Как работают лазерные фары

Лазерные фары: современные автомобильные технологии и перспективы тюнинга

Еще каких-то 15 лет назад ксеноновые фары, работающие по технологии HID (High Intensity Discharge) xenon — разряда высокой интенсивности в колбе с ксеноном — устанавливались исключительно в премиальных авто представительского класса. Сегодня же, обзавестись подобной оптикой, включая усовершенствованные модели с механизмом переключения дальности света — так называемым, биксеноном — может владелец практически любого авто. Технологии стали доступнее, а комплект источников света — значительно дешевле.

Но прогресс не стоит на месте, и вот уже в серийных авто (опять же, пока премиального класса) появилась новая перспективная оптика — лазерные фары. Их принцип действия, какие существуют технологии у различных разработчиков, а также самый главные вопросы — когда вся эта красота подешевеет, и можно ли будет устанавливать подобные источники света в штатные места рядовых автомобилей — давайте и разберем.

Как это работает
По большому счету, правы инженеры Phillips (а оптикой различных поколений от этого известного производителя оснащен каждый третий автомобиль в мире), когда заявляют, что чисто лазерной оптики на сегодня не существует. То есть такой, в конструкции которой лазерный элемент выступал бы в качестве источника света.

Конечно, есть подобные лучи, видимые глазу и работающие в соответствующем спектре и с соответствующей длиной волны — помните, как в старом советском фильме “Гиперболоид инженера Гарина”. Но что касается современной автомобильной оптики последнего поколения, то в ней лазерные диоды играют роль не источника света, а источника энергии.

Упрощенно, принцип действия сводится к следующему. Однонаправленный (когерентный) лазерный луч, испускаемый светодиодом, с помощью комбинации зеркал и отражателей концентрируется на линзе, покрытой флуоресцентным составом.

Который, в свою очередь, поглощая энергию лазерного луча, интенсивно испускает фотоны — их мы видим в виде белого свечения.

Но кратная яркость и дальность освещения (у лазер-светодиодных фар она достигает 600 метров, у нынешних тиражных диодных, для сравнения, не превышает 300 метров) — далеко не главный параметр перспективной оптики. Многофункциональность такой фары — вот основной момент, за который владельцы эксклюзивных авто готовы выложить до 15 тысяч евро сверх базовой цены. Давайте посмотрим, что сегодня уже предлагают рынок и производители

Лазерная оптика в серийных авто

Первыми “иноваторами” в области лазерной оптики стали, конечно же, мейджоры — Ауди включила свои новейшие фары, сделанные по технологии Matrix Laser, в состав стандартного оборудования для мощного спорткара R8 LMX еще в 2014 году. И тогда же BMW предложила в качестве опции собственную эксклюзивную технологию Iconic Ligths для уже серийного футур-мобиля BMW i8. В этом году лазерной оптикой обзавелся и флагман баварских моторов — представительский BMW 7-ой серии.

Концерн Ауди начал разработку своих фар еще в 2012 году, объединив усилия с Bosch, OSRAM Licht AG и Институтом технологии Карлсруэ. Установив первый тиражный модуль на каждом из 99 выпущенных R8 два года назад, сегодня лаборатория Audi работает над следующим этапом — заменой всех LED-элементов в концепции Matrix Laser тысячами микрозеркал:

Фактически разбивая на пиксели отраженный лазерный луч, система этих микрозеркал, способных совершать до 5000 наклонов в секунду, дает просто огромные возможности “игры” со головным светом. Хотите — затемняйте область приближающейся встречной машины. Хотите — проецируйте на асфальт габариты автомобиля для уверенного прохождения узких мест и тоннелей. Или предупреждающие надписи на асфальте перед пешеходами, когда вы вдруг выныриваете из-за угла. Умная математика сделает за водителя все. И это при том, что по своим характеристикам яркость лазерных фар уже вплотную приближается к дневному свету — 5500 К против 6000 К, а максимальная дальность достигает 600 метров.

Что касается прямого конкурента — концерна BMW, то в реализации лазерных фар для нынешней линейки 7-ой серии, инженеры остановились пока на концепции совмещения лазерного модуля с матрицей из LED-источников последнего поколения. Что интересно, этот модуль — так же, как и для Audi — разработан OSRAM Licht AG.

