Лазерные фары: что это такое и как работает?

1 166

Высокие технологии в автомобилестроении внедряются постоянно. Автомобильная светотехника также не стоит на месте. На смену светодиодным, ксеноновым и биксеноновым источникам света пришли лазерные фары. Не многие автопроизводители могут похвастаться подобными технологиями, но уже ясно, что это будущее автомобильного освещения.

Что такое лазерные фары

Впервые новая технология была представлена в концепте BMW i8 в 2011 году. Уже через несколько лет в 2014 году модель пошла в серийное производство. Это был тот случай, когда прототип стал полноценным серийным суперкаром. Лазерные фары mytarget Разработкой вместе с производителями занимаются и ведущие компании в производстве автомобильного освещения: Bosch, Philips, Hella, Valeo и Osram. Это сложная система с электронной начинкой, создающая мощный лазерный луч. Система включается на скорости свыше 60 км/ч, когда автомобиль двигается вне городской черты. В городе работает обычное освещение.

ИСТОРИЯ РАЗРАБОТКИ ЛАЗЕРНЫХ ФАР И ИХ МЕСТО НА СОВРЕМЕННОМ РЫНКЕ

Впервые идея и возможность создания нового типа освещения для автомобилей появилась в 2011 году. В тот момент BMW презентовали концептуальную на то время модель под названием i8. Машина была оснащена головной оптикой с лазерной системой. Через 3 года спорткар вышел в серийное производство — гибридный двигатель и новая система фар. Модель продаётся с 2014 года, а баварский производитель активно работает над тем, чтобы установить лазерные фары в другие, в том числе более дешёвые автомобили.

Другая компания, которая разрабатывает новую систему освещения и устанавливает её в свои модели — Audi. Первыми автомобилями с лазерным освещением стали R18 E-tron Quattro и концепт-кар Sport Quattro Laserlight с соответствующим названием. Первая модель Audi с новыми фарами доступна уже с 2011 года. Её осветители активируются только при скорости выше 60 километров в час. Такое устройство нужно для того, чтобы не ослеплять других водителей и пешеходов в городе — фары будут работать только на шоссе или за городом. В остальное время дорога будет освещаться обычными светодиодными фонарями. Каждая лазерная фара оснащается четырьмя мощными диодами с шириной светового потока 300 микрометров. Система создаёт синий луч длиной волны 450 нанометров, который преобразуется в белый свет с цветовой температурой 5500 кельвинов. Такой поток больше всего похож на натуральный солнечный, поэтому не заставляет глаза уставать в дороге. Дальность свечения составляет 500 метров.

Впервые лазерные фары на Audi были опробованы на практике именно на гоночном болиде R18 E-tron Quattro. Автомобиль участвует в заездах на выносливость. Лазерная система была создана компанией Osram — подразделением Special Lightning Division. Ауди не смутило то, что дорогостоящее освещение добавляло солидную сумму к стоимости R18 E-tron Quattro — на момент 2016 года автомобиль доступен к покупке. Производители решили, что преимущества, которые получит не только водитель, но и другие участники движения, стоят этих средств. При этом автомобиль оснащается лазерными фарами только сзади (изначальная особенность модели).

Кроме того, в 2014 вышла Audi под названием R8 LMX. Это ограниченная линейка спорт-купе, выпущенная в количестве 99 автомобилей.

Первым серийным автомобилем для повседневного использования, на который устанавливаются лазерные фары, стал BMW i8. На момент 2016 года стоимость этой модели — более 10 миллионов рублей. Компания утверждает, что эта технология даёт луч света длиной примерно 600 метров, а её энергоэффективность на 30% выше чем у светодиодных систем.

Также недавно были подтверждены слухи о том, что БМВ будут выпускать мотоциклы с лазерными световыми установками. На них будут устанавливаться фары, которые выпускаются с 2011 года. Первым мотоциклом с таким оснащением стал люксовый K1600GLT CES. Последняя аббревиатура в названии означает Consumer Electronics Show — это выставка электронных технологий, где и была презентована модель.

