Автомобільні фари майбутнього

92

Хай буде світло! З темряви у майбутнє автомобільного освітлення.

Автомобільне освітлення в даний момент знаходиться в стадії еволюційної трансформації. Всі автомобільні компанії в найближчому майбутньому планують покращувати якість дорожнього висвітлення своєї продукції. Справа в тому, що вже з наступного року такі організації як NHTSA і IIHS (незалежні організації, які проводять тестування нових автомобілів на безпеку) будуть виставляти підсумкові рейтинги безпеки з урахуванням якості дорожнього освітлення. Що ж нас чекає в найближчому майбутньому? Як зміняться технології в області головної оптики автомобілів? Давайте трохи відкриємо завісу майбутнього автомобільної промисловості.

Нагадаємо, що нещодавно Страховий інститут безпеки дорожнього руху США (IIHS) провів ряд тестів головної оптики популярних кросоверів. У результаті з’ясувалося, що більшість нових сучасних автомобілів оснащуються не ефективними передніми фарами, які не ідеально освітлюють дорогу, а також здатні нашкодити зустрічному потоку машин. У підсумку IIHS прийняла рішення з 2017 року ввести в свій регламент перевірки автомобілів на безпеку обов’язковий тест на якість головної оптики. Так що тепер щоб автомобілю отримати найвищу нагороду IIHS доведеться успішно пройти не тільки краш-тести, але і тест на якість передній оптики.

Як бачите до головної оптики в даний час спрямовано максимальну увагу, оскільки якість освітлення дороги безпосередньо впливає на безпеку на дорозі. Тому багато автомобільні компанії зараз ведуть активні розробки по створенню головної оптики майбутнього.

Давайте дізнаємося, як може змінитися передня оптика нових автомобілів в найближчому майбутньому. Для цього оцінимо шанси тієї чи іншої технології, які зараз застосовуються в автопромисловості.

Технології для новачків: В чому різниця між повним приводом, заднім приводом і переднім приводом

Галоген

Незважаючи на те, що ксенонові фари в кілька разів ефективніше звичайної галогенною оптики, галогенові фари, як і раніше, найбільш поширені в автопромисловості.

Нагадаємо, що в ксенонових лампи немає нитки розжарювання. Лампа дає світло за рахунок горіння газу. У підсумку ксенонова лампа видає більш яскравий і потужний світло, а також споживає значно менше електроенергії, ніж звичайна галогенова лампочка.

Але, тим не менш, частіше за все ксенонові фари встановлюються на преміальні автомобілі або топові комплектації більш дешевих моделей.

Дивно, але з моменту появи ксенонових ламп, пройшло вже більше 20 років, з тих пір, коли їх вперше представила компанія БМВ на моделі Е32 (7-серії). Також у 1996 році ксенонові фари з’явилися на Lincoln Mark VIII, який став першим Американським автомобілем з ксеноновим оптикою.

Чому ж автовиробники не хочуть відмовлятися від звичайних галогенових фар, незважаючи на явну перевагу ксеноновим оптики?

Справа в тому, що собівартість галогенових фар набагато менше ксеноновим оптики. Також ефективність галогенових фар також не оспорима.

Наприклад, ринкова вартість звичайних галогенових автомобільних ламп становить в середньому від 100 до 500 рублів, коли як ксенонові лампи коштують у середньому від 2 тис. рублів.

Сучасні галогенні лампи виробляються в умовах жорстких умов допуску. Наприклад, на заводі Osram найменші відхилення в процесі виробництва ламп, призводять до повної відбракування всієї партії продукції.

15 років тому частину такої партії пішла б у продаж.

Популярність галогенових ламп також пов’язана з тим, що для їх роботи не потрібно додаткових перетворювачів струму і т. п. Галогенова оптика працює напряму від акумулятора, коли як ксенонові фари використовують спеціальні блоки розпалу й перетворювачі змінного струму.

Тим не менш, галогенові лампи, також як і ксенонові приречені на повне зникнення з автопромисловості. Вже в недалекому майбутньому ці лампи будуть сприйматися так само, як зараз сприймаються античні лампи, наповнені ацетиленом. Просто сьогодні ще не прийшов час нових технологій. Але судячи з прогресу в автопромисловості, зовсім скоро передня оптика автомобілів зміниться до невпізнання.

