Поворот света фар автомобилей

Основные элементы и принцип работы системы освещения автомобиля

Безопасно эксплуатировать автомобиль вечером и ночью, а также при плохой видимости позволяет комплекс осветительных приборов, установленных на каждом транспортном средстве. Система освещения и световой сигнализации позволяет освещать дорогу перед собой, предупреждать других водителей о выполнении маневров, информировать о габаритах транспортного средства. Чтобы обеспечить максимальную безопасность на дороге, все элементы системы освещения должны быть исправны.

Что такое система освещения и световой сигнализации автомобиля

Современный автомобиль включает в себя целый комплекс осветительных приборов, которые в совокупности составляют систему освещения. В число ее главных задач входит:

• освещение проезжей части и обочины;
• дополнительное освещение дороги при тумане, дожде, снегопаде;
• информирование других водителей о выполняемых маневрах;
• предупреждение о торможении;
• информирование о габаритах машины;
• предупреждение о возникшей поломке, в результате которой автомобиль создает помеху на проезжей части;
• обеспечение читаемости регистрационного знака в вечернее и ночное время;
• освещение салона, подкапотного пространства и багажника.

Передняя оптика включает в себя фары ближнего и дальнего света, дневные ходовые огни, габариты и поворотники

Основные элементы системы

Все элементы системы освещения можно разделить на две основных категории:

Внешние элементы

Внешние элементы автомобильной оптики обеспечивают освещение дороги и информирование других водителей. К числу таких приборов относятся:

• фары ближнего и дальнего света;
• противотуманные фары;
• поворотники;
• задние блок-фары;
• габаритные огни;
• осветители номерного знака.

Передние фары

Передние фары современных автомобилей состоят из целого комплекса элементов:

• ближнего и дальнего света;
• дневных ходовых огней;
• габаритных огней.

Чаще всего они расположены в едином корпусе. Также в передние фары многих автомобилей устанавливают поворотники.

Любая машина комплектуется двумя передними фарами, которые располагаются симметрично на правой и левой частях кузова.

Главная задача передних фар – освещать дорогу перед автомобилем, а также сообщать водителям встречных транспортных средств о приближении автомобиля и его габаритах.

В вечернее и ночное время для освещения дороги используется ближний свет. Благодаря ассиметричности световых пучков, он дополнительно обеспечивает освещение обочины дороги. При условии правильной регулировки фар такой свет не доставляет дискомфорта водителям встречных автомобилей.

Дальний свет отличается большей интенсивностью. Его использование помогает выхватывать из темноты большую зону дорожного полотна. Однако использовать дальний свет допустимо только при отсутствии встречного потока. В противном случае фары будут ослеплять других водителей.

Габаритные огни

Для того чтобы другие водители могли оценить габариты машины, в системе освещения предусмотрены габаритные огни. Они используются и в момент остановки или стоянки машины. Располагаются габариты как в передних, так и в задних фарах.

В некоторых автомобилях дублирующие указатели поворота устанавливаются в боковое зеркало заднего вида

Поворотники

Поворотники – основной инструмент предупреждения о выполнении маневра. Они используются при повороте и развороте, перестроении или обгоне, съезде на обочину и при последующем начале движения.

Устанавливаться данные элементы могут как в передние и задние фары, так и отдельно от них. Часто на боковых элементах кузова и зеркалах заднего вида размещаются дублирующие приборы. Все они имеют насыщенный желто-оранжевый цвет и работают синхронно в режиме мигания. Автомобили, предназначенные для американского рынка, имеют красный цвет поворотников.

Поворотники также выполняют роль аварийной сигнализации. При нажатии соответствующей кнопки в салоне автомобиля, свою работу одновременно начинают все имеющиеся лампы поворота с обеих сторон кузова.

Дневные ходовые огни (ДХО)

Дневные ходовые огни появились в системе освещения автомобиля сравнительно недавно, поэтому они есть не в каждом транспортном средстве. От габаритов ДХО отличаются более интенсивным светом.

Согласно Правилам дорожного движения, водители обязаны включать дневные ходовые огни во время движения в городе в светлое время суток. Если ДХО на автомобиле отсутствуют, днем допускается использовать ближний свет.

