что такое оптика в машине
Автомобильная оптика: виды осветительных приборов, их преимущества и недостатки
Современная автомобильная оптика совершенствуется настолько стремительно, что покупатели просто не успевают следить за новыми технологиями. Попробуем изучить основные особенности современного автомобильного освещения более подробно.
Галогенная оптика
Первые галогенные лампы были разработаны более 50 лет назад, однако они широко используются и сегодня. Конструктивно такие лампы во многом напоминают обычные бытовые лампы накаливания. В данном случае в герметично запаянную стеклянную колбу устанавливаются электроды с вольфрамовой нитью накаливания.
Высокий нагрев последней сильно ограничивает срок службы галогенной лампы. Для увеличения эксплуатационного ресурса производители закачивают в колбу особую газовую смесь, благодаря которой снижается испарение вольфрама. Такой конструктивный ход позволил повысить срок службы ламп и увеличить яркость их свечения.
По словам экспертов, галогенная оптика будет использоваться на серийных автомобилях еще довольно долго. На ее стороне низкая стоимость, соперничать с которой сегодня не может ни один аналог.
Газоразрядный ксенон впервые появился на автомобилях в 1991 году. Основным преимуществом таких ламп можно считать эффективное свечение. Кроме того, они потребляют меньше энергии и служат значительно дольше. Эксплуатационный цикл галогенных ламп составляет около 800 часов, а вот ксенон работает до 3 тысяч часов.
Присутствует у такой оптики и ряд недостатков, основным из которых принято считать необходимость установки парных ламп. В процессе эксплуатации у них меняется цвет свечения и при замене только одной лампы световой поток будет отличаться. Кроме того, ксеноновая оптика требует установки дорогих блоков розжига, а при загрязнении фар рассеянный свет мешает водителям встречных транспортных средств.
Исправить такую ситуацию можно только с помощью автоматического корректора и системы очистки фар.
Светодиодная оптика
Изначально светодиоды использовались только на задних фонарях, но сегодня они стали доступны и на головной оптике. Первым светодиодную оптику получил кроссовер LS 600h от компании Lexus, выпущенный на рынок в 2007 году. В последние несколько лет светодиоды стали устанавливаться практически повсеместно. Их отличает солидный срок службы, быстрая реакция и небольшое потребление энергетических ресурсов.
Основным недостатком светодиодного головного света считается низкая эффективность. Ограниченное пространство в фарах просто не позволяет разместить необходимое количество светодиодов. Такая оптика в среднем обеспечивает 1700 люмен, что эквивалентно использованию стандартной лампы H7.
Ксеноновая оптика
Если же в фарах разместить ксенон, то свет будет еще ярче. Светодиодная оптика стоит довольно дорого, доплачивать за нее автолюбителям приходится не меньше одной тысячи долларов. Но это вовсе не означает, что деньги тратятся впустую.
Первым серийным авто с лазерным источником головного света должен стать гибридный BMW i8. Основной особенностью такой оптики является очень высокая дальность света, превышающая диапазон современных светодиодных фар практически в два раза.
Сама технология основана на использовании лазерных светодиодов, отличающихся небольшими размерами и высокой мощностью. Это позволяет сэкономить полезное пространство внутри фар и увеличить поверхность отражения.
Лазерная оптика
Однако, лазерные лучи очень малы и сразу после получения их приходится пропускать через специальную фосфорную субстанцию. Благодаря этому исходящий свет получается очень ярким, сравнивать его с ксеноном, галогенными лампами или светодиодами просто не имеет смысла. Единственным недостатком лазерной оптики является необходимость использования сложной системы управления.
По личному опыту эксплуатации автомобилей с галогенным и ксеноновым светом однозначно выскажусь в пользу ксенона. Езда с ним намного комфортнее, а система автоматического управления светом и подсветка бокового пространства в крутых поворотах и вовсе вызывают лишь положительные эмоции. Читайте так же о противотуманных фарах.
Автомобильные фары – виды современного освещения и технологии будущего
Автомобильное освещение развивается с каждым днем. Многие компании обещают большой прорыв в этой области. Чего же ожидать от подобных заявлений?
Причины инноваций
Совсем недавно был проведен эксперимент с головной оптикой Страховым институтом безопасности дорожного движения США. В тестировании приняли участие современные кроссоверы.
