Автомобільна оптика (галоген, ксенон, лінзована оптика, фари діодні) та яке у неї майбутнє?

Чим ксенон відрізняється від галогенок? І чому світлодіоди не відправили на звалище історії лампи розжарювання та газорозрядну оптику? І що спільного між лампами Philips та зубною пастою? Лінзовані фари – у чому їхня перевага? Відповідь на ці та інші питання ви знайдете у нашому матеріалі.

Як з'явилися автомобільні фари? На перших машинах використовувалися примітивні ліхтарі з восковими свічками або гасовими пальниками всередині, запозичені від кінних екіпажів. Звичайно, такі «коптилки» належним чином не висвітлювали дорогу, а тому інженерам довелося підшукувати примітивним ліхтарям більш ефективну заміну, якою виявилося ацетиленове освітлення: на довгий час постійним супутником автомобілістів стала пара барил, один – з карбідом кальцію, другий – зі звичайною водою.Перед нічною поїздкою "шофер" (як називали тоді водіїв) встановлював барильця на автомобіль, відкривав краником подачу води, а остання, потрапляючи на карбід, сприяла виробленню ацетилену – газу, який при горінні дає досить потужний світловий потік. Щоправда, через кілька годин барило доводилося перезаряджати, а фару, що складається з дзеркального відбивача та лінзи, чистити від кіптяви.

На цих ілюстраціях наведено автомобілі з ацетиленовим головним освітленням, яке видають не лише великі фари, а й барильця для карбіду, встановлені на підніжках. А оскільки ацетилен виявився надто потужним джерелом світла, здатним пробивати темряву на сотню метрів, як «габаритні вогнів» на машинах початку століття використовувалися тьмяні гасові пальники.

Але чому не можна було використовувати лампи розжарювання, які з'явилися навіть раніше за сам автомобіль? У 1899 році французька фірма Bassee & Michel спробувала об'єднати автомобільну фару і лампу розжарювання, але конструкція вийшла невдалою – лампи з вугільною ниткою на нерівних дорогах швидко приходили в непридатність, а велика витрата енергії вимагала громіздких акумуляторних батарей, оскільки генератори на машини тоді. І тільки повсюдна поява генераторів, а також початок випуску нового типу лампочок з вольфрамовими нитками перевели автомобільний транспорт на електричне освітлення. Ось тільки «електросвітло» виявилося. надто яскравим! Щоб не зліпити зустрічних водіїв, довелося вигадувати додаткові засувки та шторки, зменшувати яскравість лампочок, потім з'явилася двониткова лампа (з окремими нитками для ближнього та далекого світла). 1955 року, нарешті, запровадили асиметричне освітлення — коли фара з боку пасажира світить далі за водійську.

Зверніть увагу на те, як форма головної оптики визначала дизайн автомобілів (для наочності візьмемо різні покоління мерседесівського Е-класу). Довгий час фари залишалися виключно круглими, на машинах 1960-х вдалося впровадити квадратну оптику, розквіт популярності якої припав на 1980-і, а сучасні фари зі «вільним відбивачем» і зовсім розв'язали руки дизайнерам.

Зараз у фарах використовуються три джерела світла: лампи галогенні та газорозрядні, а також світлодіоди. Про лазери та іншу екзотику говорити зарано – до серійних автомобілів новомодні розробки дійдуть нескоро.Тим більше що відмовлятися від «нелінзованої» фари, куди можна встановити хоч «ксенон», хоч «галоген», хоч світлодіоди, інженери не збираються. Конструкція даного пристрою доведена до досконалості: світло від лампи потрапляє на відбивач з металу, а потім проходить через розсіювач – зовнішнє скло, що складається з багатьох лінз. Причому, коли з'явився новий пластик, що не дає усадки при формуванні деталей, інженери створили відбивач зі «вільною поверхнею», який складається з багатьох сегментів (кожен спрямовує потік світла на певну точку). Це дозволило замінити важке скло на легкий пластик і відмовитися від розсіювача.

