Автомобильные фары. Устройство и принцип работы. Передние фары в современных автомобилях становятся слишком дорогими Описание фар автомобиля

Портал сайт проследил за тем, как менялась конструкция автомобильных фар, и выяснил, какой будет светотехника на массовых авто в недалеком будущем.

Сегодня в это сложно поверить, но на первых автомобилях устройств, которые сейчас официально именуются «световыми приборами», не было вовсе! Езда на «самобеглых экипажах» во времена Готтлиба Даймлера и Карла Бенца была весьма рискованным занятием и в светлое время суток. А уж о том, чтобы ездить ночью, мало кто помышлял.

Фото: Oldmotor.com; Media.daimler.com

Однако с началом эры массового распространения автомобилей проблему освещения дороги непосредственно перед движущейся машиной решать было просто необходимо!..

«Керосинки»

Первые автомобильные фары представляли собой просто-напросто керосиновые лампы. Их главными преимуществами на тот момент была простая, как правда, конструкция, а также возможность максимальной унификации со светильниками, массово распространенными в быту.

На этом, однако, все плюсы «керосинок» для автомобилиста заканчивались, поскольку со своей основной задачей такие фары справлялись отвратительно. Они не столько освещали путь перед машиной, сколько обозначали ее присутствие на дороге. На автомобилях тех лет применялись также масляные светильники, и по эффективности они соответствовали «керосинкам». Замена им была разработана весьма быстро.

С паровоза на автомобиль

В 1896 году, всего через 10 лет после того, как Карл Бенц получил патент на свой первый автомобиль, авиаконструктор Луи Блерио предложил использовать на машинах ацетиленовые фары. Аналогичной конструкции прожекторы активно применялись в то время на… паровозах!

Фото: Tomislav Medak/Wikipedia.org

Дорогу такие фары освещали уже вполне сносно, но активное их использование сопровождалось для водителя «танцами с бубном». Чтобы включить головной свет, нужно было открыть кран подачи ацетилена, затем открыть стеклянные колпаки самих фар и, наконец, зажечь спичкой горелки. Ацетилен при этом вырабатывался прямо на ходу: в отдельном баке, разделенном на два отсека, в который перед поездкой нужно было засыпать карбид кальция и залить воду.

Ацетиленовые светильники, к слову, применяются до сих пор. Например, на расположенных в отдаленных районах маяках – в случае, если для них невозможно или невыгодно вести отдельную линию электропередачи или ставить автономный генератор.

Плюс электрификация всех авто

Хорошо знакомые нам электрические фары стали широко применяться на автомобилях с начала 20-х годов XX века. Впрочем, на моделях класса «люкс» их начали использовать даже раньше: с середины 10-х гг. – практически сразу после изобретения. Одними из первых электрофары в стандартной комплектации получили Cadillac Model 30 и легендарный Rolls-Royce Silver Ghost.

По сути, первые подобные фары представляли собой электрические прожекторы, и с основной своей задачей они, естественно, справлялись на ура. Возникла, однако, другая проблема: водители, ехавшие ночью встречными курсами, нещадно ослепляли друг друга. Так появились первые корректоры фар, причем разных типов: рычажные, тросовые, гидравлические. Некоторые производители выводили на переднюю панель рычажок реостата, которым водитель мог отрегулировать яркость ламп.

До чего дошел прогресс…

На первый взгляд современные автомобильные фары далеко «уехали» от прожекторов начала 20-х. Отчасти это действительно так, но… Как говорят в Одессе, вы будете смеяться: в целом конструктивная схема фар головного света и сегодня остается той же! Они по сию пору состоят из корпуса, отражателя, рассеивателя и лампы – источника света.

Прогресс, однако, на месте не стоит, и в рамках этой нехитрой принципиальной схемы конструкция автомобильной фары регулярно дополнялась важными элементами, делавшими ее все более функциональной, долговечной, удобной и безопасной в использовании.

Так, в 1919 году компания Bosch представила лампу с двумя нитями накаливания. Вкупе с изобретенным к тому временем рассеивателем это был важный шаг на пути решения проблемы, над которой бились конструкторы все предыдущие десятилетия: как эффективно освещать дорогу и при этом не слепить встречных?

