Матричные светодиодные фары: описание, устройство и принцип работы

Содержание

описание, устройство и принцип работы

Еще недавно в системах освещения автомобилей массово использовали только галогенные или газоразрядные лампы (ксенон). Позже производители начали переход на светодиодные источники света. Но настоящим прорывом стало появление матричных фар. Устройства позволяют освещать только нужные для вождения зоны, не ослепляя пешеходов и встречных водителей.

Что такое матричные фары

Матричные фары — нашумевшая во всем мире технология на основе светодиодов, разработанная и популяризированная компанией Audi. Полное название системы «Audi Matrix LED». Устройство реализует основные функции головного освещения автомобиля, включая дальний и ближний свет.

Audi Matrix LED HeadlightAudi Matrix LED HeadlightВнешний вид матричной фары Audi Matrix LED

В отличие от стандартной оптики, матричные фары представляют собой сложную систему из светодиодов, контроллеров и интеллектуальных модулей. В случае с обычными фарами, водитель только включает определенный режим, а освещение работает согласно установленным параметрам. Матричная же оптика делится на функциональные сегменты и в автоматическом режиме регулирует яркость и освещенность определенных зон в зависимости от дорожной ситуации.

Водителю больше не нужно думать про переключение режимов света, поскольку управлением занимается встроенная интеллектуальная система.

Преимущества перед остальными типами фар

Как мы уже упоминали, светодиодные источники света стали постепенно вытеснять традиционные. Причиной послужила их экономичность и более длительный срок эксплуатации. И если говорить про матричные фары, то они обладают целым рядом дополнительных преимуществ:

  1. Габаритные размеры — галогенная и газоразрядная оптика требуют большого пространства для установки, а светодиоды легко разместить даже на маленькой плате.
  2. Срок эксплуатации — система состоит из минимального набора элементов, которые подвержены сбоям и выходу из строя.
  3. Яркость освещения — показатель регулируется количеством установленных светодиодов.
  4. Управление освещенностью зон — с помощью датчиков и систем распознавания автомобиля происходит автоматический анализ объектов и изменение световых режимов.
Система Matrix LED от AudiСистема Matrix LED от AudiРабота системы в темное время суток

В зависимости от режима работы матричные фары могут обеспечить яркий и тусклый свет, а также изменять фокус.

Основные функции матричных фар

Матричные фары регулируются с помощью электронного блока управления, который обеспечивают работу следующих функций освещения:

  • сегментальный дальний свет;
  • ближний свет с асимметричной формой;
  • статичное адаптивное освещение;
  • дальний свет для автомагистрали;
  • освещение перекрестков;
  • динамическое освещение поворотов;
  • всепогодный свет;
  • динамический указатель поворотов.
Светодиодные фары Volkswagen — новые технологии — журнал За рулем

Технический семинар автомобильного концерна Volkswagen оставил странное впечатление. Неужели все эти перспективные разработки воплотятся? Но то, что уже сегодня умеют делать опционные 13-режимные матричные LED-фары IQ.Light нового Туарега, — это здорово!

Отправляясь на презентацию световых технологий в Вольфсбург, я ожидал увидеть нечто принципиально новое. Немцы всегда шли в авангарде технического прогресса. И, считал я, наверняка припасли нечто удивительное.

Начало было многообещающим. Volkswagen припозднился с внедрением матричных светодиодных фар: на его автомобилях они появились лишь в этом году. Зато такие фары на новом Туареге — из числа самых продвинутых. За головной свет в каждой фаре отвечают 75 светодиодов, а всего их 128. Смена режимов происходит на основе анализа данных от стереокамеры на ветровом стекле, навигации, GPS-трекера, датчиков поворота руля и скорости. По сравнению с ксеноном Туарега прошлого поколения и базовыми LED-фарами нынешнего продвинутый свет бьет на 100 метров дальше.

