У дослідно-конструкторському центрі Volkswagen у Вольфсбурзі панує суворий режим секретності: камери на телефонах і ноутбуках заклеєні, а найменше відхилення від встановленого маршруту є небажаним. Нам надали ексклюзивну можливість ознайомитися з найновішими розробками в галузі автомобільного освітлення — передовими фарами, ліхтарями та іншими пристроями. Спочатку слово взяли головні дизайнери — всі вони наголошували, наскільки важлива творча свобода під час роботи з естетикою освітлювальних приладів. Цим напрямком займаються аж 15 штатних дизайнерів. Але що ж можна сказати про інженерів?
Коротка історія автомобільних фар
Інженери аж ніяк не були третьою стороною. Справжній прорив в автомобільному освітленні стався із запровадженням галогенної двониткової лампи H4 у 1971 році. Її номінальний ближній світ у 1 000 люменів на той час не мав собі рівних, і лампа H4 досі застосовується в багатьох бюджетних автомобілях, зокрема в ранніх версіях Volkswagen Polo. Загальний світловий потік джерела є основним чинником якості освітлення дороги фарою — площа і форма відбивача, якість поверхні та оптика розсіювача є вторинними удосконаленнями.
До початку 1990-х років лампи H4 та подібні галогенні джерела домінували на світових ринках (за винятком Сполучених Штатів, які дотримувалися власних стандартів). До того часу інженери навчилися максимізувати світловий потік завдяки вдосконаленим формам відбивачів і проекційним модулям. З’являлися нові лампи, кожна з яких підіймала планку продуктивності:
- H7 (1 500 люменів) — однониткова, широко застосовується як у ближньому, так і в дальньому світлі
- HB3 (1 860 люменів) — зустрічається в таких моделях, як Kia Rio та Hyundai Solaris
- H9 (2 100 люменів) — рекордсмен за продуктивністю серед галогенних ламп дальнього світла
Ксенонова революція: газорозрядне освітлення високої інтенсивності
У 1991 році інженери представили ксенонові (HID) лампи — справжню революцію в автомобільному освітленні. Вони генерують світло за допомогою електричної дуги, а не розжареної нитки, і забезпечують номінальний світловий потік у 3 200 люменів — більш ніж утричі більше, ніж у H4. Однак ксенонові технології мали власний набір технічних викликів:
- Вищі вимоги до точності оптики та регулювання пучка світла
- Складні блоки запалювання та баласти, що впливають на компонування вузлів
- Обов’язкові автоматичні коректори нахилу фар для запобігання засліпленню зустрічних водіїв
- Обов’язкові системи омивання фар
- Вища загальна вартість порівняно з галогенними системами
Попри ці труднощі, ксенон виявився надзвичайно ефективним — особливо в поєднанні з системами повороту пучка світла, представленими у 2000-х роках. Пізніше як альтернатива класичному варіанту потужністю 35 Вт був розроблений знижений стандарт ксенону на 25 Вт, що дозволило утримати світловий потік у межах порогу 2 000 люменів — рівня, за якого автоматичний коректор і омивач не є обов’язковими. Однак реальна ефективність таких низьковольтних пристроїв може бути досить невиразною. Ходять чутки, що стандарт 25 Вт частково лобіювали виробники ламп, які прагнули завантажити простоюючі виробничі потужності. Цікаво, що холодне, чітке світло добре відрегульованої галогенної лампи нерідко справляє кращe враження, ніж світло бюджетного ксенону на 25 Вт.
Зростання популярності світлодіодних фар: де дизайн зустрічається з інженерією
Приблизно 15–20 років тому дизайнери справді вийшли на перший план. Спочатку вони експериментували з візуальною композицією внутрішнього простору фар — прозорими кришками, елегантними внутрішніми кільцями, видовженими та хижацькими силуетами. Із зростанням естетичних амбіцій виникла потреба у джерелі світла, яке могло б вписатися практично в будь-яку форму. Відповіддю стали світлодіоди — і не лише для Volkswagen.