В середине 50-х французская фирма Cibie предложила революционное по тем временам решение, применяемое до сих пор. Идея состояла в создании асимметричного пучка света, чтобы со стороны водителя фары светили ближе, чем со стороны пассажира. С 1957 года подобное распределение света входит во все европейские технические регламенты для автомобилей массового производства.

В 1962 году компания Hella представила первую автомобильную галогенную лампу. Колба такой лампы заполняется галогенидами – газообразными соединениями йода или брома, препятствующими активному испарению вольфрама с нити накаливания. В итоге светоотдача «галогенки» выросла в полтора раза по сравнению с лампами прежних поколений, ресурс – сразу вдвое, снизилась теплоотдача, да еще и сама лампа стала гораздо компактнее! Галогенные лампы до сих пор остаются «золотым стандартом» в области автомобильной светотехники.

Примерно в те же годы стали производиться автомобили с фарами прямоугольной формы. Затем, с внедрением технологий компьютерного моделирования, конструкторы получили возможность создавать комбинированные рефлекторы сложной формы: с делением на сегменты, каждый из которых по-разному фокусирует световой пучок.

В 1993 году Opel впервые применил на массовом автомобиле (модель Omega) пластиковый поликарбонатный рассеиватель. Это улучшило светопропускание фары и радикально снизило ее общую массу: почти на килограмм.

В конце 90-х – начале 2 000-х началось широкое применение так называемых поворотных фар, световой пучок в которых направлялся вправо/влево вслед за соответствующим поворотом рулевого колеса. Первые эксперименты в этом направлении начались практически сразу после изобретения электрических фар. Однако вскоре попали чуть ли не под законодательный запрет: технологии того времени не позволяли менять направление светового потока так быстро, как это было необходимо во время движения автомобиля.

Довести идею до ума одной из первых смогла компания Citroen при технической поддержке уже упомянутой фирмы Cibie. Первые поворотные фары дальнего света появились в 1968 году на легендарной модели DS.

К слову, сегодня функция освещения траектории движения в повороте отнюдь не всегда реализуется за счет поворачивающегося прожектора. На недорогих машинах эта задача возлагается на дополнительные боковые лампочки или «противотуманки».

Впрочем, даже самый «продвинутый» вариант поворотного света – комбинированный, при котором на малых скоростях включаются боковые лампы, а на высоких – поворачивающиеся прожекторы, – перестал быть уделом моделей класса «Люкс». Такие фары доступны и на автомобилях гольф-класса. Хотя опция эта – отнюдь не дешевая…

В настоящее же время мы наблюдаем, по сути дела, закат «карьеры» лампы накаливания как основного источника света в автомобильных фарах. Эффектную точку в ней призваны поставить газоразрядные лампы. Более известные широкой публике как ксеноновые.

Даже в самом простом варианте использования ксенона – в качестве заполнителя колбы лампы накаливания – эффективность освещения существенно возрастает, а световой поток приближается по спектру к солнечному излучению.

Максимальной же эффективности работы традиционных фар можно добиться при использовании ксеноновых газоразрядных ламп, в которых светится не вольфрамовая нить, а сам газ при подаче высокого напряжения. «Ксенон» потребляет значительно меньше энергии, светит вдвое ярче обычных «галогенок», а служит при этом гораздо дольше за счет принципиального отсутствия хрупкой нити.

«Безламповое» будущее

Но, как бы ни были эффективны ксеноновые лампы, – будущее, по мнению специалистов, за фарами на основе светодиодов. Инженеры Philips, например, заявляют, что уже в ближайшее время такие фары вытеснят не только «ксенон», но и галогеновые лампы.

Светодиоды потребляют меньше энергии, нежели традиционные лампы, а служат едва ли не на порядок дольше. Но главное – устройство светодиодных фар проще, чем ксеноновых, а кроме того у них практически отсутствует характерная для «ксенона» инерция при включении.

Первыми серийными автомобилями с оптикой на светодиодах были, как водится, люксовые модели. В 1992 году BMW 3-Series Cabrio получил центральный светодиодный стоп-сигнал, в начале 2000-х на Audi A8 W12 появились светодиодные дневные ходовые огни. А на Lexus LS 600h 2008 года передние блок-фары впервые в мире стали полностью светодиодными.

