Виды автомобильной оптики: устройство фар, лазерные, led и линзованные фонари

Невозможно представить автомобиль без средств освещения дороги. Видов, классов и типов оптики достаточно много, каждый производитель разрабатывает автомобильные фары с учетом современных технологий и требований к качеству освещения.

Одна из технологий, которая доказала перспективы и надежность, – это лазерные фары, продемонстрированные Баварским концерном на модельном авто BMW i8.

Конструкция фары

Устройство фары автомобиля одинаково практически во всех модификациях. Различия касаются материала, угла установки рассеивателя, типа ламп и пр. Свет создается за счет наличия главных элементов, фара в сборе:

• рассеиватель;
• лампочка (источник света);
• отражатель или рефлектор.

Источником света выступают лампы. Корпус отражателя выпускается различной формы в зависимости от дизайна модели, чаще всего это правильный конус.

Рассеиватель – вторая главная часть конструкции, которая изготавливается из стекла или твердого полимера. Рассеиватель обеспечивает защиту от механического повреждения и предназначен для корректного направления света. Фары, оснащенные светодиодами и матричными элементами, имеют специфическую конструкцию и иной принцип работы рефлектора.

Конструкция зависит от типа использования ламп. Так, для галогенов линза не используется.

Вид света

Существуют такие разновидности автомобильных фар:

1. Габариты. Устанавливаются спереди и сзади машины для визуального определения габаритов автомобиля.
2. Оптика дальнего и ближнего света. Часто обе лампы расположены в одном корпусе или используется одна лампа, которая дает как ближний, 40-50 метров, так и дальний, до 120 метров, поток света.
3. ПТФ.
4. Ходовые огни.

Главная техническая характеристика света – цветовая температура. Она определяет спектр излучения, который может восприниматься человеческим глазом. Для автомобильных ламп цветовая температура остается главным параметром выбора, измеряется в Кельвинах. В каждой лампочке маркируется крышка или цоколь.

Тип света в зависимости от цветовой температуры:

1. 2400 Кельвинов – насыщенный желтый свет.
2. 3200 К – слабый желтый свет, используется в заводской комплектации для автомобильной оптики головного освещения.
3. 4300 К – теплый белый свет, хорошее освещение дороги ночью.
4. 5000 К – свет, на 95% приближенный к дневному.
5. 6000 К – светло-голубой свет холодного спектра, в непогоду не обеспечивает достаточной видимости дороги.
6. 8000 К и выше – синий холодный свет, в автомобильной оптике используются как элемент декора, для головного освещение его использование запрещено.

Чем выше значение цветовой температуры лампы, тем худшими становятся показатели освещенности. Оптимальный диапазон автомобильной оптики – 2800-5000 К.

Галогенные

В 70% в автомобильной оптике используются галогенная лампа, которая состоит из колбы, нити накаливания, цоколя. Вместо вакуума галогенный газ (летучее соединение брома, хлора, фтора и др.), который дает вольфрамовой нити меньшую степень испарения и большую степень накала. Свет галогенной лампы, в сравнении с обычной лампочкой накаливания, имеет большую яркость при увеличенной длине светового потока. Достоинства:

• стойкость к механическому воздействию, вибрациям за счет использования кварцевой колбы;
• средний срок службы 2000 часов;
• легкость самостоятельной установки, быстрый демонтаж.

Стандартная цветовая температура галогенной лампы 3200 К. Такая оптика обеспечит должное освещение ночью и при небольшом дожде. Если требуется обеспечить авто белым светом, выбирается улучшенная галогеновая модель с показателем в 5 000 К.

Ксеноновые

Лампы высокоинтенсивного разряда, больше известные как ксеноновые, – это сравнительно новая технология, в основе которой лежит принцип галогенной конструкции. Колба наполнена инертными газами (ксенон от 70%). В лампе отсутствует стандартная нить накаливания, есть два электрода, которые обеспечивают возникновение электродуги. Ксенон, нагреваясь, начинает светить ярким белым светом, максимально приближенным к дневному.

Для эффективной работы требуется генерировать импульс напряжения, необходимый для возникновения дуги. В автомобилях с ксеноновой оптикой присутствует специальный блок розжига, или «балласт». Достоинства:

• увеличенный светопоток;
• высокая экономичность (на 45% выше, чем у галогенных аналогов);
• срок эксплуатации до 10 000 часов;
• небольшая нагрузка на автомобильный генератор;
• хорошая обзорность при движении в ночное время.

