В свете последних публикаций (технологии Вольво , технологии Мерседес), читатели Хабра попросили рассказать более подробную информацию о технологических новинках автомобилестроения. Мне кажется, что одна из самых интересных и перспективных разработок на данный момент - лазерные фары от БМВ.
В сентябре 2011 года БМВ представила новую технологию автомобильных фар, основанную на использовании синих лазеров. Эта технология впервые применяется на автомобиле BMW i8, который был показан на Франкфуртском автосалоне в 2009 году. В фаре используется не один, а сразу три лазера, всего в автомобиле их 12 - по 3 в каждой из 2 секций фары. Чтобы понять как эта технология работает посмотрите на диаграмму.
Три лазера (A) установлены на треугольную форму и светят на маленькие зеркала (В), которые перенаправляют луч на линзу(С). Внутри линзы (С) находится желтый фосфор, который под воздействием синего лазера излучает яркий белый свет. Этот свет излучаемый фосфором, перенаправляется линзой на отражатель (D), который отбрасывает свет на 180 градусов на дорогу перед автомобилем. Внутренности фары созданы специальным образом так, что весь созданный свет отражается на поверхность перед автомобилем. Вверху справа на фотографии вы можете увидеть как работает один из 6 лазеров, хоть его луч и перекрыт карточкой. Учтите, что такая конфигурация лишь одна из возможных и можно сделать фары почти любого размера и формы.
На этой фотографии вы можете увидеть как фары работают на полную мощность. БМВ заявляет, что эти фары в 1000 раз ярче чем диодные фары, которые используются сейчас, но используют лишь половину яркости, чтобы снизить потребление электричества автомобилем. Так же, представители компании заявляют, что срок службы фар не менее 10 000 часов, такой же как у LED фар. Что важно, возможность изменения размера фар позволит дизайнерам более свободно создавать форму фар и их размер.
Конечно, первое, что мы знаем о лазерах это то, что их не надо никому направлять в глаза, чтобы не повредить сетчатку глаза. С этими фарами это просто невозможно, БМВ просит не беспокоиться. Лазер опасен тем, что его свет очень сконцентрированный и сфокусированный. Свет же, производимый желтым фосфором не такой, а чтобы это доказать инженер БМВ посмотрел прямо в луч света создаваемый фарами и пригласил журналистов сделать то же самое. Несмотря на то, что свет фар очень яркий, ни автор текста, ни кто-либо другой не пострадал от этой демонстрации.
Так же исключается возможность того, что свет фар может поджечь объекты перед автомобилем (несмотря на то, что инженер поджег ароматическую палочку от одного из лазеров автомобиля, чтобы продемонстрировать его мощность) по той же причине. Свет создаваемый фарой не является лучом лазера исходя из другой природы самого получения света. Если вы боитесь лазеров, которые вылетят из фары при аварии и начнут разрушать всё вокруг - не беспокойтесь, БМВ позаботилась и об этом, в случае ДТП, так же как и с ксеноновыми фарами - сразу отключается подача электроэнергии на фары.
BMW так же не упустила возможность представить новую технологию Dynamic LightSpot system, которая подсвечивает пешеходов, которые находятся у вас на пути. На технической модели, которую нам показывали эти прожекторы были встроены в установочное место противотуманок и приводятся в движение системой аналогичной адаптивному освещению поворотов. Система использует те же технологии, что используются в системе ночного видения БМВ, которая использует инфракрасные сенсоры и камеры, чтобы распознать человека по температуре тела и силуэту.
Если камера ночного видения обозначит пешехода значком на дисплее развлекательной системы, то система LightSpot более активная и подсветит пешехода одним лучом из места противотуманок. Поскольку в автомобиле две противотуманки, автомобиль может следить сразу за двумя пешеходами, а так же она может вести свет за пешеходом, переходящим дорогу в темноте перед вами.
