"Глаза" авто

Любое транспортное средство – автомобиль, поезд, самолет, мотоцикл, скутер и др. – оснащается осветительными приборами. Автомобильные фары предназначены для освещения дороги в обычных условиях, а также в непогоду и темное время суток яркими лучами света, направленными вдаль.

 

 

С развитием отрасли машиностроения усовершенствовалась и автомобильная оптика. Если раньше фары автомобиля представляли собой аналог фонарей, то сегодня — это сложные оптические устройства, в которых применяются различные источники света: лампы накаливания, галогенные и ксеноновые лампы, светодиоды, лазерные лучи. Внешний вид и конструкция фар тоже значительно изменились.

 

В свое время огромным прорывом стало изобретение фар на основе отражателей. Их корпус имеет параболическую или ступенчатую форму. В параболическом корпусе источник освещения располагается таким образом, чтобы отраженные лучи выходили из фар по горизонтали. Линза, установленная на выходе, преломляет луч и под небольшим углом направляет его вниз, оберегая пешеходов и водителей встречных авто от ослепления. В фарах, где конструктивно предусмотрен ступенчатый отражатель, дополнительная линза отсутствует, поскольку световой поток изначально направляется вниз.

 

Впервые автомобиль, фары которого работали от динамо-машин, был выпущен в 1899 году концерном Columbia Automobile Company. Далее, в 1900 году производители наладили выпуск ацетиленовых фар, способных работать и в дождливую, и в ветреную погоду. В 1908 году на смену данной технологии пришло электричество. Электрическими фарами стали оборудоваться все автомобили.

 

Фары с лампами накаливания

 

Классическими фарами с лампами накаливания разных типов оснащались все машины, выпускавшиеся до начала 90-х годов прошлого столетия. Внутри ламп не содержится ничего, кроме вакуума и вольфрамовой нити. Такие фары дают мало света на выходе, при этом отличаются достаточно большими энергозатратами. Но, несмотря на недостатки, они до сих пор остаются наиболее распространенным, правда, в усовершенствованном варианте.

 

Галогенные фары

 

Галогенные лампы впервые появились в 1962 году. Они, как и лампы накаливания, имеют внутреннюю спираль (или две спирали), создающую температуру до 3000 оС, но их объем заполнен парами галогенов: брома или йода. Это предотвращает появление на стенках колбы осадка из атомов вольфрама, усиливает яркость автомобильных фар в 2-2,5 раза и увеличивает срок службы в 2-4 раза. Средняя мощность галогенных ламп составляет 35-60 Вт, а максимальная – 130 Вт. Сила светового потока для ближнего света фар – 1000 люмен, для дальнего – 1650-2100 люмен.

 

Различные типы галогенных ламп отличаются друг от друга по способу установки в автомобильной фаре и подключения к бортовой электросети. Чаще всего в автомобильной оптике применяются галогенные лампы со следующей маркировкой: H1, H3, H4 (самые распространенные), H7, H9, H11, а также HB3, HB4 и R2.

 

Ксеноновые фары

 

Ксеноновые фары давно завоевали популярность среди производителей и автомобилистов. Внутри колбы газоразрядной ксеноновой фары находится одноименный ионизированный инертный газ, производящий яркий белый естественный свет. А вместо спирали используются два электрода. Между ними возникает дуга, разогревающая ксенон. Давление внутри колбы составляет примерно 30 атмосфер, а при работающих фарах – до 120 атмосфер.

 

Чем ярче свет, тем ниже потребление электричества. Поэтому такие фары являются экономичнее предыдущих вариантов, при этом они также обеспечивают хорошую видимость на дороге, поскольку мощный световой поток, создаваемый ими, достигает 3200 люмен. Иногда вместо ксенона в лампах используется другой инертный газ – криптон либо смесь газов.

 

Кстати, ксеноновые лампы также применяются в мощных кинопроекторах и фотовспышках. Но, в отличие от них, ксеноновые автомобильные фары имеют другую структуру. В них инертный газ выступает в роли «запала», а дуга, создающая световой поток, возникает в атмосфере паров ртути и солей натрия и скандия. Таким образом, ксеноновые фары правильнее было бы называть металлогалогенными, но данный термин не прижился. Название «ксеноновые» подчеркивает отличие этих источников света от галогенных ламп и обычных ламп накаливания.

 

Ксеноновые лампы работают при постоянном напряжении 42 В или 85 В. Но для того, чтобы «запустить процесс», необходим импульс переменного тока частотой от 400 Гц и напряжением до 25000 В. Для формирования такого импульса служит электронный блок розжига, индивидуальный для каждой лампы. Необходимость его установки является недостатком газоразрядных ламп.