Смотрится, конечно, очень красиво — баварцы, похоже, сумели найти лучший на сегодня дизайн фар головного освещения:

Но по сути конструкции модуля — ничего не изменилось с 2014 года. Все те же три лазерных диода с фосфорной накачкой мощностью 1,6 Вт каждый, система отражателей и линза с флуоресцентным составом. Плюс комплект осрамовских светодиодов для постоянного ближнего света, поворотников, адаптивного света и так далее. Характеристики почти такие же, что и Ауди — глубина до 600 метров и температура до 6000 К.

Ну а что же лидер Большой тройки? Mersedes в этой гонке лазерных технологий пока решил не участвовать, сконцентрировавшись на разработке матричных LED-фар, увеличив количество светодиодов в моделях уже 2017 года до 84. Индивидуальная настройка всей матрицы позволяет расширить до предела функциональные возможности головного света плюс использовать практически безграничные комбинации цветопередачи.

LightsLAB.ru
WhatsApp Viber +7-925-132-8085
E-mail: info@lightslab.ru

Наша страница на DRIVE2:

Комментарии 17

И это при том, что по своим характеристикам яркость лазерных фар уже вплотную приближается к дневному свету — 5500 К против 6000 К
дальше можно не читать

Если путаете люмены люксы ваты келвины то да лучше и не начинать ��

яркость лазерных фар уже вплотную приближается к дневному свету
вы сами не понимаете, что вы пишете 😎

Ауди были первыми в 2014 году. Хотя БМВ в 2011 году такие фары на концепте I8 показал и в 2014 году уже на серийной I8 опуионально предлагал. Когда у Ауди они стояли на несерийном гоночном болиде. Классаная инфа! Прям первые спустя три года, после минус первых или нулевых?

На каком гоночном болиде? R8 LMX это вполне серийная машина, версия, выпущенная в честь победы в Ле-Мане. Концепт концептом, но в серию BMW пошла уже после R8 LMX. Так что фактически, технически, именно Ауди стал первым серийным авто с такими фарами. А Вы уж, прежде чем слюной брызгать почем зря, загуглили бы хотя бы что за Ауди имеет в виду автор.

Вы, прежде чем слюной брызгать, вникайте в суть вопроса. БМВ представила концепт I8 с лазерными фарами в 2011 году, в 2014 году уже серийные машины с лазерными фарами пошли к клиенту. Первая машина с лазерными фарами у ауди — гоночный болид R18 E-Tron, а первая серийная машина — R8 LMX. Так вот R8 вышла в продажу после I8 от БМВ. Идите проверяйте информацию. И гуглите про Е-Трон, когда он выкатился. На нём лазерка была раньше, чем на R8, но позже, чем на I8. Напоминаю, БМВ выкатила концепт I8 с лазерками в 2011 году. До 2011 года на какой модели/концепте от Ауди были лазерные фары? Я, конечно, понимаю отбитость фанатов ауди и хорошую работу маркетологов их же. Но маразмом болеть не надо. Официально о разработке лазерных фар обе фирмы заявили в одно время примерно и нет инфы кто первый заявил. Но на машину лазерки первыми поставила БМВ и на первую серийную машину так же от БМВ лазерки поехали. Теперь жду что там предлагалась у Ауди в 2011 году.

Ну и вот пруф, что бы не было вопросов. Ауди преуспела только в своих дебютных высказываниях. Лучше бы на деле показывали.

denis1markov

На каком гоночном болиде? R8 LMX это вполне серийная машина, версия, выпущенная в честь победы в Ле-Мане. Концепт концептом, но в серию BMW пошла уже после R8 LMX. Так что фактически, технически, именно Ауди стал первым серийным авто с такими фарами. А Вы уж, прежде чем слюной брызгать почем зря, загуглили бы хотя бы что за Ауди имеет в виду автор.

Самое ржачное, как Ауди чешет про первенство и передовые технологии в светотехнике. А фанаты хавают. Но люди же не все глупые и не все забанены в гугле.
1986 год — Впервые в мире линзованная галогенная фара — БМВ Е32.
1991 год — Впервые в мире ксеноновая фара — БМВ Е32
1992 год — впервые в мире диоды в светотехнике — стоп сигналы на БМВ 3 серии Кабрио (Америка)
2001 год — диодные стоп сигналы БМВ Е46
2001 год — ангельские глазки БМВ Е39, задавшие тон стайлингу любых современных фар. С этого времени фары стали не просто элементом функционала, а так же подчеркивают харизму авто.
2004 год — ходовые огни диодные на Ауди А8 (ну наконец-то, хоть и не первые кто применил диод в светотехнике)
2006 год — полностью диодные фары Лексус 600h (ауди заявляет, что первыми были её R8, там же и Мерседес спорит с ними в этом направлении)
2011 год первые лазерные фары на концепте БМВ I8 (не серийная машина)
2014 год первая серийная машина с лазерными фарами БМВ I8, раньше, чем R8 LMX.