Чтобы не отвлекаться на пешеходов, не мешающих движению автомобиля, система имеет достаточно узкое поле зрения. Компьютер следит за всеми пешеходами, которые есть перед автомобилем, но система подсветит только тех, что будут пересекаться с траекторией автомобиля или будет угроза пересечения этой траектории. BMW заявляет, что система может двигать луч быстрей чем может бежать любой человек, так что возможности убежать от луча у вас не будет. Правда, в БМВ говорят, что система пока что испытывает трудности на серпантине, где автомобиль постоянно меняет траекторию движения. Именно по-этому это все еще прототип. И все же, компания говорит, что эта система значительно упрощает водителями жизнь и позволяет увидеть пешеходов в среднем на 34 метра раньше чем без нее. Встречные водители так же будут избавлены от любого ослепления, потому что у БМВ есть система Active High Beam, которая следит за встречным трафиком и не позволит ослепить водителей.
Пока что обе системы - прототипы. Dynamic LightSpot дойдет до потребителя первой, хоть БМВ и не говорит когда. Но возможно, скоро придет время когда лазерные фары станут так же распространены как галогенные или ксеноновые фары распространены сегодня.
По сравнению с фарами с другими источниками света (лампами накаливания, газоразрядными, классическими светодиодами) лазеры имеют целый ряд преимуществ. Лазерное излучение имеет высокую пространственную когерентность, т. е. излучение может быть направлено в виде узкого луча.
Однако лазерные фары - это собственно не лазеры белого света, а люминесцентные источники, освещаемые мощными синими или ультрафиолетовыми полупроводниковыми лазерами.
На самом деле, существуют лазеры белого цвета на основе эффекта генерации суперконтинуума , но их использование в фарах серийных автомобиле невозможно из-за очень высокой цены (более 10 000 долларов за штуку).
Использование лазерной подсветки фосфОра позволило создать очень яркие и компактные фары с узконаправленным лучом.
Лазерные фары самые компактные из всех сущест-вующих. Светоизлучающая площадь поверхности излучающего фосфОра в сто раз меньше, чем у обычного светодиода. Поэтому при одной и той же светоотдаче лазерной фаре нужен отражатель диаметром 30 мм, для ксенона - 70 мм, а для галогенной лампы - 120 мм. Благодаря этому лазерные фары можно делать намного меньшими без потерь эффективности освещения дороги. В случае с BMW i8 высота отражателя снизилась с 9 до менее 3 сантиметров. Хотя дизайнеры пока не планируют уменьшать ее, так как новые возможности позволят более удобно располагать фары, моделировать лучший дизайн автомобиля.
Лазерный головной свет будет работать в паре с «цифровым помощником», который препятствует ослеплению водителей встречных и попутных машин. Оптика на основе лазеров обеспечивает более точную форму светового пучка, что делает передний свет более безопасным и комфортным для автомобилистов, движущихся во встречном направлении.
В корпусе каждой фары расположены три источника лазерного излучения мощностью около 1 Вт каждый. Лучи направляют при помощи системы зеркал на элемент из флуоресцентного материала. При поглощении последним энергии выделяется белое свечение, из которого формируется световой пучок.
Светодиодная указка
Лазерные технологии в автомобильной светотехнике подтолкнули баварцев на создание еще одной интересной технологии, получившей название Dynamic Light Spot - динамическое точечное освещение. Новая система способна обнаруживать пешехода или другое препятствие на дороге и направлять на него усиленный луч свет. Так водитель получает информацию о потенциальной опасности. Причем такая подсказка выскакивает раньше, чем объект появляется в лучах ближнего света фар. Следовательно, сидящий за рулем получает фору в несколько секунд или десятков метров, которых часто не хватает, чтобы затормозить или объехать человека. Система Dynamic Light Spot может держать в поле зрения несколько объектов. Лишь только в объектив инфракрасной камеры попадет человек или животное, луч света сразу укажет на него.
Недавно фирмой Audi была представлена новая версия суперкара R8. Она получила обозначение LMX. Новинку оснастили фарами головного света, конструкция которых содержит лазерные светодиоды. По словам представителей бренда, купе LMX можно считать первым в мире серийным авто, оснащенным лазерной оптикой «с завода».