Volkswagen фонтанирует идеями на тему использования световой индикации. Проекция зоны открытия двери остановившейся машины призывает велосипедистов быть внимательнее. Окрасившееся красным стекло двери подсказывает водителю, что открывать ее нельзя — есть помехи. Проекция указателя поворота призвана сделать его более информативным и заметным. А по засвеченной стоп-сигналом площади заднего стекла автомобилисты должны догадаться об интенсивности торможения идущей впереди машины. Вроде бы всё по делу. Но удастся ли быстро и безошибочно сориентироваться, если переливаться и мерцать всеми цветами радуги станет большинство автомобилей в потоке?

Volkswagen фонтанирует идеями на тему использования световой индикации. Проекция зоны открытия двери остановившейся машины призывает велосипедистов быть внимательнее. Окрасившееся красным стекло двери подсказывает водителю, что открывать ее нельзя — есть помехи. Проекция указателя поворота призвана сделать его более информативным и заметным. А по засвеченной стоп-сигналом площади заднего стекла автомобилисты должны догадаться об интенсивности торможения идущей впереди машины. Вроде бы всё по делу. Но удастся ли быстро и безошибочно сориентироваться, если переливаться и мерцать всеми цветами радуги станет большинство автомобилей в потоке?

Следующий шаг

Программа развития светодиодных фар уже определена. Основная задача: еще увеличить количество пикселей, чтобы реали­зовать более тонкую настройку светового пучка. Электроника должна четче «вырезáть» световые сегменты вокруг встречных и попутных автомобилей, оставляя освещенной для водителя максимальную зону. Сейчас в самых навороченных фарах заложено не более сотни пикселей, а будет — до 30 тысяч!

Галогенным фарам немецкие инженеры пророчат еще 5–10 лет жизни, не больше. Охотно верю, ведь на LED-оптику перешел даже российский Polo-седан, не говоря уже о европейском Polo следующего поколения. Светодиоды дешевеют и завоевывают всё новые классы. Что касается лазерных фар, работающих на дорогих машинах немецкой «большой тройки», фольксвагеновцы относятся к ним скептически. Дорого, сложно, небезопасно, а используется крайне редко. Алгоритм работы бьющих на 600 метров лазеров таков, что включаются они только на скорости за 120–130 км/ч и только при полном отсутствии других машин.

Галогенным фарам немецкие инженеры пророчат еще 5–10 лет жизни, не больше. Охотно верю, ведь на LED-оптику перешел даже российский Polo-седан, не говоря уже о европейском Polo следующего поколения. Светодиоды дешевеют и завоевывают всё новые классы. Что касается лазерных фар, работающих на дорогих машинах немецкой «большой тройки», фольксвагеновцы относятся к ним скептически. Дорого, сложно, небезопасно, а используется крайне редко. Алгоритм работы бьющих на 600 метров лазеров таков, что включаются они только на скорости за 120–130 км/ч и только при полном отсутствии других машин.

Первый путь для воплощения задуманного — так называемые HD-LCD-фары. Знакомая аббревиатура, правда? Фары действительно превращаются в портативный жидкокристаллический монитор! Свет от светодиодной матрицы проходит через пару фильтров‑решеток, разделяясь на два поляризованных (строго ориентированных) световых потока — вертикальный и горизонтальный. Далее оба попадают на LCD-экран, где кристаллы, меняющие свое положение под действием электромагнитного поля, формируют из множества лучиков заданный световой пучок. Тот или иной кристалл может не полностью перекрыть путь свету — тогда пиксель будет светиться не в полную силу, обеспечивая в нужной точке соответствующую освещенность. Расположенная после LCD-экрана вторичная оптика объединяет вертикально и горизонтально ориентированные световые потоки, проецируя на дорогу итоговую световую картинку.

Светодиодные фары с высоким ­разрешением (HD-LCD), ­разработанные фирмой Hella: 1 — блок управления светодиодами и жидкокристаллическим экраном; 2 — вторичная оптика, объединяющая оба световых потока;   3 — жидкокристаллический экран с разрешением 100×300 пикселей;   4 — зеркало для преломления светового потока; 5 — поляризационные фильтры;   6 — светодиодная матрица, дающая ­неполяризованный свет.

