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.
Другая компания, которая разрабатывает новую систему освещения и устанавливает её в свои модели - Audi. Первыми автомобилями с лазерным освещением стали R18 E-tron Quattro и концепт-кар Sport Quattro Laserlight с соответствующим названием. Первая модель Audi с новыми фарами доступна уже с 2011 года. Её осветители активируются только при скорости выше 60 километров в час. Такое устройство нужно для того, чтобы не ослеплять других водителей и пешеходов в городе - фары будут работать только на шоссе или за городом. В остальное время дорога будет освещаться обычными светодиодными фонарями. Каждая лазерная фара оснащается четырьмя мощными диодами с шириной светового потока 300 микрометров. Система создаёт синий луч длиной волны 450 нанометров, который преобразуется в белый свет с цветовой температурой 5500 кельвинов. Такой поток больше всего похож на натуральный солнечный, поэтому не заставляет глаза уставать в дороге. Дальность свечения составляет 500 метров.
Впервые лазерные фары на Audi были опробованы на практике именно на гоночном болиде R18 E-tron Quattro. Автомобиль участвует в заездах на выносливость. Лазерная система была создана компанией Osram - подразделением Special Lightning Division. Ауди не смутило то, что дорогостоящее освещение добавляло солидную сумму к стоимости R18 E-tron Quattro - на момент 2016 года автомобиль доступен к покупке. Производители решили, что преимущества, которые получит не только водитель, но и другие участники движения, стоят этих средств. При этом автомобиль оснащается лазерными фарами только сзади (изначальная особенность модели).
Кроме того, в 2014 вышла Audi под названием R8 LMX. Это ограниченная линейка спорт-купе, выпущенная в количестве 99 автомобилей.
Первым серийным автомобилем для повседневного использования, на который устанавливаются лазерные фары, стал BMW i8. На момент 2016 года стоимость этой модели - более 10 миллионов рублей. Компания утверждает, что эта технология даёт луч света длиной примерно 600 метров, а её энергоэффективность на 30% выше чем у светодиодных систем.
Также недавно были подтверждены слухи о том, что БМВ будут выпускать мотоциклы с лазерными световыми установками. На них будут , которые выпускаются с 2011 года. Первым мотоциклом с таким оснащением стал люксовый K1600GLT CES. Последняя аббревиатура в названии означает Consumer Electronics Show - это выставка электронных технологий, где и была презентована модель.
BMW считают, что лазерная технология оптики - будущее автомобилестроения. Инженеры компании подготовили несколько прототипов на основе мощных световых систем.
Устройство и принцип работы лазерных фар
Впервые на автомобиль такая система освещения была установлена в 2011 году. Эта машина - BMW i8. Спорткар оснащается двенадцатью синими лазерными лучами - по три в каждой из секций фар.
В основе технологии лежит принцип рассеивания, которое, в свою очередь, достигается благодаря применению специального химического вещества - им заполнена полость фары - жёлтого фосфора. Технически, лазер используется только в качестве источника света - если бы он был основой системы и не рассеивался, осветитель выдавал бы концентрированный луч. Именно благодаря распределению волны устройство можно использовать в качестве осветительного. Такие фары с лазерным генератором не слепят других участников движения и пешеходов, а отлично выполняют свою функцию. Например, в технологии от компании BMW заметно, что источники создают синий луч, проходящий через кубический элемент, который наполнен фосфором. Почти мгновенно свет превращается в яркое рассеянное излучение белого света - такие фары в несколько раз интенсивнее остальных при равном потреблении энергии. Эффективность достигается благодаря отражателю со специальной конструкцией, который концентрирует примерно 99,95% потока в нужном направлении - на дороге перед автомобилем.
Лазеры известны особенностью слепить людей или даже наносить вред различным поверхностям своим направленным лучом - это вызывает большое количество споров и сомнений в такой технологии при использовании в фарах. Но такое освещение не приносит вреда, так как концентрированный поток используется только для «розжига» - на дорогу падает только рассеянный через жёлтый фосфор поток. Таким образом, лазерные фары полностью безопасны и безвредны. Они не провоцируют травм, ослепления или вреда. На тот случай, если автомобиль попадёт в аварию, а его оптические приборы будут разрушены, лазерная система автоматически отключится - нет шанса, что лучи будут светить нерассеянными, а значит, что установка никому не навредит.
