Адаптивный свет фар – Адаптивные фары: что это, как работают, плюсы и минусы — Официальная продажа грузовиков MAN и Mercedes, а также полуприцепов Wielton и Shmitz по России

Содержание

Адаптивный головной свет: история, настоящее, будущее

Как сделать, чтобы фары автомобиля, во-первых, всегда светили туда, куда он едет, и во-вторых, при этом не слепили других водителей? На этот вопрос инженеры пытаются ответить уже почти сотню лет. Простота идеи компенсируется сложностью ее реализации.

Адаптивный свет

Чтобы фары светили куда надо

Сначала разберемся с первой частью проблемы. Самым ранним техническим решением, призванным направить свет фар в повороты, а не на обочины, стали поворотные фары, имеющие механическую связь с рулевым управлением, — логичное, в общем, решение. Одним из первых таких автомобилей был американский Willys-Knight 70A Touring 1928 года с третьей дополнительной фарой перед решеткой радиатора, закрепленной на травéрсе, соединенной с рулевым механизмом.

Другое, более оригинальное решение было применено в 1935 году на мелкосерийной чехословацкой Tatra 77А: рефлектор третьей, центральной фары мог поворачиваться при помощи хитроумной электромагнитной системы.

Вообще, Tatra 77A уникальный автомобиль, заслуживающий отдельного обзора: обтекаемый кузов (Cx=0,212), заднемоторная компоновка, атмосферный 3,4-литровый V8 из магниевого сплава с верхним расположением клапанов, киль-плавник на крыше сзади.

Параллельно с работой над экзотическими поворотными фарами инженеры автомобильных компаний по всему миру решали и более простую задачу: сделать так, чтобы фары светили в одинаковом направлении независимо от загрузки автомобиля. Так, на Citroёn 2CV в 1948 году появился ручной корректор фар, на Panhard Dyna Z в 1954 году — автоматический. Начиная с семидесятых годов корректоры фар стали обязательными для автомобилей в Германии и ряде других стран Западной Европы. А вот усложняющие конструкцию автомобиля поворотные фары так и остались экзотикой на несколько десятков лет.

В 1967-м более сложная система поворотных фар была представлена французами на обновленной версии Citroёn DS. Благодаря механической связи с подвеской автомобиля фары не только поворачивались вправо или влево, но и меняли свой наклон относительно горизонтальной оси в зависимости от положения колес относительно кузова.

Хитрые поворотные фары Citroёn затем устанавливал как на следующие версии DS (например, на DS21 1972 года — на фото), так и на другие свои модели, скажем, на футуристическое купе SM.

Впрочем, с развитием электроники идея поворотных фар вышла на новый виток развития. Одним из пионеров стала Hella, выпустившая в 2003 году систему Dynamic Bend lighting. Основываясь на показаниях датчика поворота рулевого колеса, система поворачивала прожекторы фар при помощи электромоторов.

Технически реализовано это было следующим образом: линзованный прожектор фары был установлен на раму, поворачивающуюся относительно вертикальной оси в диапазоне +/‒15 градусов — этого достаточно для эффективной работы в поворотах радиусом до 200 метров. Например, при входе в поворот радиусом 190 метров зона, освещенная стандартными фарами ближнего света, составляет около 30 метров. Новая технология увеличила этот показатель до 55 метров.

Вот так выглядит схема фары Dynamic Bend lighting на Opel Signum 2003 года. Цифрой 1 здесь обозначен поворотный би-ксеноновый модуль, 2 — виражная фара, 3 — модуль светоотдачи, 4 — управляющий модуль, 5 — блок розжига.

А вот так — собственно поворотный модуль.

Таким образом, водитель получил возможность лучше видеть траекторию движения и больше времени для объезда препятствия или торможения в случае необходимости. Но и это еще не всё: система от Hella учитывала и скорость движения — скорость поворота фар на высокой скорости была выше, а на низкой они двигались медленнее.

А что же с ситуацией, когда водитель включил поворотник или стоит на светофоре с повернутыми колесами? В Hella подумали и об этом — в таком режиме система светила и за поворот, и прямо!

Помимо Opel Signum, такие фары устанавливались на A8 (в модификации D3).

Чтобы не слепили встречку (но при этом все равно могли заглядывать за поворот)

Смысл систем изменения положения фар заключается в том, чтобы обеспечить водителю лучшую видимость. Вместе с тем развитие технологий, а именно появление линзованных прожекторов и более мощных источников света, в том числе HID, или газоразрядных ламп (так называемый «ксенон»), увеличили риск ослепления встречных водителей мощным лучом света. Научно доказано, что после однократного ослепления дальним светом зрение водителя восстанавливается полностью лишь через 48 часов. Очевидно, что подобное негативно влияет на безопасность движения. Причем вопрос этот настолько актуален, что, к примеру, в Великобритании даже появилась инициативная группа Glaremare, продвигающая идею законодательного ограничения яркости фар.

Классическим решением этой проблемы всегда считалось переключение с яркого дальнего света на менее эффективный, но не слепящий ближний. В том числе переключение автоматическое: первые фоторезисторные системы были представлены в 1952-м компанией General Motors на новых моделях Cadillac, Buick и Oldsmobile (система называлась Autronic Eye). К началу двухтысячных наибольшее распространение получили системы, основанные на камерах со светочувствительными КМОП-матрицами.

Видите странный предмет, напоминающий фонарь, на торпедо между рулем и лобовым стеклом этого великолепного Cadillac Coupe deVille 1955 года? Это датчик освещенности Autronic Eye. К нему прилагался еще блок усилителя размером с крупный автомобильный аккумулятор, располагавшийся в районе заднего сиденья, и несколько других компонентов.