Ну а сегодня такие системы головного освещения уже не являются экзотикой. Полностью светодиодные фары (правда, пока только в качестве опции) получил, например Seat Leon нового поколения.

Думается, пройдет совсем немного времени – и подобные фары будут столь же привычны на массовых авто, как и сегодняшние «галогенки»…

Еще один «стандарт будущего», о котором нельзя не сказать: на концептах немецких производителей – Audi и BMW — уже используются лазерные фары.

И если Audi со слов исполнительного директора Руперта Штадлера собирается оснащать лазерной оптикой серийные модели, но не называет никаких конкретных дат, то в BMW уже предлагают лазерные фары в качестве опции для спортивного гибрида i8, серийный выпуск которого назначен на 2014 год.

В январе текущего года на выставке потребительской электроники CES в Лас-Вегасе во время демонстрации концепт-кара Audi Sport quattro, оснащенного инновационными фарами, компания производитель рассказала про отличительные особенности лазерных диодов от традиционных, упомянув дальность освещения – фантастические 500 метров!

Экономичность, компактность и могучая интенсивность света — вот безусловные козыри лазерной оптики. Естественно никто не будет светить лазером в глаза встречному потоку, тем более что решение, как сделать работу таких элементов безопасным, уже есть… Встречаем будущее!

Совокупность приборов освещения и сигнальных устройств, расположенных снаружи и внутри автомобиля, образуют систему освещения. Она выполняет следующие функции:

• освещение дорожного полотна, обочины и расположенных на них объектов в условиях ограниченной видимости;
• предоставление информации другим участникам движения о наличии на дороге транспортного средства, его размерах, характере движения, совершаемых маневрах, а также принадлежности;
• освещение салона автомобиля, а также других его частей (багажного отсека, подкапотного пространства и др.) в темное время суток.

Система освещения автомобиля включает следующие основные конструктивные элементы: передние фары, передние противотуманные фары, задние фонари, задний противотуманный фонарь, фонарь освещения номерного знака, приборы внутреннего освещения и аппаратуру управления.

(другие названия – головная фара, блок-фара) освещает дорогу впереди автомобиля, а также представляет информацию другим участникам движения, находящимся впереди транспортного средства. Передние фары устанавливаются попарно симметрично с правой и левой стороны автомобиля. На современных автомобилях в дополнение к передним фарам может устанавливаться система ночного видения .

Передняя фара выполнена, как правило, в едином корпусе, в котором объединены следующие световые приборы: ближний свет, дальний свет, габаритный огонь, указатель поворотов и дневные ходовые огни.

Ближний свет фары служит для освещения дороги при наличии впереди других участников движения. Ближний свет ассиметричный, при правостороннем движении лучше освещена правая часть дороги и обочины. Дальний свет используется при отсутствии впереди других участников движения. Он представляет собой симметричный световой луч высокой интенсивности. Габаритный огонь используется для обозначения размеров транспортного средства. Габаритный огонь устанавливается также в заднем фонаре.

Указатель поворота может устанавливаться как в блок-фаре, так и вне ее в передней части автомобиля. Указатель поворота используется для информирования других участников движения о намерении совершить маневр (поворот, разворот, смену полосы движения). Указатель поворота устанавливается также в заднем фонаре. Помимо этого с боковой стороны автомобиля предусматривается повторитель указателя поворота . В последнее время повторитель указателя поворота стало популярно размещать в наружном зеркале заднего вида. Все указатели поворота должны работать синхронно.

В качестве сигнала поворота используется источник света желтого цвета, работающий в режиме мигания. Частота работы указателя должна составлять 1-2 мигания в секунду. Указатель поворота может иметь два режима работы: постоянный (пока не отключат), разовый (три-пять миганий при нажатии). Указатель поворота управляется с помощью соответствующего переключателя. Конструкция переключателя предусматривает автоматическое выключение сигнала при возвращении рулевого колеса в нейтральное положение.

Указатель поворота работает совместно с рядом систем активной безопасности: помощи при перестроении , помощи движению по полосе . Указатели поворота также используются в качестве сигнала аварийной остановки.