Головная оптика всё того же BMW i8 работает таким образом: две фары состоят из двух элементов по три лазера каждая, а лучи, в свою очередь, попадают на небольшие зеркала, после чего перенаправляются на линзу. Под воздействием жёлтого фосфора синий поток превращается в белый с температурой примерно 5500 кельвинов - это самый приближенный к натуральному свету результат, которого удалось добиться инженерам. Такая цветовая температура позволяет лазерным фарам не напрягать глаза водителя и других участников своим светом. После отражения свет перенаправляется на 180 градусов относительно источника и попадает на дорогу в рассеянном виде. Такая конфигурация - лишь одна из множества допустимых, так что вариантов устройства лазерных фар на самом деле очень много. Также почти не ограничена и допустимая форма элементов оптики - дизайнеры и инженеры могут составлять конфигурации почти любого размера и вида.
Полная мощность этих фар такова, что максимально возможный излучаемый свет в тысячу раз интенсивнее того, что производит диодная система. Но лазерные источники используются только вполсилы - это нужно для экономии энергии, так как расход электричества автомобилем очень высокий. При этом заявленный срок службы фар нового поколения такой же, как у LED - 10000 часов.
Преимущества лазерных источников освещения в автомобилях
Сравнивая эту современную технологию с уже известными - лампами накаливания, галогенными, ксеноном и LED (диодными), - можно выделить ряд отличий. Лазерные автомобильные осветители имеют несколько преимуществ, которые вытекают из свойств системы: когерентность, монохромность, интенсивность излучения и других. Плюсы перед «обычными» лампами:
- Лазерный источник формирует концентрированный пучок света, который почти не расширяется (не рассеивается) - это позволяет управлять лучом и освещать конкретные зоны.
- Сила света такого луча в 10 раз больше чем у галогенных, ксеноновых и диодных источников. Дальность излучения лазерной оптики составляет примерно 600 метров, тогда как «обычной» - не более 300, а чаще и вовсе 200 метров. При этом на коротких дистанциях (на которых работает ближний свет - 60–85 метров перед машиной) система не слепит - лучи строго нацелены и при появлении человека вблизи отключается освещение вблизи перед машиной. Деактивируются именно «нужные» элементы, в зоне действия которых находится объект.
- Лазерная установка потребляет на 30% меньше энергии, вырабатывая аналогичное количество света.
- Эти фары - самые компактные из всех доступных на момент 2016 года. Излучающая поверхность луча в 100 раз меньше обычного диода. При схожей отдаче света лазер требует отражатель диаметром 30 миллиметров, тогда как ксенон и галоген - 70 и 120 соответственно. Эта особенность позволяет делать современные фары компактными, при этом не теряя эффективности. На BMW i8 отражатель уменьшился с 9 до менее чем 3 сантиметров - пока что дизайнеры и инженеры не собираются делать размер ещё меньше, но такая возможность есть.
Таким образом, головной лазерный свет всегда работает в совокупности со сложной и функциональной электронной системой. Устройство позволяет отключать часть излучения фары в зависимости от того, есть ли в её «поле зрения» объект, как далеко и где он находится. Лазерная система делает свет более безопасным и комфортабельным для всех участников движения и пешеходов.
Можно ли купить и установить лазерные фары на свой автомобиль
Несмотря на высокую стоимость производства, а следовательно, и продажи, такая система оптики вызвала интерес у множества автолюбителей. К сожалению, в 2016 году лазерная оптика (головная или для габаритных огней) не продаётся. Несмотря на то что в сфере несколько лет работают некоторые компании мирового масштаба, получить такую систему можно только при покупке одного из нескольких автомобилей, которые комплектуются таким освещением, вышедших на данный момент.
Машины с лазерными фарами
На данный момент существует всего 6 автомобилей с такой системой освещения. При этом большая часть является прототипами или имеет ограниченный тираж.
Эта модель - первый гибридный суперкар от компании, а также первый автомобиль с лазерными фарами, запущенный в массовые производство и продажу. Серийная версия была презентована осенью 2013 года на автосалоне во Франкфурте. При этом концепт i8 был показан автолюбителям ещё в 2009 году. BMW утверждают, что этот суперкар - революционная модель в автопроме: сразу для компании, этого класса машин и сферы оптики для машин. БМВ первыми поставили автомобиль с лазерными фарами на поток, чем заняли место в истории индустрии. Модель стоит более 10000000 рублей.
Дизайн i8 очень необычный - футуристическая внешность, которая досталась реальной модели от концепта, выделяет автомобиль даже среди «одноклассников». Кузов имеет плавные изгибы и линии. Как и у всех моделей BMW, у i8 практичные и эргономичные внешность и интерьер. Коэффициент аэродинамического сопротивления кузова - 0,26.
