Автомобильные фары прошли долгий эволюционный путь. За это время качество освещения улучшилось в десятки, а возможно даже в сотни раз. Мы решили вспомнить историю и поговорить о прогрессе автосвета. Расскажем, какие были конструкции световых приборов, почему автомобильные фары так сложно устроены и какие фары лучше светят сейчас.
Керосиновые лампы
С чего начинался автосвет? Первые фары (если их, конечно, можно так назвать) фактически повторяли домашние керосиновые светильники. У них также горел фитиль, смоченный керосином. Дорогу освещать эти устройства не могли, но хотя бы обозначали транспорт в темное время суток. Чуть позже на смену фитилям пришли ацетиленовые горелки. Их приходилось периодически заправлять карбидом кальция и водой (чтобы получить горючий газ – ацетилен). Сложно, хлопотно, зато качество освещения выросло.
Электрические фары
Приблизительно в 1910-х годах появились уже электрические фары – разумеется, на дорогих автомобилях вроде Rolls-Royce Silver Ghost. Освещать дорогу такие приборы стали гораздо лучше. Хотя лампочки тогда были несовершенными и слабыми, а инженеры старались максимально использовать их свет. Именно поэтому фары начала ХХ века были столь огромны. Более-менее высокой эффективности добились, но технический прогресс принес другую проблему. Яркие электрические фары слепили водителей встречного транспорта, из-за чего страдала безопасность движения. Свое решение было предложено инженерами компании Bosch: они выпустили лампу с двумя спиралями, которые можно было включать независимо. Сегодня такие никого не удивят, но для 1919 года – это была инновация.
Так появилась возможность использовать ближний и дальний свет. А в середине XX века родилась еще одна идея: сделать асимметричный пучок света. Поскольку встречный транспорт двигается слева от автомобиля, пучок «урезали» с этой стороны, вернее, направили его больше вниз. А справа, где находится обочина, разрешили фарам светить дальше. Новатором стала французская фирма Cibie, разработавшая прототип таких фар. В итоге они стали стандартом в Европе, но в Америке еще долго автомобили освещали дорогу симметрично.
Галогенные лампы
Когда проблемы с ослеплением решились, начали искать способы сделать свет ярче и одновременно увеличить срок службы ламп. В 1962 году компания Hella выпустила первые галогенные лампы – в них полость колбы была заполнена газообразными соединениями йода или брома. Они снижали интенсивность испарения вольфрама из нити, но это позволило без потери ресурса нагревать ее сильнее, а значит, и светила такая лампа ярче. В итоге «галоген» служил примерно вдвое дольше и примерно в 1,5 раза возросла светоотдача.
Ксеноновые лампы
По мере развития мирового автопрома, росли скоростные характеристики автомобилей, и освещать дорогу нужно было еще лучше. Стремясь повысить безопасность движения, в 1990-х компания Philips создала новую лампу. В ней вообще не было классической спирали: свет излучала высоковольтная дуга между двумя электродами, помещенными в газовую среду. Этим газом был ксенон – им заполняли колбы ламп, и он стал нарицательным именем для такого света.
Ксенон выигрывал у обычных галогенных ламп практически по всем параметрам. Во-первых, его свет был ближе к естественному дневному, а вот у галогенных присутствовало смещение к теплым оттенкам. Во-вторых, он гораздо ярче. В-третьих, отсутствие в ксеноновой лампе такого ненадежного элемента, как нить, боящейся вибраций и сильных ускорений, а еще сильно нагревающей все вокруг себя, лучше всего отразилась на ресурсе фар – он тоже значительно вырос.
Но ксеноновая лампа имеет один, очень существенный недостаток: размер дуги больше спирали. Более того, дневной свет при отражении или прохождении через стекло рассеивается сильнее желтого галогенового. Поэтому ксеноновый пучок гораздо сложнее сфокусировать и направить в нужную сторону – на обочину, а не на встречную полосу. Особенно очевидным это стало, когда владельцы подержанных автомобилей бросились менять галогенные лампы на ксеноновые в своих фарах, на них не рассчитанных. Такой «ксенон» очень слепил встречных водителей. Через некоторое время власти прониклись этой проблемой и стали жестко штрафовать за самостоятельную установку ксеноновых ламп. Так что вопрос, какие лампы лучше поставить в фары, даже не стоит – ставить следует только те, которые предусмотренные конструкцией головной оптики.
Светодиодные LED-фары
В начале XXI века все большее распространение стали получать светодиоды. Они медленно, но целенаправленно вытесняют традиционные источники света, прежде всего, из-за своей эффективности, экономичности и долговечности. Неудивительно, что LED-свет появился и в автомобильной светотехнике.
Светодиоды могли обеспечить как минимум тот же уровень освещенности, в то же время не требовали использования сложных блоков розжига, как ксеноновые лампы. Ресурс светодиодов приблизился к сроку службы автомобиля, а энергопотребление снизилось.
Как и все новое, светодиодные фары начали появляться поначалу на премиум-моделях. Но очень быстро дело дошло и до массового сегмента – сегодня светодиоды фактически вытеснили из автомобилей и ксенон, и галогенные лампы. Хотя в LED-освещении есть и свои недостатки. Прежде всего, светодиоды требовательны к температуре (при перегреве светодиод «деградирует», то есть теряет яркость), поэтому мощные источники света в фарах требуют хорошего охлаждения. Да и размер у светодиода, сравнимого по яркости с ксеноновой дугой, тоже немаленький. Но тут у инженеров нашелся выход: вместо одного большого использовать много маленьких источников.
Таким образом, за годы развития автомобилей их фары прошли долгий путь от керосиновых ламп до высокотехнологичных устройств с линзованной оптикой и компьютерным управлением. 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.