229 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Автомобильные фары Устройство и принцип работы

Устройство и виды передних фар автомобиля

Центральное место в системе освещения автомобиля занимают передние блок-фары (головного света). Они обеспечивают безопасность поездок в вечернее и ночное время, освещая дорогу перед транспортным средством и информируя других водителей о приближении автомобиля.

Передние блок-фары: элементы конструкции

Передние фары совершенствовались на протяжении десятилетий. Вплоть до конца ХХ века на автомобили устанавливались круглые фары прожекторного типа. Однако по мере изменения эргономики и аэродинамики кузова возникла необходимость в новых решениях: круглые фары не позволяли создавать плавные, обтекаемые линии кузова. Поэтому дизайнеры и конструкторы начали внедрять новые более привлекательные формы, не уступающие по световым качествам и характеристикам.

Основные элементы передних блок-фар автомобиля

Современная фара головного света объединяет в себе несколько устройств:

  • фары ближнего и дальнего света;
  • габаритные огни;
  • указатели поворота;
  • дневные ходовые огни.

Единая конструкция носит название блок-фара. В дополнение к ней на передней части автомобиля могут устанавливаться противотуманные фары (ПТФ), обеспечивающие безопасность поездки в условиях недостаточной видимости.

Ближний свет фар

В зависимости от дорожных условий, в темное время суток могут использоваться фары ближнего или дальнего света.

Ближний свет фар обеспечивает освещение дорожного полотна на 50-60 метров перед автомобилем. Также фары освещают правую обочину.

Ближний свет не должен доставлять дискомфорта водителям встречных транспортных средств. Если же ваша машина ослепляет других автомобилистов, значит, фарам требуется регулировка.

В мире приняты две системы светораспределения потока – европейская и американская. Каждая из них имеет свои особенности в структуре и принципах формирования пучка.

Европейская и американская системы светораспределения

Нить накала в фарах американских автомобилей располагается немного выше горизонтальной плоскости. Световой поток делится на две части, одна из которых освещает дорогу и обочину, а вторая направляется в сторону встречного автомобильного движения. Чтобы фары не слепили водителей, изменяется глубина отражателя, формирующего нижнюю часть светового пучка.

В европейских транспортных средствах нить накаливания расположена выше фокуса отражателя и заслонена специальным экраном, препятствующим попаданию светового потока на нижнюю полусферу. Благодаря такой системе фары европейского типа более комфортны для автомобилистов, едущих навстречу. Световой поток направляется вперед и вниз, непосредственно на дорожное покрытие перед автомобилем.

Дальний свет фар

Дальний свет фар отличается наибольшей интенсивностью и яркостью светового потока, выхватывая из темноты 200-300 метров дорожного полотна. Он обеспечивает максимальную дальность освещения дороги. Но использовать его можно только в том случае, если в зоне видимости перед автомобилем нет других машин: слишком яркий свет ослепляет водителей.

Снизить отрицательный эффект дальнего света помогает система адаптивного освещения, которая в качестве дополнительной функции устанавливается на некоторые современные автомобили.

Ближний свет фар освещает дорожное полотно на 50-60 метров, дальний — на 200-300 метров

Устройство фары

Вне зависимости от вида передних фар, можно выделить три основных элемента, обеспечивающих работу оптики.

Источник света

Источник света – главный элемент любой фары. Наиболее распространенным источником в передних блок-фарах являются галогенные лампы. Относительно недавно конкуренцию им составили ксеноновые лампы, а еще позже – светодиодные устройства.

Отражатель

Отражатель изготавливается из стекла или пластмассы с небольшим напылением алюминия. Главная задача элемента – отражать световые потоки, исходящие от источника, и усиливать их мощность. Направлять луч света в заданном направлении помогают корректоры и световые экраны.

По характеристикам отражатели можно разделить на три основных типа.

  1. Параболический отражатель. Самый доступный вариант, отличающийся своей статичной конструкцией. Фары с таким устройством нельзя корректировать, изменяя яркость, интенсивность и направление световых лучей.
  2. Рефлектор свободной формы. Имеет несколько зон, отражающих отдельные части светового пучка. Свет в таких фарах остается статичным, но при рассеивании отмечается гораздо меньшая светопотеря. Также свет фар с рефлектором свободной формы является более комфортным для других водителей.
  3. Эллипсоидный отражатель (линзовая оптика) — наиболее дорогой, но в то же время самый качественный вариант, исключающий светопотерю и ослепление других водителей. Рассеиваемый поток света усиливается с помощью эллиптического светоотражателя, а затем перенаправляется во второй фокус – специальную перегородку, вновь собирающую свет. От щитка поток повторно рассеивается в сторону линзы, которая собирает свет, усекая или перенаправляя его. Главный недостаток линзы в том, что при активной эксплуатации автомобиля ее стабильность может понизиться. Это, в свою очередь, приведет к неисправностям или светопотерям. Устранить недостаток можно будет только при помощи профессиональной корректировки линз, выполняемой в автосервисе.