Вместе с тем в плохих погодных условиях от водителя все равно требовалось включать дополнительные противотуманные фары. То есть такие автоматические системы нельзя было назвать технически изящным решением проблемы безопасного движения в условиях недостаточной видимости.

Таким решением стала разработанная инженерами Hella в 2006 году система AFS (Advanced Front Lighting System). В ее основу легла технология проекционного типа, получившая фирменное обозначение Vario. Впервые он был реализован в версии VarioX, где «X» обозначает ксеноновый источник света; позднее появился VarioLED — со светодиодным источником.

Модуль VarioX выглядит вот так. Цифрой 1 обозначен цилиндр, изменяющий световой пучок. А вот тут драйвовчанин Berryman разбирает модуль с пристрастием.

Принцип работы следующий: между источником света (изначально — HID-лампой) и линзой располагается цилиндр, вращающийся вокруг продольной оси при помощи шагового электродвигателя. Внешняя поверхность цилиндра имеет переменную форму, что позволяет видоизменять световой пучок.

На скорости до 55 км/ч, пучок имеет четко выраженную и недалеко расположенную горизонтальную границу, чтобы не слепить других водителей. Расширенная форма пучка перед автомобилем позволяет лучше замечать пешеходов и велосипедистов.

Загородный свет включается в диапазоне 55–100 км/ч — это аналог традиционного ближнего света с тем отличием, что проекционный модуль генерирует асимметричный световой пучок, чтобы не слепить встречный поток. Граница светового пучка поднимается чуть выше, чем в городе, — для лучшей видимости. При разгоне выше 100 км/ч — в скоростном режиме — модуль обеспечивает необходимый световой пучок для прямолинейной езды и поворотов на высокой скорости.

Первые фары с AFS были штатно установлены на Mercedes E-Класс 2006-го и Opel Insignia 2008-го модельного года (на фото).

Дальний свет принципиально не отличается от такового на традиционных фарах с HID-лампой и линзовым пакетом, но не требует от водителя никаких действий для переключения в скоростной или загородный режим для предотвращения ослепления встречных автомобилей. На помощь тут приходит штатный датчик освещенности, размещенный на обратной стороне салонного зеркала заднего вида.

В плохих погодных условиях, ориентируясь на показания штатного датчика дождя и работу дворников, если те включены более двух минут подряд, система адаптирует световой пучок таким образом, чтобы рассеивание луча в каплях воды или снеге не слепило водителя. То есть затемняет участок непосредственно перед автомобилем.

Само собой, проекционный модуль, так же как и в системах Dynamic Bend, размещается в поворотной раме, что позволяет сочетать изменение формы светового пучка с поворотом фар на угол до 15 градусов в каждую сторону.

Несмотря на кажущуюся безупречность системы AFS, инженеры Hella изначально учитывали ее ограничения. Так, датчик дождя нельзя считать полноценным определителем погоды, потому что он не может отличить дождь от, например, брызг из-под колес другого автомобиля. Было очевидно, что только оптический сенсор может помочь определить снижение контрастности, характерное для условий недостаточной видимости.

В 2009 году изящество и функциональность системы AFS были дополнены оптической цифровой камерой с блоком обработки изображения. Принцип работы следующий: размещенная на лобовом стекле камера распознает встречные и попутные автомобили на дистанции до 850 метров. На основе этой информации динамически корректируется световой пучок. Помимо детекции других автомобилей, камера определяет и профиль дороги, помогая изменять вертикальное положение светового пучка на подъемах и спусках.

Впервые система AFS с камерой была установлена на Mercedes-Benz E-класса 2009 года (W212).

Использование управляющего проекционным модулем высокопроизводительного процессора, распознающего другие транспортные средства, позволяет оптимизировать работу дальнего света и предотвратить ослепление встречных водителей. Каким образом?

Световой пучок просто генерируется так, что в нем не засвечивается сектор (максимум — на 1 люкс), в котором находится встречный автомобиль. Образуется своего рода световой туннель, причем его формирование происходит динамически с учетом передвижений встречного/попутного автомобиля.

Добро пожаловать в эпоху светодиодов

В 2010 году система AFS была усовершенствована — вместо газоразрядных ламп были впервые применены светодиоды. Данная система была установлена на Audi A8. А в 2013-м электронно-механическая система AFS уступила место полностью электронной системе без подвижных элементов с аналогичным функционалом. Это стало возможным благодаря применению пяти рефлекторов и 25 светодиодов (по пять на чип/рефлектор). Каждый из светодиодов контролировался индивидуально и предназначался для освещения определенного сегмента дороги, причем их можно было не только включать и выключать, но и затемнять.

Вот она, первая серийная реализация LED Matrix для Audi A8 2013 года.

Просто отключая те или иные чипы или меняя уровень яркости (от 0 до 100 %), эта система позволяла распознавать одновременно до восьми объектов на дороге и динамически менять форму и интенсивность светового пучка. Таким образом, разработанная инженерами Hella система стала еще более функциональной.

Следующим ключевым этапом в развитии систем адаптивного головного света стала так называемая матричная система HD84, созданная в Hella совместно с Daimler AG и впервые представленная на Mercedes-Benz E-Класса W213 в 2016 году. Роль источника света в этой системе отведена специальному трехстрочному блоку из 84 светодиодов (на каждую фару).

Примечательно, что при разработке этих фар впервые была применена силиконовая линза — она способна выдерживать высочайший уровень яркости и позволяет достигать большей точности при производстве, чем традиционная оптика.

Ключевые принципы работы этой системы остались теми же: динамическая адаптация светового пучка в соответствии с трафиком, погодой и дорожными условиями. На свободной дороге вы все так же получаете максимум видимости и освещенности. Сегменты светового пучка, в которых обнаруживаются встречные или попутные автомобили, автоматически отключаются за доли секунды. Система способна отслеживать движение нескольких автомобилей одновременно.

