Фара лазерная – Лазерные фары: принцип работы и достоинства с недостатками — Информация

Лазерные фары: принцип работы и достоинства с недостатками — Информация

Для интересующихся развитием современных автомобильных технологий лазерные фары, принцип работы которых основан на люминофорном свечении, уже не являются диковинкой. Более того, уже стала известной так называемая адаптивная оптика на базе этой разработки. Как же устроены лазерные фары будущего, по какому принципу они работают, сколько стоят, и за что потребитель платит такие деньги – кратко и доступно рассказано в этом материале.

Лазерные фары: принцип работы и достоинства с недостатками

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.

Лазерные фары УСТРОЙСТВО

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.

Лазерные фары как светят

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.

ДОСТОИНСТВА ЛАЗЕРНЫХ ФАР

Плюсов у лазерных автомобильных фар очень много. Из числа наиболее важных и полезных стоит отметить следующие:

  • Лазерные фары на максимальных режимах способны освещать дорожную обстановку на расстояние около 600 метров. Для сравнения самые продвинутая светодиодная оптика «теряется» на 300 метрах. Среди автолюбителей уже кочует фраза, что лазерные фары способны светить дальше, чем водитель может видеть.
  • Оптика в совокупности с управляющей электроникой потребляет в разы меньше энергии, чем самые экономичные светодиодные лампы.
  • Излучаемый лазерными фарами пучок света имеет максимально комфортные параметры для зрения водителя. Это освещение не утомляет и не напрягает глаза.
  • Производители лазерной оптики утверждают, что эта технология также порадует своих владельцев надежностью, несравнимой с существовавшими до этого источниками света.
  • Световым потоком лазерных фар легко можно управлять при помощи электроники, благодаря чему становятся доступными описанные выше адаптивные режимы работы головного освещения.

Впечатляет, не так ли? Но не все так сладко и радужно.

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.

Видео — как работают лазерные фары

ИТОГИ

Несмотря на то, что лазерные фары по стоимости соответствуют сегодня целому автомобилю (хоть и б/у), за этой технологией будущее. Благодаря экономичности, способности повышать безопасность дорожного движения и адаптироваться под обстановку такое освещение очень быстро пойдет в массы, и будет устанавливаться на автомобили не только премиум класса. Поговаривают, что китайцы не дремлют, и уже сегодня предлагают нечто похожее. А прошло всего лишь пару лет с того момента, как эта новинка появилась в виде прототипа.

Лазерные фары: принцип работы и отзывы

Автомобильный свет развивается в строго устоявшихся направлениях, которые редко меняются. На сегодняшний день особый интерес у большинства водителей вызывает светодиодная оптика. У нее масса достоинств, которые не позволяют приблизиться к этому сегменту альтернативным решениям. И все же технологические разработки не стоят на месте, постепенно набирает популярность совсем другая концепция светоподачи. Это лазерные фары, которые привнесли принципиально новые качества в организацию оптического обеспечения современного автомобиля.

лазерные фары

Принцип работы лазерной оптики

Если традиционные источники автомобильного света типа ламп накаливания и стандартных светодиодов обеспечивают в некотором смысле динамическое излучение, то лазер дает монохромное и когерентное рассеивание. Во многом этим и обуславливаются преимущества технологии. Несмотря на это, конструкция также базируется на диодах, за счет которых и функционируют лазерные фары. Принцип работы такой оптики основывается на том, что лазер выступает не источником освещения, а элементом энергообеспечения. За свет по-прежнему отвечают три светодиода с фосфорсодержащим веществом. Именно эта группа при поддержке лазера и формирует пучок света с нужными параметрами.

В процессе работы любых фар атомы активного вещества потребляют энергию, отдавая на выходе фотоны. В частности, классическая лампа накаливания содержит вольфрамовую нить, которая испускает свет по мере нагрева от электроэнергии. Изменение же конфигурации потребления энергии привело к тому, что лазерные фары головного света могут обеспечивать мощность, которая в десятки раз превышает потенциал ксеноновых ламп.