Гибридная система автомобиля состоит из 1,5-литрового бензинового и двух электрических (один нужен только для старта) двигателей общей мощностью 362 л. с. Максимальная скорость - 120 км/ч только на электроэнергии и 250 км/ч в смешанном режиме. Разгон до сотни занимает 4,4 секунды. I8 имеет роботизированную КПП с 6 ступенями.
Эта гоночная модель - продолжение классической линейки Ауди, которая была запущена в 1980 году, и следующее за R15 TDI поколение. По сравнению с прошлой моделью R18 E-tron имеет ряд особенностей. В первую очередь это лазерная оптика сзади. Фары заполнены жёлтым фосфором и работают по такой же системе, как и на других автомобилях. Головная оптика R18 E-tron Quattro по-прежнему состоит из светодиодных источников.
Двигатель в новой модели - V6 TDI с электрическим турбированием, который также получил улучшенные системы аккумулирования и переработки тепла выхлопа в энергию для машины. В процессе разработки R18 инженеры отказались от второго такого устройства, так как оно не увеличило эффективность.
Аэродинамичность новой Ауди значительно возросла. Причиной тому стал уменьшенный на 10 сантиметров в ширину корпус. Монокок автомобиля сделали ещё более прочным с помощью дополнительного материала. Были также добавлены подвеска для колёс и защита на случай столкновения.
Что касается лазерных фар - Ауди заявила, что эта система является новой вехой в развитии заезда Ле-Мана. Таким образом, в компании уверены, что эти фары сделают условия гонок лучше.
Линейка Quattro - гоночные и дорожные машины, которые выпускает немецкая . Первая модель серии появилась в 1980 году - она выпускалась до 1991. Идея для линейки была дана в 1977 году инженером самой компании.
Концепт Audi Quattro Sport - предшественник вариации Laserlight, которая на этой версии и основана - вышел в 2013 году и был представлен во Франкфурте в честь 30-летия линейки. Модель получила новые рёбра жёсткости, а также квадратные фары с диодными источниками света. Кроме того, Quattro Sport оснащается спойлером под стеклом заднего вида, прямоугольными огнями на «хвосте» машины, 21-дюймовыми дисками и керамико-карбоновыми тормозами. В салоне предшественника Laserlight можно найти многофункциональное спортивное рулевое колесо, 2 трёхмерных дисплея и кондиционер. Крылья и двери автомобиля сделаны из алюминия, а крыша и остальной корпус - из полимера.
Передняя ось Quattro Sport имеет по 5 поддерживающих элементов на каждое колесо, а задняя оснащена контролируемой связью в виде трапеции. Модель оснащается 4-литровым топливным двигателем и электромотором мощностью 552 и 148 лошадиных сил соответственно. Машина разгоняется до сотни за 3,7 секунды и имеет предел 305 км/ч.
Версия Laserlight, которая основана на «обычной» Quattro Sport, отличается именно особым устройством передних фар. При этом ближний свет обеспечивается диодами.
Эта модель - ответ BMW на запуск автомобиля с лазерными фарами в серийное производство. Audi R18 E-tron Quattro и Quattro Sport Laserlight являются гоночными прототипами, а R8 LMX вышла в тираж (правда, всего в 99 экземплярах). Автомобиль призван нести свет в массы, причём в прямом смысле, ведь его система освещения - одна из самых интересных особенностей модели.
Именно Audi первыми начали задумываться и работать над тем, чтобы оснастить машину лазерными фарами. Они начали создавать их до BMW, которые, стоит отметить, первыми выпустили эту оптику в общий доступ. Лазерные фары R8 LMX выполнены из следующих элементов: ходовые огни, основные диоды (ближнего света), боковое освещение, вспомогательные источники дальнего света, небольшой лазерный генератор и светодиодная полоса габаритных огней. Устройство фар LMX такое же, как у i8, но элементов у Ауди на 1 больше для каждого сектора - 4 против 3 у БМВ. Так или иначе, свет всех источников сводится в общий пучок и подаётся на специальную плоскость, которая перенаправляет синий свет и «окрашивает» его в более светлый, близкий к белому оттенок.
Лазер включается при наборе скорости и активируется после 60 километров в час. Свет бьёт на 500 метров вперёд - это расстояние намного дальше, чем большинство ровных отрезков дороги без поворотов. Поэтому, возможно, эта система освещения является даже слишком мощной.
