Ось як працюють світлодіодні, галогенні, ксенонові, лазерні фари.
Отже, ми розглянемо в нашій статті різні типи автомобільних фар і пояснимо вам, як працює кожна технологія. В тому числі ми познайомимо вас з майбутніми технологіями, які змінять автомобільну оптику до невпізнання.
На зорі автопромисловості автомобільні фари були прості: лампочка з відбивною чашею і скляна кришка – от і вся конструкція передньої оптики. Але це було краще, ніж нічого. Незважаючи на те що перші фари мали невелику потужність, вони хоч якось робили автомобіль видимим на дорозі, а також трохи допомагали водієві їхати в темний час доби. Правда, про рух у повній темряві мови не йшло. Перші фари були не здатні забезпечити нормальну освітленість дороги.
З часом бажання автомобілістів бачити, куди вони їдуть в темряві, призвело до появи в автопромисловості технологічних фар. Ми стали свідками появи галогенною оптики. Потім на сцені автопромисловості з’явилися ксенонові лампи, які зробили величезний стрибок у автомобільному освітленні. Але оскільки автовиробники півстоліття шукали, як зробити автомобіль економічним, розробки автомобільної оптики не зупинилися. У результаті на зміну ксеноновим оптиці разом з полегшеними кузовами, двигунами і т. п. прийшла світлодіодна оптика, яка за короткий термін стала популярна у всьому світі.
Однак на цьому технології оптики не перестали еволюціонувати. Використання світловипромінювальних діодів стало розвиватися і далі. В підсумку світу були представлені світлодіодні матричні фари, які іноді ще називають адаптивною LED-оптикою.
Після цього Audi і BMW пішли ще далі, представивши унікальну технологію лазерних фар, яка підштовхнула розвиток автомобільної оптики в майбутнє. Цікаво, як скоро знову відбудеться наступний прорив у цій сфері? Хто знає. Цілком можливо, що вже завтра буде представлена нова технологія автомобільного освітлення, яка знову переверне наше уявлення про автомобільної оптики.
Ну, а поки давайте детально розглянемо всі варіанти (типи) фар, які сьогодні вже використовуються в автопромисловості.
Який тип фар краще для вас?
Нижче ми за розділами пояснимо вам, як працює кожен тип фар, використовуваний сьогодні в автосвіті. Природно, кожен вид автомобільної оптики має свої плюси і мінуси. І це логічно, оскільки відомо, що ідеального у світі не існує. Також ви повинні зрозуміти, що не всім водіям подобаються сучасні технології. Наприклад, є водії, які ні за що не хочуть відмовлятися від старих надійних галогенних ламп на користь того ж ксенону або світлодіодів.
А який тип фар подобається вам? Наприклад, багато автолюбителів ламають голову перед купівлею машини, вирішуючи, який тип освітлення повинен бути в машині. І, тут, звичайно, більш складна дилема. Адже наш вибір повинен залежати не тільки від якихось смаків та особистих поглядів, але і від того, що вигідніше: галоген, ксенон або світлодіод?
Галогенні лампи є найстарішим типом джерела світла в автомобільних фарах. Якщо ви шукаєте дешеві і відносно надійні фари, то вас не повинно турбувати, що галогенна оптика застаріла в порівнянні з сучасними фарами. Галогенове освітлення в автомобілі перевірено часом і зарекомендувало себе з досить гарного боку. Сьогодні автомобілі з галогенними фарами коштують набагато дешевше, ніж машини з ксеноновим або світлодіодним оптикою.
Однак галогенні фари, як правило, виглядають сьогодні застарілими. Їм просто не вистачає високотехнологічного зовнішнього вигляду, а також більш цікавих опцій. У тому числі галогенна оптика не може зрівнятися з якістю освітлення дороги порівняно з ксеноновими або світлодіодними фарами. Але головне – галоген не може суперничати з більш сучасними фарами по терміну служби. Галогенні лампи мають малий термін служби на відміну від ксенонових або світлодіодних ламп.
З іншого боку, вартість ксенонової лампи істотно більше галогенною. Крім того в ксенонових фарах використовується електрообладнання, яке з часом виходить з ладу. У тому числі є проблема з вигорянням лінз в оптиці, вартість заміни яких може бути порівнянна з вартістю нових галогенних фар.
Дивіться також: Недолік світлодіодних фар на автомобілях
Так що світлодіодні джерела освітлення, найімовірніше, незабаром відправлять на пенсію не тільки галоген, але і ксенон.