Светодиодные фары с высоким ­разрешением (HD-LCD), ­разработанные фирмой Hella: 1 — блок управления светодиодами и жидкокрист

Матричные фары: преимущества и принцип работы

Эволюция автомобильного освещения совершила грандиозный рывок с появлением матричных фар. На сегодняшний день – это самый прогрессивный и высокотехнологичный вариант автомобильной оптики. В чем преимущества матричных светодиодных фар и каков принцип их работы?

В области технологий освещения, ведущие позиции принадлежат Audi. Последней разработкой компании являются матричные фары, благодаря которым комфорт управления и уровень безопасности движения поднимается на качественно новый уровень.

Начиная с 2013 года матричные фары (Matrix LED headights) устанавливаются на флагман Audi – модель А8. Компания Opel разрабатывает Matrix Beam (пилотный проект матричных фар).

Матричные фары от Audi объединяют в себе блок управления, воздуховод с вентилятором, дизайнерское обрамление, модуль габаритных огней, дневных огней и указателя поворота, и, конечно же, модуль ближнего света фар и модуль дальнего света фар.

Принцип работы матричных фар

Матричные фары.Модуль дальнего света фар состоит из двадцати пяти светодиодов, которые объединены в группы по пять штук, образующих матрицу. Каждая группа обладает своим металлическим радиатором для охлаждения и своим отражателем. Благодаря матрице, из светодиодов реализуется порядка миллиарда разных комбинаций распределения света.

Что касается модуля ближнего света фар, то он расположен над модулем дальнего света. Он тоже состоит из светодиодов, которые разделены на несколько групп. В самой нижней части фары расположен модуль указателя поворота, габаритных огней и дневных ходовых огней. Включает модуль тридцать последовательных светодиодов.

Дизайнерское обрамление подчеркивает расположение модулей освещения. Кроме этого в матричной фаре размещен электронный блок управления. В целях принудительного охлаждения светодиодов, фары вооружены воздуховодом с вентилятором.

Все конструктивные элементы таких фар находятся в пластмассовом корпусе, который является основой для размещения элементов и защитой от внешнего воздействия. Прозрачный рассеиватель закрывает корпус с лицевой части.

Матричные фары оснащены электронной системой управления, которая традиционно включает в себя блок управления, входные устройства и исполнительные элементы. Под входными устройствами подразумеваются GPS навигационная система, видеокамера и ряд датчиков. Навигационная система предоставляет водителю сведения о рельефе дороги (подъемы, спуски, повороты), а видеокамера дает информацию о прочих автомобилях, находящихся на дороге.

Матричные фары в работе.В «интересах» фар работает большое количество датчиков прочих систем автомобиля, таких как датчик угла поворота рулевого колеса, датчик дорожного просвета, датчик скорости движения, датчик дождя и датчик освещения. Информация, поступающая от входных устройств, обрабатывается электронным блоком управления, который в зависимости от ситуации на дороге активирует определенные светодиоды или дезактивирует их.

Поворотные механизмы в матричных фарах не используются подобно тому как они используются в ксеноновых фарах. Все рабочие функции матричных фар выполняются только с помощью статических светодиодов и электроники.

Преимущества матричных фар

Матричные фары реализуют ряд прогрессивных функций:

  • Обнаружение пешеходов и их подсвечивание;
  • Распознавание автомобилей, а также изменение светового луча;
  • Динамические указатели поворотов;
  • Адаптивное освещение поворотов.

Во время движения автомобиля по дороге в темноте, видеокамера обнаруживает попутные и встречные автомобили по их освещению. Сразу же по обнаружении автомобиля, системой управления включаются светодиоды, которые направляют на обнаруженную машину свет. Все оставшееся пространство дороги полностью освещается. При этом стоит отметить, что чем ближе обнаруженный автомобиль, тем сильнее включаются светодиоды. Однако при этом ослепление водителя едущего навстречу транспортного средства полностью исключено. Одновременно матричные фары способны выявлять до восьми машин.