Скоро должны выпустить и гибридный суперкар BMW i8, прототип которого был представлен еще в 2011-м году. Данный автомобиль тоже получит лазерные фары, но только в качестве опции. Возникает вопрос, не опасна ли новая технология для глаз, и целесообразно ли применять ее на практике. Ответить на подобные вопросы мы попытаемся далее.
Конструкция
Каждая фара Audi LMX содержит массив из четырех светодиодов. Луч лазера, идущий от каждого светодиода, попадает на люминофор, который излучает видимый свет с температурой 5500 K. Световой поток, излучаемый люминофором, больше напоминает свет галогенных ламп, и не имеет ничего общего с лазерным излучением. Значит, какой-либо опасности для глаз человека инновационная оптика не представляет, несмотря на то, что основным источником энергии в ней является лазер.
Спрашивается, зачем нужны все эти сложности, такие как лазеры, фосфоресцирующий экран и так далее. В действительности дальность освещения, получаемого с использованием лазерных модулей, вдвое превосходит показатели, характерные для LED или ксенона. Что является хорошим аргументом для применения рассматриваемой технологии именно в автомобильной оптике. Разумеется, что дальнобойный лазерный свет нельзя будет задействовать, когда используется режим ближнего света. Это можно считать еще одной гарантией того, что новая технология является безвредной.
Только в суперкарах
Вряд ли рассмотренная здесь технология в реальности получит повсеместное распространение. Лазерные фары в автомобиле Audi LMX активизируются на скорости 60 км/ч, но суперкар обладает системой, обнаруживающей встречные машины и отключающей лазерный модуль в случае необходимости. Наверняка подобная кибернетическая система является дорогостоящей, а без наличия подобных систем использовать лазерную оптику будет неправомерно.
" вызывало восхищение и уважение окружающих, а и подавно. Казалось бы, все уже придумано и развиваться автомобильной оптике больше некуда, однако создатели лазерных фар так не считают...
Светодиодные фары как, впрочем, и любые другие революционные для своего времени фары, до появления лазерных фар считались наиболее эффективным источником освещения, который по сей день активно используют автопроизводители в своих автомобилях. Кстати серийный выпуск могут сегодня позволить себе далеко не все автогиганты, как правило, такими фарами оснащаются автомобили премиум-сегмента.
С лазерными фарами все еще более сложно и запутано, эти фары являются достижением высоких технологий, а для их создания необходимы особые условия и множество различной электроники, которая собственно и создает лазерный луч . В данной области активно работают ведущие производители автомобильной светооптики такие как: Osram, Philips, Valeo, Bosch и Hella.
Кроме ведущих производителей источников освещения лазерными фарами очень заинтересованы автопроизводители. Так в 2011 году лазерные фары были представлены компанией BMW, которая продемонстрировала собственные достижения в этой области на своем концепте под кодовым названием i8. Тот, кто следит за событиями в BMW помнит, как через несколько лет концепт превратился в полноценный серийный суперкар.
Лазерные фары BMW i8 видео
Спустя еще несколько лет такие фары стали появляться на других моделях "БМВ". Лазерный модуль BMW был разработан инженерами компании Osram. Несмотря на дороговизну самой технологии, а также стоимость комплектующих и разработок, лазерные фары получили одобрение руководства, которое даже не смутил тот факт, что наличие лазерных фар существенно скажется на итоговой стоимости всего автомобиля. Более важным для разработчиков и руководителей проектов было первенство в данной области, а также то преимущество которое получит покупатель после покупки их детища.
Второй автогигант Audi - не менее активно работает в "лазерном направлении". Впервые лазерные фары получили Audi R18 E-Tron Quattro, а также концепт Audi Sport Quattro Laserlight. Характерным отличием лазерных фар производства "Ауди" является то, что активация лазерных модулей происходит на скорости 60 км/час и выше. До этой отметки дорогу освещают "обычные" .