Сьогодні на авторинку представлено величезну кількість різних світлодіодних фар, починаючи від найпростіших і до неймовірно складних (і, отже, дорогих для ремонту і заміни). Світлодіоди не тільки виглядають сучасно. На їх основі автовиробники стали розробляти нові види автомобільної оптики, представивши автомиру матричні і лазерні фари.
Зараз матричні фари з’явилися поки тільки на преміальних автомобілях, оскільки ця технологія ще дорога. Матрична технологія LED заснована на об’єднанні світлодіодів з датчиками, що дозволяє адаптувати промені світла для максимального охоплення дороги попереду машини, беручи до уваги зустрічний рух. У підсумку ця технологія, по суті, відправила дальнє і ближнє світло на пенсію. У матричних фарах у водія немає необхідності вибирати, на якому освітленні їхати (ближній, дальній). Автоматика сама вирішує, як освітлювати дорогу.
Ну і, нарешті, у світі тепер є і лазерні фари, які пропонують кращу освітлювальну потужність. Але поки їх можна знайти тільки в декількох нових автомобілях преміум-сегменту. Причина, по якій лазерні фари поки не з’явилися на звичайних автомобілях, – це собівартість цих фар, а також неймовірно дорога вартість їх ремонту/заміни (в деяких машинах вартість однієї фари може становити 8000-10000 доларів). Але головною проблемою лазерних фар є їх крихкість. Наприклад, навіть при невеликому ударі і появі тріщини на склі фари потрібна повна заміна блоку оптики.
Отже, після того як ви отримали загальне уявлення про типи фар у сьогоднішній автопромисловості, давайте тепер перейдемо безпосередньо до опису кожної технології, щоб ви змогли вибрати для себе, яка оптика підходить вам більше всього. Ось як кожен тип фар працює.
Що таке галогенні фари, і як вони працюють?
Галогенні фари названі на честь групи елементів (галогенів), які використовуються всередині них. Так, у галогенною фарі встановлюються лампи, всередині яких закачаний газ галоген, що подовжує термін служби вольфрамової нитки. Але все одно в порівнянні з більш сучасними джерелами світла галогенні лампи працюють недовго.
Але, незважаючи на довговічність галогенних ламп, джерела освітлення галогенні стали популярні не тільки в автопромисловості, але і в інших галузях. Наприклад, галогенні джерела освітлення вже давно (більш ніж півстоліття) масово використовуються у будинках, вуличних ліхтарях і т. д.
Тим не менш сьогодні світ стоїть на порозі революції в освітленні. Наприклад, у багатьох країнах використання галогенних джерел освітлення в будинках вже заборонено з-за низької енергоефективності в порівнянні з енергозберігаючими і зі світлодіодними лампами. Але, незважаючи на це, в автомобільній промисловості галогенові фари раніше масово використовуються на багатьох автомобілях. Хоча варто визнати, що поступово на зміну їм приходить ксенонова і світлодіодна оптика.
Як працюють галогенні лампи?
Галогенки – один із найстаріших типів ламп, які ви сьогодні можете знайти в автомобілях. Ці лампочки працюють аналогічно звичайним лампам розжарювання, які ми використовуємо у себе вдома. Ці лампочки прості в пристрої: скляна колба, нитка і газ. На нитку подається електрика, яка, пропускаючи його через себе, починає виділяти світло (і, природно, тепло від нагріву).
Дивіться також: 12 автоматичних функцій, які зроблять в майбутньому автомобілі краще
Галогенні лампи називаються, так як всередині скляних колб використовується газ галоген, який запобігає пошкодженню вольфрамової нитки, а також захищає скло від почорніння із-за нагріву.
Галогенні лампи: «за» і «проти»
Плюси
- Недорогі
- Простота заміни в разі відмови
Мінуси
- Низька енергоефективність, впливає на економічність автомобіля
- Низька ефективність освітлення
- Низький термін служби в порівнянні з ксеноновими або світлодіодними джерелами світла
Що таке ксенонові фари, і як вони працюють?
Ксенонові фари, подібно галогенним, отримали свою назву від газу, що використовується всередині ламп, встановлених у фарах. Проте функція газу в ксенонових ламп інша: газ у ксенонових ламп необхідний для виробництва світла, а не для того, щоб продовжувати термін служби нитки розжарення, як це відбувається у галогенних лампах з допомогою газу галоген.
Як працюють ксенонові лампи?
Як згадувалося вище, ксенонові джерела освітлення сильно відрізняються від галогенних ламп. Особливо світінням. Ви легко впізнаєте на дорозі автомобілі з ксеноновими лампочками по характерному синього відтінку світла, який генерують ксенонові джерела освітлення.