Новая система контроля погодных условий снижает уровень отражений во время дождя, уменьшая яркость конкретных светодиодов. И еще один важный факт: матричная система HD84 стала первой полностью электронной динамической системой поворотного света в мире.

Настоящее и будущее: матричные фары с лазерным дальним светом и жидкокристаллические фары

В 2018 году компания Hella представила еще одну разработку, снова воплощенную на новом флагманском седане Audi A8 (да, и снова Audi A8!). Помимо того что в каждой фаре размещается двухстрочный источник света на 32 светодиода, фары дополнены и лазерными источниками света, которые включаются после достижения 70 км/ч, позволяя водителю различать объекты на дистанции до 600 метров — вдвое дальше по сравнению со светодиодным дальним светом.

Эта технология лазерных источников света носит название LARP – Laser Activated Remote Phosphor, то есть активирующийся лазером люминофор. Иногда эту технологию также называют «фазерной» (от фосфор+лазер). Уровень яркости таких источников света гораздо выше, чем у светодиодов. Владельцы новой Audi A8 (на фото) могут убедиться.

При этом Hella не останавливается на достигнутом. В настоящий момент в компании разработаны жидкокристаллические фары — это настоящий прорыв в области автомобильных систем головного света. Источником света тут является модуль из 25 высокомощных светодиодов, расположенных в три ряда. Между ним и проекционной линзой находится жидкокристаллический дисплей с разрешением в 100×300 пикселей с возможностью изменения цвета и яркости каждого отдельного пикселя.

Если вы с нами с самого начала этого блога, то наверняка уже видели ролик — мы публиковали его в нашем посте об истории автомобильного света.

Полученная при помощи видеокамеры и оптических датчиков скорости и расстояния (лидаров) информация обрабатывается микропроцессором, после чего попадает в блок управления, генерирующий до 60 команд регулировки пикселей в секунду по каждому отдельному пикселю. Фактически в этих фарах все зависит от программного обеспечения. Инженерам это дает практически неограниченную свободу действий. Например, помимо моментальной адаптации системы головного света к дорожным условиям, прямо на дорожное покрытие можно будет проецировать траекторию наилучшего вхождения в поворот в виде стрелок-указателей. А в новом Volkswagen Touareg, представленном этой весной, наша система IQ.Light — LED matrix headlamps (уже 128 светодиодов) научилась спасать от ослепления не только встречные и впереди идущие машины, но и собственного водителя: перед попаданием света фар на дорожные знаки видеокамера автомобиля посылает в систему освещения сигнал о временном снижении яркости светодиодов. Больше того, высокоточная система позволяет нивелировать даже свет, отражаемый от мокрой поверхности дороги.

Безопасное настоящее и еще более безопасное будущее — вот то, над чем в компании Hella работают не покладая рук уже 119 лет.

Будем рады ответить на все вопросы о системах адаптивного головного света — и ждем ваших комментариев!

К списку новостей

autogoda.ru

Блуждающая тень: адаптивный дальний свет

«И простер Моисей руку свою на море… и расступились воды» — эти строки из Писания вспомнились мне, когда мощнейший поток ксенонового света на моих глазах разделился надвое, бережно огибая оставшийся в тени встречный автомобиль…

Пример: Volkswagen Touareg

В номере «Популярной механики» за июль был напечатан репортаж из технического центра немецкой компании Hella, передового производителя автомобильной оптики. Упоминался там и Volkswagen Touareg новогопоколения — первый серийный автомобиль, который оснащается интеллектуальной системой дальнего света Dynamic Light Assist. Мы не могли упустить шанс испытать эту систему на реальных российских дорогах — очень уж невероятной она показалась при первом знакомстве.

Напомним, как работает DLA. У основания внутрисалонного зеркала нашего Touareg скрывается монохромная видеокамера с высокочувствительной матрицей. Она постоянно следит за дорогой, выслеживая источники света. О переключателе режимов освещения на Touareg можно забыть. По интерференции света камера отличает уличные фонари от габаритных огней и фар автомобилей. Если фонари в наличии — значит, мы находимся в населенном пункте и компьютер может переключить фары на ближний свет. На дорогах без искусственного освещения автоматически включается дальний. Самое интересное начинается, когда на неосвещенной дороге мы встречаем другую машину. Ксеноновая фара работает по принципу проектора, в котором роль пленки выполняет вращающаяся шторка. Мысленно разделите фару вертикальной чертой на две части. С внешней стороны шторка не препятствует прохождению света. Эта часть фары всегда светит дальним светом. Световой поток с внутренней стороны (ближе к решетке радиатора) проходит через шторку, высота которой регулируется. Эта часть фары светит ближним светом, граница которого приближается или удаляется по сигналу компьютера. Наконец, каждая фара может поворачиваться вправо или влево, как на системах с адаптивным освещением поворотов. Когда трасса впереди свободна, Touareg «сводит глаза к носу». Внешние части световых потоков сводятся, заливая дорогу ровным дальним светом. Все меняется, когда камера обнаруживает огни встречного (или попутного) автомобиля. Компьютер разводит фары так, чтобы полосы дальнего света прошли по сторонам от машины, которая оказывается в зоне действия ближнего света. Система в реальном времени управляет шторками, чтобы ближний свет освещал всю дорогу до встречного авто, но не слепил его водителя.

Собираем проклятия

Скрепя сердце, мысленно тысячу раз извинившись перед несчастными водителями, которых нам, возможно, предстоит ослепить, мы выехали на трассу с включенным дальним светом. Тест был очень простым: нам предстояло проехать по неосвещенной загородной дороге и посчитать, сколько раз нам посигналят дальним светом фар (или возмущенно загудят).

