Светодиодные лампы и фары для автомобилей

Автомобильные фары
http://amastercar.ru/articles/body_of_car_2.shtml

Нам трудно представить, что когда-то перед поездкой водитель разжигал в фарах парафиновые свечи. За годы наступившей вскоре электрической эры светотехника, на первый взгляд, ушла вперед не так уж далеко.

На самом деле, даже конец ХХ века отделяет от дня сегодняшнего настоящая технологическая пропасть.
СВЕТ, НАЛЕ-ВО!
По статистике ночная езда в среднем вдвое опаснее дневной, особенно с учетом высоких скоростей, которые позволяют развивать современные дороги и автомобили. В сумерках или ночью, в тумане или в дождь, на шоссе или в городе совершенно разные условия вождения. Почему бы не подстраивать под них фары, подумали инженеры?

Система умного света от «Мерседеса» обеспечивает пять различных типов световых пучков. Асимметричное распределение света в загородном режиме (езда со скоростью до 90 км/ч по дорогам, изобилующим поворотами и подъемами различной крутизны) позволяет осветить проезжую часть ярче и под более широким углом. Для водителя длина видимого участка увеличивается на 10 м, что позволяет лучше ориентироваться и вовремя реагировать на происходящее впереди.

Как только скорость переваливает за 90 км/ч, включается двухступенчатый режим «трасса». Сначала возрастает мощность ксеноновых ламп (с 35 до 38 Вт), а затем, при скорости свыше 110 км/ч расширяется угол освещения. Результат – мощный световой поток по всей ширине дороги, убивающий темноту впереди на 120 м. Водитель может оценить дорожную обстановку на 50 м дальше, чем с обычными фарами.

Еще одна функция умного света призвана облегчить езду в тумане. Если скорость автомобиля падает ниже 70 км/ч, а водитель включает задний противотуманный фонарь, система воспринимает эти факты как приказ действовать. Левая ксеноновая фара поворачивается наружу на 8° и наклоняется. Таким образом, дорога «под ногами» видна как на ладони. Эта функция работает вплоть до 100 км/ч.

Идея поворотной фары, следующей за баранкой, не нова. Устройство можно встретить и на серийных автомобилях, причем не самых дорогих, например «Форде-Фокус». Логичным продолжением этой функции служит умный «угловой» свет – если водитель встает на перекрестке с включенным «поворотником», противотуманная фара с этой стороны автоматически зажигается, улучшая обзор вбок. Функция активна и в случае, если водитель поворачивает руль на большой угол, а скорость не превышает 40 км/ч.

Подобные разработки ведет не только «Мерседес». Осветительный модуль «Вариокс» фирмы «Хелла» основан на принципе смещающегося прожектора. В обычной биксеноновой фаре электропривод в доли секунды сдвигает линзу из положения «ближний свет» в «дальний». В фаре установлена призма сложной формы, которая заменяет смещаемую линзу. В различных условиях призма подставляет ту или иную грань под световой поток, обеспечивая несколько режимов: широкоформатный городской; пригородный с учетом рельефа; дальнобойный трассовый; для плохих погодных условий. Немаловажное уточнение – фара перестраивается для работы как в лево-, так и в правостороннем движении.

Чтобы режимы менялись автоматически, использован новейший контрольный блок, собирающий данные от многих датчиков: освещенности, климатической установки, скорости движения, дождя, положения руля. Разработчики зашли так далеко, что даже связали работу фар с навигатором. При езде с его использованием фары заранее узнают, в какой режим им переходить в следующую минуту…

ГАЗУ – НЕТ?

Что же готовит нам завтра? Скорее всего, активное внедрение светодиодной оптики взамен колб с галогеном и ксеноном. Напомню, светодиод – полупроводниковый прибор, который преобразует электрический ток непосредственно в световое излучение. Он состоит из кристалла на подложке, корпуса с контактами и собственно оптической системы.

Уже сейчас светодиоды используют в задних фонарях, но им найдется место и в фарах головного света. Как выражаются инженеры, «мультичиповые» (говоря по-русски, многосекционные) светодиодные фары через несколько лет должны вытеснить ксеноновые.

Достоинств у диодов много. Во-первых, они занимают гораздо меньше места. Во-вторых, срок их службы превышает (иногда даже в разы!) 10 000 часов – столько в среднем живет сам автомобиль. В-третьих, скорость срабатывания диодов гораздо выше, чем галогенных или ксеноновых фар. В-четвертых, они потребляют меньше электричества. Наконец, если диоды объединены в группы, каждую легко контролировать по отдельности. Последний фактор открывает перед инженерами новые горизонты, ведь одна фара теперь может играть сколько угодно разных ролей.