В некоторых странах предусмотрено использование дневных ходовых огней , которые предназначаются для повышения видимости транспортного средства в дневное время. Дневные ходовые огни представляют собой автоматически или вручную управляемый ближний свет фар полной или пониженной интенсивности. В некоторых случаях может использоваться дальний свет фар пониженной интенсивности.

Устройство фары

Несмотря на различия по форме, конструкции, цвету, материалам можно выделить следующее общее устройство фары: корпус, источник света, отражатель и рассеиватель.

Корпус служит основой для размещения и крепления остальных элементов фары. Он выполняется, как правило, из пластмассы. В качестве источников света используются различные ламы: накаливания – вольфрамовые, галогенные , газоразрядные – ксеноновые . Все большую популярность у автопроизводителей завоевывают светодиодные источники света.

Вольфрамовые лампы самые дешевые по цене и имеют низкую световую интенсивность. Поэтому данные лампы используются в качестве источника света габаритных огней, указателей поворота, стоп-сигнала, фонаря заднего ходя, приборов внутреннего освещения. Галогенные лампы являются самым распространенным источником ближнего и дальнего света фары. Для каждого из видов головного освещения может использоваться одна лампа (например, Н4 с двумя нитями накаливания ) или две раздельные лампы (например, Н7 с одной нитью накаливания ).

Большой популярностью в нашей стране пользуются ксеноновые лампы, которые могут использоваться как для ближнего, так и для дальнего света. Светодиодные источники света используются в основном для реализации сигнальных функций: стояночные огни, стоп-сигнал, сигнал поворота, дневные ходовые огни. Реже светодиоды можно увидеть в качестве источника головного света.

Отражатель в конструкции фары отвечает за формирование пучка света. Простейший отражатель имеет параболическую форму. Современные отражатели имеют более сложную форму. Отражатель изготавливается из пластмассы. Для создания зеркальной поверхности наносится тонкая пленка алюминия и покрывается лаком.

Рассеиватель пропускает световой поток и в зависимости от конструкции преломляет его. Другая функция рассеивателя – защита фары от внешних воздействий. Рассеиватель изготавливается из прозрачного пластика, реже из стекла.

Передняя противотуманная фара предназначена для улучшения освещения дорожного полотна и обочины в условиях плохой видимости: дождь, туман, пыль, снег. Противотуманнынные фары используются попарно, устанавливаются в качестве опции, реже самостоятельно. Могут иметь белый или желтый цвет.

Противотуманные фары обеспечивают широкий луч света с отсеченной верхней частью. Передние противотуманные фары используются вместо ближнего света или совместно с ним. Эффект от применения фар заключается в уменьшении обратных бликов и, тем самым, улучшении видимости при атмосферных осадках. Наличие передних противотуманных фар не является обязательным, а в некоторых странах они вообще запрещены.

Задний фонарь предназначен для информирования участников движения, находящихся сзади автомобиля. Фонарь объединяет следующие световые приборы: задний габаритный огонь, стоп-сигнал, задний указатель поворота, фонарь заднего хода.

Задние фонари устанавливаются попарно симметрично. Фонарь может быть выполнен в виде единого блока или в виде связанных двух блоков, установленных в кузове и крышке багажника (пятой двери).

Задний габаритный огонь работает совместно с передним габаритным огнем. Конструктивно может быть объединен с стоп-сигналом. При этом используются или отдельные лампы накаливания (светодиоды) или лампы с двумя нитями разной световой интенсивности.

Стоп-сигнал активизируется автоматически при нажатии водителем педали тормоза. Задний габаритный огонь и стоп-сигнал имеют красный цвет, но стоп-сигнал горит ярче. На некоторых автомобилях реализован т.н. адаптивный стоп-сигнал, при котором световая интенсивность находится в зависимости от интенсивности торможения (чем сильнее жмешь, тем ярче горит). Представляет интерес функция аварийного стоп-сигнала (Emergency Stop Signal , ESS ), реализованная в виде вспышек стоп-сигнала при экстренном нажатии на педаль тормоза.

Задний указатель поворота работает совместно с передним указателем поворота. Имеет желтый цвет. Фонарь заднего хода обеспечивает освещение при движении автомобиля задним ходом. Активизируется автоматически при включении задней передачи (режима заднего хода). Является обязательным световым прибором. Устанавливается один или два (симметрично) фонаря заднего ходя белого цвета.