За всю поездку встречные водители «моргали» лишь дважды. Оба раза машина приближалась из-за холма, и сигнал был превентивным: водитель видел освещенные деревья по обочинам и предупреждал нас о необходимости переключиться на ближний. Войдя в поле зрения камер, сосед по трассе вмиг переставал волноваться: он был уверен, что мы переключились на ближний свет. Мы же, напротив, наблюдали трассу, освещенную дальним светом. Деревья, дорожные знаки, припаркованные автомобили и, что особенно важно, пешеходы по‑прежнему были ярко освещены. И лишь за встречным автомобилем тянулась узкая полоска тени.

Скорее всего, никто из встречных или попутных водителей не заподозрил, что фары на нашем Touareg работают не так, как обычный ксенон. Ведь время реакции сервоприводов на сигнал камеры составляет всего 350 мс. Лишь самые внимательные могли бы заметить, что обочины рядом с их машиной освещены необычно ярко. Для нас же разница была очевидна: постоянный дальний свет позволяет ехать быстрее, увереннее, безопаснее.

Монохромная камера, управляющая фарами, используется и другими системами автомобиля. Вместе с радарами она помогает определить расстояние до впередиидущей машины. Адаптивный круиз-контроль автоматически регулирует скорость движения, поддерживая заданную дистанцию в потоке. Система не только тормозит двигателем, но и воздействует на тормоза вплоть до полной остановки автомобиля. Если компьютер распознает аварийную ситуацию, срабатывают преднатяжители ремней безопасности, закрываются окна и люк. Кроме того, камера следит за соблюдением дорожной разметки. Если автомобиль уходит со своей полосы, компьютер предупреждает водителя с помощью вибромоторчика, встроенного в руль.

От первого лица

Cергей Апресов, главный редактор

Немецкие автомобили вызывают у меня смешанные чувства. Вот, к примеру, Volkswagen Touareg просто потрясающе управляется на трассе. Такой остроты в реакциях, стабильности на прямой и в поворотах порой не ожидаешь и от легковых автомобилей, не то что от внедорожника массой более 2 т. По немецкому автобану я бы мчал на такой машине со скоростью не меньше 230 км/ч и чувствовал бы себя королем дороги. Проблема в том, что в России автобанов нет. Спортивная острота руля, кошачья цепкость в поворотах, железобетонная устойчивость к кренам дается ценой жесткой подвески. Да, можно переключить регулируемые амортизаторы в режим «комфорт», и все равно кинематика, пружины, соединения останутся по‑немецки суровыми. Лично я не люблю пересчитывать пятой точкой все выбоины ради удовольствия прохватить километр с ветерком по редкому гладкому участку трассы. Поэтому дома я бы предпочел передвигаться на более комфорт ном автомобиле, а Volkswagen взять напрокат в краю пива и сосисок. Но это, как говорят блогеры, ИМХО — всего лишь мое скромное мнение.

Дмитрий Мамонтов, редактор

Когда-то я ездил на стареньком Volkswagen Golf и был им очень доволен. Поэтому я многого ожидал от тест-драйва внедорожника легендарной марки. Тем более что снаружи он очень напоминает «Гольф», только побольше. Сажусь в кресло, настраиваю — все вполне удобно. Вставляю ключи поворачиваю его влево… или вправо. Машина

заводится при повороте ключа в любую сторону, хотя смысл этого остался для меня непонятным.

Поездка оставила неоднозначные впечатления — с одной стороны, я сторонник не «драйва», а спокойной езды. С другой стороны, педаль газа довольно сильно задемпфирована (возможно, я просто не успел адаптироваться). А вот что определенно не понравилось — так это климат-контроль: теплый воздух появился на выходе дефлекторов минут через 20 езды по зимней Москве…

Витас Черняускас, фоторедактор

Автомобильное противостояние Востока и Запада давно стало притчей во языцех. В активе японцев прогрессивные технологии и фиксированные комплектации с «полным» фаршем, порой по весьма привлекательной цене. «Немцы» же — это традиции, по‑спортивному отточенная управляемость и возможность выбрать лишь те опции, которые нужны. Приверженность немецким маркам в среде автолюбителей ассоциируется с определенным статусом, зрелой жизненной позицией, вниманием к качеству. Но как узнать, что это не навязанный временем стереотип? Японские и корейские внедорожники генерируют вау-эффект: их многочисленное дополнительное оборудование — это шоу технологических изысков. А вот Touareg не вызвал особых эмоций. В голове человека, не воспитанного на почитании 600-го «Мерседеса», не укладывается, что большой внедорожник может существовать в комплектации без CD-проигрывателя или hands-free. Заказать «немца» с «полным фаршем» вряд ли удастся — ценовая политика на такой вариант явно не рассчитана. «Немец» — всегда компромисс. Выходит, что можно упиваться своим зрелым отношением к автомобилю как к средству передвижения из пункта «А» в пункт «Б». А можно просто вспомнить, что «имидж — ничто», и заказать «японца» с камерами, телевизором и навигацией в базе.

Берегись, Запад, Восток наступает!

Статья опубликована в журнале «Популярная механика» (№2, Февраль 2011).

www.popmech.ru

Умные фары: как работает адаптивный свет

Технологии, используемые в автомобильных осветительных приборах, развиваются бурными темпами. Еще недавно бал правили галогенные лампы, а сегодня уже и ксенон не является синонимом мощности светового луча: светодиодные фары светят лучше. При этом светодиоды позволили внедрить технологию умного освещения, которая обеспечивает отличную видимость в темное время суток и при этом не слепит водителей встречных машин

текст: Станислав Шустицкий / фото: Valeo / 02.04.2019

ФАРЫ. ХОРОШИЕ И РАЗНЫЕ

В последние годы автопроизводители активно внедрют в свои модели системы адаптивного освещения. Начало было положено системой фиксированного освещения поворота: при включении указателя поворота или при начале маневра на автомобиле со стороны поворота включался дополнительный источник света, освещающий изгиб дороги под углом 40°. Дальнейшим развитием данной системы стала технология динамического освещения: при повороте руляона обеспечивала синхронный поворот модуля фары на 15° во внешнюю сторону и на 8° в сторону внутреннюю. Но все это уже вчерашний день — сегодня автоконцерны предлагают интеллектуальные системы адаптивного освещения Adaptive Front Lighting System со светодиодными модулями.