Ксенонові лампочки використовують електричну дугу між двома електродами, а не нитка розжарювання, як це зроблено в галогенової лампі. Газ ксенон всередині лампи допомагає встановлювати дугу розряду між електродами (що і створює світло). Причому електрична дуга світиться при більш низьких температурах у порівнянні з галогенною лампою.
У нашій країні ксенонові джерела світла потрапляють під суворе регулювання законодавства. Так, зараз ксенонові лампи можна використовувати тільки в спеціальної автомобільної оптики, яка призначена під ксенонові джерела освітлення. Зазвичай на таких фарах автовиробник вказує спеціальне маркування.
Дивіться також: чи Можна позбутися прав за світлодіодні лампи в фарах
Згідно з чинним законодавством використання ксенонових ламп у фарах, призначених під галогенні джерела освітлення, заборонено. За це передбачена відповідальність у вигляді позбавлення прав.
Тим не менше будь-який водій може встановити на свій автомобіль замість галогенних ламп ксенонові джерела освітлення. Для цього потрібно звернутися в спеціалізовану компанію, яка займається переробкою автомобільних фар під ксенон.
Далі доведеться пройти експертизу на відповідність безпеки транспортного засобу після внесення змін у конструкцію автомобіля, а потім процедуру перереєстрації автомобіля в ГИБДД, отримавши свідоцтво про внесення змін у конструкцію автомобіля. Природно, все це затратно як по грошах, так і по часу.
Ксенон: плюси і мінуси
Плюси
- Строк служби. Ксенонові лампи можуть працювати до 10 років, що робить їх використання дуже вигідним та ефективним
- Яскравість. Лампи видають світло під інтенсивним розрядом
- Ксенонові лампи яскравіше, ніж галогенні аналоги
Мінуси
- Вартість. Якщо ви купуєте уживаний автомобіль з ксеноновими лампами, вік яких наближається до 10 років, ви повинні пам’ятати, що хороші оригінальні ксенонові лампи не так дешево, як ви думаєте
- Не так енергоефективні, як світлодіодні блоки
- Лампи з часом тьмяніють (дають менш яскраве світіння через вигоряння газу)
Що таке світлодіодні фари, і як вони працюють?
Більшість людей знають, що світлодіоди – це джерела світла, засновані на світловипромінюючих діодах, які мають ряд переваг як перед галогенними, так і перед ксеноновими лампами. У тому числі і в автомобільній промисловості. Але мало хто замислюється, що світлодіоди в порівнянні з галогенними лампами більш дорогі і складні в процесі виробництва. Тим не менш світлодіоди захоплюють автопромисловість.
Чому? Справа не тільки в їх яскравому освітленні, але і в їх неймовірною енергоефективності за рахунок того, що кожний використовується діод в фарі споживає набагато менше енергії в порівнянні з галогенними або ксеноновими джерелами світла.
Більшість нових автомобілів сьогодні оснащені світлодіодними денними ходовими вогнями. Що стосується повноцінних світлодіодних фар, поки що в світі LED-фари не стали глобальним стандартом. Тим не менше з кожним роком все більше автомобілів отримують в базовій комплектації повноцінні світлодіодні фари. В майбутньому, швидше за все, всі автомобілі (навіть дешеві) будуть поставлятися тільки зі світлодіодами.
Виробники, оснащуючи машини LED-лампами, переслідують одну мету – зниження витрати палива і зниження шкідливих викидів. При використанні світлодіодних джерел світла в автомобілі падає навантаження на електричну ланцюг. Ось чому світлодіоди стають популярні в усьому світі.
Також світлодіоди виробляють кришталево чисте світло. Нове ж покоління матричних фар дозволило досягти величезних успіхів в адаптації автомобільного освітлення в залежності від дорожніх умов. Це величезний крок вперед в порівнянні з галогенними, ксеноновими і звичайними світлодіодними фарами. Єдиний мінус матричних фар – це неймовірно дорога заміна оптики в разі її пошкодження або поломки.
Як працюють світлодіодні фари?
Світлодіод – це просто напівпровідник, який випромінює світло, коли через нього проходить струм. Для того щоб напівпровідник почав світитися, необхідно мізерно мала кількість електрики. Із-за того що світлодіоду потрібно мало енергії, акумулятор для підтримання освітлення витрачає значно менше енергії в порівнянні з галогенними або ксеноновими лампами. Отже, чим менше витрачається енергії, тим менше йде навантаження на двигун для зарядки акумулятора, що в кінцевому підсумку впливає на економічність автомобіля.