Модификация R8 с лазером не является принципиально новой моделью, поэтому имеет компоненты предшественника. Это 5,2-литровый двигатель (правда, форсированный - до 570 л. с. с 550), а также АКПП («механику» устанавливать перестали). Внешне машина также соответствует предшественнику и общей концепции Ауди.
Немецкое купе с современной системой освещения, которое было презентовано в 2015 году. БМВ решила не останавливаться в плане оснащения своих моделей лазерной оптикой и готовит к выпуску новую версию M4 (предшественник вышел в 2013 году). Автомобиль почти не отличается от варианта без современных фар.
Дизайн M4 с лазерными фарами соответствует мотивам всей линейки. Спортивные бамперы и увеличенная колея с колёсами разной ширины под диски 18 дюймов придают автомобилю «мускулистый» вид. В основе M4 используется лёгкий карбон - это нужно для повышения управляемости путём снижения массы машины.
Как и предыдущее поколение - BMW M3 - четвёртое оснащается 3-литровым бензиновым мотором с турбонаддувом. Двигатель обеспечивает мощность в 431 лошадиную силу. Крутящий момент на фоне прошлых версий вырос на 25%. Аналогично на четверть снизился расход топлива. Купе оснащается одной из КПП - механической на 6 ступеней или роботизированной на 7. Шасси автомобиля настроено при участии профессиональных гонщиков, а ходовая часть дополняется электронным дифференциалом и технологией Servotronic для лучшего рулевого управления.
Лазерные фары в этой модели устанавливаются в качестве головной оптики. На фотографиях концепта их излучение имеет синий оттенок, но БМВ утверждает, что свет близок к дневному. Дистанция работы фар - 600 метров.
Фольксваген - первый и пока что единственный на момент 2016 года производитель, помимо БМВ и Ауди, который стал работать с лазерными фарами. Это восьмое поколение Гольф, для которого дизайнеры создают принципиально новый дизайн. Выход модели ожидается в 2017 году. Лазерные фары, как предполагается, будут устанавливаться только в самую дорогую комплектацию.
Предполагается, что Golf 8 будет построен на базе платформы MQB, которая используется для Skoda Octavia и Seat Leon. Производители могут отказаться от трёхдверной версии, так как она не пользуется популярностью на вышедших поколениях в последние годы. В салоне будет установлена информационная система, которая управляется жестами.
Внешность новой модели будет иметь более агрессивный перед кузова и острые линии. Планируется добавить в передний бампер диодные дневные ходовые огни. Анонс восьмого поколения Фольксваген Гольф произошёл в 2016 году.
Итог
Уже сейчас лазерная система оптики впечатляет своим компактным размером. Эти и другие свойства (яркость, потребление энергии и точность направления луча) будут улучшаться, что позволит делать очень эффективные и удобные источники света. Также развиваются и сопутствующие технологии. Например, система, которая отслеживает объекты в зоне действия и подстраивается таким образом, чтобы не светить на них и не ослеплять людей. Лазерная система имеет преимущества как для владельца автомобиля, так и для других участников движения - водителей и пешеходов.
Техника не стоит на месте - иногда создаётся впечатление, что в последнее время срок использования изобретения сократился всего до нескольких лет. Ещё недавно достаточно дорогой новинкой, проходившей предсерийные испытания, были , а до них аналогичный путь прошли ксеноновые и галогеновые лампы. Теперь же на мировую технологическую арену выходят лазерные фары, которые обладают ещё более сложным принципом действия и намного большей эффективностью, чем все источники света, которые были созданы до настоящего дня. Чтобы понять, скоро ли мы увидим лазерные фары на , и что даст нам их применение, стоит подробнее разобраться в принципе их устройства.
Новейшая технология
Не стоит думать, что лазерные фары головного света подобны тем, что были установлены на автомобиле всемирно известного шпиона Джеймса Бонда - они являются для окружающих и не способны поджигать своим излучением мешающие вам транспортные средства. Понятно, что на гражданские автомобили будут устанавливаться абсолютно безопасные для окружающих источники света, которые просто существенно повысят эффективность освещения дороги перед транспортным средством. , по которому работают лазерные фары, стоит рассмотреть их устройство.