лазерные фары головного света

Положительные отзывы о лазерных фарах

Новая технология обеспечила сразу несколько преимуществ автомобильной оптике. Как уже отмечалось, даже у современного ксенона такая фара выиграет за счет мощности. И потребитель это подтверждает. Так, практика использования говорит о том, что сила лазерной системы в разы выше, чем у традиционных галогенок и светодиодов. Более точные расчеты указывают на то, что лазерные фары способны работать на 600 м вперед. Для сравнения, максимальный потенциал обычного дальнего света в лучшем случае достигает 400 м.

Но даже не в базовых рабочих качествах заключается главное преимущество лазерного света. Такой источник благодаря особому принципу работы облегчил процессы управления пучком света. Немногие пользователи, в частности, смогли опробовать новейшую систему интеллектуального управления динамическим лазерным светом. Однако, по словам специалистов, это направление развития оптики обещает массу новых возможностей. Достаточно сказать, что в последних моделях немецких автомобилей лазерный свет фар ориентируется на возможность точечной подачи луча. Таким образом, система автоматически отслеживает опасные зоны, акцентируя на них внимание водителя.

лазерные фары своими руками

Негативные отзывы

Очевидные преимущества все же не исключают отрицательных моментов эксплуатации лазерных фар. Недостатки обуславливаются теми же особенностями, которыми обладают светодиоды. Так, пользователи отмечают, что в некоторых ситуациях свет чрезмерно слепит встречных водителей и вообще он непривычен, что может отвлекать других автолюбителей. Кроме того, в существующих модификациях лазерные фары стоят очень дорого и это важный момент, если учесть, что далеко не всегда их достоинства являются жизненно необходимыми.

Производители

Существует две категории производителей лазерных фар. С одной стороны, такие технологии вполне закономерно осваивают непосредственно изготовители автомобилей. Наиболее успешные разработки в сегменте демонстрируют компании Audi и BMW. Правда, в массовых моделях лазерная оптика пока фигурирует редко – такой оснасткой чаще обзаводятся в качестве опционального решения. И с другой стороны, лазерные фары выпускают передовые разработчики светодиодной техники. Можно отметить фирмы Philips, Osram и Hella, которые занимают лидирующие позиции в области проектирования новейших систем освещения. Что особенно интересно, в обеих категориях компании занимают узкоспециализированные ниши, продвигая уникальные технологические решения.

лазерный свет фар

Как сделать лазерные фары своими руками?

О полноценном изготовлении лазерной фары с упомянутыми выше характеристиками речи быть не может, однако частичное внедрение диодов такого типа в автомобильную оптику может дать некоторый положительный результат. Так, многие домашние мастера предлагают технику изготовления лазерной указки для фары, основой в которой выступит диод из привода DVD-RW. Лазер интегрируется в нишу стоп-сигнала или противотуманной фары с коррекцией луча посредством холодной сварки. Для ограничения длины потока можно применить трафарет, который повторит форму нужного луча. Поэтому еще перед началом изготовления следует определиться с теми, какими характеристиками должны обладать лазерные фары. Своими руками коррекционную основу можно выполнить из картона, оставив окошко подходящего размера. Обычно делают фары из расчета подачи луча в 1,5 м при условии обеспечения 4-метровой проекции.

Заключение

лазерные фары принцип работы

В разных сферах технологического улучшения автомобилей происходят процессы активного внедрения интеллектуальных систем. Оптическая конфигурация даже в современных поколениях проектируется с большим упором на обеспечение основных характеристик светоподачи. Оптимальные свойства излучения уже были достигнуты на примере стандартных светодиодов. В свою очередь, лазерные фары головного света наряду с повышением эксплуатационных качеств оптики также позволили разработчикам освоить и новые принципы управления светом. Пока еще не в массовом производстве, но на примерах концептуальных машин передовые компании демонстрируют впечатляющие примеры автоматизации лазерных фар. По словам специалистов, работа в этом направлении должна не только улучшить взаимодействие водителя с фарами, но и в целом повысить эргономику управления машиной и уровень безопасности.