Світлодіоди

За аналітики компанії Osram Sylvania протягом найближчих 4-х років у всьому світі 20 відсотків нових автомобілів будуть оснащені світлодіодними фарами. Наприклад, вже сьогодні навіть не дорогі автомобілі почали оснащуватися світлодіодами в якості габаритного світла. Але вже скоро навіть економ-автомобілі отримають світлодіодну передню оптику.

Світлодіоди будуть грати роль в зниженні споживання палива. Це головна мета автопромисловості зробити всі автомобілі більш економічними.

У самому справі, світлодіоди реально можуть знизити кількість споживаного палива автомобілем. Наприклад, автомобільна світлодіодна лампа ближнього світла споживає всього від 15 до 18 Вт потужності, коли як галогенова лампа споживає від 55 до 65 Вт. Ксенонова лампа в середньому споживає більше 42 Вт. Так що як бачите перевага світлодіодів для енергозбереження очевидно.

Крім того, світлодіодні лампи дають максимальний світло з моменту включення всього за одну мілісекунду. Наприклад, звичайна лампа розжарювання видає повну потужність і яскравість 250 разів повільніше. В результаті використання світлодіодів дуже вигідно в задній оптиці.

Дивіться також: 15 автомобілів, які змінили автопромисловість

Також світлодіоди яскравіше. Світлодіодні лампи мають яскравість-3000 люменів, коли як галогенні лампи видають яскравість в середньому 800 люменів.

У тому числі температура кольору світлодіодних автомобільних ламп ближче до природного сонячного світла.

Світлодіоди видають світлову гаму в 5500 Кельвінів, коли як ксенонові лампи в середньому видають гаму в 4500 Кельвінів. Галогенні лампи не можуть дати теплоту світлового потоку схожого з денним сонячним світлом, так як температуру світла таких ламп не перевищує 2500-3000 Кельвінів.

Чому ж тоді світлодіодні фари не витіснили з ринку тПорадиційну галогенну і дорожчу ксеноновий оптику?

Справа в тому, що найбільший недолік світлодіодів це вартість виробництва світлодіодним оптики. Але в майбутньому, безсумнівно, виробництво світлодіодів стане набагато дешевше і можливо зрівняється за собівартістю з галогенової оптикою. Тоді, безумовно, світлодіодна головна оптика повністю витіснить з ринку тПорадиційне автомобільне освітлення.

Сьогодні багато автомобільні компанії почали інвестувати величезні кошти в розробку сучасних світлодіодних фар. У результаті на ринку з’явилися автомобілі з повністю світлодіодним головною оптикою. Правда, технологія світлодіодного дорожнього освітлення у всіх компаній своя. Наприклад, Тойота розвиває технологію проектора на основі світлодіодів. Ауді і Акура створили передні фари, які мають безліч світлодіодів виставлених в один ряд і створюють єдиний пучок світла. Компанія Лексус, використовуючи приблизно ту ж технологію, встановила світлодіоди в трикутник. Компанія Форд створила блоки з світлодіодів, нагадують кубики льоду.

Але, незважаючи на бурхливий розвиток світлодіодної головної оптики, в найближчому майбутньому ця технологія навряд витіснить з ринку галогенові фари. Справа в тому, що для виробництва світлодіодного головного освітлення, потрібно спеціальна електронна друкована плата, яка містить понад 130 різних компонентів, починаючи від алюмінієвих елементів, і закінчуючи дорогими відбивачами.

У тому числі в процесі виробництва світлодіодів та світлодіодних фар потрібно стерильне виробництво, з дорогим обладнанням, яке стежити за вологістю в приміщенні і має антистатичну захист. Також процес виробництва світлодіодів в кілька разів повільніше, ніж необхідно для виробництва галогенових ламп.

У результаті собівартість світлодіодів поки що дуже дорога, пов’язана з великими витратами на одиницю продукції.

