по сравнению с галогенной лампой.

В нашей стране ксеноновые источники света попадают под строгое регулирование законодательства. Так, в настоящий момент ксеноновые лампы можно использовать только в специальной автомобильной оптике, которая предназначена под ксеноновые источники освещения. Обычно на таких фарах автопроизводитель указывает специальную маркировку.

Согласно действующему законодательству использование ксеноновых лампочек в фарах, предназначенных под галогенные источники освещения, запрещено. За это предусмотрена ответственность в виде лишения прав.

Тем не менее любой водитель может установить на свой автомобиль вместо галогенных ламп ксеноновые источники освещения. Для этого нужно обратиться в специализированную компанию, которая занимается переделкой автомобильных фар под ксенон.

Далее придется пройти экспертизу на соответствие безопасности транспортного средства после внесения изменений в конструкцию автомобиля, а затем процедуру перерегистрации автомобиля в ГИБДД, получив свидетельство о внесении изменений в конструкцию автомобиля. Естественно, все это затратно как по деньгам, так и по времени.

Ксенон: плюсы и минусы

Плюсы

Срок службы. Ксеноновые лампы могут работать до 10 лет, что делает их использование очень выгодным и эффективным
Яркость. Лампы выдают свет под интенсивным разрядом
Ксеноновые лампы ярче, чем галогенные аналоги

Минусы

Стоимость. Если вы покупаете подержанный автомобиль с ксеноновыми лампами, возраст которых приближается к 10 годам, вы должны помнить, что хорошие оригинальные ксеноновые лампы не так дешевы, как вы думаете
Не так энергоэффективны, как светодиодные блоки
Лампы со временем тускнеют (дают менее яркое свечение из-за выгорания газа)

Что такое светодиодные фары, и как они работают?

Большинство людей знают, что светодиоды – это источники света, основанные на светоизлучающих диодах, которые имеют ряд преимуществ как перед галогенными, так и перед ксеноновыми лампами. В том числе и в автомобильной промышленности. Но мало кто задумывается, что светодиоды по сравнению с галогенными лампами более дороги и сложны в процессе производства. Тем не менее светодиоды захватывают автопромышленность.

Почему? Все дело не только в их ярком освещении, но и в их невероятной энергоэффективности за счет того, что каждый используемый диод в фаре потребляет гораздо меньше энергии по сравнению с галогенными или ксеноновыми источниками света.

Большинство новых автомобилей сегодня оснащены светодиодными дневными ходовыми огнями. Что касаемо полноценных светодиодных фар, пока что в мире LED-фары не стали глобальным стандартом. Тем не менее с каждым годом все больше автомобилей получают в базовой комплектации полноценные светодиодные фары. В будущем, скорее всего, все автомобили (даже дешевые) будут поставляться только со светодиодами.

Производители, оснащая машины LED-лампами, преследуют одну цель – снижение расхода топлива и снижение вредных выбросов. При использовании светодиодных источников света в автомобиле падает нагрузка на электрическую цепь. Вот почему светодиоды становятся популярны во всем мире.

Также светодиоды производят кристально чистый свет. Новое же поколение матричных фар позволило достичь огромных успехов в адаптации автомобильного освещения в зависимости от дорожных условий. Это огромный шаг вперед по сравнению с галогенными, ксеноновыми и обычными светодиодными фарами. Единственный минус матричных фар – это невероятно дорогостоящая замена оптики в случае ее повреждения или поломки.

Как работают светодиодные фары?

Светодиод – это просто полупроводник, который излучает свет, когда через него проходит ток. Для того чтобы полупроводник начал светиться, необходимо ничтожно малое количество электричества. Из-за того что светодиоду нужно мало энергии, аккумулятор для поддержания освещения расходует гораздо меньше энергии по сравнению с галогенными или ксеноновыми лампами. Следовательно, чем меньше расходуется энергии, тем меньше идет нагрузки на двигатель для зарядки аккумулятора, что в конечном итоге влияет на экономичность автомобиля.