В их основу положена уникальная технология рассеяния, которая основана на применении такого химического элемента, как жёлтый фосфор - фактически, лазер используется только в качестве средства, обеспечивающего его свечение. Следовательно, лазерное освещение не может применяться для того, чтобы наносить вред окружающим, на радость большинству участников дорожного движения, и к огорчению поклонников знаменитого английского разведчика. Если рассматривать технологию, созданную , то можно заметить, что в ней используется три синих лазера, которые направлены на кубический осветительный элемент, наполненный фосфором. Через минимальное время после попадания на него луча он начинает испускать очень яркое белое излучение, интенсивность которого в несколько раз выше, чем у иных источников света при сходных энергетических затратах. За фосфорным источником света в лазерных фарах установлен отражатель особой конструкции, который позволяет концентрировать до 99,95% излучения на дороге.
На видео презентация лазерных фар BMW M4:
Многие люди, которые видят перед собой лазерные фары для авто в разрезе, начинают сомневаться, не нанесёт ли подобная технология вреда окружающим - ведь лазеры известны своей способностью ослеплять глаза человека и даже нарушать целостность некоторых материалов при достаточно высокой мощности источника излучения. Однако специалисты компании BMW, которая первая представила прототип лазерных фар, указывают на то, что сам лазер используется исключительно для «розжига» фосфорного осветительного элемента , следовательно, для водителей встречного транспорта, а также людей, встреченных около дороги, такая светотехника будет абсолютно безопасной. Даже если автомобиль, оснащённый лазерными фарами, и целостность его фонарей будет нарушена, источники излучения будут моментально отключены, что позволит свести к минимуму опасность такого источника света для окружающих.
Основные преимущества
Конечно, у такой технологии есть свои недостатки - в частности, сделать лазерные фары своими руками точно не получится, так как при их изготовлении применяются высокотехнологичные материалы, производство которых обходится достаточно дорого. Однако, в целом от эксплуатации лазерных фар автомобиль только выигрывает. В частности, как уже говорилось ранее, при сходных полученная яркость может быть в несколько раз больше. Лазерные фары от BMW, в настоящее время имеющие статус прототипа, уже позволяют получить интенсивность свечения в 1,7–1,8 раза больше при мощности, меньшей на 50% по сравнению с галогеновыми и ксеноновыми.
Кроме того, лазерный свет фар даёт возможность не только увеличить чёткость распознания объектов, расположенных на пути автомобиля - он имеет в два раза большую дальность даже по сравнению . Предельный показатель равен примерно 500–600 метров, что существенно повышает безопасность при движении с высокой скоростью. При этом фосфор, используемых в лазерных фарах, создаёт почти идеальный свет белого спектра, что также улучшает видимость в сравнении с традиционными желтоватыми лучами ламп накаливания и галогеновых источников света.
У многих людей возникает вопрос - а не будут ли такие лазерные фары с увеличенной дальностью свечения и невероятной яркостью мешать встречному транспорту. Действительно, такая проблема возникла на начальном этапе разработки, однако её достаточно быстро решили при помощи современных технологий. Микроконтроллеры позволяют ограничивать направление, в котором распространяется пучок света лазерных фар, предотвращая создание помех для остальных . При этом компания BMW на этом этапе также решила вопрос с движением по крутым «серпантинам», на которых электроника просто не успевала отреагировать на изменение дорожной обстановки. После распознания изменений дорожных условий лазерные фары переводятся в режим имитации обычных фонарей, что позволяет достичь компромисса между эффективностью и безопасностью.
Модификации
Пока первые апробации проходят лазерные фары, принцип работы которых ещё не доведён до совершенства, на некоторых и Audi уже устанавливаются дополнительные лампы, использующие аналогичный принцип функционирования. Устанавливающиеся совместно с противотуманными фонарями, они имеют принцип работы, основанный на подсвечивании дорожных помех, способных представлять серьёзную опасность для транспортного средства, движущегося на высокой скорости. В частности, компания BMW использует такие лазерные фары для предотвращения столкновения с .
Принцип работы устройства достаточно непрост - вначале человека или иное живое существо достаточно крупных размеров (например, оленя) обнаруживает , позволяющий улавливать тепловое излучение на большом расстоянии. Он отслеживает его положение в режиме реального времени, и передаёт сигнал на специальные лазерные «поисковые огни», установленные в одном блоке с противотуманными лампами. В свою очередь, те создают достаточно узкий пучок излучения, который позволяет осветить «живое препятствие» и предотвратить тем самым аварию с фатальными последствиями. В среднем, подобные «поисковые огни» позволяют выиграть 1–5 секунд в обнаружении на дороге живого существа - кажется, будто это немного, однако стоит вспомнить, что автомобиль, движущийся с высокой скоростью, может проехать за это время больше ста метров.
