Эволюция автомобильного света

История появления и трансформации автомобильных фар изобилует различными подробностями и интересными моментами. Чтобы приобрести современный вид, автомобильная фара прошла долгий путь. Попробуем пройти по нему, отследив основные вехи развития автомобильной светотехники.

Историческое развитие автомобильной светотехники

Прообразы первых машин («самобеглые экипажи») фар не имели вовсе – потому что передвигались лишь в светлое время суток. Когда появились первые автомобили, в них использовались самые примитивные фонари – керосиновые, масляные, а затем и ацетиленовые (с 1896 г.). Последние были весьма трудоёмки в использовании: чтобы включить головной свет, нужно было открыть кран подачи ацетилена, затем – стеклянные колпаки самих фар и, наконец, зажечь спичкой горелки. Ацетилен при этом вырабатывался прямо на ходу в отдельном баке, разделённом на два отсека, в который перед поездкой нужно было засыпать карбид кальция и залить воду. В 1908 г. Салли Виндмюллер из компании WMI придумал новый принцип работы ацетиленовых горелок. Рефлектор и линзы задали свету направление: горелка стала светить вперёд, а не вокруг. Благодаря этому видимость выросла в десять раз – до 300 метров.

В 1912 г. на место открытого пламени вставили электрическую лампочку. С одной её стороны поместили отполированный рефлектор, с другой поставили линзу. Одними из первых электрофары в стандартной комплектации получили Cadillac Model 30 и легендарный Rolls-Royce Silver Ghost. Саму электрическую лампу накаливания изобрели ещё в XIX в., но для автомобиля нужен был генератор постоянного тока. Поэтому в середине десятых годов прошлого столетия фары из ламп накаливания появились только на премиальных авто, и лишь в 20-е гг. стали устанавливаться массово.

Рефлектор очень быстро ржавел, потому что фары не были герметичными. И без того слабый свет становился ещё тусклее, а главное, что вокруг фары образовывался ореол, которым ослеплялись встречные автомобили. В 1941 г. фары подобного типа запретили.

Фары с переключением ближний/дальний свет появились только в 1920-х гг. До этого из-за огромных допусков тогдашней сборки все регулировки по направлению светового потока просто не имели смысла. Стали выпускаться первые корректоры фар, причём разных типов: рычажные, тросовые, гидравлические. Некоторые производители выводили на переднюю панель рычажок реостата, которым водитель мог отрегулировать яркость ламп. В 1919 г. компания Bosch представила лампу с двумя нитями накаливания.

В середине 50-х гг. ХХ в. французская фирма Cibie предложила революционное по тем временам решение, применяемое до сих пор. Идея состояла в создании асимметричного пучка света, чтобы со стороны водителя фары светили ближе, чем со стороны пассажира. С 1957 г. подобное распределение света вошло во все европейские технические регламенты для автомобилей массового производства.

Герметичные лампы-фары мало отличались по своей сути от бытовой лампы: вольфрамовый волосок помещался в стеклянной колбе, заполненной инертным газом, но рефлектор был установлен прямо внутри колбы. Такие лампы, как и обычные бытовые, постепенно теряли яркость, так как вольфрам испарялся с волоска и оседал на стенках колбы.

Герметичные фары были в целом недорогими – в основном из-за унификации, позволявшей производить большие партии. Фары выпускали нескольких типов, и стандартизированный подход не позволял автомобильным дизайнерам придавать машине индивидуальный облик.

В 1962 г. компания Hella представила первую автомобильную галогенную (или галогеновую) лампу.  Светоотдача «галогенки» выросла в полтора раза по сравнению с лампами прежних поколений, ресурс службы увеличился сразу вдвое, снизилась теплоотдача, да ещё и сама лампа стала гораздо компактнее. Галогенные лампы до сих пор остаются «золотым стандартом» в области автомобильной светотехники. Кроме того, в 1961 г. автомобильные фары стали и прямоугольными, так как рассеивателем стала не линза, а поликарбонат. Он мог быть любой формы. Упростилась задача обтекаемости кузова в целях улучшения термодинамики автомобиля – фары любой, а не только круглой, формы легче вписывались в конструкцию автомашины.

С 1973 г. автопроизводители стали заменять лампы-фары на светильники с галогеновыми лампами массово. Благодаря современным герметикам и технологии сборки рефлекторы практически не корродировали из-за попадания влаги внутрь. Колба лампы из термостойкого кварца позволяла поддерживать весьма высокую температуру волоска, так что по цветовому составу свет получался существенно ближе к естественному дневному. Более высокая температура означала ещё и то, что галогеновые лампы имели большую световую отдачу на единицу поглощаемой энергии. Галогеновая лампа излучает свет с температурой 3400 К (цветовая температура естественного солнечного света примерно 6000 К).

С другой стороны, вольфрамовый волосок из-за повышения температуры испарялся быстрее, и чтобы этому противостоять, галогеновые лампочки заполнялись не только инертным газом, но и парами брома или йода. Галоген вступал в соединения с парами вольфрама, а при контакте с раскалённым волоском эти соединения снова распадались. В результате вольфрам вновь оседал на том же волоске.

Появление компьютерного моделирования позволило создавать комбинированные рефлекторы сложной формы: с делением на сегменты, каждый из которых по-разному фокусирует световой пучок.

В 1993 г. Opel впервые применил на массовом автомобиле (модель Omega) пластиковый поликарбонатный рассеиватель. Это улучшило светопропускание фары и радикально снизило её общую массу: почти на килограмм.