Эксперты пришли к выводу, что транспортные средства оснащены некачественной оптикой, которая не только недостаточно освещает дорогу, но и может «засветить» обзор встречным автомобилям.
Большинство компаний обратили внимание на данное заявление и принялись за улучшение световых характеристик, повышая безопасность на дорогах.
Виды освещения
Сегодня появляются все новые виды лампочек в фары с улучшенными характеристиками. Водитель имеет возможность приобрести любую оптику, но важно знать как она работает и подойдет ли она к автомобилю.
Галогеновые фары
Сейчас большое распространение получили ксеноновые фары, однако несмотря на это галогенная оптика остается одной из самых часто приобретаемых.
Это обосновывается тем, что себестоимость галогенных ламп намного ниже, чем у ксеноновых. К тому же они достаточно эффективны, если это не автомобиль класса люкс.
Также для подобного типа освещения не требуется дополнительного оборудования, с помощью которого преобразуется ток.
Светодиодные лампы
Эксперты прогнозируют, что в скором времени почти все автомобили перейдут на подобный вид освещения. Его уже активно используют в качестве габаритного света, ведь таким образом снижается потребление топлива, а значит приводит к экономии средств.
Целью многих компаний стало именно повышение экономичности любыми способами. По этой причине внедрение светодиодов стало актуальным на сегодняшний день. При этом такие лампы моментально выдают максимально яркий свет, т.к. им не нужно время для накаливания.
Главный недостаток такой продукции – высокая стоимость производства. Однако вскоре ее обещают сравнять с себестоимостью галогенового освещения.
Самые популярные компании активно инвестируют в подобные разработки, выпуская марки автомобилей с различными вариантами использования данной технологии.
Светодиодные матрицы
Такая оптика имеет ряд преимуществ перед обычными светодиодными лампами.
Самое главное их преимущество — они имеют возможность освещать встречную полосу, но не ослепляют других водителей.
Такие матрицы состоят из множества светодиодных ламп, создавая подобие экранных пикселей. Таким образом, они обладают высокими характеристиками и отменным качеством.
Передняя оптика 
Задняя оптика
Освещение оснащено умным управлением, позволяя освещать все вокруг, но не ослеплять пешеходов или водителей. Однако такая оптика почти не используется в настоящее время, т.к. ее производство слишком затратное.
Лазерные фары
Лучшее нововведение в современной автомобильной оптике. Активно начало использоваться на гиперкарах BMW.
Технология оснащена сложными конструкциями, с помощью которых происходит преобразование света в одним сплошной пучок, проецирующийся на дорогу в довольно широком спектре. Его дальность также поражает, ведь составляет более чем 500 метров.
Помимо этого, они обладают невероятной яркостью, которая примерно в 10 раз превышает яркость всех вышеуказанных видов фар.
В настоящее время для создания такой оптики требуется три светодиодных лазера, однако сообщают, что вскоре будет представлена продукция всего с 1 лазером, а значит сократится ее себестоимость.
Также читайте что такое биксеноновые фары.
Чего ожидать в будущем?
Возможности не стоят на месте, поэтому есть вероятность, что вскоре начнет создаваться гибридная техника для освещения, сокращая общую себестоимость. Однако процесс это достаточно длительный, так что в ближайшие годы не стоит ждать удивительных изобретений.
Виды автомобильной оптики: устройство фар, лазерные, led и линзованные фонари
Невозможно представить автомобиль без средств освещения дороги. Видов, классов и типов оптики достаточно много, каждый производитель разрабатывает автомобильные фары с учетом современных технологий и требований к качеству освещения.
Одна из технологий, которая доказала перспективы и надежность, – это лазерные фары, продемонстрированные Баварским концерном на модельном авто BMW i8.
Конструкция фары
Устройство фары автомобиля одинаково практически во всех модификациях. Различия касаются материала, угла установки рассеивателя, типа ламп и пр. Свет создается за счет наличия главных элементов, фара в сборе:
Источником света выступают лампы. Корпус отражателя выпускается различной формы в зависимости от дизайна модели, чаще всего это правильный конус.