Лазерная фара производства Audi состоит из четырех мощных лазерных диодов, их диаметр тела свечения равен – 300 микрометрам. Эти диоды способны генерировать световой луч синего цвета с длиной волны порядка 450 нм. Благодаря специальному флуоресцентному преобразователю синее свечение превращается в белое (цветовая температура 5500 К). Такой свет по мнению производителей наиболее приятен для глаз и практически не вызывает усталости. Длина самого светового луча составляет порядка 500 метров.
В отличие от привычных нам источников света (лампы накаливания, газоразрядные лампы, светодиоды) лазерные фары обладают множеством "плюсов". Все начинается с того, что лазерное излучение монохромно и когерентно, другими словами волны постоянно одинаковой длины при постоянной разности фаз.
Перечислим плюсы лазерных фар
- Это позволяет формировать пучок света, который очень близок по своей сути к параллельному, (дает возможность освещать конкретную зону).
- Лазерный луч в десять сильнее по сравнению с галогенками, а также . Протяженность лазерного луча достигает отметки в 600 метров, при том, что обычный дальний свет может похвастаться только 200-300 метрами (а ближний и того хуже всего 60–85 метров).
- Лазерные фары не слепит так как ксенон, поскольку луч света направлен строго в ту точку, которая должна освежаться. В случае попадания в область освещения живого существа, например, человека часть диодов тут же отключится и подсветит все кроме той области в которой находится живой объект.
- Фары лазерные имеют на 30% меньшее энергопотребление нежели классические аналоги.
- Компактность еще один "плюс" в пользу лазерных фар, их по праву можно смело назвать самыми компактными из всех существующих. Площадь светоизлучения лазерного диода в сто раз меньше по сравнению с обычным светодиодом, в этой связи при одинаковой светоотдаче лазерная фара требует отражателя размером всего 30 мм в диаметре (для сравнения у ксенона – 70 мм, у галогенок вообще - 120 мм). Такие способности лазерных фар позволили инженерам существенно уменьшить размер фар, не потеряв при этом а наоборот прибавив эффективности освещения.
Несколько слов о том, как это работает
Работать лазерный головной свет будет в тесном взаимодействии с компьютером, который руководствуясь данными с датчиков будет следить за тем, чтобы встречные автомобили и пешеходы не ослеплялись. Каждая лазерная фара содержит три диода излучающих световой луч мощностью около 1 Вт. Лучи посредством системы зеркал перенаправляются на флуоресцентный элемент после поглощения энергии последним, происходит выделение белого свечения, который формируется в световой луч.
В процессе разработки лазерных фар возникла еще одна новая технология под названием Dynamic Light Spot (в перевод с анг. - динамическое точечное освещение). Данная разработка позволяет обнаруживать пешеходов, а также другое препятствие на пути автомобиля посредством инфракрасной камеры. После того как система обнаружит преграду она автоматически подсвечивается более интенсивным светом, для того чтобы водитель мог обратить на нее внимание и безопасно его преодолеть. Что характерно, подсказка для водителя появляется с некоторым опережением, то есть до того, как объект будет подсвечен лучами ближнего света. Это необходимо для того чтобы обезопасить водителя и дать ему возможность подготовиться к выполнению тех или иных маневров и действий.
Лазерные фары Audi видео
Лазерные фары – высокотехнологическая светооптика, которая есть в списке желаний у всех продвинутых автолюбителей. О том, что эти приборы защищают водителей от аварий и довольно удобны в туманное время, знают все, но у них есть также некоторые недостатки. Подробнее об этом – ниже.
[ Скрыть ]
Устройство лазерной светооптики
Относительно новое устройство, которое появилось в 2014 году, но уже завоевало стойкую и горячую любовь водителей – лазерная противотуманная фара. Они устанавливаются в зависимости от головной оптики или габаритных огней.
Зачастую можно встретить их позади автомобиля, причем выбор установки обширен:
- под бампером машины;
- позади авто прямо под спойлером;
- под или на днище машины.