Я смотрю у ауди с технологиями всё ок, передовые технологии в виде линзованной фары 1986 года нормально используют по сей день. Ну а всё же, в 2011 году какая ауди с лазерной фарой была? М? Хотя даже в этой статье говорится, что Ауди только в 2012 году начали разработку. А у БМВ на год раньше уже был концепт с такими фарами. Забавно? Эти все вскукареки про передовые технологии Ауди мне напоминают ПЕРВЫЕ В МИРЕ ПАРКТРОНИКИ мерседеса W140 в 1995 году. Хотя их придумал немец Брухманн в 70ые, уже в 80ые их Тойота ставила на короллу и другие модели. В 1991 году БМВ на 7 серию (Е32) ставила вкруг и на 5 серию сзади (Е34) и на 3 серии (Е36) сзади. В 1992 году ауди так же ставила парктроники на свои модели Фау 8 (V8). Но первыми были S класс в 1995 году. Браво.

НОВЫЕ ЛАЗЕРНЫЕ ФАРЫ "убийцы КСЕНОНА и ДИОДОВ

Специалисты считают, что внедрение еще более экономичных и эффективных лазерных диодов станет следующим шагом в развитии автомобильной светотехники и в дальнейшем заменит ксеноновые лампы и существующие светодиоды.
Первым фары с лазерными диодами получил серийный гибридный спорткар BMW i8, который должен появиться в продаже в ближайшее время.

В чем же заключаются преимущества лазерного освещения? Все дело в специфических свойствах данного вида освещения, в корне отличающихся от солнечного света и разных видов искусственного. Благодаря тому что лазерное излучение монохромно и когерентно (волны имеют одинаковую длину и постоянную разность фаз), оно обеспечивает почти параллельный пучок света с интенсивностью в 1000 раз выше диодного. Таким образом, лазерные диоды производят световой поток 170 люменов на один ватт потребляемой мощности, тогда как обычные светодиоды — 100 люмен. Чтобы изначально производимый диодами голубоватый луч лазерного света был безопасен для других участников движения, его преобразуют в приятное для глаз человека яркое белое свечение посредством флюоресцентного материала.

Использование лазерных диодов в светотехнике принесет существенную экономию будущим моделям, поскольку энергопотребление у лазерных фар вдвое меньше, чем у диодных. Еще одним существенным преимуществом новой светотехники является ее компактность. При размере порядка 10 микрон (в 100 раз меньше ныне используемых светодиодов) лазерные диоды позволяют сделать автомобильные фары миниатюрнее без потери эффективности. Скорее всего, в будущем размеры головной оптики будут гораздо компактнее. И при этом они смогут сделать обычные фары не такими глубокими, а также наверняка воспользуются возможностью вписывать светотехнику в разнообразные дизайны. Каждый светящийся элемент будет в сотни раз более миниатюрным, нежели светодиодная ячейка, что открывает совершенно новые возможности для их интеграции в автомобиль. Кто знает, что придет в голову дизайнерам? Может, вдесятеро меньшие фары, или превращение их в единую узкую полосу вдоль капота? Тем более что использование новых фар позволит использовать все современные технологии, связанные с этой важной деталью автомобиля – такое, как вращение для адаптивной подсветки во время поворотов, антиослепляющие и другие решения.

Некоторые читатели, одаренные богатым воображением, могут представить себе стильный новый авто, мчащийся по трассе и лазерами испепеляющий препятствия впереди… По счастью, все далеко не столь грозно. Непосредственно лазерный луч и не будет попадать на дорогу: он должен насыщать энергией флуоресцентный фосфорсодержащий материал внутри фары, который будет испускать белый свет, оптимальный для использования в условиях дорожного движения, достаточно яркий, но совершенно безопасный и для препятствий, и для других водителей и пешеходов. При том что энергопотребление фары будет более чем вдвое ниже, чем у обычной на светодиодах, яркость ее будет на много превосходящей сегодняшние аналоги.

Разработчики обещают, что мы увидим новинку в деле уже через год с небольшим – на серийных автомобилях, созданных на базе концепта BMW i8. Их производство уже началось в конце 2012г., так что ждать осталось точной китайской копии, за смешные деньги совсем не долго.

Информация собрана по частям с разных источников.

Друзья светите на дорогу, а не в глаза таких же как Вы водителей!

