Лазерные лампочки для авто в фары. Прорыв в организации оптического обеспечения современного автомобиля — лазерные фары

Система освещения автомобиля развивается стремительными темпами, обеспечивая все новые и новые уровни безопасности и комфорта движения. Впечатляет эволюция источников автомобильного света: галоген, ксенон, светодиоды и вот, наконец, лазеры. Источниками света на основе лазерных диодов в настоящее время занимаются две автомобильные компании – BMW и Audi, представившие лазерные фары на своих спортивных автомобилях.

Лазерная фара в ее нынешнем виде фарой, как таковой, не является, а представляет собой лазерный модуль дальнего света в составе матричной фары . В перспективе вся автомобильная оптика может перейти на лазерные источники света. Преимуществами лазерных фар, обеспечивающими их широкое применение в будущем, являются:

• большая дальность освещения (до 600 м);
• четкая светотеневая граница;
• компактность конструкции;
• низкое потребление энергии.

Помимо адаптивного дальнего света лазерные фары могут выполнять и другие функции:

• взаимодействие с пешеходами (помощь, предупреждение);
• активная дорожная разметка (разделительные полосы, обочина);
• маркировочный свет (подсветка пешеходов, животных на проезжей части);
• точное затемнение встречных и попутных автомобилей;
• указание габаритов автомобиля в стесненных условиях.

С развитием системы коммуникации между автомобилями перечень функций лазерных фар будет только расширяться.

Конструкция лазерной фары (лазерного модуля матричной фары) включает блок лазерных диодов, зеркальную матрицу, люминофор и линзу. Лазерные диоды от фирмы Osram формируют лазерные лучи длиной 450 нм, которые преобразуются (преломляются) DMD-матрицей (Digital Micromirror Device, дословно – цифровое микрозеркальное устройство), состоящей из более 100000 микрозеркал.

Матрица от фирмы Bosch построена на кремниевой технологии и имеет электромеханическое управление, позволяющее каждому из микрозеркал поворачиваться в горизонтальной и вертикальной плоскости. Это дает возможность изменять площадь и интенсивность освещения с высокой скоростью в широком диапазоне. Люминофор преобразует синие лазерные лучи в белое свечение. На выходе линзы получается мощный световой пучок высокой цветовой температуры, соизмеримой с дневным светом.

Управление лазерной фарой осуществляет электронный блок, который изменяет положение микрозеркал на основании сигналов от радара и видеокамеры . При низких скоростях движения свет распределяется на большой площади проекции, и дорога освещается в широком диапазоне. На высоких скоростях угол раствора уменьшается, а интенсивность света увеличивается.

Ждем появления лазерных фар на массовых автомобилях и это, по всей видимости, не за горами.

Автомобильные фары проделали длинный путь своего развития, начиная еще с 19 века. Современная передняя оптика автомобилей основана на инновационных разработках, которые сегодня удивляют. Но сколько пользы принесли эти современные передние фары самому потребителю, то есть нам, простым и обычным водителям автотранспорта, которые бриобрели в собственность современный автомобиль? Получили ли владельцы новых автомобилей выгоду от таких удивительных в развитии фар? Давайте узнаем это вместе, изучив самую на новых автомобилях 2016 года.

Мы составили на своей странице небольшой список самых лучших светодиодных фар, которые доступны на авторынке для продажи в 2016 году. Сразу отметим, когда мы отбирали фары для нашего рейтинга, то одновременно заметили, что моделей автомобилей оснащающихся полностью этой новейшей стало намного больше. Правда в большинстве случаев светодиодные фары ближнего и дальнего света на все эти автомобили предлагаются в качестве дополнительного оборудования (доп.опции), то есть за отдельную плату.

А те автомобили, где передние светодиодные фары идут в качестве стандартного оборудования, относятся уже к премиальному сегменту машин и стоят соответственно довольно приличные деньги.

Правда сама передняя светодиодная оптика предлагаемая в качестве тоже стоит не так дешево, например, как тот же парктроник или другое навесное оборудование. Но вот, что характерно, по мнению тех же экспертов, если водитель, лично сам, в течение нескольких дней возьмет и протестирует те самые светодиодные передние фары, то вряд ли он потом захочет возвращаться к обычным галогенным фарам (даже если такая оптика оснащена би-ксеноном).

Таким образом становится ясно, что светодиодные фары в ближайшие годы полностью вытеснят с рынка . Между всего прочего хотим отметить, что на самых дорогих автомобилях в мировой автопромышленности в ближайшем будущем будут применяться уже лазерные фары, как с ближним, так и с дальним светом. Именно эти фары со временем станут новыми «Би-ксеноновыми» фарами нашего 21 века.

Также, в настоящий момент автопроизводители стали использовать в своих автомобилях , хотя в наш список они не попали, так как эта передняя оптика основанная на технологии OLED сегодня доступна только на концепт-карах и на дорогих серийных автомобилях и то, в качестве лишь задних фар.

Но в ближайшие годы ряд немецких автопроизводителей ( , и ) начнут уже оснащать свои серийные автомобили этой передней оптикой, которая основана на технологии OLED.

Mazda 2

Мерседес-Бенц Е-класса в новом кузове является не первым автомобилем, где немецкая марка применила и установила многолучевые LED фары. Эта технология впервые была опробована и применена на серийном рестайлинговом автомобиле . Однако, по сравнению с автомобилем класса CLS фары в новом Е-классе оборудованны большим числом таких светодиодов.

