Еволюція автомобільного світла

Історія появи і трансформації автомобільних фар рясніє різними подробицями і цікавими моментами. Автомобільна фара пройшла довгий шлях, щоб отримати сучасний вигляд. Спробуємо пройтися по ньому, простеживши основні віхи розвитку автомобільного освітлення.

Історичний розвиток автомобільного освітлення

Прототипи перших автомобілів («самохід») взагалі не мали фар – тому що рухалися тільки в світлий час доби. Коли з’явилися перші автомобілі, використовували найпримітивніші лампи – гасові, масляні, а потім ацетиленові (з 1896 р.). Останні були дуже трудомісткими у використанні: щоб увімкнути фару, потрібно було відкрити кран подачі ацетилену, потім скляні ковпаки самих фар і, нарешті, запалити сірником факел. При цьому ацетилен вироблявся на ходу в окремому резервуарі, розділеному на дві секції, які перед поїздкою необхідно було залити карбідом кальцію і залити водою. У 1908 році Саллі Віндмюллер з WMI запропонувала новий принцип роботи ацетиленових пальників. Рефлектор і лінзи задають напрямок світлу: факел починає світити вперед, а не навколо. Завдяки цьому видимість зросла в десятки разів – до 300 метрів.

У 1912 році в місце відкритого вогню вставили електричну лампочку. З одного його боку розміщувався полірований відбивач, а з іншого – лінза. Cadillac Model 30 і легендарний Rolls-Royce Silver Ghost одними з перших отримали електричні фари в стандартній комплектації. Сама електрична лампа розжарювання була винайдена ще в 19 столітті, але для автомобіля потрібен був генератор постійного струму. Тому в середині 1910-х фари розжарювання з’явилися тільки на автомобілях преміум-класу і тільки в 1920-х почали масово встановлюватися.

Рефлектор швидко іржавів через негерметичність фар. І без того слабке світло ставало ще тьмянішим, а головне, навколо фар утворився ореол, який сліпив зустрічні машини. У 1941 році фари цього типу були заборонені.

Фари з ближнім/дальнім світлом з’явилися лише в 1920-х роках. До цього, через величезні допуски тодішньої збірки, усі коригування напрямку світла просто не мали сенсу. Почали випускатися перші регулятори балок, були різних видів: важільні, тросові, гідравлічні. Деякі виробники розмістили важіль реостата на передній панелі. За допомогою нього водій міг регулювати яскравість ламп. У 1919 році Бош представив лампу з двома нитками.

У середині 1950-х років французька компанія Cibie запропонувала революційне для тих часів рішення, яке використовується і сьогодні. Ідея полягала в тому, щоб створити асиметричний пучок світла, щоб фари водія світили ближче, ніж фари пасажира. З 1957 року цей вид світлорозподілу був включений у всі європейські технічні регламенти для серійних автомобілів.

Герметичні налобні ліхтарі мало чим відрізнялися від вітчизняних ламп: вольфрамова нитка поміщалася в скляну колбу, наповнену інертним газом, але відбивач встановлювався прямо в колбі. Такі лампи, як і звичайні побутові, поступово втрачали яскравість, так як вольфрам випаровувався з нитки розжарення і осідав на стінках колби.

Герметичні фари в цілому коштували недорого — в основному через уніфікацію, що дозволяла випускати великі партії. Випускалося кілька типів фар, і стандартизований підхід не дозволяв автоконструкторам надати автомобілю індивідуальний вигляд.

У 1962 році Hella представила першу автомобільну галогенну лампу. Її світлова віддача зросла в півтора рази в порівнянні з лампами попередніх поколінь, термін служби збільшився відразу вдвічі, знизилося тепловиділення, а сама лампа стала набагато компактніше. Галогенні лампи досі залишаються «золотим стандартом» в області автомобільного освітлення. Більш того, в 1961 році автомобільні фари також стали прямокутними, так як розсіювач був не лінзовим, а полікарбонатним. Вона може бути будь-якої форми. Спрощена повітряна форма кузова з метою поліпшення термодинаміки автомобіля – фари будь-якої, а не тільки круглої, форми легше вписуються в дизайн автомобіля.

З 1973 року автовиробники почали масово замінювати лампи фар на галогенні. Завдяки сучасним герметикам і технології монтажу рефлектори майже не піддаються корозії через потрапляння вологи всередину. Колба з жаростійкого кварцу дозволяла підтримувати дуже високу температуру нитки розжарення, завдяки чому колірний склад світла був набагато ближче до природного денного світла. Вища температура також означала, що галогенні лампи мали вищу ефективність світла на одиницю поглиненої енергії. Галогенна лампа випромінює світло при температурі 3400 К (колірна температура природного сонячного світла близько 6000 К).

З іншого боку, вольфрамова нитка випаровувалася швидше через підвищення температури, і щоб витримати це, галогенні лампочки заповнювали не тільки інертним газом, а й парами брому або йоду. Галоген входив у з’єднання з парами вольфраму, і при контакті з гарячою ниткою ці з’єднання знову розпадалися. В результаті вольфрам знову осів на ту ж нитку.

Поява комп’ютерного моделювання дозволила створити комбіновані рефлектори складної форми: з поділом на сегменти, кожен з яких по-різному фокусує світловий промінь.

У 1993 році компанія Opel вперше застосувала пластикову полікарбонатну лінзу на автомобілі масового виробництва (модель Omega). Це покращило світлопроникність фари та радикально зменшило її загальну вагу: майже на кілограм.