Например, с ростом скорости возникает необходимость во все более мощном свете. Но дальнобойность фары ограничена жестким условием: встречных ослеплять нельзя! Тупик? Светодиоды позволяют найти компромисс. За ветровым стеклом устанавливают камеру, следящую за впереди идущими машинами. Камера соединена с компьютером, который постоянно контролирует дистанцию между автомобилем и другими объектами и выбирает оптимальную дальность света. «Скорострельность» диодов позволяет в доли секунды увеличивать или уменьшать освещенную зону, подключая те или иные их группы, не допускать ослепления других водителей, но обеспечивать максимально возможную световую отдачу.

Светодиоды уже шествуют по страницам рекламных буклетов. Например, «Хелла» в сотрудничестве с японской фирмой «Стенли» предлагает прототип полностью диодной фары с поворотным светом. В фаре применен патентованный пластик «Картовал», из которого сделаны линзы, а также диоды двух видов. Пять пластиковых линз в верхней части фары отвечают за ближний свет, дальний обеспечивают два модуля, расположенные вертикально с внешней стороны корпуса. Наконец, еще два модуля с диодами второго типа дают мягкий габаритный свет. Дополнительный блок из четырех групп светодиодов отвечает за «угловой» свет. Группы можно задействовать по отдельности, включая одну за другой либо синхронно – все зависит от дорожной ситуации.

Еще одна новинка – так называемая «световая занавеска», позволяющая дизайнерам воплощать самые смелые мечты. Принцип таков: свет отдельных диодов проецируется на пластиковую пластину и отражается от нее; в результате формируется равномерный световой пучок. При этом часть света проходит сквозь пластину и создает впечатление светящейся поверхности.

Предвижу вопрос читателей: когда? Когда все эти нововведения будут доступны покупателям? Как это нередко бывает, многое связано с нормативными актами. Умная светотехника должна быть вот-вот одобрена Европейским парламентом и поступит в серию в 2007 году. Светодиодная оптика чуть дальше от конвейера – ее внедрение прогнозируют на 2008–2009 годы. Белые ночи не за горами!

ЭВОЛЮЦИЯ АВТОМОБИЛЬНОЙ ФАРЫ
1895. Свечные и бензиновые горелки.

1908. Электрические фары, питаемые аккумулятором.

1913. «Бош лайт» представляет полную систему фар головного света с динамо и регулятором.

1915. Появляются две отдельные фары для ближнего и дальнего света с возможностью независимой регулировки.

1924. Колба «Билюкс» ближнего и дальнего света для одного отражателя.

1957. Ближний, дальний, габаритный свет, поворотники начинают объединять в одном корпусе. Появляется первая фара с асимметричным распределением света.

1961. Дебютирует оптика прямоугольной формы.

1962. Первые галогенные лампы.

1965. Двухфокусный отражатель для ламп стандарта H1 для ближнего и дальнего света.

1971. Лампы стандарта H4 с двойной нитью накаливания.

1974. Первый электрический корректор угла наклона фар.

1983. Фара прожекторного типа.

1988. Технология варьируемого фокуса фары.

1992. Первое поколение ксеноновых фар выходит на рынок.

1993. Фары с пластиковыми отражателями впервые в продаже.

1995. Дебют биксеноновой технологии.

1999. Презентация активного света.

2006. Мировая премьера умного света

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B2%...%BD%D0%B8%D0%B5
Недостатки
1.Основной недостаток — высокая цена.[5] Отношение цена/люмен у сверхъярких светодиодов в 50 — 100 раз больше, чем у обычной лампы накаливания.[5]
2.В отличие от привычных ламп накаливания, где питающее напряжение строго нормировано для каждого вида ламп, светодиоду необходим номинальный рабочий ток. Из-за этого появляются дополнительные электронные узлы, называемые источниками тока. Это обстоятельство влияет на себестоимость системы освещения в целом. В самом простом случае, когда ток невелик, возможно подключение светодиода к источнику постоянного напряжения, но с использованием резистора.
3.При питании пульсирующим током промышленной частоты мерцают сильнее, чем компактная люминесцентная лампа, которая в свою очередь мерцает сильнее, чем лампа накаливания.
4.За счет быстроты зажигания могут излучать даже кратковременные помехи и электрические шумы (например, от наводок), что обнаруживается при экспериментальном сравнении с лампами других типов осциллографом, к которому подключен фотодиод.
5.Низкая предельная температура: мощные осветительные светодиоды требуют внешнего радиатора для охлаждения, потому что имеют конструкционно неблагоприятное соотношение своих размеров к выделяемой тепловой мощности (они слишком мелкие) и не могут рассеять столько тепла, сколько выделяют (несмотря даже на более высокий КПД, чем у ламп прочих видов). Осветительный светодиод мощностью 10 Ватт требует пассивный радиатор размером как у микропроцессора Pentium 4 без вентилятора (источник: эксперимент со светодиодом 2009-го года выпуска). Такой большой радиатор не только удорожает конструкцию, но и с трудом может быть вписан в формат бытовых осветительных приборов.