Задние противотуманные фонари используются для предупреждения сзади идущих автомобилей в условиях плохой видимости. Конструктивно могут быть выполнены в составе заднего фонаря или отдельно – ниже фонаря в бампере автомобиля.

На автомобиле устанавливается один (в левой части автомобиля) или два (симметрично) задних противотуманных фонаря. Наличие заднего противотуманного фонаря является обязательным. Имеет большую световую интенсивность, чем задний габаритный огонь.

Управление приборами освещения

Управление приборами освещения, входящими в состав системы освещения, осуществляется соответствующими переключателями из салона автомобиля. На некоторых автомобилях реализовано автоматическое управление отдельными функциями: включение ближнего света, коррекция головного освещения, активное головное освещение , адаптивное освещение, управление дальним светом .

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

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

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

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

Фары с лампами накаливания

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

Галогенные фары

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

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

Ксеноновые фары

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

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

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

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

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

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

Светодиодные фары

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

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

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

Лазерные фары

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

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

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

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

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

Классификация фар по назначению

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

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

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

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

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

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

Маркировка автомобильных фар

На рассеивателе каждой автомобильной фары имеется маркировка, установленная международным стандартом. Цифры и буквы говорят о характеристиках изделия, его особенностях и сфере использования. Структура маркировки:

• верхний буквенный ряд обозначает категорию (B – противотуманная фара, C – фара ближнего света, H – фара для галогенных ламп, R – фара дальнего света, S – фара-лампа, PL – пластиковый рассеиватель);
• средний ряд состоит из цифро-буквенных индексов – буква и цифра в кружке является знаком международного утверждения, далее следует код страны, выдавшей утверждение, и округленное значение силы светового потока (дальний свет);
• наличие стрелки обозначает назначение фары для левостороннего движения, отсутствие – для правостороннего, двухсторонняя стрелка обозначает универсальность фары;
• нижний ряд, также состоящий из цифро-буквенных индексов, представляет собой код официального утверждения.

Не стоит забывать о том, что фары любого вида требуют контроля над эффективностью работы, своевременного ремонта или замены. От состояния автомобильной оптики зависит безопасность водителя, пассажиров и прочих участников дорожного движения. Для регулирования или ремонта фар следует обращаться в специализированные автосервисы или СТО, где работают профессионалы высокого уровня.

Светотехника на машине – основа безопасности и удобства на дорогах. Это такая же неотъемлемая часть транспортного средства, как колёса и руль. В то же время, видов и конфигураций световой техники на машину существует довольно много. В этой статье мы рассмотрим основные типы передних фар и их назначение.

По прямому функционалу передние фары автомобиля можно разделить на отдельные классы:

• Габаритные огни – предназначены для обозначения габаритов транспортного средства, стоят спереди и сзади.
• Ближний свет – основные фары, предназначенные для освещения дороги непосредственно перед машиной, светят они ярко, но только на ограниченное небольшое расстояние, около 40–50 метров.
• Дальний свет – фары, светящие на большое расстояние, на 200-300 метров. Они обеспечивают комфортный световой путь даже на очень большой скорости.
• Противотуманные фары – дополнительные фары для ухудшенных погодных условий (метель, туман и прочее). При одновременном использовании с ближним светом противотуманки сильно слепят других участников движения.
• Ходовые огни работают днём для дополнительного обозначения машины. Впервые получили применение в странах Скандинавии и Британских островов, там, где иногда днём освещение недостаточное для полного обеспечения безопасности.
• Специальные передние световые устройства, вроде раллийных фар, световых искателей, прожекторов и прочее.

Устройство фары

Устройство фары автомобиля примерно одно для всех модификаций. Свечение создаётся за счёт трёх сегментов фары.

Источник света

Излучение лампы не направлено прямо, как фонарь, на самом деле, она скорее светит во все стороны, направляя частицы света на следующий сегмент.