Лазерные фары концепта BMW i8 / Habr

В свете последних публикаций (технологии Вольво, технологии Мерседес), читатели Хабра попросили рассказать более подробную информацию о технологических новинках автомобилестроения. Мне кажется, что одна из самых интересных и перспективных разработок на данный момент — лазерные фары от БМВ.

В сентябре 2011 года БМВ представила новую технологию автомобильных фар, основанную на использовании синих лазеров. Эта технология впервые применяется на автомобиле BMW i8, который был показан на Франкфуртском автосалоне в 2009 году. В фаре используется не один, а сразу три лазера, всего в автомобиле их 12 — по 3 в каждой из 2 секций фары. Чтобы понять как эта технология работает посмотрите на диаграмму.

Три лазера (A) установлены на треугольную форму и светят на маленькие зеркала (В), которые перенаправляют луч на линзу(С). Внутри линзы (С) находится желтый фосфор, который под воздействием синего лазера излучает яркий белый свет. Этот свет излучаемый фосфором, перенаправляется линзой на отражатель (D), который отбрасывает свет на 180 градусов на дорогу перед автомобилем. Внутренности фары созданы специальным образом так, что весь созданный свет отражается на поверхность перед автомобилем. Вверху справа на фотографии вы можете увидеть как работает один из 6 лазеров, хоть его луч и перекрыт карточкой. Учтите, что такая конфигурация лишь одна из возможных и можно сделать фары почти любого размера и формы.

На этой фотографии вы можете увидеть как фары работают на полную мощность. БМВ заявляет, что эти фары в 1000 раз ярче чем диодные фары, которые используются сейчас, но используют лишь половину яркости, чтобы снизить потребление электричества автомобилем. Так же, представители компании заявляют, что срок службы фар не менее 10 000 часов, такой же как у LED фар. Что важно, возможность изменения размера фар позволит дизайнерам более свободно создавать форму фар и их размер.

Конечно, первое, что мы знаем о лазерах это то, что их не надо никому направлять в глаза, чтобы не повредить сетчатку глаза. С этими фарами это просто невозможно, БМВ просит не беспокоиться. Лазер опасен тем, что его свет очень сконцентрированный и сфокусированный. Свет же, производимый желтым фосфором не такой, а чтобы это доказать инженер БМВ посмотрел прямо в луч света создаваемый фарами и пригласил журналистов сделать то же самое. Несмотря на то, что свет фар очень яркий, ни автор текста, ни кто-либо другой не пострадал от этой демонстрации.
Так же исключается возможность того, что свет фар может поджечь объекты перед автомобилем (несмотря на то, что инженер поджег ароматическую палочку от одного из лазеров автомобиля, чтобы продемонстрировать его мощность) по той же причине. Свет создаваемый фарой не является лучом лазера исходя из другой природы самого получения света. Если вы боитесь лазеров, которые вылетят из фары при аварии и начнут разрушать всё вокруг — не беспокойтесь, БМВ позаботилась и об этом, в случае ДТП, так же как и с ксеноновыми фарами — сразу отключается подача электроэнергии на фары.

BMW так же не упустила возможность представить новую технологию Dynamic LightSpot system, которая подсвечивает пешеходов, которые находятся у вас на пути. На технической модели, которую нам показывали эти прожекторы были встроены в установочное место противотуманок и приводятся в движение системой аналогичной адаптивному освещению поворотов. Система использует те же технологии, что используются в системе ночного видения БМВ, которая использует инфракрасные сенсоры и камеры, чтобы распознать человека по температуре тела и силуэту.
Если камера ночного видения обозначит пешехода значком на дисплее развлекательной системы, то система LightSpot более активная и подсветит пешехода одним лучом из места противотуманок. Поскольку в автомобиле две противотуманки, автомобиль может следить сразу за двумя пешеходами, а так же она может вести свет за пешеходом, переходящим дорогу в темноте перед вами.

