В изследователско-развойния център на Фолксваген във Волфсбург цари строга секретност: камерите на телефони и лаптопи са залепени с тиксо, а и най-малкото отклонение от определения маршрут е нежелателно. Получихме ексклузивна възможност да разгледаме най-новите разработки в областта на автомобилното осветление — авангардни фарове, лампи и не само. Главните дизайнери взеха думата първи, като всички подчертаха колко е важна творческата свобода при работата с естетиката на осветителните устройства. Цели 15 щатни дизайнери са посветени единствено на тази област. Но какво да кажем за инженерите?
Кратка история на автомобилните фарове
Инженерите съвсем не бяха на заден план. Истинският пробив в автомобилното осветление дойде с въвеждането на халогенната двунишкова лампа H4 през 1971 г. Номиналният ѝ светлинен поток при къси светлини от 1000 лумена нямаше равни по онова време, а H4 продължава да се използва и днес в много достъпни автомобили, включително в ранните версии на Фолксваген Поло. Общият светлинен поток на източника е основният фактор за качеството на осветяване на пътя — площта на рефлектора, формата, качеството на повърхността и оптиката на дифузора са второстепенни усъвършенствания.
До началото на 90-те години на XX в. лампата H4 и подобните халогенни лампи доминираха на световните пазари (с изключение на Съединените щати, които поддържаха собствени стандарти). По онова време инженерите бяха научили да увеличават максимално светлинния поток чрез подобрени форми на рефлекторите и прожекционни модули. Последваха нови лампи, всяка от които повишаваше летвата на производителността:
- H7 (1500 лумена) — едnonишкова, широко използвана както за къси, така и за дълги светлини
- HB3 (1860 лумена) — използва се в модели като Kia Rio и Hyundai Solaris
- H9 (2100 лумена) — рекордьор по производителност сред халогенните лампи за дълги светлини
Ксеноновата революция: Осветление с газоразрядни лампи с висок интензитет
През 1991 г. инженерите въведоха ксеноновите (HID) лампи — истинска революция в автомобилното осветление. Те произвеждат светлина чрез електрическа дъга, а не чрез нагрята нишка, и осигуряват номинален светлинен поток от 3200 лумена — повече от три пъти по-голям от този на H4. Въпреки това ксеноновата технология дойде със собствен набор от технически предизвикателства:
- По-високи изисквания за прецизност на оптиката и насочването на светлинния сноп
- Сложни блокове за запалване и баласт, влияещи върху разпределението на компонентите
- Задължителни автоматични коректори на наклона на светлинния сноп за предотвратяване на заслепяване на насрещното движение
- Задължителни системи за измиване на фаровете
- По-висока обща цена в сравнение с халогенните решения
Въпреки тези препятствия ксенонът се оказа изключително ефективен — особено в комбинация с въведените през 2000-те години системи за завъртане на светлинния сноп. По-късно беше разработен ксенонов стандарт с по-ниска мощност от 25 W като алтернатива на класическия вариант от 35 W, при който светлинният поток се вписва в прага от 2000 лумена, непозволяващ автоматичен коректор или миячна система. Реалната производителност на тези устройства с по-ниска мощност обаче може да е доста разочароваща. Слуховете твърдят, че стандартът от 25 W отчасти е бил задвижван от производителите на лампи, стремящи се да натоварят незаетите производствени мощности. Любопитното е, че студената, кристално чиста светлина на добре настроена халогенна лампа нерядко прави по-добро впечатление от тази на евтин 25-ватов ксенон.
Възходът на LED фаровете: Където дизайнът среща инженерството
Преди около 15–20 години дизайнерите наистина излязоха на преден план. Те първо експериментираха с визуалната композиция на вътрешността на фаровете — прозрачни капаци, елегантни вътрешни медальони, удължени и хищни силуети. С нарастването на естетическите амбиции нараства и нуждата от светлинен източник, който може да се впише в почти всякаква форма. Отговорът бяха светодиодите, и то не само за Фолксваген.