Так влаштована «нелінзована» фара (для фари зі «вільним» відбивачем і традиційної схеми не відрізняються): нитка ближнього світла розташована вище і попереду точки фокусу, причому ковпачок усередині лампи «підрізає» потік світла, щоб висвітлювати лише верхню поверхню відбивача (рис. 1). зліва), а ось нитка далекого світла і точка фокусу збігаються і поверхня відбивача використовується цілком (рис. праворуч)

Фара «лінзована» або лінзи під ксенон (яку правильно називати світлотехнікою проекторного типу) влаштована іншим чином: світло від лампи потрапляє на відбивач, а потім прямує на спеціальний екранчик і лінзу, що збирає, які формують пучок світла. І хоча зараз «лінзи під ксенон» можна побачити на багатьох машинах, оскільки вони відомі компактністю і точною організацією світлового потоку, інженерам-світлотехнікам спочатку довелося вирішувати проблему перегріву і позбавлятися занадто різкого світлотіньового кордону — виявилося, що око людини надто швидко втомлюється чіткою. межі між світлом та тінню.На «галогенках» проблему вирішили дифракційними кільцями (простіше кажучи, ризиками на лінзі), а на «лінзі під ксенон» — встановленням автоматичного коректора, наявність якого в Росії та Європі для газорозрядної світлотехніки є обов'язковою.

Схема лінзованої оптики: ліворуч – фара кінця 80-х, праворуч – сучасна фара з вільним відбивачем, наявність якого видає екранчик меншого розміру. Цей екран, розташований у другому фокусі, підправляє світловий потік і формує світлотіньовий кордон, а потім промені знову фокусуються лінзою. Лінзи під ксенон сьогодні встановлюються на більшість машин, а «нелінзовані» фари стали прерогативою недорогих авто, на кшталт «Калини» чи «Логана»

Ось, власне, ми й дісталися найголовнішого. Чим принципово відрізняються «ксенон», «галоген», лінзи під ксенон та діоди? Галогенна лампа складається з герметичної скляної колби, всередині якої розміщені електроди і нитка розжарювання з вольфраму, а також закачана газова суміш, необхідна, щоб «ловити» вольфрам, що випаровується, і регенерувати нитку (саме тому «галогенка» компактніша і довговічніша за звичайну лампочку). Газорозрядна оптика (частіше іменована «ксеноном») нитки розжарювання не має: усередині такої лампи світиться не розжарена нитка, а електрична дуга, що виникає між електродами, тому величина світлового потоку лампи ксенонової набагато більше, 3200 проти 1500 лм «галогенки»! Ось тому європейські експерти ухвалили, що такі фари потребують автоматичного коректора та омивача. І обмежили колірну температуру лампи.

Щоб «ксенон» працював, однієї лампи недостатньо.Ще потрібен модуль розпалювання, який із «бортових» 12 вольт видасть короткий імпульс на 25 кіловольт змінного струму. Щоб зробити "біксенон", потрібно чотири такі модулі, або застосування хитрих систем: на "лінзованій" оптиці включити "далекий" можна, прибираючи екранчик за допомогою соленоїда, а на "нелінзованій" доводиться переміщати лампу

Але якщо "ксенон" і "галоген" – це лампи, то світлодіод – напівпровідниковий прилад, який виробляє світло під час проходження струму. Напівпровідник спрацьовує швидше за традиційну лампочку, споживає менше енергії, відрізняється фактично необмеженим терміном служби та мінімальними розмірами. Але поки що діодам доручають лише другорядні завдання (на основі світлодіодних технологій роблять стоп-сигнали, габаритні та денні ходові вогні), хоча зовсім недавно інженери та дизайнери пророкували напівпровідникам велике майбутнє. Всі сподівалися, що крихітне джерело світла забезпечить свободу компонування і дозволить позбутися громіздких фар. Однак на прикладі Audi R8 і Nissan Leaf добре видно — діодна оптика, що існує, за розмірами не відрізняється від газорозрядної.