BMW считают, что лазерная технология оптики — будущее автомобилестроения. Инженеры компании подготовили несколько прототипов на основе мощных световых систем.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ЛАЗЕРНОЙ ФАРЫ

На момент написания статьи устройство лазерной фары еще не претерпело никаких принципиальных изменений, отличающих конструкцию от концептуальной. Как и в прототипе, основой серийно выпускающейся оптики является не лазер, давший название технологии, а люминофорная пластина. Этот материал обладает способностью излучать мощный пучок белого света с волнами одинаковой длины и амплитуды. Именно эту деталь можно увидеть при визуальном осмотре автомобильной фары.

А где же лазер? Разве не он должен светить в лазерной фаре? Нет. В данной разработке лазер выступает только лишь в качестве источника энергии. Сам узел состоит из набора лазеров, излучающаяся энергия из которых через систему зеркал фокусируется и попадает на ту самую люминофорную пластину. Она и является непосредственным источником света, использующегося для освещения дорожной обстановки.

«ПАРУ СЛОВ» ОБ АДАПТИВНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ФАРАХ

Более интересной конструкцией являются не просто лазерные фары, а так называемая адаптивная оптика на их основе. Эта технология по максимуму использует весь потенциал, заложенный в мощном источнике света. Рассмотрим основные моменты, как она работает, и чем может порадовать своего владельца.

Во-первых, такие фары никогда не слепят водителей движущегося вам на встречу транспорта. При этом, все работает в автоматическом режиме. Фара сама «решает», когда освещать встречную полосу, а когда нет. То есть оптика постоянно контролирует дорожную обстановку, и как только в «поле ее зрения» появляется свет встречного автомобиля, электроника делает все, чтобы не заслепить его водителя.

В этом плане фара имеет три режима работы. Первый режим включается тогда, когда встречный автомобиль только попадает в освещаемую в данный момент зону. Электроника в этот момент уводит световой пучок левой фары в левую сторону. В результате водитель продолжает видеть ситуацию на встречной обочине, а едущий на встречу автомобиль остается, как бы, в тени.

Второй режим работы – полное отключение дальнего света. Происходит в момент, когда встречная машина приближается на такое расстояние, когда простого хода светового пучка в сторону недостаточно. После разъезда фара опять включается, и продолжает освещать дорожную обстановку на расстояние в полкилометра, сканируя эту зону на предмет наличия встречного потока.

Третий режим активируется тогда, когда встречный транспорт идет непрерывным потоком. В такой ситуации электроника полностью прекращает освещать данный участок ровно до того момента, пока встречная полоса опять не опустеет.

Во-вторых, адаптивная лазерная оптика «заботится» не только о водителях встречного транспорта, но и попутного. Если в «поле зрения» таких фар находится попутно движущийся автомобиль, в зоне его текущего расположения электроникой образуется теневой тоннель. Остальная же часть дороги полноценно освещается мощным дальним светом. В итоге, благодаря этим режимам, водитель может даже в городском потоке двигаться с включенным дальним светом фар.
В-третьих, адаптивные лазерные фары уже сегодня способны «видеть» дорожную обстановку в тех зонах, которые в данный момент времени не подсвечиваются. Когда в этих зонах появляется потенциальная опасность, оптика направляет в это место пучок света, благодаря чему у водителя появляется фора в несколько секунд. Примером срабатывания этого режима является ситуация, когда перпендикулярно дороге движется пешеход или велосипедист. В свете обычных фар такое препятствие появится уже непосредственно перед автомобилем, тогда как адаптивная оптика проинформирует о нем водителя намного раньше.

На этом потенциальный функционал лазерной адаптивной оптики не заканчивается. «Умные» фары также могут проецировать прямо на дорожном покрытии световые линии, по которым водитель может ориентироваться при парковке. Сюда стоит отнести и такие способности, как адаптивная подсветка дорожных знаков и разметки, изменение угла освещения при скоростной езде на плавных поворотах дороги и другие функции.