Отражатель

Он бывает разной формы, часто это относительно правильный конус, но может быть множество вариаций в зависимости от конфигурации фары и дизайна передней части машины в целом. Обычно это стекло или пластмасса с небольшим напылением алюминия. Как вполне ясно из внутренней формы слова – основная его задача – отражать, весь свет, который на него попадает. При этом отражении он усиливается. Специальные корректоры в свою очередь ограничивают световую зону, направляя луч света. В плане отражения света можно также выделить три основных подтипа:

Рассеиватель

Это внешняя часть фары, также из стекла или специального материала. Видели на фото или киносъёмках огромные белые листы на штативе? Назначение автомобильного рассеивателя схожее. Его задачи – защищать фару от внешнего воздействия, а также рассеивать и направлять её свет. Скажем, противотуманные фары светят скорее не прямо вперёд, а как бы «под ноги», вниз - вперёд. Для этих функций форма рассеивателя может быть разной. Несколько иной метод работы у светодиодных и матричных фар, мы рассмотрим эту специфику чуть позже, когда будем говорить о светодиодах отдельно.

Это функциональное распределение фар, одинаковое для любого транспортного средства. Можно их разделить и по принципу устройства. Научный прогресс не стоит на месте, технологи и проектировщики задаются одним важным вопросом: как обеспечить максимальную безопасность и дальность освещения, при этом нивелируя ослепляющим фактором. Также важны принципиально надёжность фары, прочность, длительный ресурс использования, экологичность, не забываем о дизайне.

Виды ламп

Фары по методу действия лампы можно выделить в четыре типа:

• Лампы накаливания
• Галогенные
• Ксеноновые
• Светодиодные

Лампа накаливания

Самые простые, такие же, как обычные лампочки. Работа её обеспечивается вольфрамовой нитью, помещённой в безвоздушную стеклянную колбу. При подаче напряжения происходит нагрев вольфрамовой нити, что и порождает свет. Такие лампы не очень надёжны, они морально устарели: вольфрам постоянно испаряется с нити. Она утончается, что приводит в итоге к разрыву. Также такие устройства легко темнеют и очень восприимчивы к перепадам напряжения. Они ещё широко используются в быту, но постепенно выходят из употребления по причине множественных недостатков. На транспортных средствах уже не используются.

Галогенные лампы

Также часто используются в быту. Механизм её работы примерно такой же, – накаливание вольфрамовой нити, однако за счёт того, что внутрь колбы закачаны пары галогенов (йода или брома), которые взаимодействуют с атомами вольфрама и не дают последним осесть, они двигаются вокруг нити по спирали, периодически снова к ней прилипая.

Срок службы таких ламп во много раз дольше обычных ламп накаливания. Такие лампы имеют долгий ресурс эксплуатации, Здесь многое зависит от качества и, соответственно, стоимости. Хорошие галогенные лампы могут работать в течение нескольких лет постоянной эксплуатации. В технической документации обычно прописывают небольшие сроки службы, около тысячи часов непрерывной работы и далее, по факту же качественная галогенная лампа может прослужить в два–три раза дольше, чем предполагает срок эксплуатации. Важна здесь также полная исправность проводки в автомобиле. Неполадки с электроникой или аккумулятором сказываются на длительности работы фар.

Ксеноновые лампы (газоразрядные)

Также распространены в автомобильной промышленности. Первыми здесь были, как всегда, немцы – они поставили ксеноновые фары на BMW седьмой серии в 1994 году. Работает такое устройство за счёт нагревания газа ксенона – благородного газа, при нагревании выделяющего множество света. Такие лампы значительно мощнее газоразрядных. Скажем, при мощности в 35 Вт ксеноновая лампа рождает световой поток в 3000–3200 лм, что на треть больше, чем способна выдать галогенная лампа при вдвое большей мощности.

Ксеноновые лампы экономят электричество, выдают много света и долго служат (срок службы ксеноновой фары составит около двух тысяч часов, примерно в два–три раза больше, чем у своего галогенного аналога.), но дорого стоят. В таком устройстве кроме простых трёх агрегатов, о которых мы уже говорили, есть ещё и специальные нагреватели ксенона, состоящие из блока розжига и электронной системы управления температурой и мощностью. Эти механизмы повышают цену на фару в несколько раз.

Светодиоды

В основе светодиодного фонаря – полупроводниковый кристалл, который преобразует электрический ток в свет. Сначала такие устройства появились в промышленной сфере, но теперь они широко интегрированы в быт. В автомобильной промышленности светодиоды начали использоваться для побочного освещения - стоп-сигналы, подсветка приборной доски, освещение в салоне и так далее.