Обнаружение пешеходов.Кроме автомобилей матричные фары могут обнаруживать в темноте животных и пешеходов, причем как тех, что находятся на дороге, так и тех, которые находятся поблизости от нее. Именно с этой целью матричные фары соединены с системой ночного видения.

Обнаружив пешехода или животное, фары подают дальним светом трехкратный сигнал, предупреждая и самого водителя, и пешехода.

С помощью навигационной системы реализуется адаптивное освещение поворотов. На основе данных навигационной системы, поворот освещается еще до того, как водитель начнет поворачивать руль. Благодаря адаптивному освещению, обеспечивается лучшая видимость и, соответственно, повышается безопасность движения на дороге.

Динамический указатель поворотов является управляемым (в направлении поворота) движением огней. Чтобы реализовать эту функцию, тридцать светодиодов последовательно включаются с периодичностью в сто пятьдесят миллисекунд. И, согласно заявлениям производителя, благодаря динамическому указателю поворотов информативность системы освещения транспортного средства существенно повышается.

Светодиодные матричные фары на разных автомобилях

Они отлично освещают дорогу и, что еще важнее, способны приспосабливаться к условиям движения.

IQ автомобилей растет впечатляющими темпами. Все более способная электроника научилась управлять основными агрегатами машины, от подвески и коробки передач до огромного числа электронных помощников. Особенно поражает скорость, с которой современные решения переходят от наиболее престижных моделей к автомобилям, рассчитанным на самый широкий круг покупателей. Например, год назад мы впервые испытали матричные фары на Audi A8, а сегодня Opel предлагает подобную технологию — IntellilLux -на новой Astra.

ВЫБОРОЧНОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

Задача состоит в том, чтобы сориентировать световой пучок в нужном направлении, то есть обеспечить оптимальную освещенность и при этом не ослепить водителя автомобиля, движущегося навстречу. Решается она с помощью светодиодной матрицы: это несколько маленьких источников света, включением и выключением которых управляет компьютер, с учетом ситуации придающий световому пучку необходимую форму и направление.

Фары Multibeam нового Mercedes-Benz E-класса — журнал За рулем

Новости

Статьи

Тесты

БлогиДокументыМарки и моделиПарк ЗРФото и видеоПодборкиШиныСпецпроектыАвторыОпросы ЗРПДД онлайнФорум
Все НовостиДорогиТюнингСтрахованиеТопливоРетроПроисшествияЗаконАвторынокАвтоновинкиТехнологииКурьезыСпортМаск готов выпускать полностью автономные автомобили

К концу 2020 года в компании соберут все технологии, чтобы можно было начать серийный выпуск.

Uber вышел на воду: тариф «Эконом» — резиновая лодка

Сервис UberBOAT начал функционировать в Лондоне.

Подразделение Seat показало электрохэтч для города

Заявленный запас хода — 500 км.

Все СтатьиДеталиДорогиСтатистикаКонсультантПрезентацияПерcонаПикап Mitsubishi L200 подорожал, но все еще дешевле конкурентов

Если, конечно, к ним не причислять УАЗ.

Туда не поеду: вот где больше шансов попасть в ДТП

Россия находится на 72-м месте. Мы чуть лучше Бразилии, но сильно хуже США.

Сравнили расход машин по паспорту и в жизни: экспертиза «За рулем»

В инструкции по эксплуатации автомобиля записан один расход топлива, а по чекам с заправок показатели иные. Все дело в устаревшей методике.

Все ТестыТест-драйвСравнительный тестАвто с пробегомАвтопутешествиеТест особой версии Лады Иксрей: мощнее и… экономичнее

А что, так можно было? Оказалось, да. Специалисты инжинирингового центра ЛСГА взбодрили атмосферный двигатель без наддува, замены коленвала, поршней и рычащего глушителя.