Рассеиватель – вторая главная часть конструкции, которая изготавливается из стекла или твердого полимера. Рассеиватель обеспечивает защиту от механического повреждения и предназначен для корректного направления света. Фары, оснащенные светодиодами и матричными элементами, имеют специфическую конструкцию и иной принцип работы рефлектора.
Конструкция зависит от типа использования ламп. Так, для галогенов линза не используется.
Вид света
Существуют такие разновидности автомобильных фар:
Главная техническая характеристика света – цветовая температура. Она определяет спектр излучения, который может восприниматься человеческим глазом. Для автомобильных ламп цветовая температура остается главным параметром выбора, измеряется в Кельвинах. В каждой лампочке маркируется крышка или цоколь.
Тип света в зависимости от цветовой температуры:
Чем выше значение цветовой температуры лампы, тем худшими становятся показатели освещенности. Оптимальный диапазон автомобильной оптики – 2800-5000 К.
Галогенные
В 70% в автомобильной оптике используются галогенная лампа, которая состоит из колбы, нити накаливания, цоколя. Вместо вакуума галогенный газ (летучее соединение брома, хлора, фтора и др.), который дает вольфрамовой нити меньшую степень испарения и большую степень накала. Свет галогенной лампы, в сравнении с обычной лампочкой накаливания, имеет большую яркость при увеличенной длине светового потока. Достоинства:
Стандартная цветовая температура галогенной лампы 3200 К. Такая оптика обеспечит должное освещение ночью и при небольшом дожде. Если требуется обеспечить авто белым светом, выбирается улучшенная галогеновая модель с показателем в 5 000 К.
Ксеноновые
Лампы высокоинтенсивного разряда, больше известные как ксеноновые, – это сравнительно новая технология, в основе которой лежит принцип галогенной конструкции. Колба наполнена инертными газами (ксенон от 70%). В лампе отсутствует стандартная нить накаливания, есть два электрода, которые обеспечивают возникновение электродуги. Ксенон, нагреваясь, начинает светить ярким белым светом, максимально приближенным к дневному.
Для эффективной работы требуется генерировать импульс напряжения, необходимый для возникновения дуги. В автомобилях с ксеноновой оптикой присутствует специальный блок розжига, или «балласт». Достоинства:
Для ксеноновых ламп характерна цветность в 4300 К. Это лучшие показатели температуры, при которой обеспечивается хорошая видимость ночью и во время непогоды. Лампы, маркированные 5 000 К, выдают свет, схожий с дневным на 98%.
Запрещается устанавливать ксеноновые лампы в обычные фары с отражателем: для таких ламп подходит только линзованная оптика.
Диодные
Диодная оптика, или LED-фары, – новое слово в автомобильном освещении. До недавнего времени диоды использовались по одному для освещения салона, дневных ходовых огней, подсветки. Светодиоды комплектуются лед-блоком и устанавливаются в линзованную оптику. Преимущества установки светодиодов:
К недостаткам лед-освещения относят стоимость блока диодов, который при поломке одного элемента подлежит полной замене.
Лазерные
В качестве инноваций в оптику автомашины входит новый элемент – лазерные фары. Большая стоимость изготовления лазерного блока – пока единственное ограничение для повсеместного использования новой технологии.
Впервые именно китайцы решили установить лазерный луч на обычные светодиоды. При этом световой поток лед-элемента увеличился на 70%. Комплектуются лазерные фары определенным количеством диодов и лазерным модулем, световой пучок имеет четкие границы и не ослепляет водителей встречного транспорта.
Цветовая температура не превышает 5500 К, что дает хорошее освещение дороги ночью, в туман, во время сильного снега и дождя. Лучшему освещению способствует и встроенная камера инфракрасного излучения (только в автомобилях класса люкс, например Ауди Спорт 2018 г.).
Форма фары
В классификацию автомобильной оптики входит вид фар по размеру и форме.
Наибольшее распространение имеют квадратные фары или фары с удлиненными боками, повторяющие форму кузова. В зависимости от производителя форма блока головной оптики – узнаваемая часть дизайна. Например, круглые фары – это фишка таких производителей, как Bentley (с 1919 года) и Mercedes-Benz (с 1967).
Предназначение фары
Автомобильная оптика должна максимально полно освещать дорожное полотно и указывать местоположение автомобиля (габаритные огни). Это основное ее предназначение.