Существуют и варианты, которые устанавливаются в качестве ламп головного света - однако существенный недостаток, которым обладают такие лазерные фары - цена, несколько раз большая, чем у светодиодных приспособлений. Кроме того, на трассах с большим количеством электроника не всегда успевает вовремя отреагировать на изменение дорожной обстановке, в результате чего огромная яркость лазерных фар может стать минусом за счёт ослепления встречном. Поэтому лазерные источники света, использующиеся в качестве основных, мы увидим на современных автомобилях только спустя несколько лет. Пока же лазерные фары останутся уделом концептуальных новинок, представляемых на площадках международных выставочных центров.
Когда ждать?
Специалисты в области электроники автомобилей говорят, что лазерные фары пока что являются прототипами, которые могут использоваться только в наиболее дорогих автомобилях. При этом даже они пока что не доработаны до совершенства - в частности, основным недостатком остаётся проблема ослепления водителей встречного транспорта. Однако совершенно очевидно, что за такими источниками света - будущее автомобильных фар, так как при сходном энергопотреблении они обеспечивают намного большую эффективность работы, а, следовательно - . Что же касается серийного применения, то инженеры говорят, что создать относительно недорогие лазерные фары удастся через 5–10 лет.
Источники света для автомобиля являются важнейшей системой, позволяющей повысить уровень безопасности транспортного средства и управляемость машиной в условиях ограниченной видимости.
Естественно, что автопроизводители стараются постоянно совершенствовать свои осветительные технологии: изначально использовались обычные , затем стали применять LED-источники и светодиоды, теперь дело дошло до лазерной фары для авто.
Принцип работы и устройство лазерных фар
Некоторые люди, насмотревшись фантастических фильмов и услышав первые новости о появлении лазерных фар для автомобиля, забили тревогу – этот источник света, дескать, будет не только ослеплять встречных автолюбителей, но и негативно воздействовать на сетчатку человеческого глаза, разрушая ее.
На самом деле разработчики подобной технологии давно решили эту проблему, благодаря особому подходу к устройству своих систем и принципу их функционирования:
- Лазеры используются только для разогрева специального элемента – фосфора.
- Фосфор, нагреваясь, превращается в сильнейший источник света, который фокусируется на дороге и позволяет ее эффективно освещать.
Кроме того, разработчики реализовали в своих лазерных противотуманных фарах следующие принципы:
- Автоматическое отключение оборудования, в случае попадания транспортного средства в дорожно-транспортное происшествие, при котором фары могут быть повреждены.
- Наличие специальных датчиков, считывающих информацию обо всех встречных предметах и изменению конфигурации дороги. После этого компьютерная система автомобиля может принимать самостоятельные решения о снижении интенсивности выпускаемого пучка света.
Преимущества технологии
Понятно, что подобные источники света автоматически поднимают изначальную стоимость транспортного средства, на котором они будут эксплуатироваться. Поэтому у автолюбителей возникает вполне логичный вопрос – а какие именно преимущества будет давать подобная технология? Их несколько:
- Чистое освещение – источник дает абсолютно белый свет, который совершенно не искажает предметы и их очертания.
- Лазерные фары способны освещать дорогу на расстоянии до 600-та метров.
Последний фактор является очень существенным, так как позволяет в ночное время перемещаться за пределами городской черты на довольно высоких скоростях, одновременно обеспечивая себе и автомобилю приемлемый уровень безопасности.
История появления и развитие
Первая официальная информация о подобной технологии появилась в 2011-ом году. Совсем не удивительно, что пионерами в этом направлении развития автомобильных осветительных систем стали две именитые немецкие компании – БМВ и АУДИ.
Первыми стали представители BMW, которые в 2011-ом году представили мировой публике концептуальное транспортное средство под названием i8, получившее в качественно оснащения подобную технологию. Ровно через три года немецкий спорткар перешел в стадию серийного производства и сегодня доступен людям, конечно, за достаточно высокую сумму денег от десяти миллионов рублей и выше.
Audi представила свой вариант несколькими месяцами позже, в том же 2011-ом году. Но, в отличие от конкурентов, это сразу была серийная модель R18 E-tron Quattro. Одновременно автопроизводитель презентовал и очередной свой концепт (Sport Quattro Laserlight) с аналогичной системой освещения.
То есть, на данный момент времени, люди, которые мечтают иметь собственное транспортное средство, оснащенное лазерными источниками света, может выбрать только среди ограниченного числа автомобильных марок, выпускаемых двумя немецкими компаниями – все остальные автопроизводители пока-что не заявили о разработке аналогичных технологий.