Считалось, что светодиодные лампы недостаточно ярки для установки в головные фары. Сейчас они светят очень ярко за счёт того, что устанавливаются целыми сегментами-сотами внутрь фары. Один светодиод выделяет меньше света, чем ксеноновая лампа, но установленные вместе они вполне покрывают нужное для безопасности количество освещения. Светодиод сам по себе представляет самодостаточный источник света. На некоторых моделях авто светодиодная фара состоит из двух–трёх десятков отдельных диодов. В каждом из них есть линза, кристалл, анод и катод, обеспечивающие постоянно напряжение тока. Перегорание или неисправность одного диода обычно не тащит за собой поломку остальных.

Лазер

Самая новая технология, которую активно развивают, это лазерные фары. Впервые такие фары применили на футуристичном автомобиле BMW i8. Технология фары достаточно проста - лазер светит на линзу с фосфором, который в свою очередь начинает излучать яркий свет, а отражатель направляет этот свет на дорогу.

Они превосходят светодиодные фары по освещению и энергопотреблению, а срок службы сопоставим. Существенным недостатком этих фар является их стоимость, они являются самыми дорогими фарами современности, не менее 10 тыс. евро, за эту сумму можно купить новый бюджетный автомобиль.

Современные разработки

Момент устройства светодиодной фары доведён до технологического абсолюта в фаре матричной. В ней водитель может менять и подстраивать под себя и нужды дорожной ситуации отдельный диод. Такие матричные светодиоды могут индивидуально подстроиться под любую, даже сложную обстановку с видимостью.

Головные лампы на светодиодах появились десять лет назад. Светодиодные фары на машинах становятся всё популярнее по причине того, что у них практически нет недостатков. Они потребляют мизерное количество электроэнергии, их ресурс в несколько раз может превышать срок службы других фар, при соблюдении температурного режима ресурс эксплуатации такой лампы будет от пяти тысяч часов и более. Единственный, но ощутимый минус – дороговизна. На современном автомобильном рынке фары в целом – удовольствие не из дешёвых и приближается к стоимости лазерных фар – за цену светодиодной фары иногда можно купить целый автомобиль, пускай и подержанный. С другой стороны, такая лампа при правильной эксплуатации может прослужить много лет и ни разу о себе не напомнить, что в итоге может вылиться в солиднейшую экономию.

Изначально светодиодные фары ставились на машины премиум-класса, на некоторые модели Cadillac, Audi. Сейчас же некоторые производители делают фары на светодиодах, которые можно поставить на место фар ксеноновых, так что светодиодное освещение теперь можно ставить и на марки, изначально на это не рассчитанные. В целом мнение автомобилистов сходится в том, что светодиодные фары, так или иначе, захватят рынок.

Проблема с недостатком света решена благодаря технологическим новшествам, а цена будет постепенно снижаться под натиском спроса и уменьшения цен на материалы. Возможно, в недалёком будущем большая часть автомобилей будет оснащена именно светодиодными фарами. Но пока, по объективным причинам основой рынка остаются фары ксеноновые и галогенные.

Приборы освещения автомобиля, выполняют свою ответственную роль – от освещения дороги, до предупреждения других участников движения о наших намерениях (поворот, остановки и прочее). Приборы освещения можно условно разделить на две группы – передние фары и задние фонари. О фарах мы уже подробно , а сейчас настало время поговорить о задних фонарях.

Итак, что особенного в задних фонарях, какими они должны быть и какие интересные технологии используют для их создания современные инженеры?

По сути, главной функциональной обязанностью задних фонарей является информирование всех, едущих сзади участников движения о том, что мы планируем сделать, находясь за рулём – остановиться, повернуть, сдать назад и так далее.

Для этого существует набор специальных источников света, которые, как правило, объединены в один корпус.

В литературе такой блок именуют по-разному — задние комбинированные фонари, модуль задних фонарей или блок задних фонарей. Обычно в состав данного узла входят следующие приборы освещения:

• габаритные огни;
• стоп-сигналы;
• сигнал заднего хода;
• поворотники;
• отражатели (световозвращатели).

Отдельно от блока устанавливают задний противотуманный фонарь и подсветку номерных знаков.