Технологія LED приваблює як інженерів, так і дизайнерів з кількох ключових причин:
- Менше енергоспоживання порівняно з галогенними та ксеноновими джерелами
- Довший термін служби — Volkswagen оцінює його до 8 000 годин роботи
- Гнучкість дизайну — світлодіоди можна вільно формувати та розташовувати всередині корпусу фари
- Зниження цін — початкові світлодіодні фари нині коштують лише незначно більше, ніж порівнянні галогенні аналоги, тоді як блок ксенону на 25 Вт без коректора може коштувати майже вдвічі дорожче
Матричні та піксельні LED-технології: інтелектуальна фара
Наступний великий стрибок стався з появою матричних світлодіодних фар, які використовують десятки індивідуально керованих діодів для забезпечення повністю адаптивного розподілу світла. Яскравим прикладом є матричний модуль IQ.Light у новому Touareg — розміром приблизно з половину пачки цигарок — який містить:
- Друковану плату та радіатор із охолоджувальним вентилятором
- 48 діодів ближнього світла
- 27 діодів дальнього світла
- Додаткові бічні елементи, що поширюють світло на неосвітлені ділянки дороги
Ця система автоматично затінює зустрічні транспортні засоби при ввімкненому дальньому світлі та безперервно регулює розподіл світла залежно від погодних умов, швидкості та траєкторії руху. Ефективна дальність освітлення приблизно на 100 метрів більша, ніж у ксенону на 35 Вт.
Ще більш вражаючим є мікропіксельний світлодіод — чіп розміром 4×4 мм, здатний відтворювати повний світловий потік матричного модуля Touareg. Лише три таких «піксельних» діоди, кожен із яких формує 1 024 окремих міні-пучки, дозволяють створити матрицю фари з 3 072 осередків — порівняно з поточним стандартом у 75–80. Якщо дивитися вперед, проміжні матричні фільтри з роздільною здатністю до 30 000 пікселів відкривають можливості для:
- Точного адаптивного формування пучка світла в реальному часі
- Проекції напрямних ліній для повороту на поверхню дороги попереду
- Відображення покажчиків повороту та аварійної сигналізації на поверхні дороги
- Світлового зв’язку між транспортними засобами або з дорожньою інфраструктурою
Питання про те, чи стане проекція на дорогу масовим явищем, залишається дискусійним. Дороги й так перевантажені візуальною інформацією, шляхи сертифікації є складними, а будь-яке забруднення лінзи суттєво погіршить якість проекції.
Лазерні фари: потужні, але нішеві
Прототипи потужних світлодіодів — із діодами, що споживають 3–4 А порівняно з типовими ~1 А сьогодні — за умови точного фокусування здатні освітлювати дорогу на відстань до 550 метрів. Раніше такої дальності можна було досягти лише з лазерними фарами, де лазерні промені потрапляють на флуоресцентну люмінофорну пластину, генеруючи інтенсивний, але вузький конус світла.
Лазерні фари доступні вже близько п’яти років — переважно в преміальних моделях BMW та Audi. Однак їх впровадження в масові автомобілі залишається малоймовірним з кількох причин:
- Надзвичайно висока вартість — лазерна опція для Audi A8 додає значну доплату до і без того дорогих матричних блоків
- Спеціалізовані матеріали та виробництво без чітких перспектив суттєвого здешевлення
- Обмежена сфера застосування — вузький пучок є практичним лише для дальнього світла
Що насправді потрібно водіям: уподобання щодо пучка світла та персоналізація
Споживчі уподобання щодо характеристик світлового пучка суттєво різняться залежно від регіону та особистих смаків. Найбільше суперечок викликає дальнє світло:
- Скандинавські водії схильні надавати перевагу далекобійним, проникним пучкам, пристосованим до темних сільських доріг
- Водії Центральної та Західної Європи часто надають перевагу широким пучкам, що створюють відчуття добре освітленого простору
- Уподобання щодо ближнього світла поділяються між чіткою світлотіньовою межею (характерною для проекційних блоків) і плавними, розсіяними переходами — обидва варіанти однаково ефективні на практиці
Мета Volkswagen — надати водіям реальний контроль над поведінкою пучка світла. Стандартні налаштування відкалібровані для досягнення широкого балансу — дещо пом’якшена світлотіньова межа, розрахована на задоволення якнайширшого кола уподобань.