Как работают лазерные фары, плюсы и минусы современной оптики в авто

К источникам света головных прожекторов автомобиля предъявляется масса требований, во многом противоречивых. Это и дальность освещения, и безопасность для встречных водителей, и экономичность по потребляемой мощности, и низкая цена. Отсюда появляется разнообразие принципов преобразования электрической энергии в видимый свет.

Здесь уходящие в прошлое лампы накаливания (галогенки), газоразрядные источники (ксенон), светодиоды и даже лазеры.

Последние обладают заметным преимуществом по эффективности – теоретически лазер является самым экономичным излучателем, поскольку светит строго на одной длине волны, не отвлекаясь в невидимые глазом паразитные диапазоны. Но реально всё очень непросто.

Какие фары называются лазерными

Невозможно использовать лазерный луч для прямого освещения дороги. Это связано именно с самим принципом его работы.

Лазеры создают строго монохромное излучение, то есть генерируют высокочастотные электромагнитные колебания на одной дискретной волне. Причем еще и фазированные, в физике это называют когерентным излучением.

Человек воспринимает это как четко определенный цвет, если конечно прибор генерирует в видимом диапазоне. Бывают лучи выше и ниже по частоте, зрением в инфракрасном или рентгеновском спектре мы не обладаем.

Для создания привычного белого света энергию лазерного луча приходится преобразовывать, то есть в таких фарах лазер – лишь источник электромагнитной энергии, а не осветитель непосредственно. Никакие «гиперболоиды» темноту не прорезают.

Как они работают и светят

В реальных конструкциях, давно производящихся серийно, когерентное излучение энергетически накачивает специальные вещества, которые способны принимать излучение одной длины волны, передавая его наружу в ином спектре — это люминофоры.

Далее полученный белый свет можно разными способами сфокусировать, создать световой пучок, который и осветит дорогу.

За счет экономного использования энергии в первичном излучателе мощность можно поднять без потерь на тепловой диапазон. В результате дальнобойность фары намного возрастает.

Даже самые первые серийные образцы легко освещали рубеж в 600 метров от автомобиля в режиме дальнего света. Появились и иные возможности, все определяется конструктивом, который непрерывно развивается.

Устройство

Уже существует минимум два поколения лазерных фар. Первое представляет собой простую (относительно) подмену источника излучения на комбинацию набора твердотельных лазеров и люминофорного кристалла.

Свет исходит в систему отражения и фокусировки, после чего отправляется освещать дорогу. Так выполнен прожектор дальнего света. Кроме него в корпусе фары расположены обычные светодиодные блоки ближнего и противотуманного света.

Второе поколение располагает свойством адаптации. Для этого применено не одно зеркало, а множество более мелких, пиксельных.

Коммутируя их при помощи электронного блока, можно заставлять луч реагировать на дорожную обстановку, выделять важные объекты или выводить из освещения встречные автомобили, предотвращая ослепление.

Матричный принцип тот же, что и в соответствующих светодиодных головных источниках. Развитие идет по пути роста количества как излучающих твердотельных лазеров, так и элементов формирующей матрицы.

Плюсы и минусы лазерных фар

При использовании фар с лазерным источником дальнего света потребитель получает множество положительных и заметных изменений при единственном недостатке:

• возрастает яркость, а значит и дальнобойность головного освещения;
• потребляемая мощность не изменится, но использоваться эта энергия будет не на бесполезный нагрев в инфракрасном диапазоне, а исключительно для подсветки дороги на многие сотни метров;
• появляется возможность четко управлять распределением светового пучка по зонам, интенсивно подсвечивать обочину, дорожные знаки, пешеходов, при этом блокировать ослепление встречного транспорта;
• наиболее продвинутые источники способны выводить на дорожное полотно многоцветную картинку с полезной информацией, вплоть до графического представления.

Минус один – очень высокая цена. На серийных автомобилях эта опция обходится от десятка тысяч долларов и выше.

Соответственно цена приобретения новых фар, например, после ДТП, будет для многих неприемлемой. Впрочем, то же было с ксеноном и светодиодами. Цена снижается при массовом изготовлении.

Установка лазерных линз в фары авто

В продаже имеются линзовые модули для монтажа в серийные фары. Обычно они состоят из светодиодных блоков ближнего и противотуманного света, а также LED и лазерных блоков для дальнего.

Фокусировка осуществляется имеющейся в составе линзой, то есть рефлектор штатной фары не используется, что облегчает монтаж.