Наприклад, на заводі Osram протягом року при 24 годинній зміні виробляється близько 100 млн. галогенових ламп. На жаль, за цей же термін завод може зробити тільки стільки світлодіодів, яких вистачить лише для 130 000 світлодіодних фар Ford F-150.

Так що для того щоб зменшити собівартість всі автовиробники повинні в першу чергу стандартизувати всі компоненти світлодіодного освітлення. Тільки після появи єдиного стандарту виробництва світлодіодного головного освітлення почнеться етап зниження собівартості.

Світлодіодні матриці

Світлодіодні матричні фари, які мають активне висвітлення (можуть висвітлювати зустрічну смугу руху, але не засліплювати водіїв) мають ряд переваг перед звичайною світлодіодним головною оптикою.

Вперше подібна оптика з’явилася на Ауді А8. Так матричні фари Ауді мають 1024 окремих світлодіода на одній платі (на одному чіпі) створюючи, по суті, подібність екранних пікселів. У поєднанні з розумним програмним забезпеченням і чутливих інфрачервоних камер матричні світлодіодні фари мають високу чіткість і дозвіл. Також завдяки розумному управлінню електроніка дозволяє активувати тільки ті світлодіоди, які зараз забезпечать максимальну видимість на дорозі, не засліплюючи зустрічних водіїв і пішоходів.

Наприклад, завдяки матричним світлодіодам, узбіччя дорога буде повністю освітлена, коли особа йде на зустріч пішохода буде затемнене. Те ж саме стосується і водіїв зустрічних автомобілів.

Звичайно, ця технологія масово поки не буде застосовуватися в найближчі роки в автопромисловості, так як собівартість цієї технології залишає бажати кращого. Але в майбутньому, коли виробництво світлодіодних фар стане набагато дешевше, є ймовірність що матрична передня оптика займе своє домінуюче становище на ринку.

Лазер

Лазерні фари можуть стати наступним кроком у розвитку автомобільної передньої оптики. Вже сьогодні, подібне головне освітлення використовується на гиперкарах BMW i8.

В якості освітлення в цій машині використовується три лазерних діода Osram.

Як працюють лазерні фари?

Технологія заснована на оптичні ефекти перетворення світу. Так синій промінь світлодіодних лазерів проходить через керамічний люмінофор. В результаті світло перетворюється в один білий потужний пучок, який проектується на дорогу в досить широкому розмаху. Так дальність пучка світла складає близько 600 метрів. Також лазерні фари дають в 10 разів більше яскравості, ніж світлодіодні лампи (кількість яскравості на 1 квадратний метр в кілька разів перевищує всі існуючі автомобільні фари в світі).

Зараз в одній фарі використовується три світлодіодних лазера. Але вже в наступному році компанія BMW представить нову головну оптику, яка буде мати всього один лазер для створення пучка світла, що зменшить собівартість лазерної оптики на 1/3.

Застосовуючи на автомашині лазерні фари, виробник дозволяє розробникам, конструкторам, дизайнерам і інженерам проявляти більше гнучкості для розробок нових технологій у сфері дорожнього освітлення. Наприклад, оснастивши i8 лазерної оптикою, інженери БМВ створили технологію Dynamic Light Spot Laser для безпечного освітлення пішоходів. До речі подібна технологія вже застосовується не лазерних фарах в протитуманних фарах деяких моделей БМВ.

Майбутнє автомобільної оптики

В майбутньому можливо автовиробники будуть створювати гібридну передню автомобільну оптику, яка буде використовувати, як світлодіодні матричні фари, так і лазерні технології. На жаль, висока вартість технологій і різні норми безпеки в ряді розвинених країн не дозволять лазерної оптики витіснити інші системи автомобільного освітлення з ринку в найближчі роки.

Японські автомобілісти пересідають на автомобілі без дзеркал

Так що, на найближчі 5-10 років не варто чекати повсюдного розповсюдження не тільки лазерних фар, але й інших більш дешевих технологій на основі світлодіодних ламп.

Швидше за все, до 2030 року більшість сучасних автомобілів будуть як і раніше оснащений галогеновими і ксеноновими лампами, за винятком задньої оптики, яка поширюється швидкими темпами в автопромисловості.