Протитуманні фари, очищення фар та довговічність світлодіодів
Окремі протитуманні фари стають зникаючим видом — їх жертвують заради чистоти ліній кузова. Щоб повністю компенсувати їх відсутність, автомобіль потребує дорогих адаптивних основних фар, здатних розширювати пучок у несприятливих погодних умовах та в поворотах. На бюджетних моделях ця адаптивна функція часто недоступна, залишаючи водіїв без повноцінного додаткового джерела світла в складних умовах.
Очищення фар також залишається практично незмінним. Поточні системи струминного омивання залишаються галузевим стандартом, і Volkswagen не передбачає жодних масштабних змін у найближчому майбутньому. Одним із специфічних викликів для світлодіодів є тепловий аспект: на відміну від галогенних і ксенонових ламп, вони виділяють дуже мало тепла, тому сніг і лід на лінзі не тануть самостійно. Автомобілі з потужними світлодіодними фарами, оснащеними охолоджувальним вентилятором, нерідко спрямовують повітряний потік уздовж поверхні лінзи для компенсації цього ефекту.
Щодо довговічності: хоча теоретично світлодіоди значно перевершують звичайні лампи за строком служби, існує суттєве практичне застереження — більшість світлодіодних фарних блоків є запаяними вузлами з нез’ємними діодами. Volkswagen оцінює термін служби у 8 000 годин, що рівнозначно приблизно 11 рокам за умови двогодинного використання на день. При інтенсивнішій експлуатації цей термін суттєво скорочується. Введення Toyota замінних світлодіодних модулів у нещодавніх моделях Corolla є помітним винятком, і на нього варто звернути увагу — галузевий стандарт може з часом піти тим самим шляхом.
Дорога вперед: суто світлодіодне майбутнє Volkswagen
Перехід на виключно світлодіодні фари в усій лінійці Volkswagen уже в розпалі. Для дизайнерів це означає безпрецедентну творчу свободу. Для інженерів відкриваються нові горизонти — насамперед у сфері зв’язку між транспортними засобами через інтелектуальне освітлення. Концепції, що вже перебувають у розробці або наближаються до серійного виробництва, включають:
- Проекцію активних паркувальних орієнтирів на поверхню дороги
- Текстові та візуальні повідомлення через LED-масиви задніх ліхтарів для взаємодії з навколишнім трафіком
- Адаптивну світлову сигналізацію для сценаріїв автономного та напівавтономного водіння
Посібник покупця: як вибрати правильні фари
Головний висновок для споживачів: не покладайтеся лише на технологічні назви. Тип фари — це лише частина картини, адже якість суттєво різниться всередині кожної категорії. Ось на що варто звернути увагу:
- Галоген ≠ гірший за замовчуванням — фари вищого класу на галогенних лампах можуть перевершувати базові світлодіодні блоки
- LED ≠ автоматично краще за ксенон — бюджетні світлодіодні модулі можуть поступатися добре спроектованим HID-системам
- Без омивача = менше 2 000 люменів — фари без системи очищення за нормативами гарантовано мають знижений світловий потік ближнього світла
- «Світлодіодні фари» — широке поняття — воно може описувати як високотехнологічну адаптивну матричну систему, так і бюджетний базовий блок
- Запаяні блоки унеможливлюють заміну лампи — при плануванні довгострокового володіння автомобілем враховуйте витрати на заміну всього фарного блоку в зборі
Одне є безсумнівним: автомобільні фари стають розумнішими, ефективнішими і — поза всяким сумнівом — дедалі красивішими.
Це переклад. Оригінал можна прочитати тут: https://www.drive.ru/technic/volkswagen/5be9abb9ec05c4fe3d0000db.html
Опубліковано Вересень 09, 2021 • 9хв на читання