Ток в светодиодных фарах течет от катода к аноду, проходя через полупроводниковый материал, который по проводимости представляет собой что-то среднее между металлом и каучуком. В итоге полупроводник при прохождении электричества начинает испускать фотоны, которые и освещают дорогу впереди автомобиля.

Из-за простоты конструкции светодиода срок его службы может длиться более десяти лет. Тем не менее светодиодные фары – пока что новая технология. И как она себя зарекомендует, покажет время. К сожалению, пока нет 10-летних автомобилей со светодиодной оптикой, по которым можно было бы сделать вывод о реальном сроке службы светодиодных фар. Ведь в отличие от домашних светодиодных ламп LED-фары в автомобиле подвергаются постоянной тряске, вибрации, перепадам температур и т. п. И кто его знает, как долго будут служить светодиоды в автомобиле. Вполне возможно, что их надежность окажется под сомнением.

Что такое адаптивные светодиодные фары?

Стоит отметить, что не все адаптивные фары являются адаптивными светодиодными блоками. Адаптивный светодиодный блок – это фара, которая может менять направление и/или яркость в соответствии с дорожными условиями за счет изменения порядка свечения светодиодов в блоке и за счет изменения их яркости свечения.

Что такое светодиодные матричные лампы (Matrix), и как они работают?

В математике матрица определяется как прямоугольный массив чисел, организованный в строках и столбцах, которые рассматриваются как единый объект. Поменяйте «цифры» на «светодиоды и датчики» в этом определении и вы получите матричную концепцию автомобильного освещения.

Светодиодные матричные фары работают в паре с датчиками и камерами, которыми оснащен автомобиль.

Все эти датчики и камеры контролируют дорогу впереди, чтобы определять интенсивность движения и изменяемые дорожные условия (например, резкие повороты).

Все эти данные используются для интеллектуального освещения дороги за счет контроля освещения каждого светодиода в матрице. Но конечная цель матричной фары – сохранить как можно больше света без вреда встречному движению.

Светодиодные фары: плюсы и минусы

Плюсы

Энергетически эффективные источники света
Могут быть относительно недорогими
Долгосрочный прогнозируемый срок службы

Минусы

Могут быть очень сложными
Могут быть очень дорогими в ремонте
Новые светодиодные фары стоят очень дорого

Будущие фары

В настоящий момент ряд автомобильных компаний не остановились на обычных и матричных светодиодных фарах, разрабатывая и популяризируя новый вид автомобильной оптики. Речь идет о лазерных и цифровых источниках освещения.

Например, лидером в области лазерных ламп является компания BMW, которая уже сегодня на своем высокотехнологичном гиперкаре i8 предлагает лазерные фары. Но BMW не одинока в автомире. Например, компания Audi также решила на своем суперкаре R8 LMX установить лазерные фары своей собственной разработки.

Как работают лазерные фары?

Лазерные источники света работают путем обжига лазера на фосфоре, который и испускает свет. Освобожденный свет затем фильтруется путем пропускания его через специальную линзу. Затем фотоны отражаются от отражателя и оказываются на дороге впереди автомобиля.

В отличие от первого поколения лазерных фар, которые оснащались одной большой отражающей чашей, сегодня автопроизводители стали использовать в конструкции оптики сотни маленьких индивидуально настроенных зеркал, которые позволяют электронике автомобиля точно настраивать, какие области дороги впереди машины должны быть освещены. Это означает, что современные лазерные фары стали адаптивными.

Цифровые фары – на два шага вперед

В то время как в мире используются галогенные, ксеноновые, светодиодные, матричные и лазерные фары, компания Mercedes работает в настоящий момент над чем-то более интересным и футуристичным. Речь идет о технологии фар, которая называется «Digital Light». И уже сегодня эта технология вот-вот начнет появляться на серийных автомобилях Mercedes. Например, уже известно, что эта опция будет в новом S-классе.

Речь идет о проецировании на дорогу впереди автомобиля различной ценной для водителя информации. Например, фары могут спроецировать прямо перед автомобилем информацию о пропущенном дорожном знаке или предупредить водителя о пешеходном переходе.

В том числе на дорогу может быть спроецировано множество предупреждений электроники.