BMW выбыл из топа, а Mercedes оказал
За какие продвинутые фары стоит переплачивать — Автоблоги

АДАПТИВНЫЕ ФАРЫ ГОЛОВНОГО СВЕТА

Итак, речь идет о фарах-противотуманках по углам переднего бампера, которые зажигаются по одной в зависимости от поворота руля и подсвечивают таким образом поворот. Это неплохо как на парковке, так и в движении ночью по извилистой дороге. Однозначного мнения у экспертов Consumer Reports испытания поворотных фар не оставили, так что специалисты предлагают потребителям решать, нужна ли им такая платная опция.

 

КСЕНОН

Ксеноновые фары – больная тема для российских потребителей. Слишком много водителям пришлось сталкиваться с так называемым колхозным ксеноном, который слепит встречную полосу и вызывает море негативных эмоций, да и светит хуже штатного ксенона.

HID-фары – это оптика, в которой используется газ ксенон. Недостаточно даже линзованных фар для установки ксенона, так как если изначально фара не спроектирована под установку ксенона, там не учтены параметры нагрева, размер и яркость ксенона и галогена.

Но американские эксперты анализировали все же «правильный» штатный ксенон. Первый вывод: из-за более низких температур такие лампы служат дольше, но на выходе их замена обойдется сильно дороже. Но в целом особых преимуществ перед хорошей галогенной оптикой спецы не разглядели.

 

СВЕТОДИОДЫ

Фары, которые прозводители называет LED, могут быть световодные – когда горит пара диодов в трубочках, наполняя их светом, и светодиодные – когда вся линия представляет собой горящие диоды. Световоды применяются в основном в задних фонарях из-за меньшей стоимости.

История освещения у автомобилей начиналась с ацетиленовых горелок и обычных электрических фонарей, и с тех пор техника шагнула далеко вперед. 

Светодиоды имеют множество преимуществ: у них более высокая световая отдача, высокая механическая прочность и вибростойкость из-за отсутствия ламп накаливания, долгий срок службы, они не требуют времени на разогрев до полной яркости, они экологичны и компактны. Поэтому в автопромышленности они получают все большее распространение с выходом каждой новой модели. Но не дешевы.

Светодиоды активно используются для того самого «семейного» рисунка оптики. Однако полностью светодиодные фары, направленные на освещение дороги, могут бы как очень хороши – матричная на Mercedes-Benz S-Class, так и «слепее» галогенок – на Seat Leon, например.

Как заставить фары автомобиля светить ярче? — журнал За рулем

Эксперты «За рулем» выяснили, стоит ли тратить деньги на переделку фар подержанной машины, «зрение» которой успели подсадить возраст и пробег. Фары с неоригинальными LED-линзами прошли испытания наравне со штатными галогенками, светодиодами и ксеноном.

Новые источники света — ксенон, светодиоды, матричная технология — вывели автомобильный свет на принципиально новый уровень. Но что толку от благих намерений инженерного гения, если они одновременно добавляют автовладельцам проблем? Пластиковые рассеиватели фар мутнеют, линзы выгорают — и лет через пять (а бывает, что и раньше) эффективность головного света заметно падает. В возрасте семи лет иные машины вовсе «слепнут», несмотря на навороченное нутро. И что делать?

Неоригинальные Bi-LED-модули освещают дорогу не хуже штатной светотехники и при этом существенно дешевле. Самый серьезный их недостаток — по закону такую переделку нужно зарегистрировать.

Неоригинальные Bi-LED-модули освещают дорогу не хуже штатной светотехники и при этом существенно дешевле. Самый серьезный их недостаток — по закону такую переделку нужно зарегистрировать.

Штатный биксенон

Штатный биксенон


Штатный галоген

Штатный галоген


Штатный Bi-LED

Штатный Bi-LED


Bi-LED-линзы Luma

Bi-LED-линзы Luma


Рецепт на очки

Лекарства для лечения автомобильного зрения известны: замена ламп, восстановление линз, полировка рассеивателей. Максимальный эффект дают все средства одновременно, но на такую терапию решается далеко не каждый, предпочитая ограничиться полумерами. Замена фары в сборе — вовсе решение для сильных духом, ибо цены на ксеноновую и светодиодную светотехнику заставят взвыть даже людей с твердыми доходами. Поэтому мы решили проверить, что дает компромис­сный вариант, набирающий популярность в России, - установка светодиодных линз в сборе. Это заметно дешевле, чем купить пару фар.