Наибольший ассортимент имеют передние фары. Одна из разновидностей головной оптики – адаптивные фары. Этот класс оптических приборов отличается от традиционного освещения тем, что направление пучка света меняется в зависимости от передвижения машины.
Принцип работы автомобильной адаптивной фары построен на работе автокорректора. Оптика меняет направление света по горизонтальной линии в зависимости от того, в какую сторону повернет автомобиль. Поворот освещения происходит за несколько секунд до поворота колес благодаря электронному блоку управления, в который входят элементы:
Второе название адаптивной фары – система адаптивного освещения.
Ближние
Автомобильная фара ближнего света предназначена для освещения дорожного полотна на расстоянии не более 55 метров. Главный критерий – луч не должен ослеплять водителей встречных авто. Это достигается благодаря установке лампы оптимальной мощности и угла наклона.
При формировании ближнего света отражение светового пучка происходит только от верхней части рефлектора, левая часть луча ограничивается специальным экраном, в то время как правая хорошо освещает обочину.
Дальние
Фары дальнего света должны обеспечивать хорошую видимость дороги на расстоянии не менее 120 метров от машины. В современных автомобилях вместе со штатными дальними огнями устанавливают дополнительное освещение. В качестве альтернативы используют новые технологии – матричные фары.
Матричная фара объединяет в себе всю основную оптику автомобиля: дневные огни, дальний и ближний свет, дневное освещение, габариты. Производится модуль ведущими компаниями, например Audi. В конструкции присутствуют до нескольких тысяч светодиодов, блок управления, компьютерная система, кондиционер и пр. Диоды объединены в блоки с отражателями. Матрица способна реализовать более миллиарда различных световых комбинаций в зависимости от ситуации и обеспечивает следующие элементы освещения:
Противотуманные
Противотуманные фары имеют желтый свет, что достигается установкой ламп низких цветовых температур. В автомобиле ПТФ располагаются на горизонтальной линии, стандартно чуть ниже головного света или на его уровне.
Желтый теплый свет не допускает отражения капель влаги и обеспечивает хорошую видимость во время дождя, снега, тумана. В непогоду не рекомендуется использовать дальний свет: видимость не улучшится, но водители на встречной полосе будут ослеплены.
Противотуманные фары имеют достаточно узкий вертикальный световой луч при захвате большой горизонтальной плоскости. ПТФ проекционного типа светит как бы снизу вверх, обеспечивая водителя хорошей видимостью на расстоянии до 30-50 метров.
Габаритные
Габаритная оптика предназначена для определения размеров автомобиля. Ночью и в непогоду габариты всегда должны быть включены. Днем как альтернатива используются универсальные дневные ходовые огни. В зависимости от расположения на авто предупреждающая оптика делится на задние и передние (подфарники) габариты.
Передние габариты должны светить только белым светом. Их обязательно включают ночью, совместно с противотуманными фарами в период непогоды.
Задние габариты чаще всего комплектуются в блок-фару, они бывают только красные. Для грузовых и пассажирских авто задние габаритные огни устанавливаются как на нижней части кузова, так и сверху.
Задние
Конструктивно задние фары состоят из блока оптических элементов, необходимых для безопасного вождения:
Некоторые части сигнальной оптики могут устанавливаться вне основного блока фары. Для задних огней предусмотрено три цвета: желтый, красный, белый. Для этого подкрашивают покрытие рассеивателя или отражатель. Линзы в фарах, как правило, не устанавливаются.
Работа всех сигнальных задних огней, кроме габаритов, в современных автомобилях совмещена с соответствующими системами. Стоп-сигналы, габариты и указатели поворотов включаются кнопкой или рычагом на приборной доске. Фонарь заднего хода включается автоматически при переключении рычага коробки на задний ход.
Задние противотуманные фонари имеют автоматическое независимое отключение, работа оптики объединена либо с лампами дальнего света, либо с ПТФ.
Конструктивно задняя правая фара имеет отражатель свободной формы, реже параболической. При использовании светодиодов для каждого блока предусматривается определенная область отражателя.
Тип отражения
Классификация автомобильной оптики и типы фар различаются в зависимости от параметров отражения светового пучка от источника. Используется отражатель (рефлектор) либо линза. Для каждого класса ламп предусмотрен свой тип отражателя.