Так, на магистрали водитель может использовать только дальний свет — при обнаружении попутного или встречного автомобиля камера передаст сигнал в блок управления фарами, который оптимизирует световой поток так, чтобы не ослеплять других участников движения. При движении по второстепенным дорогам на скорости от 55 до 100 км/ч активируется режим асимметричного распределения светового пучка, обеспечивающий хорошую освещенность, но препятствующий ослеплению водителей встречных автомобилей. Также в арсенале Adaptive Front Lighting System варианты света для неблагоприятных погодных условий, настройки светового пучка для движения в жилых кварталах, свет, адаптирующийся к условиям парковок…

Блок управления анализирует ситуацию и выключает соответствующий сектор светодиодов.

«Умный» свет фар в условиях города.

В условиях тумана оптимизируется и форма, и мощность луча.

СВЕТИТ, НО НЕ СЛЕПИТ

В 2016 году компания Valeo предложила для Audi A3 концепцию не ослепляющего дальнего света Adaptive Driving Beam (ADB), заключающуюся в адаптации светового пятна в соответствии с дорожными условиями, а недавно представленная технология Valeo Matrix Beam, предназначенная для рынка запасных частей, стала развитием концепции ADB. Принцип технологии заключается в том, что в блоке фары используются светодиодные сегменты, каждый из которых управляется собственной микросхемой. Контроль дорожной ситуации ведет видеокамера, установленная в автомобиле, а блок управления фарами головного света может отключать отдельные сегменты фар, которые могут создать неудобства водителям автомобилей встречного или попутного направления. Водитель автомобиля с такими фарами постоянно имеет в зоне видимости хорошо освещенный участок дороги. При этом оптимизируется не только профиль светового пучка, но и его мощность.

5koleso.ru

i — Умные фары: как работает адаптивный свет

ФАРЫ. ХОРОШИЕ И РАЗНЫЕ

Блок управления анализирует ситуацию и выключает соответствующий сектор светодиодов.

«Умный» свет фар в условиях города.

В условиях тумана оптимизируется и форма, и мощность луча.

СВЕТИТ, НО НЕ СЛЕПИТ

5koleso.ru

www.audi-club.ru

Адаптивный свет в автомобиле. Принцип работы и возможности

Адаптивный свет… Кажется, что это понятие пришло в автомобильный мир только вчера. Редко встретишь люксовую модель, не оборудованную этим ноу-хау. Да и бюджетников с системой адаптивного освещения уже полным-полно. Каждый производитель называет эту систему по-разному, но суть одна: заставить световой поток реагировать на целую кучу внешних факторов, начиная от поворота руля, и заканчивая дождём или снегопадом. На самом деле, работы над управляемым светом ведутся уже более 80 лет.

Зачем кривить лучом: задачи адаптивного освещения

От хорошего и правильно настроенного головного света в огромной мере зависит безопасность движения в тёмное время суток. И с этим поспорить трудно. Попробуйте разогнать машину с «косоглазыми» фарами хотя бы до сотни, и вы все поймёте. Не нужен даже горный серпантин, достаточно среднестатистической дороги в глубинке, где яма на яме. К этому прибавить неадекватно настроенный колхозный ксенон у водителей встречных восьмёрок и приор, словом, без хорошего света — никуда.

Одной яркости света иногда бывает мало

Но яркости и настройки фар часто бывает недостаточно. Даже самый яркий свет не поможет в том случае, когда мы сворачиваем с главной на тёмный просёлок. Законы физики никто не отменял и световой поток изогнуться не может. Фары светят только прямо, а хорошо бы заглянуть за угол, в зону пешеходного перехода или дополнительно осветить непредсказуемую зону убитой жизнью обочины на дорогах второго сорта. Все это под силу сегодня адаптивному свету и к этому инженеры стремятся ещё с 30-х годов прошлого века.

Контроль над светом. Как появились адаптивные системы

Понимание того, что от головного света фар зависит не только комфорт вождения, но и человеческие жизни, пришло к автомобильным инженерам довольно скоро. Уже после Первой мировой, в 1918 году, утвердили первый в мире стандарт для автомобильного света. Стандарт IES/SAE предполагал замер уровня освещённости в 5 зонах. Именно тогда свет начали делить на ближний и дальний, а с 1926 года измеряли освещённость по новому стандарту, в 10 зонах перед автомобилем.

Delage D8S 23CV Cabrio deVillars. Первые стандарты головной оптики

С подачи авторитетной фирмы Cibiе в Европе был введён ещё один стандарт, по которому освещение должно было быть асимметричным. Этого добивались не только настройками, но и специальной формой рефлектора. Механистический век, 30-е годы ХХ века был очень богат на изобретения, в том числе и в конструкцию фар было внесено масса изменений. К примеру, некоторые автомобили имели на борту систему, позволяющую регулировать пучок света прямо на ходу, не прибегая к ручной регулировке. По сути, это был прообраз гидрокорректора фар, который сегодня есть на каждом бюджетнике.

Bentley Blower 1930. Системы оперативной регулировки фар ставили в первую очередь на дорогие автомобили

Позже появились вакуумные системы, способные менять угол наклона фар в зависимости от нагрузки на двигатель. Они работали так, как работает вакуумный октан-корректор на карбюраторных моторах — если дроссель едва приоткрыт, фары светят «под ноги», освещая дорогу перед колёсами. Стоит хорошенько наступить на газ, как фары поднимутся и превратятся в дальнобойные прожектора.