Лазерная оптика в серийных авто

Первыми “иноваторами” в области лазерной оптики стали, конечно же, мейджоры — Ауди включила свои новейшие фары, сделанные по технологии Matrix Laser, в состав стандартного оборудования для мощного спорткара R8 LMX еще в 2014 году. И тогда же BMW предложила в качестве опции собственную эксклюзивную технологию Iconic Ligths для уже серийного футур-мобиля BMW i8. В этом году лазерной оптикой обзавелся и флагман баварских моторов — представительский BMW 7-ой серии.

Концерн Ауди начал разработку своих фар еще в 2012 году, объединив усилия с Bosch, OSRAM Licht AG и Институтом технологии Карлсруэ. Установив первый тиражный модуль на каждом из 99 выпущенных R8 два года назад, сегодня лаборатория Audi работает над следующим этапом — заменой всех LED-элементов в концепции Matrix Laser тысячами микрозеркал:

Фактически разбивая на пиксели отраженный лазерный луч, система этих микрозеркал, способных совершать до 5000 наклонов в секунду, дает просто огромные возможности “игры” со головным светом. Хотите — затемняйте область приближающейся встречной машины. Хотите — проецируйте на асфальт габариты автомобиля для уверенного прохождения узких мест и тоннелей. Или предупреждающие надписи на асфальте перед пешеходами, когда вы вдруг выныриваете из-за угла. Умная математика сделает за водителя все. И это при том, что по своим характеристикам яркость лазерных фар уже вплотную приближается к дневному свету — 5500 К против 6000 К, а максимальная дальность достигает 600 метров.

Что касается прямого конкурента — концерна BMW, то в реализации лазерных фар для нынешней линейки 7-ой серии, инженеры остановились пока на концепции совмещения лазерного модуля с матрицей из LED-источников последнего поколения. Что интересно, этот модуль — так же, как и для Audi — разработан OSRAM Licht AG.

Смотрится, конечно, очень красиво — баварцы, похоже, сумели найти лучший на сегодня дизайн фар головного освещения:

Но по сути конструкции модуля — ничего не изменилось с 2014 года. Все те же три лазерных диода с фосфорной накачкой мощностью 1,6 Вт каждый, система отражателей и линза с флуоресцентным составом. Плюс комплект осрамовских светодиодов для постоянного ближнего света, поворотников, адаптивного света и так далее. Характеристики почти такие же, что и Ауди — глубина до 600 метров и температура до 6000 К.

Ну а что же лидер Большой тройки? Mersedes в этой гонке лазерных технологий пока решил не участвовать, сконцентрировавшись на разработке матричных LED-фар, увеличив количество светодиодов в моделях уже 2017 года до 84. Индивидуальная настройка всей матрицы позволяет расширить до предела функциональные возможности головного света плюс использовать практически безграничные комбинации цветопередачи.

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.

Важно знать!

У каждого автомобилиста должно быть универсальное устройство для диагностики своего автомобиля.

Произвести чтение, сброс, анализ всех датчиков и настройку бортового компьютера автомобиля Вы сможете самостоятельно с помощью специального сканера…

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.

СКОЛЬКО СТОЯТ ЛАЗЕРНЫЕ ФАРЫ?

Как и любая другая новинка в автомобильной сфере, лазерная технология освещения на заре своего развития стоит немалых денег. По этой причине такие фары пока что доступны только на последних моделях от именитых немецких концернов – BMW и AUDI. Причем идет лазерная оптика далеко не в базовой комплектации, а в качестве дополнительной опции, которая стоит, как хороший народный автомобиль в немного подержанном состоянии.

Для наглядного примера можно посмотреть на официальные цифры той же компании BMW. На сегодняшний день только одна лазерная фара для их модели Х7 обойдется без установки примерно в 5500 долларов. Сюда стоит также прибавить плату за установку и настройку оптики, так как эти операции пока что доступны только на сервисах у официального дилера. Там говорят, что за такую работу берут 100-120 долларов.

Однако любителям современных технологий не стоит расстраиваться. Достаточно только вспомнить ажиотаж, который несколько лет назад был вокруг ксенонового света и светодиодов. Тоже было неслыханно дорого и доступно только для тех, кто покупает авто за миллионы. А сегодня эти чудеса технологий буквально мешками продаются за вполне вменяемые деньги. Поверьте – то же самое будет и с лазерными фарами.