На рубеже тысячелетий стали широко применяться так называемые поворотные фары, световой пучок в которых направлялся вправо/влево вслед за соответствующим поворотом рулевого колеса. На недорогих машинах функция освещения движения в повороте возлагается на дополнительные боковые лампочки или «противотуманки». Модели класса «люкс», а также «гольф» используют комбинированный вариант поворотного света, при котором на малых скоростях включаются боковые лампы, а на высоких – поворачивающиеся прожекторы.

Современные автомобили оснащаются лампами HID (High Intensity Discharge, газоразрядные высокой интенсивности, в просторечии «ксенон») и постепенно заменяются светодиодами. Именно последним специалисты отдают будущее автомобильного света. Благодаря явным преимуществам (малый вес, стойкость к вибрациям, большие сроки эксплуатации, сверхнизкое потребление энергии) светодиоды, вероятно, вскоре вытеснят с авторынка системы HID.

Устройство современной фары

В лампах HID вообще нет волосков. Вместо них свет излучает высоковольтная дуга в атмосфере инертных газов. Для зажигания этих ламп требуется высокое напряжение и высокий стартовый ток (когда лампа уже заработала, она потребляет гораздо меньше энергии и выдаёт больше света, чем обычная галогеновая). Кроме того, электрическая дуга выдаёт более равномерный световой поток, который проще фокусировать. Для работы ксенона на авто устанавливают блок розжига, омыватель и корректор фар.

Однако для того, чтобы лампа зажглась, прогрелась и начала выдавать полную мощность, требуется несколько секунд. Поэтому в некоторых машинах лампы HID используют для ближнего света, а для дальнего оставляют обычные галогеновые. Альтернативным вариантом является шторка с механическим приводом. В этом случае ксеноновая лампа может иметь распределение света под оба режима – и ближний, и дальний.

У ксенона основной плюс – соответствие дневному освещению: чем ближе свет фар к дневному, тем меньше у водителя устают глаза и тем собраннее, концентрированнее и внимательнее он себя чувствует на дороге.

Первыми серийными автомобилями с оптикой на светодиодах были, как водится, люксовые модели. В 1992 г. BMW 3-Series Cabrio получил центральный светодиодный стоп-сигнал, в начале 2000-х гг. на Audi A8 W12 появились светодиодные дневные ходовые огни. А на Lexus LS 600h 2008 г. передние блок-фары впервые в мире стали полностью светодиодными.  Отличительные характеристики светодиодов – эффективность, надёжность, яркость, долговечность, компактность, нечувствительность к ударам и вибрациям, а также экономичность и более высокая мощность по сравнению с обычными световыми фарами.

До сих пор отсутствуют какие-либо стандарты на унифицированную светодиодную сборку. Поэтому автопроизводители вынуждены для каждой модели изготавливать оригинальную конструкцию, а это удовольствие недешёвое. Сами светодиодные фары тоже достаточно дороги.

На габаритах и стоп-сигналах светодиоды используются относительно давно. Это новшество развязало руки дизайнерам, позволяя оформлять фонари в любом стиле. У светодиодных фар простая конструкция: для них не нужны дополнительные блоки, поэтому их легче ставить и обслуживать. Они потребляют заметно меньше энергии, это снижает нагрузку на бортовую систему и, соответственно, расход топлива. Кроме того, светодиоды загораются на 400−500 миллисекунд быстрее, чем лампа накаливания. Это не так уж и мало – едущий за вами и болтающий по мобильнику раззява при скорости около сотни км/ч будет иметь запас метров двенадцать, чтобы успеть нажать на тормоза.

Однако конструктивная схема фар головного света остаётся такой же, какой была в 20-х гг. ХХ в. До сих пор фары состоят из корпуса, отражателя, рассеивателя и лампы – источника света:

На концептах немецких производителей – Audi и BMW — уже используются лазерные фары. Audi пока лишь собирается оснащать лазерной оптикой серийные модели, но не называет никаких конкретных дат. BMW уже предлагают лазерные фары в качестве опции для спортивного гибрида i8. У лазерных диодов дальность освещения составляет 500 метров. Существенным недостатком лазерных фар является их стоимость, они являются самыми дорогими фарами современности, не менее 10 тыс. евро. За такую сумму можно купить новый бюджетный автомобиль.

На основе диодов специалисты из Hella создали матричную LED-систему, которая не слепит: она состоит из камеры на лобовом стекле, процессора, электронных блоков и светодиодов. Камера передаёт информацию о дорожной ситуации в блок управления, который включает и выключает отдельные светодиоды. Например, если камера видит встречный автомобиль, блок управления отключает модуль, который освещает этот участок дороги. Так встречный свет никого не ослепляет.

Интегрированное решение с внедрением ЖК-дисплея (LCD) в конструкцию светодиодных фар открывает новые направления в развитии технологий автомобильного освещения. Прототип «умных жидкокристаллических фар» был установлен на Porsche Panamera.

Качество и состояние фар автомобиля не менее важно для безопасности авто, чем функционирование остальных механизмов машины. Но независимо от типа автомобильных фар за руль садиться нельзя, если нет разрешающих документов. Основным таким документом является водительское удостоверение. Лучше – международного образца. Его у вас ещё нет? Не расстраивайтесь, оформление водительских прав данного вида возможно прямо на нашем сайте. Сэкономьте свои время и средства – оформите международное водительское удостоверение прямо сейчас!