Tatra 87. Центральная фара поворачивалась вслед за рулем.

Настоящий прорыв в этом плане произошёл с выходом автомобиля Татра 77 и Татра 87. Трехглазый обтекаемый автомобиль умел поворачивать центральную фару вслед за поворотом руля, облегчая тем самым езду по извилистым участкам дорог, да и в городе такая фишка была полезна. Следующий шаг сделали инженеры Ситроен на легендарном Сitroen DS 1968 года. Хитрая оптика умела поворачивать обе фары дальнего света на угол до 80 градусов, а фары ближнего света могли менять угол освещения в горизонтальной плоскости в зависимости от скорости.

Великий и ужасный Citroen DS, на котором ездил не менее ужасный Фантомас

Новая эра адаптивного света

Эра светодиодного адаптивного освещения

До 2003 года об управляемом свете практически никто не вспоминал, разве что использовали корректоры фар по высоте пучка. Революция 2003 года связана с премьерой Opel Signum, на котором в виде опции была представлена система AFL, AdaptiveFrontLighting. С неё-то все и началось. Этим фарам не нужен был ближний и дальний свет, потому что они использовали целых 6 режимов работы и могли поворачиваться на угол до 16 градусов. Система полностью автоматическая, на скорости до 50 км/ч активировался городской режим освещения. Он предусматривал более слабый пучок света, но очень широкий, в этом режиме автоматически подсвечивались перекрёстки и глухие повороты.

Опель Сигнум 2004

Стоило разогнаться быстрее 50 км/ч, включался режим шоссе с более интенсивным асимметричным светом в пользу освещения обочины. После сотни режим менялся опять, фары били максимально далеко, но при появлении встречной, конфигурация луча изменялась, чтобы не слепить водителя. Кроме этого, был режим непогоды с двумя вариантами освещения, в зависимости от плотности дождя.

Схама работы адаптивного света

Инициатива Оpel была с энтузиазмом подхвачена и в Баварии, и в Штутгарте, и в Ингольштадте, поэтому уже через пять лет опция AFL была доступна практически на всех европейских машинах гольф-класса. Да, это было дороговато, но с появлением LED-технологий цена оптики в общем снижалась, что позволяло использовать адаптивный свет ещё шире. Кроме того, светодиодный головной свет позволял сделать пучок более гибким в настройках и широким. А работает система примерно так.

Принцип работы адаптивного света

Система AFL на Opel Vectra

Огромные возможности система управляемого света получила с тех пор, как в машине поселились ультразвуковые датчики и видеокамеры. Адаптивный свет — это просто электронная система, работа которой основана на показаниях целого набора датчиков:

датчики вращения колес указывают системе на скорость передвижения и на срабатывание системы стабилизации ESP, это необходимо, чтобы отрубить адаптивный свет, когда водитель пытается выровнять автомобиль на скользкой дороге и интенсивно работает рулём;
чтобы задать правильный угол освещения, системе нужны показания датчика угла поворота рулевой колонки;
система освещения тесно связана с системой отслеживания качества дорожного покрытия и датчиком продольного ускорения;
датчик света нужен для того, чтобы система настроила световой пучок так, чтобы не слепить встречных и чтобы самому не попасть на обочину;
массу информации выдаёт системе видеокамера — препятствия, пешеходы, другие объекты на дороге (ряд уличных фонарей, значит мы в городе, переходим на городской режим освещения).

Камера считывает информацию для системы адаптивного света

Все эти данные поступают на блок управления головным светом и активируется одна из шести-восьми программ работы. Но в каждой из них обязательно будет динамическое освещение поворотов. Как видим, адаптивный свет может гораздо больше, чем просто поворачиваться вместе с рулём и эти функции уже активно переходят из бизнес-класса в автомобили попроще.

Поделитесь с друзьями!

i-love-mycar.com

Адаптивные фары – возможности и принцип действия устройств

Адаптивная фара в сборе

Инновационная система адаптивного света далеко выходит за привычные водителям режимы переключения света на ближний и дальний.

Адаптивные фары регулируют режим освещения дороги с учетом конкретных условий движения. Первые устройства могли только поворачивать источники освещения в зависимости от поворота руля, со временем возможности значительно расширялись.

С появлением надежных и компактных видеокамер и мощных компьютерных систем автомобиля параметры регулирования светового луча значительно возросли.

Это позволило не только повысить безопасность дорожного движения во всех погодных условиях и на всех режимах, но и существенно снизить утомляемость водителя при езде в ночное время суток.

Как работает адаптивная фара

Адаптивный свет фар позволяет постоянно ездить с включенным дальним светом и при этом не беспокоиться, что встречные водители будут ослепляться.

Ведущими компаниями-разработчиками устройств считаются Hella, Valeo и All Automotive Lighting, но на рынке можно встретить и менее известных производителей. Подробнее об обзорах авто, в том числе, с адаптивными фарами, можно прочитать в соответствующем разделе сайта.

Электронная система адаптивного регулирования светом фар включает в себя исполнительные электрические механизмы, электронный блок управления и датчики контроля и оповещения.

Как регулируется адаптивный свет фар

С учетом конкретного назначения каждый блок отвечает за свои функции. Входные устройства передают на электронный блок следующую информацию:

Микродвигатели привода

Датчики частоты вращения колес автомобиля передают данные о скорости движения.
Датчики угла положения руля сообщают о направлении движения.
Датчик существующего на автомобильной дроге силы света передает уровень освещения.
Датчик линейного ускорения распознает профиль дороги и условия движения автомобиля.
Видеокамера фиксирует наличие пешеходов, других транспортных средств в попутном и встречном направлении, животных и т. д.