Противотуманные фары (ПТФ)

Этот вид автомобильной оптики применяется в условиях плохой видимости: во время тумана, дождя или снега. Широкий световой луч с усеченной частью не отражается от атмосферных осадков и не ослепляет водителя во время движения. В то же время ПТФ обеспечивают достаточное освещение дорожного полотна.

Противотуманки устанавливаются не только на передней, но и на задней части кузова. Впрочем, данные осветительные элементы не являются обязательными, поэтому на многих моделях машины ПТФ могут отсутствовать вовсе.

Стоп-сигналы – один из важнейших элементов задних блок-фар

Задние блок-фары

Задние автомобильные фары также устанавливаются на автомобиль парно и включают в себя несколько элементов. Наиболее простые варианты задних фар состоят из стоп-сигнала и габаритных огней. Во многих моделях в блок также входят поворотники и фонарь заднего хода, реже – задние противотуманные фары.

Основным элементом осветительной системы в задней части являются стоп-сигналы, информирующие о торможении или снижении скорости автомобиля. Для большей надежности элементы могут дублироваться на спойлере или на заднем стекле транспортного средства.

Также не менее важными являются фонари заднего хода. Они выполняют функции освещения и предупреждения других водителей о начале движения машины назад.

Внутренние элементы осветительной системы

Внутренние элементы отвечают за освещение в салоне и багажнике транспортного средства. В систему входят:

• лампы в салоне автомобиля;
• подсветка багажника;
• лампы освещения приборной панели;
• лампа в перчаточном ящике;
• габаритные огни в дверях.

Освещение салона, багажника и пространства под капотом (при наличии) обеспечивает дополнительный комфорт водителя в темное время.

Подсветка приборной панели необходима для более легкого считывания информации при движении в темноте.

Габаритные огни в дверях необходимы для информирования других участников дорожного движения об изменении габаритов автомобиля при открытой двери.

Как происходит управление системой освещения

Управление всеми приборам освещения водитель осуществляет из салона транспортного средства с помощью специальных переключателей.

Включение ближнего и дальнего света, противотуманок и габаритов в большинстве моделей машин осуществляется с помощью подрулевого переключателя или клавиши на панели приборов:

• первое положение переключателя – все приборы выключены;
• второе положение – включаются габариты;
• третье положение – загорается ближний свет фар.

Также переключатель, размещенный с левой стороны под рулем, обеспечивает смену ближнего и дальнего света в передних фарах.

При наличии противотуманок на переключателе может быть установлена дополнительная секция, регулирующая включение и выключение ПТФ. Также управление может происходить с помощью отдельной клавиши.

Комбинированный переключатель используется и для введения в действие правого и левого поворотников. Но при этом аварийная сигнализация включается с помощью отдельной клавиши, находящейся на приборной панели.

Многие элементы системы освещения загораются автоматически при выполнении определенных действий со стороны водителя:

• стоп-сигналы – при нажатии на педаль тормоза;
• фонарь заднего хода – при включении задней передачи;
• приборы освещения багажника и бардачка – при их открытии;
• подсветка ног водителя и габариты в дверях – при открытии двери.

Автоматические системы управления освещением

По мере развития технологий автомобилестроения также внедряются дополнительные функции автоматического управления осветительными приборами:

• включение ближнего света;
• активное головное освещение;
• адаптивное освещение;
• коррекция головного освещения;
• управление дальним светом.

Все перечисленные системы регулируются в автоматическом режиме на основе данных, считываемых специальными датчиками при изменении дорожной обстановки и условий движения.

Применение системы освещения автомобиля обеспечивает безопасность при поездке в темное время суток

Комплекс элементов, входящих в систему освещения автомобиля, предназначен для обеспечения безопасности водителя, его пассажиров и других водителей. Без осветительных приборов поездка на автомобиле в вечернее и ночное время недопустима. Постоянно совершенствуясь, система освещения обеспечивает необходимые комфорт и безопасность во время вечерних и ночных поездок, а также при перемещении в условиях недостаточной видимости.

Источник статьи: http://techautoport.ru/elektrooborudovanie-i-elektronika/sistema-osvescheniya/sistema-osvescheniya-avtomobilya.html

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.

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!

Источник статьи: http://autogoda.ru/news/adaptivnyy-golovnoy-svet-istoriya-nastoyashchee-budushchee/