Конечно же, перечисленный нами набор, находящийся в одном корпусе, вовсе не является незыблемым правилом, потому как производители очень любят экспериментировать с дизайном и формой фонарей.

Из-за этого вышеупомянутые приборы освещения автомобиля могут и не быть в едином блоке, но находиться в задней части машины они должны в любом случае, так как это регламентировано на законодательном уровне во многих странах мира.

Давайте пройдёмся по каждому из перечисленных нами светотехнических приборов, чтобы разобраться, насколько они в действительности нужны.

Габаритные огни

В простонародии — габариты. Служат они, как можно догадаться, для обозначения транспортного средства на дороге, чтобы другие водители могли заранее увидеть наше авто, стоящее, к примеру, у обочины.

В задней части авто они расположены по обе стороны кузова, должны иметь красное свечение и, как правило, конструктивно объединены со стоп-сигналами.

В свою очередь стоп-сигналы также имеют красное свечение, но гораздо более интенсивное. Включаются они автоматически с нажатием на педаль тормоза.

Кстати, во многих странах обязательным условием является наличие дополнительного стоп-сигнала, который должен устанавливаться посередине кузова и выше линии основных фонарей.

Сигнал заднего хода

Следующий наш герой — сигнал заднего хода. Это огонь белого цвета, сигнализирующий о том, что у машины включилась задняя передача, и она начинает движение назад.

Поворотники

Функции поворотников, думаем, и так всем понятны. Единственное, что хотелось бы отметить – они должны быть жёлтого цвета, находиться по обе стороны кузова и сигнализировать о манёвре миганием с частотой от 60 до 120 раз в минуту.

Сейчас, практически на всех автомобилях, ставят дублеры поворотников (желтого цвета), сбоку на переднем крыле

Световозвращатели (катафоты)

Светоотражатели – важный элемент в тёмное время суток. Особенно, если транспортное средство припарковано и все огни, естественно, выключены. Отражатели при попадании на них светового потока эффективны на большой дистанции и заранее дают другим водителям знать, что впереди находится машина и нужно быть осторожными.

Дополнительный элемент — задние противотуманные фонари также является желательным элементом. Он имеет интенсивное красное свечение, нужное, для того чтобы обозначать себя в условиях тумана или плохой видимости. Дабы предотвратить путаницу со стоп-сигналом, противотуманку производители монтируют отдельно от блока фар, хотя единым правилом это не является.

Приборы освещения автомобиля в обязательном порядке включают в себя подсветку задних номерных знаков. Она должна быть белого цвета и качественно покрывать площадь всего номерного знака. Включается данный элемент светотехнического оборудования автоматически вместе с габаритными огнями.

Современные технологии и фонари авто

Наш рассказ о задних фонарях был бы неполным без описания технологий, к которым прибегают автопроизводители для их изготовления.

Долгое время единственным возможным источником света в этих приборах освещения автомобиля были обычные лампочки накаливания. Это накладывало значительные ограничения на дизайн фонарей, да и в целом с ними связаны многие проблемы – низкая надёжность, инерционность (время включения лампы составляет около 200 мс) и так далее.

С бурным развитием полупроводниковых технологий у автопроизводителей появились более широкие возможности для изготовления светотехнического оборудования. Речь, конечно же, идёт о светодиодах.

Во-первых, они имеют гораздо более длительный срок эксплуатации, во-вторых – малое энергопотребление, в-третьих – время их включения составляет всего 1 мс.

Эти факторы, а также возможности, которые открылись перед дизайнерами – ведь можно создать из светодиодов любой рисунок, форму или узор, практически полностью на данный момент вытеснили лампы накаливания из конструкции задних фонарей.

Помимо этого, разработчики автомобильных фар всё чаще используют оптоволокно для создания оригинальных эффектов – полосы, кольца, различные геометрические формы. Световоды из поликарбоната (РС) или полиметилметакрилата (РММА) создают равномерное свечение по всей длине волокна, при этом источник света может находиться с одной из сторон, где-то в глубине узла.

Друзья, приятно, что вы выбрали именно наш блог для того, чтобы углубить свои знания в автомобильной технике.

Оставайтесь с нами, и мы порадуем вас огромным количеством интересных и полезных статей о машинах и о всём, что с ними связано.