Для ксеноновых ламп характерна цветность в 4300 К. Это лучшие показатели температуры, при которой обеспечивается хорошая видимость ночью и во время непогоды. Лампы, маркированные 5 000 К, выдают свет, схожий с дневным на 98%.

Запрещается устанавливать ксеноновые лампы в обычные фары с отражателем: для таких ламп подходит только линзованная оптика.

Диодные

Диодная оптика, или LED-фары, – новое слово в автомобильном освещении. До недавнего времени диоды использовались по одному для освещения салона, дневных ходовых огней, подсветки. Светодиоды комплектуются лед-блоком и устанавливаются в линзованную оптику. Преимущества установки светодиодов:

• минимальное энергопотребление;
• срок эксплуатации более 10 000 часов;
• при цветовой температуре в 5000 К светодиодные лампы дают белый свет и повышенную яркость;
• допускается использование светодиодов в обычной линзованной фаре.

К недостаткам лед-освещения относят стоимость блока диодов, который при поломке одного элемента подлежит полной замене.

Лазерные

В качестве инноваций в оптику автомашины входит новый элемент – лазерные фары. Большая стоимость изготовления лазерного блока – пока единственное ограничение для повсеместного использования новой технологии.

Впервые именно китайцы решили установить лазерный луч на обычные светодиоды. При этом световой поток лед-элемента увеличился на 70%. Комплектуются лазерные фары определенным количеством диодов и лазерным модулем, световой пучок имеет четкие границы и не ослепляет водителей встречного транспорта.

Цветовая температура не превышает 5500 К, что дает хорошее освещение дороги ночью, в туман, во время сильного снега и дождя. Лучшему освещению способствует и встроенная камера инфракрасного излучения (только в автомобилях класса люкс, например Ауди Спорт 2018 г.).

Форма фары

В классификацию автомобильной оптики входит вид фар по размеру и форме.

Наибольшее распространение имеют квадратные фары или фары с удлиненными боками, повторяющие форму кузова. В зависимости от производителя форма блока головной оптики – узнаваемая часть дизайна. Например, круглые фары – это фишка таких производителей, как Bentley (с 1919 года) и Mercedes-Benz (с 1967).

Предназначение фары

Автомобильная оптика должна максимально полно освещать дорожное полотно и указывать местоположение автомобиля (габаритные огни). Это основное ее предназначение.

Наибольший ассортимент имеют передние фары. Одна из разновидностей головной оптики – адаптивные фары. Этот класс оптических приборов отличается от традиционного освещения тем, что направление пучка света меняется в зависимости от передвижения машины.

Принцип работы автомобильной адаптивной фары построен на работе автокорректора. Оптика меняет направление света по горизонтальной линии в зависимости от того, в какую сторону повернет автомобиль. Поворот освещения происходит за несколько секунд до поворота колес благодаря электронному блоку управления, в который входят элементы:

• электронные датчики (рулевого колеса, частоты вращения колес, головного освещения, продольного ускорения и пр.);
• электропривод;
• элементы фары (лампа, линза и пр.);
• бортовой компьютер.

Второе название адаптивной фары – система адаптивного освещения.

Ближние

Автомобильная фара ближнего света предназначена для освещения дорожного полотна на расстоянии не более 55 метров. Главный критерий – луч не должен ослеплять водителей встречных авто. Это достигается благодаря установке лампы оптимальной мощности и угла наклона.

При формировании ближнего света отражение светового пучка происходит только от верхней части рефлектора, левая часть луча ограничивается специальным экраном, в то время как правая хорошо освещает обочину.

Дальние

Фары дальнего света должны обеспечивать хорошую видимость дороги на расстоянии не менее 120 метров от машины. В современных автомобилях вместе со штатными дальними огнями устанавливают дополнительное освещение. В качестве альтернативы используют новые технологии – матричные фары.

Матричная фара объединяет в себе всю основную оптику автомобиля: дневные огни, дальний и ближний свет, дневное освещение, габариты. Производится модуль ведущими компаниями, например Audi. В конструкции присутствуют до нескольких тысяч светодиодов, блок управления, компьютерная система, кондиционер и пр. Диоды объединены в блоки с отражателями. Матрица способна реализовать более миллиарда различных световых комбинаций в зависимости от ситуации и обеспечивает следующие элементы освещения:

• дальний свет полисегментальный (расстояние светового потока более 500 м);
• стандартный дальний свет (для автомагистрали);
• адаптивный свет;
• противотуманные огни;
• габариты;
• дневной и ближний свет;
• подсвечивание объектов на дороге на расстоянии до 120 м и др.