Лазерные фонари тем хороши, что они заметны для едущих позади машин в любую погоду. Стоит остановиться и приборы оставляют ярко-красную полосу, которая пробивается сквозь мглу и отлично заметна сквозь дождь, тем самым говоря водителям едущих сзади машин о том, что тоже стоит притормозить и соблюсти дистанцию.
Устройство имеет достаточно маленький размер, а потому почти незаметен, чтобы волноваться о том, насколько гармонично прибор будет смотреться на машине.
Принцип работы
Данное устройство берет за основу . Главной задачей такой фары является то, что на нее не опадают осадки, потому что оптика находится в неудобном положении – ниже линии тумана.
Принцип работы лазерных фар точно такой же: они, можно сказать, учитывают расположение изморози. Свет ложится прямо на дорогу красной полоской, сигнализируя для остальных водителей. Несмотря на то, что в качестве света выступают светодиоды, благодаря которым работает лазер, фары являются не источником освещения, а элементом энергообеспечения.
Неважно какова фара, внутри нее атомы активного вещества потребляют некоторое количество энергии, преобразовывая его в фотоны. Например, устройство лампы накаливания имеет вольфрамовую нить, которая при нагреве испускает свет. Этот принцип модифицировался и преобразился. Лазерные фонари могут обеспечить такую мощность, которая в несколько раз превысит мощность базовых ксеноновых ламп (автор видео — Techno Drive).
Преимущества и недостатки использования
Преимущества очевидны:
- Если сравнивать с обычным устройством, затраты электроэнергии будут одинаковыми, однако яркость у лазерной лампы будет значительно больше.
- Прототип лазерных фонарей для модели BMW производят интенсивность свечения в 1,7–1,8 больше, учитывая то, что мощность является на 50% ниже, чем у обычных устройств.
- Данная оптика создается при помощи высоких технологий, а потому ее «зрительность» не только четче, но и дальше, по сравнению с ксеноновыми фарами.
- В составе оптики находятся микроконтроллеры, которые ограничивают направленность пучка света. Этот механизм защищает остальных водителей от помех.
Несмотря на то, что плюсов очень много, есть и минусы, как и в любом техническом оборудовании. Очевидный недостаток – цена. Чтобы позволить себе такую оптику нужно хорошенько зарабатывать. Кроме того, не каждая машина действительно нуждается в таких «прибамбасах». Другим недостатком является то, что сделать своими руками такое устройство практически невозможно.
Производители
Эти устройства выпускают непосредственно производители автомобилей. Как было сказано выше – например, компания BMW и Audi. Пока еще установка является операционным решением, так как в массовых моделях машин она редко присутствует. В качестве производителя выступают также разработчики светодиодной техники, в том числе и компания Philips.
Как самостоятельно сделать лазерные фары?
Чуть выше было сказано, что изготовить такую высококачественную оптику практически невозможно, однако надежда умирает последней. В качестве устройства можно использовать частичное внедрение диодов в автомобильную оптику. Это даст кое-какой результат.
Некоторые автолюбители выдвигают свои собственные техники, где в качестве изготовления устройства используют диод из привода DVD-RW проигрывателя. В этом случае прибор устанавливается в нишу противотуманки или стоп-сигнального огня. После конструкция сваривается, благодаря чему происходит корректировка луча благодаря трафарету, вырезанному из картона. Перед началом этой кропотливой работы необходимо определиться с характеристиками фонарей.
Заключение
В заключение можно сказать, что хоть приобрести их в настоящее время проблематично, а выполнить лазерные фары своими руками затруднительно, не стоит пренебрегать последним пунктом. Доработка фар также снизит опасность езды в ночное и туманное время.
Лазерная фара для авто – это отличное решение. Несмотря на то, что не все водители знают о таком нововведении и могут быть удивлены. В любом случае это убережет машину от столкновения.
Обязательно нужно помнить, что угол наклона цилиндра должен быть тщательно отрегулирован. В противном случае при наезде на возвышенность световая полоска попадет точно на ветровое стекло позади идущего автомобиля.