Рефлекторные
Автомобильные рефлекторные фары наиболее востребованы во всех классах от грузовиков до седанов люкс. Простые конструкции, в которые входят рассеиватель определенной формы, блок фары и источник света, обеспечивают необходимую яркость всех световых элементов авто. Отражатель изготавливается из стекла или пластмассы с алюминиевым напылением.
Основная функция рефлектора – отражать и усиливать световые лучи. В комплектацию входит корректор для ограничения светового потока. По конструктивному типу отражатели классифицируются:
Прожекторные
Прожекторные конструкции, или фара-прожектор, считаются дополнительным спецоборудованием автомобиля. Фара-искатель формирует мощный, но узкий луч света за счет отсутствия в блоке рефлектора. Наиболее распространены китайские фары-прожекторы. Они монтируются на авто двумя способами:
Для дополнительных огней могут использоваться как линзованные фары, так и рефлекторные в зависимости от технической характеристики лампы.
Автомобильная оптика
Такие элементы машины, как головной свет, задние фонари, противотуманки, поворотные сигналы, габаритные и дневные ходовые огни, лампы освещения приборной панели, салона и багажника принято называть автомобильной оптикой.
Выделяют две системы освещения. Автооптика штатного типа разрабатывается и устанавливается на машины заводом. Её характеристики включены в руководство по эксплуатации транспортным средством.
Новейшие разработки в штатной оптике поражают своей практичностью и направленностью на удобство для водителя. Например, компания BMW разработала многофункциональную систему точечного света. В неё входит дополнительное освещение пешеходов, находящихся на дороге в темное время суток, а также автоматическое управление дальним светом (неослепляющий эффект для встречных машин).
Тюнинговая оптика производится отдельно и устанавливается на автомобиль по желанию владельца. В основном, установка такой системы служит для индивидуализации внешнего вида «железного коня» и улучшения общих параметров освещения.
Альтернативная оптика отличается разнообразием цветовых решений. Внутренняя часть фар и фонарей может быть окрашена в черный, белый или красный цвет. Свечение ламп может быть как желтым и красным, так и голубым.
Большую популярность приобретают «ангельские глазки», которые встраиваются в фары авто и придают ему неповторимый вид.
Как в штатной системе освещения, так и в оптике альтернативного характера используются галогенные, ксеноновые и светодиодные лампы.
Галогенный свет, на сегодняшний момент, теряет свою популярность. У ламп такого типа световой поток в несколько раз меньше, чем у ксеноновой и светодиодной оптики. Это не позволяет отчетливо видеть боковые стороны дороги при движении, а также недостаточно ярко освещается сам путь.
Ксеноновые лампы чаще других встречаются в альтернативной оптике, но могут быть встроены уже и в штатные модели фар. Отличительной особенностью такого свечения является его яркость. Это и становится главным фактором, которым руководствуются автолюбители при переделке автомобильного освещения.
Светодиоды и светодиодные ленты также востребованы у автовладельцев. Во-первых, качество светового потока не уступает ксеноновой лампе. Во-вторых, светодиоды обладают высокой устойчивостью к механическим повреждениям. В-третьих, они имеют достаточно низкий коэффициент потребления энергии.
При выборе тюнинговой оптики следуют учесть некоторые моменты.
Первое, крайне не рекомендуется вставлять ксенон в штатные фары галогенного типа. Это объясняется тем, что такие фонари спроектированы под характеристики галогена и установка в них другого освещения может привести, например, к ухудшению качества дальнего света и нарушению изоляции электропроводки. Выход – полная замена галогенного линзового устройства фары на линзу с ксеноном.
Второе, внимательно выбирайте фирму, производящую автомобильную оптику. Наиболее распространённой и качественной является продукция Bosch, In.Pro, Depo, Hella. При выборе китайских или корейских производителей, необходимо, чтобы они имели сертификаты, которые разрешают использование их продукции на европейском рынке и в России (например, сертификация Е11).
Третье, определившись с направлением модернизации автомобильного освещения, не производите её сами, если не уверены в своих силах и у Вас мало опыта. Автомобильная оптика – серьёзная вещь, которая связана с системой электрики вашей машины. Доверьте эту работу специалистам.
Итак, многообразие световых решений велико и каждый автовладелец может подобрать свой вариант улучшения оптической системы автомобиля.