Противотуманные

Противотуманные фары имеют желтый свет, что достигается установкой ламп низких цветовых температур. В автомобиле ПТФ располагаются на горизонтальной линии, стандартно чуть ниже головного света или на его уровне.

Желтый теплый свет не допускает отражения капель влаги и обеспечивает хорошую видимость во время дождя, снега, тумана. В непогоду не рекомендуется использовать дальний свет: видимость не улучшится, но водители на встречной полосе будут ослеплены.

Противотуманные фары имеют достаточно узкий вертикальный световой луч при захвате большой горизонтальной плоскости. ПТФ проекционного типа светит как бы снизу вверх, обеспечивая водителя хорошей видимостью на расстоянии до 30-50 метров.

Габаритные

Габаритная оптика предназначена для определения размеров автомобиля. Ночью и в непогоду габариты всегда должны быть включены. Днем как альтернатива используются универсальные дневные ходовые огни. В зависимости от расположения на авто предупреждающая оптика делится на задние и передние (подфарники) габариты.

Передние габариты должны светить только белым светом. Их обязательно включают ночью, совместно с противотуманными фарами в период непогоды.

Задние габариты чаще всего комплектуются в блок-фару, они бывают только красные. Для грузовых и пассажирских авто задние габаритные огни устанавливаются как на нижней части кузова, так и сверху.

Задние

Конструктивно задние фары состоят из блока оптических элементов, необходимых для безопасного вождения:

• стоп-сигналы;
• поворотники;
• противотуманная фара заднего хода;
• огни аварийной сигнализации.

Некоторые части сигнальной оптики могут устанавливаться вне основного блока фары. Для задних огней предусмотрено три цвета: желтый, красный, белый. Для этого подкрашивают покрытие рассеивателя или отражатель. Линзы в фарах, как правило, не устанавливаются.

Работа всех сигнальных задних огней, кроме габаритов, в современных автомобилях совмещена с соответствующими системами. Стоп-сигналы, габариты и указатели поворотов включаются кнопкой или рычагом на приборной доске. Фонарь заднего хода включается автоматически при переключении рычага коробки на задний ход.

Задние противотуманные фонари имеют автоматическое независимое отключение, работа оптики объединена либо с лампами дальнего света, либо с ПТФ.

Конструктивно задняя правая фара имеет отражатель свободной формы, реже параболической. При использовании светодиодов для каждого блока предусматривается определенная область отражателя.

Тип отражения

Классификация автомобильной оптики и типы фар различаются в зависимости от параметров отражения светового пучка от источника. Используется отражатель (рефлектор) либо линза. Для каждого класса ламп предусмотрен свой тип отражателя.

Рефлекторные

Автомобильные рефлекторные фары наиболее востребованы во всех классах от грузовиков до седанов люкс. Простые конструкции, в которые входят рассеиватель определенной формы, блок фары и источник света, обеспечивают необходимую яркость всех световых элементов авто. Отражатель изготавливается из стекла или пластмассы с алюминиевым напылением.

Основная функция рефлектора – отражать и усиливать световые лучи. В комплектацию входит корректор для ограничения светового потока. По конструктивному типу отражатели классифицируются:

1. Свободные. Рефлектор имеет разграничительные зоны, каждая из которых отражает отдельный световой пучок. Фара со свободным рефлектором дает статичный, отчетливый свет с минимальными потерями.
2. Параболическая конструкция. Простой и распространенный тип рефлектора. Конструкция полностью статична, яркость, направление и интенсивность светового потока не подлежит корректировке.
3. Использование линзы. Световой луч от источника проходит через два фокуса. Свет от лампы попадает на отражатель, усиливается, повторно фокусируется, рассеивается на линзу. Линзовая оптика исключает светопотерю (коэффициент не более 1%), ослепление водителей встречного транспорта, максимально освещает дорожное полотно.

Прожекторные

Прожекторные конструкции, или фара-прожектор, считаются дополнительным спецоборудованием автомобиля. Фара-искатель формирует мощный, но узкий луч света за счет отсутствия в блоке рефлектора. Наиболее распространены китайские фары-прожекторы. Они монтируются на авто двумя способами:

1. Прожектор. Блок оптики устанавливается на крыше или крыльях авто на жестком кронштейне и не может корректироваться, луч бьет только в одну сторону.
2. Искатель. Лампа устанавливается на гибком кронштейне, луч света можно направлять в разные стороны.

Для дополнительных огней могут использоваться как линзованные фары, так и рефлекторные в зависимости от технической характеристики лампы.

https://infokuzov.ru/kuzov/vidy-far-avtomobilya