LED технологията привлича както инженерите, така и дизайнерите по няколко ключови причини:
- По-ниска консумация на енергия в сравнение с халогенните и ксеноновите лампи
- По-дълъг експлоатационен живот — Фолксваген оценява до 8000 часа работа
- Гъвкавост на дизайна — светодиодите могат да се оформят и наредят свободно в корпуса на фара
- Падащи цени — началните LED фарове сега струват само незначително повече от сравнимите халогенни, докато 25-ватов ксенонов блок без коректор може да струва почти два пъти повече
Матрична и пикселна LED технология: Интелигентният фар
Следващият голям скок дойде с матричните LED фарове, които използват десетки индивидуално управлявани диоди за напълно адаптивно разпределение на светлината. Ярък пример е матричният модул IQ.Light в най-новия Туарег — с размерите на приблизително половин кутия цигари — съдържащ:
- Платка и радиатор с охлаждащ вентилатор
- 48 диода за къси светлини
- 27 диода за дълги светлини
- Допълнителни странични елементи, разширяващи светлината към неосветени участъци на пътя
Тази система автоматично засенчва насрещните превозни средства при включени дълги светлини и непрекъснато коригира разпределението на светлината в зависимост от метеорологичните условия, скоростта и траекторията на движение. Ефективният обхват е с приблизително 100 метра по-голям от този на 35-ватовия ксенон.
Още по-забележителен е микропикселният светодиод — чип с размери 4×4 мм, способен да постигне пълния светлинен поток на матричния модул на Туарег. Само с три такива „пикселни” диода, всеки от които произвежда 1024 индивидуални мини-снопа, става възможна светлинна матрица от 3072 клетки — в сравнение с настоящия стандарт от 75–80. В по-далечна перспектива, междинни матрични филтри с резолюция до 30 000 пиксела биха могли да позволят:
- Прецизно адаптивно формиране на светлинния сноп в реално време
- Проектиране на насоки за завои върху пътната настилка пред автомобила
- Дублиране на мигачи и аварийни сигнали върху пътната настилка
- Светлинна комуникация между превозни средства или с пътната инфраструктура
Дали проекцията върху пътната настилка ще се превърне в масова практика е спорно. Пътищата и без това са визуално претрупани, пътищата за сертифициране са сложни, а всяко замърсяване на лещата би влошило значително проектираното изображение.
Лазерни фарове: Мощни, но нишови
Прототипите на LED фарове с висока мощност — използващи диоди с ток 3–4 А спрямо типичните днес ~1 А — могат при плътна фокусировка да осветяват до 550 метра напред. Такъв обхват преди беше постижим единствено с лазерни фарове, при които лазерните лъчи удрят флуоресцентна фосфорна плоча и генерират интензивен, но тесен конус от светлина.
Лазерните фарове се предлагат от около пет години, предимно в премиум модели на BMW и Audi. Масовото им навлизане в серийните автомобили обаче остава малко вероятно по няколко причини:
- Изключително висока цена — лазерната опция за Audi A8 добавя значително оскъпяване към вече скъпите матрични блокове
- Специализирани материали и производство без ясна перспектива за съществено намаляване на разходите
- Ограничено приложение — тесният сноп е практичен единствено за дълги светлини
Какво всъщност искат шофьорите: Предпочитания към светлинния сноп и персонализиране
Потребителските предпочитания към характеристиките на светлинния сноп варират значително в зависимост от региона и личния вкус. Дългите светлини пораждат най-много дискусии:
- Скандинавските шофьори като правило предпочитат далекобойни, проникващи снопове, подходящи за тъмни селски пътища
- Шофьорите от Централна и Западна Европа нерядко предпочитат широки снопове, създаващи усещане за добре осветено пространство
- Предпочитанията към кратките светлини се разделят между рязка граница на светлосянката (характерна за прожекционните блокове) и плавен, разсеян преход — и двата варианта се представят еднакво добре на практика
Целта на Фолксваген е да предостави на шофьорите значимо управление върху поведението на светлинния сноп. Настройките по подразбиране са настроени за постигане на широк баланс — леко омекотена граница на светлосянката, предназначена да задоволи възможно най-широк кръг от предпочитания.