Материалы по теме

Нет-нет, мы не пропагандируем «колхозный» тюнинг, когда в галогенную оптику устанавливают ксеноновые или светодиодные лампы! Как показали многочисленные наши тесты (ЗР, № 5, 2018), ничего путного из этой затеи не выйдет, да и вписать такой тюнинг в рамки закона нельзя.

Речь о другом. Мы взяли на тест Bi-LED-линзы фирмы Luma, соответствующие требованиям Правил ЕЭК ООН 112–01, пункт 6.2.4 «Измерение освещенности ближнего света фары». Проверка проведена аккредитованной Росстандартом фотометрической лабораторией Архилайт и подтверждена соответствующим сертификатом.

Подобная переделка автомобильных фар действительно допустима. Например, мы установили и должным образом зарегистрировали ксенон в фары редакционной Гранты (ЗР, № 12, 2016).

Линзы в сборе имплантируются в фары сравнительно просто. Посадочные места производители тюнинговых линз адаптируют под штатные элементы. Можно внедрить модуль и в рефлекторную оптику. Рассеиватель сейчас правильнее называть просто защитным колпаком, так как в современных фарах он не участвует в формировании пучка — за это отвечает линза. Так что самая большая сложность — отсоединить рассеиватель от корпуса для проведения работ, поскольку современную оптику делают неразборной.

В каждом Bi-LED-модуле Luma установлено по шесть светодиодов. Каждый накрыт персональной миниатюрной линзой плюс одна большая общая. Все источники света работают постоянно. Переключение между ближним светом и дальним происходит с помощью подвижной шторки. Модули оснащены креплением, адаптированным под популярные линзы Hella и Koito, что упрощает замену.

В каждом Bi-LED-модуле Luma установлено по шесть светодиодов. Каждый накрыт персональной миниатюрной линзой плюс одна большая общая. Все источники света работают постоянно. Переключение между ближним светом и дальним происходит с помощью подвижной шторки. Модули оснащены креплением, адаптированным под популярные линзы Hella и Koito, что упрощает замену.

Технические характеристики Bi-LED-модулей

Световой поток (дальний свет, на один модуль)

2780 лм

Световой поток (ближний свет, на один модуль)

1750 лм

Мощность

44 Вт

Цветовая температура

5700 К

Срок службы

100 000 ч

Гарантия

6 лет

Палата выздоравливающих

Мы долго выбирали группу тестовых машин для сравнительных испытаний на Дмитровском автополигоне. Остановились на популярном кроссовере Mazda CX‑5 — не только потому, что он входит в топ‑25 рынка, но и основываясь на информации от установщиков альтернативного света: они уверяют, что владельцы автомобилей японских и корейских марок чаще обращаются за подобными доработками, чем покупатели немецких машин. Но, конечно, установить линзы можно почти в любую модель.

Материалы по теме

Основу тестовой группы составили три СХ‑5 первого поколения. В центре внимания — автомобиль с интегрированными в штатные фары Bi-LED-линзами Luma. Вместе с ним выступают такие же машины с нетронутым заводским светом: одна с простыми галогенками, вторая с биксеноном. Компания подобралась просто идеальная: вся троица — 2012–2013 годов выпуска, с пробегом 66 000–67 000 км. Это значит, что рассеиватели фар этих машин потрепаны жизнью примерно в равной степени.

Мазды с галогеном и ксеноном мы никак не дорабатывали. Они выступают с родными лампами, которые работали без замены с момента покупки автомобилей у дилера, и с родными линзами, уже не самыми прозрачными. В этом суть нашего теста — сопоставить подсевший с годами штатный свет с альтернативн

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о