Кстате, так как в передних светодиодных фарах светоизлучающие диоды распределены и расположены в линии и в ряды, немецкой автокомпании удалось использовать более эксцентричную конфигурацию самой конструкции фар. Учитывая, что данная марка машин является премиум классом для производителей автомобилей, то отсюда можно сразу сделать вывод, что передняя оптика новго Е-класса машин будет конкретно и полностью соответствовать данному классу автомобилей и ни как не испортит внешний вид новой машины, напротив, даже добавит ей какой-то роскоши и определенного стиля ни в чем не уступающего сегодняшнему S-классу машин.

BMW 7-серии

Новое поколение , на которой появились передние лазерные фары. Мы напомним, что впервые немецкая автомарка применила эту лазерную оптику на своем спорткаре i8. Эта модель стала первой в мире серийной моделью, на которой были установленны инновационные лазерные передние фары.

Если сравнивать их со светодиодными фарами, то лазерная передняя оптика имеет более интенсивный луч света. Кроме этого, лазерные фары более энергоэффективны, чем их светодиодные аналоги. Как утверждает автокомпания БМВ, то лазерный световой луч в модели авто i8 может освещать дорогу на расстоянии до 600 метров. Это вдвое больше, чем дальность светодиодных фар установленных на таком же .

Новая флагманская модель 7-ой серии получила точно такую же , как и на суперкаре авто i8, которая идеальным образом вписалась в новый дизайн этого роскошного седана.

И еще, передние лазерные фары машины придают новой "семерке" серьезной агрессивности и более индивидуальный стиль, которые делают ее не похожей на другие автомобили.

Audi R8 V10

Фирма Ауди в свое время, долго соперничала с автокомпанией БМВ в битве за право, стать одной из первых автопроизводителей в мире, которая оснащает свои серийные автомобили передними лазерными фарами. В итоге, как мы уже знаем, эту битву выиграла автофирма БМВ.

Но если вспомнить, то окажется, что компания Ауди в отличие от БМВ (компания предлагает лазерные фары только на новых поколениях автомобилей) предлагала устанавливать передние лазерные фары в качестве опции не только на новые машины, но и на предыдущее поколение автомобилей Audi R8.

Данные передние лазерные фары на новом поколении чувствуют себя и смотрятся прекрасно.

Правда эта лазерная передняя оптика сегодня доступна только в качестве дополнительного оборудования, а в качестве базовой комплектации новая модель авто R8 оснащается только светодиодными передними фарами.

Как и фирма БМВ компания Ауди заявляет, что ее лазерные фары на автомобиле R8 имеют дальность освещения в 600 метров. И еще, автофирма Ауди решила интегрировать в свои существующие лазерные передние фары динамические светодиодные поворотники, что безусловно является новым инновационным решением.

Недавно фирмой Audi была представлена новая версия суперкара R8. Она получила обозначение LMX. Новинку оснастили фарами головного света, конструкция которых содержит лазерные светодиоды. По словам представителей бренда, купе LMX можно считать первым в мире серийным авто, оснащенным лазерной оптикой «с завода».

Скоро должны выпустить и гибридный суперкар BMW i8, прототип которого был представлен еще в 2011-м году. Данный автомобиль тоже получит лазерные фары, но только в качестве опции. Возникает вопрос, не опасна ли новая технология для глаз, и целесообразно ли применять ее на практике. Ответить на подобные вопросы мы попытаемся далее.

Конструкция

Каждая фара Audi LMX содержит массив из четырех светодиодов. Луч лазера, идущий от каждого светодиода, попадает на люминофор, который излучает видимый свет с температурой 5500 K. Световой поток, излучаемый люминофором, больше напоминает свет галогенных ламп, и не имеет ничего общего с лазерным излучением. Значит, какой-либо опасности для глаз человека инновационная оптика не представляет, несмотря на то, что основным источником энергии в ней является лазер.

Спрашивается, зачем нужны все эти сложности, такие как лазеры, фосфоресцирующий экран и так далее. В действительности дальность освещения, получаемого с использованием лазерных модулей, вдвое превосходит показатели, характерные для LED или ксенона. Что является хорошим аргументом для применения рассматриваемой технологии именно в автомобильной оптике. Разумеется, что дальнобойный лазерный свет нельзя будет задействовать, когда используется режим ближнего света. Это можно считать еще одной гарантией того, что новая технология является безвредной.

Только в суперкарах

Вряд ли рассмотренная здесь технология в реальности получит повсеместное распространение. Лазерные фары в автомобиле Audi LMX активизируются на скорости 60 км/ч, но суперкар обладает системой, обнаруживающей встречные машины и отключающей лазерный модуль в случае необходимости. Наверняка подобная кибернетическая система является дорогостоящей, а без наличия подобных систем использовать лазерную оптику будет неправомерно.

По сравнению с фарами с другими источниками света (лампами накаливания, газоразрядными, классическими светодиодами) лазеры имеют целый ряд преимуществ. Лазерное излучение имеет высокую пространственную когерентность, т. е. излучение может быть направлено в виде узкого луча.

Однако лазерные фары - это собственно не лазеры белого света, а люминесцентные источники, освещаемые мощными синими или ультрафиолетовыми полупроводниковыми лазерами.

На самом деле, существуют лазеры белого цвета на основе эффекта генерации суперконтинуума , но их использование в фарах серийных автомобиле невозможно из-за очень высокой цены (более 10 000 долларов за штуку).

Использование лазерной подсветки фосфОра позволило создать очень яркие и компактные фары с узконаправленным лучом.

Лазерные фары самые компактные из всех сущест-вующих. Светоизлучающая площадь поверхности излучающего фосфОра 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.

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.

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.

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.