Противомъглени фарове, почистване на фарове и издръжливост на светодиодите
Самостоятелните противомъглени фарове са застрашен вид — пожертвани в името на по-чистите линии на каросерията. За да се компенсира напълно тяхното отсъствие, автомобилът се нуждае от скъпи адаптивни основни фарове, способни да разширяват светлинния сноп при лоши метеорологични условия и при завиване. При бюджетните модели тази адаптивна възможност често липсва, оставяйки шофьорите без значим допълнителен светлинен източник при неблагоприятни условия.
Почистването на фаровете остава също толкова статично. Настоящите спрей-миячни системи продължават да бъдат индустриален стандарт, а Фолксваген не вижда голяма промяна на хоризонта. Едно специфично предизвикателство при светодиодите е термично: за разлика от халогенните и ксеноновите лампи, те отделят много малко топлина, поради което снегът и ледът по лещата не се размразяват естествено. Автомобили с мощни LED фарове, включващи охлаждащ вентилатор, нерядко пренасочват въздушния поток по повърхността на лещата като компенсаторна мярка.
Що се отнася до издръжливостта: въпреки че теоретично светодиодите надживяват конвенционалните лампи с голяма разлика, съществува съществена практическа уговорка — повечето LED фарови блокове са херметически затворени единици с незаменяеми диоди. Фолксваген оценява техния експлоатационен живот на 8000 часа, което съответства на около 11 години при два часа употреба на ден. При по-интензивна употреба този срок значително се съкращава. Въвеждането от Toyota на сменяеми LED модули в последните модели Corolla е забележително изключение, заслужаващо внимание, тъй като индустриалният стандарт в крайна сметка може да тръгне по същия път.
Пътят напред: Изцяло светодиодно бъдеще за Фолксваген
Преходът към изцяло LED фарове в гамата на Фолксваген е в разгара си. За дизайнерите той представлява безпрецедентна творческа свобода. За инженерите той открива нови хоризонти — особено в областта на комуникацията между превозните средства чрез интелигентно осветление. Концепциите, вече в процес на разработка или наближаващи производство, включват:
- Проектиране на активни насоки за паркиране върху пътната настилка
- Текстови и визуални съобщения чрез LED масиви на задните фарове за комуникация с околния трафик
- Адаптивна светлинна сигнализация за сценарии с автономно и полуавтономно шофиране
Ръководство за купувача: Как да изберем правилните фарове
Основният извод за потребителите: не разчитайте само на технологичните етикети. Видът на фара е само част от историята — качеството варира огромно в рамките на всяка категория. Ето какво трябва да имате предвид:
- Халогенен ≠ по подразбиране по-лош — фаровете от най-висок клас халоген могат да надминат базовите LED блокове
- LED ≠ автоматично по-добър от ксенон — бюджетните LED модули могат да отстъпят на добре проектираните HID системи
- Без миячна система = под 2000 лумена — фарове без почистваща система по регламент са гарантирано с намален светлинен поток при кратките светлини
- „LED фар” е широко понятие — може да описва както високотехнологична адаптивна матрична система, така и евтин базов блок
- Херметичните блокове означават невъзможност за смяна на крушката — вземете предвид разходите за смяна на целия фаров блок при оценка на дългосрочните разходи за собственост
Едно е сигурно: автомобилните фарове стават все по-умни, по-ефективни и — без съмнение — все по-красиви.
Това е превод. Можете да прочетете оригинала тук: https://www.drive.ru/technic/volkswagen/5be9abb9ec05c4fe3d0000db.html
Публикувано Септември 09, 2021 • 9m за четене