Поки вчені б'ються над створенням лазерної та волоконної оптики, джерелами світла залишаються «галогенки», «ксенон» та світлодіоди. На рис. А зображена двониткова галогенна лампа Н4, що дає ближнє та дальнє світло, на рис. Б — однониткова лампа Н7 (яких до створення ближнього і далекого потрібно дві), але в рис. В і Г схематично показані ксенонова газорозрядна лампа та світлодіод, відповідно

То чому світлодіоди не витіснили «ксенон» та примітивні «галогенки»? Виявилося, що напівпровідникова оптика має багато недоліків.Поки що навіть кращі світлодіоди не здатні по світловіддачі наздогнати «ксенон» і залишаються на рівні хороших «галогенок», що потребує обов'язкового застосування відбивача. Також діодні фари вимагають окремої системи охолодження (інженери навіть намагалися охолоджувати фари антифризом) і відрізняються надзвичайною дорожнечею: одна фара коштує приблизно 1300 євро. Природно, інженери розвивають цей напрямок, але до масового переходу автомобільного освітлення на світлодіоди далеко, тому найближче майбутнє залишається за «ксеноновою» оптикою, яка стає компактнішою і досконалішою, доганяючи по енергоспоживання діодну.

У лабораторії Philips ми побачили, як світять сучасні фари. На рис. А світловий потік від стандартної галогенки, на рис. Б можна побачити, як світять лампи Philips X-treme Vision, що дають 100% посилення світлового потоку, на рис. У "дорогу" висвітлюють газорозрядні ксенонові лампи, а рис. Г – це світло новомодних світлодіодних фар електромобіля Nissan Leaf

Але й списувати «галогенки» на звалище історії зарано! Як вважають інженери компанії Philips, сучасна галогенна лампа може світити лише на рівні газорозрядної. Щоб цього досягти, необхідно замінити тугоплавке скло колби кварцовим, по-друге, скло піддати оптичному поліруванню, по-третє, нанести на колбу ковпачок з паладію. І, нарешті, застосувати нову суміш газів, куди входить ксенон, щоб підвищити температуру нитки та наблизитися до спектру сонячного свічення. На виході виходить нехай дорога, але унікальна лампочка: її світловий потік на 100% потужніший за звичайну галогенну лампу, а термін служби — удвічі більший.Причому на лабораторній установці ми переконалися, що «галогенка» Philips X-treme Vision по світлосилі дійсно наздоганяє «ксенон».

Так виглядає одна з численних лабораторій Philips, в яких створюється автомобільна оптика майбутнього. На одній стіні встановлено екран, що імітує дорогу, на якому нанесені ключові точки (в них вимірюється освітленість), на іншій встановлені різноманітні фари. Відповідно інженер може оцінити як конкретну фару, так і характеристики джерела світла.

Окрім лекції про автомобільне освітлення, на заводі Philips ми побачили і реальне виробництво, на якому випускаються лампи. І це нелюдяно! У тому сенсі, що присутність людини під час випуску «галогенок» і «ксенону» мінімізована — довкола працюють сучасні роботи, які забезпечують практично стовідсоткову відсутність шлюбу. Але, окрім фактично повної автоматизації, здивувало й інше: навіщо потрібний складовий цоколь та додаткова виробнича операція, щоб вирівняти нитку розжарювання щодо цоколя? Виявляється, цей процес є ключовим, інакше готова лампочка світитиме «неправильно» — зліпити зустрічних водіїв або навпаки підсвічувати небо. Тому взаємне розташування «ниточки» та «підстави» перевіряється комп'ютером, а частину продукції оглядають люди.

Німецький завод компанії Philips, що випускає галогенні та ксенонові лампи (діоди роблять по інший бік Атлантики, на території Силіконової долини), зовні виглядає досить скромно. На жаль, показати читачам приховане всередині обладнання, ми не можемо — на підприємстві діє найсуворіша заборона на фотозйомку. Секретом залишається і кількість ламп, що виробляються заводом

«Ксенон» виробляють схожим «нелюдським» чином: ось робот підхоплює скляну трубочку, ось вставив нижній електрод, а далі починається така круговерть, що тільки встигай стежити! Трубочку заповнили складом солей і вставили верхній електрод, закачали охолоджений до −190ºС ксенон і запаяли колбочку, одягли металеву спідничку та обрізали надлишки скла, перевірили пальник — готово? Ні, щоб газорозрядні лампи світили однаково, їх потрібно відпалити — увімкнути і кілька годин чекати, доки колірна температура досягне потрібної величини. Ось тепер готово! Залишилося тільки з'ясувати, який зв'язок між лампами Philips та зубною пастою. Все просто: браковані скляні трубочки для колб не викидаються на смітник, а перемелюються в абразивний порошок. З якого потім роблять відбілюючі пасти для стоматологічних кабінетів.