Чтобы не отвлекаться на пешеходов, не мешающих движению автомобиля, система имеет достаточно узкое поле зрения. Компьютер следит за всеми пешеходами, которые есть перед автомобилем, но система подсветит только тех, что будут пересекаться с траекторией автомобиля или будет угроза пересечения этой траектории. BMW заявляет, что система может двигать луч быстрей чем может бежать любой человек, так что возможности убежать от луча у вас не будет. Правда, в БМВ говорят, что система пока что испытывает трудности на серпантине, где автомобиль постоянно меняет траекторию движения. Именно по-этому это все еще прототип. И все же, компания говорит, что эта система значительно упрощает водителями жизнь и позволяет увидеть пешеходов в среднем на 34 метра раньше чем без нее. Встречные водители так же будут избавлены от любого ослепления, потому что у БМВ есть система Active High Beam, которая следит за встречным трафиком и не позволит ослепить водителей.

Пока что обе системы — прототипы. Dynamic LightSpot дойдет до потребителя первой, хоть БМВ и не говорит когда. Но возможно, скоро придет время когда лазерные фары станут так же распространены как галогенные или ксеноновые фары распространены сегодня.

Фары головного света: Лазерный прорыв

Уже в первом десятилетии двухтысячных нас поражали светодиодные фонари, и вот очередное событие в мире светотехники – лазерные фары.

Сделать фары головного света еще более эффективными пытаются многие автопроизводители. Естественно, этим занимаются не они сами, а те, кто специализируется на разработке и производстве источников света. На автопром работает целый ряд известных компаний – Philips, Osram, Valeo, Hella и Bosch. Причем у них есть собственная внут­ренняя специализация. Очередным шагом кооперации автопроизводителей и упомянутых специализированных компаний стало создание лазерных фар, кардинально отличающихся от предыдущих конструкций. 

Первый сигнал возможного внед­рения в автомобили фар нового поколения, а именно использующих лазерную технологию, был дан в 2011-м, когда компания BMW показала на тот момент еще концептуальную модель i8. Спустя три года этот спорткар с гибридной силовой установкой уже презентовали как серийную модель. Как ни странно, но показанные ранее в концепте как ноу-хау лазерные фары перекочевали и в серийную модель, правда, только в ее дорогие версии. 

Фары головного света: Лазерный прорыв

Уже серийный i8  с лазерными фарами ожидается в продаже осенью этого года. Затем баварский концерн начнет оснащать такими фарами другие модели своей линейки.

Фары головного света: Лазерный прорыв

Активно работает над внедрением лазерных фар в свои модели и компания Audi. Первенцами стали Audi R18 e-tron quattro и концептуальный Audi Sport quattro Laserlight. Причем R18 e-tron quattro уже нынешним летом поступит в продажу в Германии по цене 210000 евро. Особенность фар этого автомобиля – их лазерные модули активизируются при скорости 60 км/ч и выше. Ниже этой границы дорогу освещают обычные светодиоды. Каждая лазерная фара R18 e-tron quattro включает четыре мощных лазерных диода. Диаметр их тела свечения – 300 микромет­ров. Диоды генерируют синий луч с длиной волны 450 нм. В специальном флуоресцентном преобразователе синий свет становится белым с цветовой температурой 5500 Кельвинов. Этот свет обеспечивает минимальную усталость глаз. Дальность лазерного луча – 500 метров. 

Фары головного света: Лазерный прорыв

Компания Audi решила в первую очередь опробовать свои лазерные фары на ле-мановском прототипе Audi R18 e-tron quattro, который будет участвовать в гонках на выносливость.