 

В ксеноновой автомобильной оптике применяются полиэллипсоидные отражатели. Задняя часть их корпуса, имеющая отражающую поверхность, выполнена в форме эллипса. Подобная конфигурация помогает концентрировать все исходящие лучи в одной точке, а затем пропускать их через конденсорную линзу, которая предназначена для создания параллельного потока лучей.

 

Ксеноновые фары, в которых присутствует элемент, управляющий силой светового потока, называются биксеноновыми. Но переключение с дальнего света на ближний требует определенного времени, поскольку инертные газы разогреваются не быстро. Классификация ксеноновых фар строится по принципу направления луча: лампы D1S, D2S, D3S и D4S предназначены для фар прожекторного типа, а D1R, D2R, D3R и D4R – для фар рефлекторного типа (с отражателями).

 

Светодиодные фары

 

Современные светодиодные автомобильные фары – это модифицированная версия обычных лампочек, используемых в уличных источниках освещения, адаптированная к применению в транспортных средствах. Их основой является набор мощных, очень ярких светодиодов, излучающих белый свет.

 

Впервые светодиодные фары появились в 1992 году в качестве замены лампам в сигналах поворота и габаритных огнях. В фарах переднего (головного) света светодиоды в основном устанавливаются в престижных моделях автомобилей.

 

Их отличительные характеристики – эффективность, надежность, яркость, долговечность, компактность, нечувствительность к ударам и вибрациям, а также экономичность и более высокая мощность по сравнению с обычными световыми фарами. Главным недостатком, препятствующим массовому распространению светодиодных автомобильных фар, является их непомерно высокая стоимость, достигающая 100000 рублей за штуку! Но, возможно, большой потенциал светодиодов позволит в скором времени их удешевить и сделать доступными для большего числа автолюбителей.

 

Лазерные фары

 

Нынешнего потребителя, кажется, уже нельзя ничем удивить! Если раньше к автомобилю относились как к роскоши, то сегодня это действительно средство передвижения и ничего больше. В условиях, когда машина есть практически у всех, а у некоторых и не одна, выделиться очень сложно. И тогда на передний план выходят различные автомобильные «примочки», например, лазерные фары.

 

Впервые подобные световые элементы начали разрабатывать в лабораториях известного немецкого автоконцерна BMW. Их серийный выпуск пока еще не налажен, но отдельные модели, например, BMW i8, уже оснащены лазерными фарами.

 

Их конструкция довольно проста. Создается рамочная основа, на ней закрепляются три лазерных элемента. Также в конструкции имеются зеркальные отражатели и специальная «фосфорная» линза. Попадая на отражатели, лучи лазера перенаправляются на линзу, и желтый фосфор под их воздействием излучает свет. Отражательная пластина фокусирует его перед автомобилем.

 

По утверждению разработчиков, лазерные фары намного эффективнее предшествующих им светодиодных элементов по нескольким параметрам: яркости свечения (в 1000 раз), энергопотреблению (значительно ниже), сроку службы (10000 часов работы). Кроме этого, лазерная технология позволяет создавать элементы света любой конфигурации, что является очевидным преимуществом данной новинки.

 

Тех, кто переживает о вредном воздействии лазера на организм, разработчики стремятся успокоить: в данном случае использование лазерного луча абсолютно безопасно, поскольку световой поток генерируется желтым фосфором, который является совершенно безобидным элементом.

 

Классификация фар по назначению

 

Но автомобильные фары классифицируются не только по виду источника света. Они бывают ближними, дальними, противотуманными, ходовыми, передними и задними.

 

Фары ближнего света предназначены для обеспечения водителям видимости в обычных световых и погодных условиях.

 

Фары дальнего света обеспечивают обзор дороги на большом расстоянии (до 60 м) в темное время суток. Однако высокая яркость света этих фар может стать источником опасности для водителей встречных машин – ослепленные, они теряют видимость и управление. Дальний свет рекомендуется использовать на трассах за пределами крупных населенных пунктов.

 

Кстати, систему переключения между ближним и дальним светом придумали в 1915 году специалисты компании Guide Lamp Company. Но поначалу для того чтобы переключить режим приходилось останавливаться, поскольку переключатели находились непосредственно рядом с фарами. В салон авто рычаг переключения света был перенесен в 1917 году компанией Cadillac, но поначалу он был ножным.

 

Противотуманные фары используются в любом современном автомобиле. Они незаменимы при езде в плохих погодных условиях: тумане, дожде, снеговых осадках. Их конструктивная особенность заключается в направлении светового луча вниз, на полотно дороги.

 

Ходовые (дневные) огни – это внешние световые приборы, которые применяются для улучшения видимости в светлое время суток в качестве более экономичной замены ближнего света.