Установка состоит в разборе фары и переделки крепления имеющихся в её составе линзовых модулей под новый лазерный блок.

Важно обеспечить регулировку фары в нужном диапазоне, отвод тепла от модулей и лазеров, а также герметичность конструкции и правильность подключения.

Отсюда желательность проведения работы в специализированной мастерской по автосвету. Там лучше решат задачи по выбору модуля под конкретную машину, правильному и надежному монтажу в корпуса фар, а также грамотно и безопасно проделают электрические соединения и коммутацию.

Завершается процедура регулировкой пучков света ближнего и дальнего лучей.

Устройство и принцип работы лазерных фар

Высокие технологии в автомобилестроении внедряются постоянно. Автомобильная светотехника также не стоит на месте. На смену светодиодным, ксеноновым и биксеноновым источникам света пришли лазерные фары. Не многие автопроизводители могут похвастаться подобными технологиями, но уже ясно, что это будущее автомобильного освещения.

Что такое лазерные фары

Впервые новая технология была представлена в концепте BMW i8 в 2011 году. Уже через несколько лет в 2014 году модель пошла в серийное производство. Это был тот случай, когда прототип стал полноценным серийным суперкаром.

Разработкой вместе с производителями занимаются и ведущие компании в производстве автомобильного освещения: Bosch, Philips, Hella, Valeo и Osram.

Это сложная система с электронной начинкой, создающая мощный лазерный луч. Система включается на скорости свыше 60 км/ч, когда автомобиль двигается вне городской черты. В городе работает обычное освещение.

Как устроены лазерные фары

Свет лазерных фар принципиально отличается от дневного или любого другого искусственного источника. Получаемый луч когерентный и монохромный. Это значит, что он имеет постоянную длину волны и одинаковую разность фаз. В чистом виде он представляет собой точечный пучок света, который в 1 000 раз интенсивнее диодного света. Лазерный луч дает поток света мощностью в 170 люменов, против 100 люменов от светодиодов.

Изначально луч имеет голубой цвет. Чтобы получить яркий белый свет, он проходит через специальное люминофорное покрытие. Оно рассеивает направленный лазерный пучок, образуя мощный световой поток.

Лазерные источники света не только мощнее, но и вдвое экономичнее светодиодных. А сами фары намного меньше и компактнее привычных конструкций.

Если брать во внимание технологию BMW, то в качестве флуоресцентного рассеивающего материала выступает кубический элемент, заполненный желтым фосфором. Голубой луч проходит через элемент и получается яркое излучение белого света. Желтый фосфор образует свет с температурой 5 500 К, что максимально приближено к привычному для нас дневному свету. Такое освещение не напрягает глаза. Специальный отражатель концентрирует до 99,95% светового потока в нужном месте перед автомобилем.

Дальний свет “бьет” до 600 метров. Другие же варианты ксеноновых, диодных или галогенных фар показывают дальность не больше 300 метров, а в среднем и вовсе 200 метров.

Мы часто связываем лазер с чем-то ослепительным и ярким. Может показаться, что такое освещение будет ослеплять людей и движущиеся навстречу автомобили. Это совсем не так. Испускаемый поток не ослепляет других водителей. Кроме того, такое освещение можно назвать «умным» светом. Лазерная фара анализирует дорожную ситуацию, подсвечивая только те области, которые необходимы. Разработчики уверены, что в недалеком будущем светотехника автомобиля будет распознавать препятствия (например, диких животных) и предупреждать водителя или брать управление тормозной системой под свой контроль.

Лазерные фары разных производителей

На сегодняшний день данную технологию активно внедряют два автогиганта: BMW и AUDI.

В BMW i8 две фары, каждая из которых имеет по три лазерных элемента. Пучок проходит через элемент с желтым фосфором и систему отражателей. На дорогу свет попадает в рассеянном виде.

Каждая лазерная фара от Audi имеет по четыре лазерных элемента с диаметром сечения 300 микрометров. Длина волны каждого диода составляет 450 нм. Глубина исходящего дальнего света порядка 500 метров.

Преимущества и недостатки

• мощный свет, который не напрягает глаза и не вызывает их усталости;
• интенсивность освещения намного сильнее, чем, например, светодиодного или галогенового. Длина – до 600 метров;
• не ослепляет встречных водителей, подсвечивая только ту область, которую нужно;
• потребляют в два раза меньше энергии;
• компактный размер.

Среди минусов можно назвать только один – высокая стоимость. А к стоимости самой фары стоит еще добавить периодическое обслуживание и настройку.