Лазерный модуль для BMW разработан инженерами специального подразделения компании Osram – Special Lighting Division. Интересно то, что маркетологов компании не смутила довольно сложная конструкция нового узла, влияющая на себестоимость автомобиля в целом. Для них более важны те преимущества, которые получит не только владелец машины с новыми фарами, но и все участники дорожного движения.

Фары головного света: Лазерный прорыв

Фары головного света: Лазерный прорыв

Лазерные фары концепт-кара Audi Sport Quattro Laserlight – еще одно доказательство серьезных намерений компании Audi в области внедрения в ее модели фар нового типа.

Фантастические возможности

По сравнению с фарами с другими источниками света (лампами накаливания, газоразрядными, классическими светодиодами) лазерные имеют целый ряд преимуществ. «Вытекают» они из того, что лазерное излучение монохромно и когерентно, т. е. волны имеют одинаковую длину и постоянную разность фаз. Во-первых, оно формирует пучок света, приближенный к параллельному, т. е. позволяет управлять освещением конкретных зон. Во-вторых, сила света лазерного светового луча в 10 раз выше классических галогенок, ксенона и светодиодов. Дальность лазерного луча света составляет до 600 метров, в то время как обычный дальний свет освещает от 200 до 300 мет­ров. При этом важно то, что даже в режиме ближнего света (классический ближний свет «работает» на дистанции 60–85 м) лазерные фары не будут слепить, так как лучи строго направлены, и если в зоне освещения появится человек, специальный режим сможет отключить ту часть диодов, лучи которых попадают в его глаза.

Конструкция лазерной фары Audi

Фары головного света: Лазерный прорыв

В-третьих, энергопотребление у лазерных фар на 30% меньше, чем у обычных, что очень востребовано в век экономии энергоресурсов. В-четвертых, лазерные фары самые компактные из всех сущест­вующих. Светоизлучающая площадь поверхности лазерного диода в сто раз меньше, чем у обычного светодиода. Поэтому при одной и той же светоотдаче лазерной фаре нужен отражатель диаметром 30 мм, для ксенона – 70 мм, а для галогенной лампы – 120 мм. Благодаря этому лазерные фары можно делать намного меньшими без потерь эффективности освещения дороги. В случае с BMW i8 высота отражателя снизилась с 9 до менее 3 сантиметров. Хотя дизайнеры пока не планируют уменьшать ее, так как новые возможности позволят более удобно располагать фары, моделировать лучший дизайн автомобиля.  

Фары головного света: Лазерный прорыв

Фары головного света: Лазерный прорыв

Фары головного света: Лазерный прорыв

Фары головного света: Лазерный прорыв

Лазерный головной свет будет работать в паре с «цифровым помощником», который препятствует ослеплению водителей встречных и попутных машин. Оптика на основе лазеров обеспечивает более точную форму светового пучка, что делает передний свет более безопасным и комфортным для автомобилистов, движущихся во встречном направлении.

Фары головного света: Лазерный прорыв

В корпусе каждой фары расположены три источника лазерного излучения мощностью около 1 Вт каждый. Лучи направляют при помощи системы зеркал на элемент из флуоресцентного материала. При поглощении последним энергии выделяется белое свечение, из которого формируется световой пучок.

Светодиодная указка
Лазерные технологии в автомобильной светотехнике подтолкнули баварцев на создание еще одной интересной технологии, получившей название Dynamic Light Spot – динамическое точечное освещение. Новая система способна обнаруживать пешехода или другое препятствие на дороге и направлять на него усиленный луч свет. Так водитель получает информацию о потенциальной опасности. Причем такая подсказка выскакивает раньше, чем объект появляется в лучах ближнего света фар. Следовательно, сидящий за рулем получает фору в несколько секунд или десятков метров, которых часто не хватает, чтобы затормозить или объехать человека. Система Dynamic Light Spot может держать в поле зрения несколько объектов. Лишь только в объектив инфракрасной камеры попадет человек или животное, луч света сразу укажет на него.

Фары головного света: Лазерный прорыв

Фото Audi и BMW

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *