Эволюция форм
На протяжении многих лет фары оставались круглыми — это наиболее простая и дешевая в изготовлении форма параболического отражателя. Но порыв «аэродинамического» ветра сначала «задул» фары в крылья автомобиля (впервые интегрированные фары появились у Pierce-Arrow в 1913 году), а затем превратил круг в прямоугольник (прямоугольными фарами оснащался уже Citroen AMI 6 1961 года). Такие фары были сложнее в производстве, требовали больше подкапотного пространства, но вместе с меньшими вертикальными габаритами имели большую площадь отражателя и увеличенный светопоток. Чтобы заставить такую фару ярко светить при меньших габаритах, следовало придать параболическому отражателю (в прямоугольных фарах — усеченный параболоид) еще большую глубину. А это было чересчур трудоемко. В общем, привычные оптические схемы для дальнейшего развития не годились. Тогда английская фирма Lucas предложила использовать «гомофокальный» отражатель- комбинацию двух усеченных параболоидов с разными фокусными расстояниями, но с общим фокусом. Одним из первых новинку примерил Austin-Rover Maestro в 1983 году. В том же году фирма Hella представила концептуальную разработку- «трехосные» фары с отражателем эллипсоидной формы (DE, DreiachsEllipsoid). Дело в том, что у эллипсоидного отражателя сразу два фокуса. Лучи, выпущенные галогенной лампой из первого фокуса, собираются во втором, откуда направляются в собирающую линзу. Такой тип фар называют прожекторным. Эффективность «эллипсоидной» фары в режиме ближнего света превосходила «параболическую» на 9% (обычные фары отправляли по назначению лишь 27% света) при диаметре всего в 60 миллиметров. Эти фары предназначались для противотуманного и ближнего света (во втором фокусе размещался экран, создающий асимметричную светотеневую границу). А первым серийным автомобилем с «трехосными» фарами стала «семерка» BMW в конце 1986 года. Еще через два года эллипсоидные фары стали просто супер! Точнее- Super DE, как называла их Hella. На этот раз профиль отражателя отличался от чисто эллипсоидной формы — он был «свободным» (Free Form), рассчитанным таким образом, чтобы основная часть света проходила над экраном, отвечающим за ближний свет. Эффективность фар возросла до 52%. Дальнейшее развитие отражателей было бы невозможно без математического моделирования- компьютеры позволяют создавать самые сложные комбинированные рефлекторы. Компьютерное моделирование позволяет увеличить число сегментов до бесконечности так, что они сливаются в единую поверхность «свободной» формы. Взгляните, к примеру, в «глаза» таких машин, как Daewoo Matiz, Hyundai Getz. Их отражатели поделены на сегменты, каждый из которых имеет свой фокус и фокусное расстояние. Каждая «долька» многофокусного отражателя отвечает за освещение «своего» участка дороги. Свет лампы используется почти полностью- за исключением разве что торца лампы, прикрытого колпачком. А рассеиватель, то есть стекло с множеством «встроенных» линз, теперь не нужен — отражатель сам отлично справляется с распределением света и созданием светотеневой границы. Эффективность таких фар, называемых отражающими, близка к прожекторным. Современные отражатели «формируют» из термопластика, алюминия, магния и термосета (металлизированного пластика), а накрывают фары не стеклами, а поликарбонатом. Впервые пластиковый рассеиватель появился в 1993 году на седане Opel Omega- это позволило снизить массу фары почти на килограмм! Но зато поликарбонатные «стекла» гораздо хуже сопротивляются истиранию, нежели стекла настоящие. Поэтому щеточных очистителей фар, которые еще в 1971 году предложил Saab, больше не делают...
| 
|
| Прожекторный тип фары. Здесь показан вариант «биксенон»- переключение с дальнего света на ближний осуществляется перемещением экрана, управляемого соленоидом. Если экрана нет, то прожектор, как правило, работает в режиме ближнего света. Место газоразрядной лампы может занимать «галогенка» | Так выглядит газоразрядная ксеноновая фара. Поскольку «ксенон» светит очень ярко, таким фарам положено обязательно иметь механизм автоматической регулировки угла наклона и омыватели |
Ксенон и светодиоды
Вековое господство лампы накаливания близится к концу. Достойно «завершить карьеру» ей помогают благородные газы криптон и ксенон. Последний считается одним из лучших наполнителей для ламп накаливания- с ксеноном можно поднять температуру нити вплотную к точке плавлению вольфрама и приблизить свет по спектру свечения к солнечному. Но наполненные ксеноном обычные лампы накаливания- это одно. А «ксенон» с ярким голубым свечением, который применяют на дорогих автомобилях,- это принципиально другое. В ксеноновых газоразрядных лампах светится не раскаленная нить, а сам газ- вернее, электрическая дуга, которая возникает между электродами при газовом разряде при подаче высоковольтного напряжения. Впервые такие лампы (Bosch Litronic) были установлены на серийном BMW 750iL в 1991 году. Газоразрядный «ксенон» на голову эффективнее самых совершенных ламп накаливания- на бесполезный нагрев здесь расходуется не 40% электроэнергии, а всего 7—8%. Соответственно, газоразрядные лампы потребляют меньше энергии (35 Вт против 55 Вт у галогенных) и светят при этом вдвое ярче (3200 лм против 1500 лм). А поскольку нити нет, то и перегорать нечему- ксеноновые газоразрядные лампы служат гораздо дольше обычных. Но устроены газоразрядные лампы сложнее. Главная задача- зажечь газовый разряд. Для этого из 12 «постоянных» вольт бортовой сети нужно получить короткий импульс из 25 киловольт- причем переменного тока, с частотой до 400 Гц! Для этого служит специальный модуль зажигания. Когда лампа зажглась (для разогрева требуется некоторое время), электроника снижает напряжение до 85 вольт, достаточных для поддержания разряда. Сложность конструкции и инерция при зажигании ограничили первоначальное применение газоразрядных ламп режимом ближнего света. Дальний светил по старинке- «галогенкой». Объединить ближний и дальний свет в одной фаре конструкторы смогли через шесть лет, причем существует два способа получить «биксенон». Если используется прожекторная фара (как та, что придумала Hella), то переключение режимов света осуществляется экраном, находящимся во втором фокусе эллипсоидного отражателя: в режиме ближнего света он отсекает часть лучей. При дальнем экран прячется и не препятствует световому потоку. А в отражающем типе фар «двойное действие» газоразрядной лампы обеспечивается взаимным перемещением рефлектора и источника света. В итоге вслед за фокусным расстоянием изменяется и светораспределение. Но по данным французской фирмы Valeo, применив отдельные газоразрядные лампы для ближнего и дальнего света, можно достичь на 40% лучшей освещенности, чем у «биксенона». Правда, модулей зажигания требуется уже не два, а четыре- такие фары имеет дорогой Volkswagen Phaeton W12. Однако будущее газоразрядных ламп вовсе не такое яркое, как излучаемый ими свет. Наибольший успех специалисты прочат светодиодам. Светодиод- это полупроводниковый прибор, излучающий свет при прохождении тока. До начала 90-х их автомобильное применение ограничивалось индикацией- уж слишком низкой была светоотдача. Однако уже в 1992 году Hella оснастила «трешку» BMW Cabrio центральным стоп-сигналом на основе светодиодов, и сегодня они все шире используются в задних фонарях в качестве «габаритов» и стоп-сигналов. Светодиоды срабатывают на 0,2 секунды быстрее традиционных лампочек, тратят меньше энергии (для стоп-сигналов- 10 Вт против 21 Вт) и отличаются почти неограниченным сроком службы. Но для того, чтобы заменить лампы светодиодами в фарах головного света, нужно преодолеть ряд препятствий. Во-первых, даже самые лучшие светодиоды по эффективности пока сопоставимы только с галогенными лампами (светоотдача- около 25 люменов на ватт). При этом они дороже и требуют специальной системы охлаждения- ведь это такие же полупроводниковые приборы, как и процессоры компьютеров. Но разработчики уверяют, что к 2008 году светоотдача диодов достигнет уже 70 лм/Вт (у нынешнего «ксенона»- 90 лм/Вт). Так что первые серийные светодиодные фары могут появиться в 2010 году. А пока полупроводникам поручают второстепенные функции- например, постоянный «дневной свет», как это сделала Hella, расположив в каждой фаре Audi A8 W12 по пять светодиодов.
Адаптивный свет
Попытки повернуть фары автомобиля вслед за рулем люди начали предпринимать сразу после появления самих фар. Ведь это удобно- освещать ту часть дороги, куда ты едешь. Однако механическая связь фар и руля не позволяла соотносить угол поворота лучей со скоростью движения, и правила начала прошлого века «адаптивный» свет просто запрещали. Попытку возродить оригинальную идею осуществила фирма Cibie. В 1967 французы представили первый механизм динамической регулировки угла наклона фар, а через год на Citroen DS начали ставить поворотные фары дальнего света. Теперь идея поворотного освещения возрождается- на новом, «электронном», уровне. Самое простое решение- дополнительная «боковая» лампочка, которая загорается при повороте руля или включенном «поворотнике» на скорости до 70 км/ч. Подобные фары имеют, к примеру, Audi A8 (первое применение) и Porsche Cayenne. Следующая ступень- действительно поворотные фары. В них биксеноновый прожектор с учетом скорости движения, угла поворота руля и угловой скорости автомобиля вокруг вертикальной оси («датчик поворота») поворачивается вслед за рулем в пределах 22°- на 15° наружу и на 7° внутрь. Такими фарами оснащаются и BMW, и Mercedes, и Lexus, и даже Opel Astra. Третий вариант «адаптивного» света- комбинированный. На высоких скоростях активен только поворотный прожектор, а в медленных поворотах или при маневрировании «подключается» статическое освещение (оно имеет больший угол охвата- до 90°). Такими фарами оснащен Opel Signum. Но, пожалуй, самая интересная из разработок- это VARILIS: система, которую Hella разрабатывает вместе с несколькими автопроизводителями. Сокращение расшифровывается как Variable Intelligent lighting system. Одна из вариаций- система VarioX, которая позволяет фаре работать в пяти режимах света. Для этого в «ксеноновом» прожекторе вместо экрана, включающего ближний свет, находится цилиндр сложной формы. Смена режимов света происходит при вращении цилиндра. Так, например, в городе фары светят близко, но широко, а на трассе ближний свет немного изменяет форму пучка — для большей дальнобойности. А чуть позже европейские правила позволят связать фары с системой GPS. Одной из первых такую разработку представила BMW в 2001 году. Вспомните концепт-кар X-Coupe с асимметричным дизайном. Фары у него поворачивались по команде GPS-навигатора с учетом скорости движения, угла поворота руля и бокового ускорения. А еще навигационная система позволит «предугадывать» повороты и давать команду на автоматическое изменение светораспределения, скажем, при пересечении английской границы- ведь система VarioX позволяет и это!
| 
| ||
| Комбинированный «адаптивный» свет (Opel Signum) 1) Поворотный «биксеноновый» модуль 2) Статический боковой свет 4) Модуль, управляющий поворотом прожектора | 
| Перспективная система VarioX от фирмы Hella работает в пяти режимах (слева). Для этого экран, обеспечивающий ближний свет, заменен цилиндром «свободной» формы. Каждая его образующая (на рисунке показаны разными цветами) соответствует конкретной схеме светораспределения. Автоматическим переключением режимов света заведует шаговый электромотор. Вверху- пример городского освещения в сравнении с традиционным | |
Америка-Европа
Подход к системам освещения в Старом Свете и за океаном различается кардинально. Начнем с того, что американские законы вплоть до 1975 года запрещали использование фар не круглой формы и галогенных ламп! Причем в Штатах лампа и фара были объединены в одно целое- лампы-фары за океаном использовали с 1939 года. Преимущество у таких приборов было одно- герметичность лампы-фары позволяла покрывать поверхность рефлектора серебром, отражающая способность которого достигает 90% (против 60% у распространенных в те времена хромированных рефлекторов). Но менять лампу-фару, естественно, приходилось целиком. А главное отличие- в Европе с 1957 года принято асимметричное светораспределение с лучшим освещением «пассажирской» обочины и с четкой светотеневой границей. Но в Америке использование фар с границей света и тени разрешили только с 1997 года. Разрешили, но не потребовали! Свет «американских» фар распределяется почти симметрично, вовсю ослепляя встречных водителей. К тому же американцы регулируют фары только по вертикали. А еще в США и Канаде отсутствует единый порядок сертификации приборов освещения. Каждый производитель лишь гарантирует соответствие своих фар федеральному стандарту по безопасности движения транспортных средств (FMVSS), а подтверждать это приходится, например, в случае аварии по вине световых приборов. Предполагается, что официально импортируемые из США автомобили проходят проверку на соответствие европейским нормам. «Американские» фары маркируются аббревиатурой DOT (Department Of Transport, Министерство транспорта), а «европейские» — буквой «Е» в кружочке с цифрой-кодом страны, где фара одобрена для использования (Е1 — Германия, Е2 — Франция, и т.д.).