Питання вибору фар для автомобіля є важливим та відповідальним. Одним із ключових моментів при виборі є тип фар: лінзовані або звичайні. Лінзовані фари стали популярними в останні роки і вважаються більш сучасними та зручними у використанні. Однак, які ж переваги вони мають у порівнянні зі звичайними фарами, і чи варто переплачувати за них?

Основна перевага лінзованих фар – це найкраще фокусування світла. За рахунок особливої ​​конструкції лінз, вони дозволяють більш точно спрямувати світловий потік та забезпечити яскравіше освітлення дороги. Це особливо актуально за умов поганої видимості, коли кожен метр шляху грає роль. Також варто відзначити, що вони енергоефективніші, що дозволяє заощадити на паливі або зарядці електромобіля.

Але це не всі переваги лінзованих фар. Вони також мають стильний дизайн і можуть значно змінити зовнішній вигляд автомобіля. Завдяки своїй безперервній формі та чистоті ліній, вони надають автомобілю сучасного та елегантного вигляду. Також важливо згадати, що наявність лінзованих фар може підвищити безпеку керування за рахунок кращої видимості автомобіля на дорозі та неспоживання великої кількості електричної енергії.

Однак, незважаючи на всі переваги, лінзовані фари можуть бути потрібні далеко не кожному водієві. Якщо ви не часто їздите в умовах низького освітлення або поганої видимості, звичайні фари можуть цілком влаштувати вас. Варто також відзначити, що лінзовані фари можуть бути дорожчими в порівнянні зі звичайними, тому якщо бюджет обмежений, то можна обійтися і без них.

В результаті, вибір між лінзованими та звичайними фарами залежить від ваших індивідуальних потреб та фінансових можливостей. Якщо ви водите багато в темну пору доби, в погану погоду або просто хочете надати своєму автомобілю елегантного вигляду, то лінзовані фари стануть відмінним вибором. Однак, якщо вам важливіше заощадити або влаштовує звичайне освітлення, то звичайні фари – ідеальний варіант.

Переваги та недоліки лінзованих фар

Однією з головних переваг лінзованих фар є їх покращене освітлення дороги.Завдяки спеціальному дизайну лінзи світло фар розподіляється більш рівномірно і дозволяє краще бачити на дорозі в темний час доби або в погану погоду.

Ще одна перевага лінзованих фар полягає у ширшому куті освітлення. Це особливо корисно при русі по звивистих дорогах або поворотах, так як такі фари дозволяють краще бачити периферійні зони і покращують оглядовість.

Крім того, лінзовані фари характеризуються відсутністю розсіювання світла. Завдяки цьому світло фар спрямоване на дорогу, а не в очі зустрічних водіїв, що підвищує безпеку та знижує ймовірність виникнення дорожніх аварій.

Однак варто відзначити і деякі недоліки фар. По-перше, їх вартість може бути вищою, ніж у звичайних фар. Це слід врахувати при купівлі та заміні фар, оскільки вони можуть значно збільшити вартість обслуговування автомобіля.

Також заміна лампи на лінзованих фарах може бути складнішою та вимагати певних навичок. Це може додати незручності у процесі обслуговування автомобіля і у разі поломки доведеться звертатися до фахівців.

Крім того, лінзовані фари можуть бути більш уразливими до механічних пошкоджень, оскільки їх конструкція передбачає наявність спеціальної лінзи. Один недбалий вплив може призвести до пошкодження лінзи та вимагати заміни всього фарового модуля.