Все сигналы от установленных датчиков и видеокамер поступают к электронному блоку управления компьютера автомобиля.

Установленное специальное программное обеспечение выполняет быстрый анализ обстановки и передает сигнал на электрические микродвигатели, адаптивные фары изменяют направление и силу освещения с учетом этих данных.

Направление света

Модули фар поворачивают их в двух плоскостях: вертикальной и горизонтальной.

Если обнаруживаются встречные автомобильные средства, то между линзой и лампочкой опускается защитный регулирующий экран. Он изменяет адаптивный свет фар с учетом необходимой силы, направленности и светотеневой границы луча.

Некоторые модели имеют дополнительные галогеновые лампы для освещения обочины и поворотов, включение/выключение освещения осуществляется компьютером.

Режимы освещения адаптивными фарами

В зависимости от производителя и конкретной марки устройства обеспечивается несколько режимов освещения:

Для езды в городских условиях и по проселочным дорогам. Свет имеет небольшую дальность, светограница горизонтальная, возможна установка дополнительных лампочек для освещения обочин и тротуаров.
Для езды по автомагистралям включается ближний свет с увеличенной дальностью – повышается безопасность передвижения на высоких скоростях.
Дальний свет работает по привычной схеме, но переключение выполняется в автоматическом режиме.
Освещение поворотов регулируется в зависимости от пространственного положения рулевого колеса. Фары поворачиваются только в горизонтальной плоскости.

Электронный блок управления

Угол максимального вертикального и горизонтального поворота фар учитывает модель автомобиля и условия его эксплуатации.

При желании водителя фары можно перевести в обычный режим пользования.

О других автоаксессурах читайте здесь.

Поворачиваем свет: от приводных фар до адаптивных световых систем

Без чего не может обойтись современный автомобиль? Без мотора, тормозов? Правильно, но машина без фар тоже не может быть допущена на дороги общего пользования. От этой, казалось бы, вовсе не обязательной детали зависит безопасность движения в условиях недостаточного освещения. И потому прогресс в области головного света автомобилей не останавливался ни на минуту с тех пор, как сам автомобиль появился на свет. Но недостаточно сделать свет ярким: водителю будет неплохо видно какую-то часть пути, но он ослепит остальных участников движения, да и резкая светотеневая граница может сыграть злую шутку, скрыв что-то важное. Как всего этого избежать? Сделать так, чтобы свет был управляемым.

Понимание этого факта пришло к автомобилестроителям достаточно быстро. Уже после Первой мировой войны, в 1918 году, был принят первый стандарт для ламп головного света автомобилей — IES/SAE. Он предусматривал измерение освещенности в пяти точках перед машиной. К этому моменту уже сформировалось разделение головного света на «ближний» и «дальний».

Прогресс в области организации дорожного движения был быстрым: уже к 1926 году SAE (Сообщество автомобильных инженеров, существующее с 1905 года) приняло новую версию теста головного освещения, с замером освещенности уже в десяти точках. В 1955-м компания Cibie предложила асимметричный рефлектор и асимметричное распределение светового потока.

Авторитет компании был очень высок, ведь она зарекомендовала себя на тот момент как ведущий разработчик систем освещения, да и ее инициативы имели поддержку у французского правительства. Уже в 1957 году SAE принимает асимметричное распределение света как европейский стандарт. В США ситуация складывается иначе: NHTSA (Национальное управление безопасностью движения на трассах) не поддержала европейские инициативы. Именно с тех самых пор оптика американских и европейских машин существенно различается.

Тридцатые годы были богаты на интересные конструкции, позволяющие управлять световым пучком на ходу. Собственно, деталь, известная сейчас как «корректор фары», появилась еще в 20-е. С помощью механического или гидравлического привода можно было поднять или опустить фары прямо на ходу.

Вакуумный корректор оптики позволял менять длину зоны освещения в зависимости от нагрузки на мотор. При едва открытой дроссельной заслонке фары светили «в пол», а если нажать на педаль как следует — работали как прожектор. Такой конструкцией могли оснастить почти любую машину, строгих технических регламентов еще не было.

В использовании автоматически поворачивающихся фар можно рассмотреть еще один элемент адаптивности. Вспомните Зикмунда и Ганзелку, путешественников, объехавших Африку, Центральную и Южную Америку в 1947–1950 годах на автомобиле Tatra 87. Эта модель, как и ее предшественница Tatra 77, имела поворотную центральную фару, которая была связана с управляемыми колесами и облегчала поездки по неосвещенным извилистым дорогам.

Tatra 87 с центральной поворотной фарой

А в 1968-м на знаменитом Citroen DS появились «оптика будущего» — фары дальнего света поворачивались под углом до 80 градусов в поворотах, а пучок ближнего света в зависимости от скорости поднимался или опускался.

В 1957 году компания Bosch выпускает первые в мире блок-фары, объединившие в себе фару ближнего и дальнего света и модуль габаритных огней, а Carello SpA — первый асимметричный отражатель.

В последующие годы развитие автомобильной оптики пошло по пути увеличения светимости и КПД излучателя, а также улучшения КПД системы направления. Рассеиватели с призматическими линзами позволили получать нужную форму светового пучка на фарах с большим углом наклона поверхности относительно дороги и сложной формой. А в 90-е внедрение компьютерного моделирования позволило перейти на рефлекторы свободной формы и безлинзовую оптику с более высоким КПД. В более дорогих конструкциях стали применять «прожекторную» линзу. Схема с трехосным эллипсоидом (она же — «линза») позволяет применять объемные источники света и наиболее полно использовать световой поток.

Обычные лампы накаливания последовательно заменили на галогенные, обеспечивающие лучшую отдачу и ресурс, а затем и на газоразрядные источники света, в просторечии — «ксенон». К концу 90-х годов начались и первые эксперименты со светодиодным освещением.