Струм у світлодіодних фарах тече від катода до анода, проходячи через напівпровідниковий матеріал, який по провідності являє собою щось середнє між металом і каучуком. У підсумку напівпровідник при проходженні електрики починає випускати фотони, які і висвітлюють дорогу попереду автомобіля.
З-за простоти конструкції світлодіода термін його служби може тривати більше десяти років. Тим не менш світлодіодні фари – поки що нова технологія. І як вона себе зарекомендує, покаже час. На жаль, поки немає 10-річних автомобілів зі світлодіодним оптикою, за яким можна було б зробити висновок про реальний термін служби світлодіодних фар. Адже на відміну від домашніх світлодіодних ламп LED-фари в автомобілі піддаються постійної тряски, вібрацій, перепадів температур і т. п. І хто його знає, як довго будуть служити світлодіоди в автомобілі. Цілком можливо, що їх надійність опиниться під сумнівом.
Що таке адаптивні світлодіодні фари?
Варто відзначити, що не всі адаптивні фари є адаптивними світлодіодними блоками. Адаптивний світлодіодний блок – це фара, яка може змінювати напрямок і/або яскравість відповідно з дорожніми умовами за рахунок зміни порядку світіння світлодіодів в блоці і за рахунок зміни їх яскравості світіння.
Що таке світлодіодні матричні лампи (Matrix), і як вони працюють?
В математиці матриця визначається як прямокутний масив чисел, організований в рядках і стовпцях, які розглядаються як єдиний об’єкт. Поміняйте «цифри» на «світлодіоди і датчики» у цьому визначенні і ви отримаєте матричну концепцію автомобільного освітлення.
Світлодіодні матричні фари працюють в парі з датчиками та камерами, якими оснащений автомобіль.
Всі ці датчики і камери контролюють дорогу попереду, щоб визначати інтенсивність руху і змінні дорожні умови (наприклад, різкі повороти).
Всі ці дані використовуються для інтелектуального освітлення дороги за рахунок контролю освітлення кожного світлодіода в матриці. Але кінцева мета матричної фари – зберегти якомога більше світла без шкоди зустрічному руху.
Світлодіодні фари: плюси і мінуси
Плюси
- Енергетично ефективні джерела світла
- Можуть бути відносно недорогими
- Довгостроковий прогнозований термін служби
Мінуси
- Можуть бути дуже складними
- Можуть бути дуже дорогими в ремонті
- Нові світлодіодні фари коштують дуже дорого
Майбутні фари
Зараз ряд автомобільних компаній не зупинилися на звичайних і матричних світлодіодних фарах, розробляючи і популяризуючи новий вид автомобільної оптики. Мова йде про лазерних і цифрових джерелах освітлення.
Наприклад, лідером в області лазерних ламп є компанія BMW, яка вже сьогодні на своєму високотехнологічному гіперкар i8 пропонує лазерні фари. Але BMW не самотня в автосвіті. Наприклад, компанія Audi також вирішила на своєму суперкарі R8 LMX встановити лазерні фари своєї власної розробки.
Як працюють лазерні фари?
Лазерні джерела світла працюють шляхом випалу лазера на фосфор, який і випромінює світло. Звільнений світло потім фільтрується шляхом пропускання його через спеціальну лінзу. Потім фотони відбиваються від відбивача і виявляються на дорозі попереду автомобіля.
На відміну від першого покоління лазерних фар, які оснащувалися однією великою відбивною чашею, сьогодні автовиробники стали використовувати в конструкції оптики сотні маленьких індивідуально налаштованих дзеркал, які дозволяють електроніці автомобіля точно налаштовувати, які області дороги попереду машини повинні бути освітлені. Це означає, що сучасні лазерні фари стали адаптивними.
Цифрові фари – на два кроки вперед
У той час як у світі використовуються галогенні, ксенонові, світлодіодні, матричні і лазерні фари, компанія Mercedes працює зараз над чимось більш цікавим і футуристичний. Мова йде про технології фар, яка називається «Digital Light». І вже сьогодні ця технологія ось-ось почне з’являтися на серійних автомобілях Mercedes. Наприклад, вже відомо, що ця опція буде в новому S-класі.
Мова йде про проектуванні на дорогу попереду автомобіля різної цінною для водія інформації. Наприклад, фари можуть спроектувати прямо перед автомобілем інформацію про пропущений дорожньому знаку або попередити водія про пішохідному переході.
В тому числі на дорогу може бути спроектовано безліч попереджень електроніки.