Нарешті, лінзовані фари можуть бути енергоємнішими, ніж звичайні фари. Це може стати фактором впливу на енергоспоживання автомобіля, особливо якщо водій часто використовує фари в темний час доби або за поганих погодних умов.

У результаті, вибір між лінзованими та звичайними фарами залежить від персональних уподобань та вимог водія. Лінзовані фари мають ряд переваг, але необхідно враховувати їх недоліки та можливі додаткові витрати на їх обслуговування.

Переваги лінзованих фар перед звичайними

Загалом, лінзовані фари є чудовим варіантом для автовласників, які прагнуть покращити свою безпеку на дорозі, забезпечити кращу видимість та покращити зовнішній вигляд свого автомобіля.Хоча лінзовані фари є більш дорогим варіантом, їх можливості та переваги роблять їх вибором, який виправдовує свою вартість.

Найкраща видимість на дорозі

Лінзовані фари відрізняються від звичайних фар використанням спеціальних лінз або відбивачів, які дозволяють ефективніше направити світло і створити різкіший світловий промінь. Це дозволяє лінзованим фарам створювати більш яскраве та рівномірне освітлення дороги, що забезпечує кращу видимість.

Більш яскраве світло і різкіший промінь лінзованих фар дозволяють водію краще розглянути перешкоди на дорозі, такі як тварини, пішоходи або інші транспортні засоби. Це особливо важливо в умовах поганої видимості, таких як туман чи дощ.

Крім того, лінзовані фари мають перевагу у освітленні бічних ділянок дороги та кутів огляду. Це дозволяє водієві краще помічати перешкоди чи небезпечні ситуації, що знаходяться поза його прямим полем зору.

Однак, незважаючи на ці переваги, лінзовані фари можуть мати недоліки, такі як більш висока вартість та складність заміни чи налаштування. Крім того, вони можуть створювати більш яскраве та різке освітлення, яке може засліпити інших водіїв та призвести до їхньої тимчасової втрати зору.

Тому перед вибором між лінзованими фарами та звичайними фарами, необхідно уважно оцінити свої потреби та умови експлуатації. Якщо безпека та найкраща видимість на дорозі є пріоритетом, то лінзовані фари можуть бути найкращим вибором. Однак, якщо більш економічне рішення і простота обслуговування важливіше, звичайні фари можуть бути кращими.

У результаті, які фари краще вибрати – лінзовані чи звичайні – залежить від ваших уподобань та конкретних умов експлуатації. Важливо пам'ятати, що безпека на дорозі повинна бути завжди на першому місці, тому варто вибрати фари, які забезпечать найкращу видимість і комфорт при водінні.

Питання-відповідь

На що слід звернути увагу під час вибору фар?

При виборі фар для автомобіля потрібно звернути увагу на такі фактори, як тип фар (звичайні або лінзовані), якість світлорозсіювання, яскравість, кут освітлення, енергоефективність та ціна.

Чим відрізняються лінзовані фари від звичайних?

Лінзовані фари містять спеціальну лінзу, яка дозволяє отримати більш рівний та рівномірний розподіл світла. Звичайні фари не мають такої лінзи і можуть створювати плями та нечіткість у світловому пучку.

Який тип фар краще – лінзовані чи звичайні?

Вибір між лінзованими та звичайними фарами залежить від ваших особистих уподобань та вимог. Лінзовані фари зазвичай забезпечують кращу видимість і яскравіше освітлення дороги, проте вони можуть бути дорожчими за звичайні фари.

Чи можна встановити лінзовані фари на будь-який автомобіль?

Так, здебільшого лінзовані фари можна встановити на будь-який автомобіль. Однак перед встановленням необхідно переконатися, що фари відповідають стандартам безпеки та мають необхідні сертифікати.

Що потрібно знати про технічні характеристики фар перед покупкою?

Перед покупкою фар слід вивчити такі технічні характеристики, як потужність освітлення, колірна температура, кут освітлення та енергоспоживання. Це допоможе вибрати фари, які найкраще відповідатимуть вашим потребам і вимогам.