На рубежі тисячоліть стали широко використовуватися так звані точкові фари, в яких світловий промінь спрямовувався вправо/вліво за відповідним поворотом керма. На недорогих автомобілях функція освітлення поворотів покладена на додаткові габаритні ліхтарі або протитуманні фари. У люксових і компактних моделях використовується комбінований варіант освітлення поворотів, в якому на малій швидкості вмикаються габаритні ліхтарі, а на високій — поворотні прожектори.

Сучасні автомобілі оснащуються лампами HID (High Intensity Discharge, або ксеноновими лампами) і поступово витісняються світлодіодними. Саме останні експерти дають майбутнє автомобільного світла. Завдяки явним перевагам (мала вага, вібростійкість, тривалий термін служби, наднизьке енергоспоживання) світлодіоди, швидше за все, скоро витіснять систему HID на автомобільному ринку.

Дизайн сучасного налобного ліхтаря

Лампи HID взагалі не мають ниток розжарювання. Натомість високовольтна дуга випромінює світло в атмосфері інертних газів. Для розпалювання цих ламп потрібна висока напруга і великий пусковий струм (коли лампа вже працює, вона споживає набагато менше енергії і видає більше світла, ніж звичайна галогенна). Крім того, електрична дуга створює більш рівномірний світловий потік, який легше фокусувати. Для роботи ксенонових ламп на автомобілі встановлені запальник, омивач і регулятор світла.

Однак потрібно кілька секунд, щоб лампа загорілася, нагрілася і почала виробляти повну потужність. Тому в деяких автомобілях для ближнього світла використовують лампи HID, а для дальнього залишають звичайні галогенні лампи. Альтернативний варіант – ролет з електроприводом. При цьому ксенонова лампа може мати світлорозподіл як на прохідний, так і на високий режими.

Основною перевагою ксенонових ламп є відповідність денному світлу: чим ближче світло фар до денного світла, тим менше втомлюються очі водія і зібранішим, зосередженішим і уважнішим він почувається на дорозі.

Перші серійні автомобілі зі світлодіодною оптикою, як завжди, були моделями класу люкс. У 1992 році BMW 3-Series Cabrio отримав центральний світлодіодний стоп-сигнал, на початку 2000-х світлодіодні денні ходові вогні з’явилися на Audi A8 W12. А на Lexus LS 600h 2008 року кластери передніх фар вперше в світі стали повністю світлодіодними. Відмінними характеристиками світлодіодів є економічність, надійність, яскравість, довговічність, компактність, нечутливість до ударів і вібрації, а також економічність і більш висока потужність в порівнянні зі звичайними фарами.

Стандартів уніфікованої збірки світлодіодів поки немає. Тому автовиробникам доводиться виготовляти оригінальний дизайн для кожної моделі, а це задоволення не з дешевих. Самі світлодіодні фари також досить дорогі.

Світлодіоди використовуються на габаритних і стоп-сигналах відносно давно. Це нововведення розв’язало руки дизайнерам, дозволивши створювати світильники в будь-якому стилі. Світлодіодні фари мають просту конструкцію: вони не потребують додаткових блоків, тому їх легше встановлювати та обслуговувати. Вони споживають значно менше енергії, це знижує навантаження на бортову систему і, відповідно, витрата палива. Крім того, світлодіоди загоряються на 400-500 мілісекунд швидше, ніж лампи розжарювання. Це не так вже й мало – у відвислого, що їде позаду і розмовляє по мобільному телефону на швидкості близько ста км/год, буде запас в дванадцять метрів, щоб встигнути натиснути на гальма.

Однак конструктивна схема фар залишається такою ж, як і в 1920-х роках. До цих пір фари складаються з корпусу, відбивача, розсіювача і лампи – джерела світла:

На концептах німецьких виробників Audi і BMW вже використовуються лазерні фари. Audi збирається оснащувати лазерною оптикою лише серійні моделі, але конкретних термінів не називає. BMW вже пропонує лазерні фари як опцію для спортивного гібрида i8. Лазерні діоди мають радіус дії 500 метрів. Істотним недоліком лазерних фар є їх вартість, це найдорожчі фари сучасності, мінімум 10 тисяч євро. За цю суму можна купити новий бюджетний автомобіль.

На основі діодів фахівці Hella створили матричну світлодіодну систему, яка не сліпить: вона складається з камери на лобовому склі, процесора, електронних блоків і світлодіодів. Камера передає інформацію про дорожній рух на блок керування, який вмикає та вимикає окремі світлодіоди. Наприклад, якщо камера бачить зустрічний автомобіль, блок управління вимикає модуль, який освітлює цю ділянку дороги. Тому зустрічне світло нікого не засліпить.

Інтегроване рішення з впровадженням РК-дисплея в конструкцію світлодіодних фар відкриває нові напрямки в розвитку автомобільної світлотехніки. Прототип «розумних LCD-фар» встановили на Porsche Panamera.

Якість і стан фар автомобіля не менш важливі для безпеки автомобіля, ніж робота інших його механізмів. Але незалежно від типу автомобільних фар, сідати за кермо не можна, якщо немає дозвільних документів. Основним документом такого роду є водійське посвідчення. Краще – міжнародного типу. У вас його досі немає? Не переживайте, оформлення такого посвідчення водія можливо прямо на нашому сайті. Економте свій час і гроші – оформляйте міжнародні водійські права прямо зараз!