Как подобрать галогенную лампу
Отправляясь за покупкой, обычно берут с собой для образца перегоревшую лампу. Но вот извлечь ее, скажем, из фары не всегда просто. Для этого, возможно, придется снимать еще 4-5 разных узлов и деталей, с чем неопытный водитель может и не справиться. И, конечно же, не стоит самостоятельно производить замену в случае, если машина на гарантии. Ну что же, добыть информацию можно и другими путями: почитать прилагаемый к автомобилю «мануал», поискать по официальным сайтам и интернет-форумам. Кроме того, у продавцов, относящихся к своему делу профессионально, всегда есть каталог. А после покупки лампы ее замену можно поручить и автосервису. Кстати, не спешите возмущаться, если вам сообщат, что стоимость работ по замене левой и правой ламп отличается в несколько раз. Это вполне вероятный вариант.
С чего начать выбор? Первое, что бросается в глаза – название фирмы на упаковке. Лучше немного переплатить за известный бренд, чем рисковать, выбирая яркие коробочки с экзотическими названиями, особенно если они происходят с востока. Знайте, что Filips, Bosch, Osram, Narva вряд ли вас подведут.
Под названием фирмы на упаковке, как правило, располагается «подзаголовок», раскрывающий особенности данной лампы. Оптимальный выбор – лампа с увеличенным сроком службы. Водителям с ослабленным зрением лучше приобрести лампу с надписью типа «+30%». Это означает, что при стандартной мощности ее световой поток больше. Помните, что к мощности лампы такая надпись никакого отношения не имеет, а поэтому она не будет слепить встречных водителей. Тем, кому часто приходится совершать ночные поездки, рекомендуются лампы с улучшенным визуальным эффектом. Их цветовая температура составляет 4000-5000 К, что соответствует натуральному солнечному свету. Учтите, что лампы со всякого рода улучшенными характеристиками имеют гораздо меньший срок службы (примерно 300 часов против 500-600 часов для обычных ламп).
Следующий критерий – тип лампы. Он указывается и на упаковке, и на цоколе. Самые распространенные - двухнитиевые галогенные лампы типа Н4. Но есть еще и Н1, Н3, Н3С, НВ4, Н7, Н11, 702К и др. Не перепутайте, лампа другого типа не подойдет к вашей светотехнике.
Немаловажный параметр – мощность лампы. Она обозначается двумя числами, разделенными дробью (дальний/ближний свет). Указывается и на упаковке, и на цоколе. Не советуем приобретать изделия с повышенной (больше 60/55 Вт) мощности. Во-первых, их применение на дорогах общего пользования запрещено. Поэтому на упаковках таких ламп обязательно имеется надпись «off road» (вне дороги). «Левые» производители такой пометки могут и не сделать, но ведь мы с самого начала решили с ними не связываться. Во-вторых, сверхмощные лампы излишне нагружают электрическую цепь автомобиля. И, в-третьих, такие лампы вызывают перегрев стекла фары, что может привести к его растрескиванию или оплавлению.
Далее, обязательно обратите внимание на знак сертификации – буква «Е» с последующим числом. Числом в диапазоне от 1 до 47обозначается страна, выдавшая сертификат. Например: «Е1» - Германия, «Е-20» - Польша, «Е-22» - Россия, «Е-28» - Беларусь, «Е-37» - Турция, «Е-43» - Япония, «Е-46» - Украина. Если же в обозначении вы видите одну букву «Е», без цифры, – перед вами фальсификат. Все галогенные лампы, произведенные в Европе, или для рынка Европы непременно должны иметь на цоколе маркировку в виде буквы U. Это означает, что ее вредное ультрафиолетовое излучение не превышает установленных стандартом значений.
А теперь еще о нескольких параметрах, которые особых разъяснений не требуют. Номинальное напряжение, величина которого для большинства современных автомобилей составляет 12 В. Хотя еще встречаются и 24-вольтовые экземпляры. Каталожный номер лампы – обязательно указывается на упаковке, на цоколе – не всегда. В нем зашифрована вся информация о лампе. И последнее – «made in…» (сделано в…). Эта надпись не несет какой-либо полезной информации о потребительских свойствах лампы. Повторимся, главное – надежная, проверенная марка, а не место производства.
В заключение еще пара небольших советов. Чаще всего перегорают лампы (нити) ближнего света. Но менять их следует не по одной, а сразу обе. И всегда держите в машине запасной комплект – рано или поздно он вам очень пригодится.