Настоящий прорыв случился в 2003, когда компания Opel на модели Signum предложила опцию AFL — Adaptive Front Lighting. В зависимости от дорожной ситуации фары головного света этой машины могли использовать шесть (!) режимов и изменять направление светового потока на угол до 15 градусов. Тут не было привычного ближнего и дальнего света и управление светом было полностью автоматизировано. На скоростях ниже 50 км/ч работал режим «городского» освещения с широким световым лучом малой интенсивности и автоматической подсветкой поворотов и перекрестков. В таком режиме хорошо видно пешеходов на тротуарах и удобно маневрировать.

AFL — Adaptive Front Lighting

На скоростях выше 50 км/ч включаются режимы освещения для трассы. Световой поток очень асимметричен, с явно выделенной зоной освещения обочины и при этом с широкой зоной освещения перед машиной. На скоростях выше 100 км/ч режим снова меняется, в этом случае фары светят еще дальше. Но при появлении встречных машин форма светового пучка автоматически изменяется для уменьшения ослепления. И последний режим предназначен для движения по трассе в дождливую погоду: он имеет два варианта светового потока — для разной интенсивности дождя. Для реализации работы такой схемы понадобилось установить линзованную оптику с дополнительным моторчиком управления формой луча и приводом поворота.

Opel AFL 2:
1) Световой прожектор ближнего/дальнего света.
2) Оптика боковой подсветки.
3) Силовой модуль.
4) Блок управления регулировкой фар.
5) Блок регулировки дальнего света

Очень скоро за Opel последователи и другие немецкие производители. На недорогих машинах «адаптивный» функционал часто реализовали по упрощенной схеме, только подсветкой поворотов с помощью противотуманных фар с широким световым лучом или дополнительными лампочками. А иногда адаптивное освещение сочеталось с обычными галогенными лампами.

Но в течение пяти лет технологии адаптивного освещения в полном объеме уже стали доступны как опция даже на машинах гольф-класса. Цена подобного решения пока остается высокой, но надежда на ее широкое внедрение и более широкое применение остается. И связано это в первую очередь с развитием светодиодной головной оптики.

Светодиоды как источник света привлекали инженеров давно, но при кажущейся простоте конструкции оказалось куда сложнее обеспечить хороший теплоотвод от полупроводникового источника света, чем совладать с требующими высокого напряжения газоразрядными лампами. В серийной машине эта технология появилась только в 2008 году — на модели Audi R8.

Основное преимущество светодиодов — именно в простоте и компактности источника света. Не нужно сложных блоков розжига, источник света имеет идеальную форму светового пучка. И к тому же светимость настолько высока, что весь световой поток приходится на поверхность в пару квадратных сантиметров. Конечно, существует и не адаптивная светодиодная оптика, как, например, на модели Mercedes S-Class W222 «в базе», но большая часть автопроизводителей оценили возможности технологии в полной мере, и их светодиодные фары оказались изначально адаптивными, ведь для этого светодиоды подходят идеально. Достаточно в каждой фаре головного света разместить два-три десятка светодиодов с распределенными зонами освещения, и вот уже появляется возможность освещать только нужные зоны на дороге. Количество режимов освещения у таких фар уже может быть намного больше шести базовых, а качество освещения еще выше за счет возможностей регулирования светотеневой границы и подсветки потенциально опасных объектов с помощью интеллектуальной системы распознавания образов.

Первые «матричные» фары Audi Matrix LED появились на флагмане марки Audi A8 в 2013 году. 25 светодиодов дальнего света объединены в пять групп, каждая со своей линзой и трудятся вместе с блоком ближнего света, габаритных огней и всепогодного освещения, это еще примерно 45 светодиодов разной мощности. У каждого светодиода ближнего и дальнего света 64 уровня яркости, что позволяет формировать огромное количество вариантов светового луча.

Первая серийная матричная фара Audi A8

Внутри система принудительного охлаждения, блок контроля и управления этой высокой инженерией. Для реализации всего функционала матричной оптики задействованы радар, навигационная система, фронтальная инфракрасная камера и датчики освещения, система ESP. Система может отслеживать до восьми машин в «трассовом» режиме, не ослепляя их водителей встречным светом. Она распознает пешеходов, знаки, неподвижные объекты на дороге и разметку. И, разумеется, подсвечивает повороты, не слепит в дождь, на спусках, подъемах и при маневрировании. Ехать ночью за рулем такой машины не сложнее, чем днем.

Появление подобной системы на Mercedes CLS в 2014 году ознаменовало дальнейшее увеличение характеристик системы. В первую очередь за счет увеличения светимости диодов — их тут в системе дальнего света «всего» 24 штуки, но зона освещения расширена с 300 метров у Audi до 485. А в следующем поколении матричной оптики Mercedes количество светодиодов увеличилось до 84 штук. Подобные фары стоят на новейшем Mercedes E-class W213.

Не нужно думать, что подобная оптика – привилегия машин ценой в несколько миллионов. Вот на Astra последнего поколения (не продается в России, — прим.ред.) матричная оптика предлагается в качестве опции. И судя по всему, вскоре цена значительно снизится — такая опция будет доступна для большинства автомобилей С-класса на рынке.

А более простые варианты адаптивного освещения на основе LED-технологий будут еще дешевле. Так «просто» адаптивными светодиодными фарами уже оснащается маленькая Mazda 2, пока в качестве опции. А в ближайшем будущем стоит ожидать изменений в европейском законодательстве. Подобная опция, резко повышающая безопасность движения ночью не остается без внимания. Ее наличие уже учитывается в рейтингах безопасности автомобилей, а в таких странах как Швеция и Норвегия есть уже инициативы по обязательной комплектации машин только адаптивным освещением.

dvizhok.su

ООО «Центр Грузовой Техники»