Виды отражателей фар

Рассеиватель

Рассеивателем света в автомобиле является внешняя часть фары, выполненная из стекла или прозрачной пластмассы. На внутренней стороне рассеивателя располагается система линз и призм, размер которых может варьироваться от миллиметра до нескольких сантиметров. Основная задача данного элемента – защитить источник света от внешнего воздействия, рассеить пучок, направив поток в заданном направлении. Регулировать направление света помогает разная форма рассеивателей.

Виды источников света

В современных автомобилях можно выделить несколько видов фар в зависимости от применяемых источников света.

Лампы накаливания

Наиболее простой и доступный, но уже устаревший источник – это лампы накаливания. Их работу обеспечивает вольфрамовая нить, находящаяся в безвоздушной стеклянной колбе. Когда в лампу поступает напряжение, нить нагревается и от нее начинает исходить свечение. Однако при постоянной эксплуатации вольфрам имеет свойство испаряться, что в итоге приводит к разрыву нити. По мере развития новых технологий лампы накаливания не выдержали конкуренции и перестали использоваться в автомобильной оптике.

Галогенные лампы

Несмотря на то, что принцип работы галогенных ламп схож с лампами накаливания, срок службы галогенок – в разы дольше. Увеличивать продолжительность работы ламп, а также повышать уровень освещения помогают пары галогенного газа (йода или брома), закачанные внутрь лампы. Газ взаимодействует с атомами вольфрама на нити накаливания. Испаряясь, вольфрам циркулирует по колбе, а затем, соединяясь с нитью накаливания, вновь оседает на ней. Такая система позволяет продлить срок службы лампы до 1 000 часов и более.

Ксеноновые (газоразрядные) лампы

В ксеноновых лампах свет образуется благодаря нагреву газа под высоким напряжением. Однако розжиг и питание лампы может осуществляться только с помощью специального оборудования, увеличивающего итоговую стоимость оптики. Но затраты оправданы: ксеноновые фары способны прослужить 2 000 часов и более.

Наиболее часто в системе головного света используются би-ксеноновые фары, совмещающие в себе ближний и дальний свет.

Светодиоды постепенно набирают популярность, составляя конкуренцию галогенным и ксеноновым лампам

Светодиодные лампы

Светодиоды — наиболее современный и набирающий популярность источник света. Срок службы таких ламп достигает 3 000 и более часов. При наименьшем потреблении энергии, светодиоды способны обеспечивать достаточный уровень освещенности. Такие лампы активно используются как во внешней, так и во внутренней системе освещения автомобиля.

В передних блок-фарах светодиоды стали применяться с 2007 года. Для обеспечения нужного уровня яркости света, в головные фары устанавливается сразу несколько сегментов светодиодных источников. В некоторых случаях передние фары могут включать в себя до двух-трех десятков светодиодов.

Инновационные разработки

Не исключено, что в будущем современные источники света будут вытеснены новыми разработками. Например, инновационной технологией являются лазерные фары, которые впервые были применены на автомобиле BMW i8. В качестве источника освещения в фаре применяется лазер, который светит на покрытую фосфором линзу. В результате образуется яркое свечение, направляемое отражателем на дорожное полотно.

Срок службы лазера сопоставим со светодиодами, но яркость и энергопотребление – в разы лучше.

Стоимость комплекта лазерных фар головного света начинается от 10 000 евро. Данная цена сопоставима со стоимостью бюджетного автомобиля.

Еще одна современная разработка – матричные фары, созданные на основе светодиодных источников света. В зависимости от дорожной обстановки автомобиль может автоматически настраивать работу каждой секции светодиодов в отдельности. Такая настройка помогает обеспечить отличное освещение даже в сложных условиях недостаточной видимости.

Инновационные лазерные фары на BMW i8

Способы управления головным светом

Способ включения передних блок-фар в автомобиле зависит от марки, модели и комплектации машины. В бюджетных вариантах предусмотрен ручной способ управления оптикой. Водитель использует специальный переключатель, который может быть установлен под рулем или на панели управления.

В более современных и дорогих моделях присутствует устройство, автоматически включающее свет фар при определенных условиях. Например, оптика может начинать работу в момент запуска двигателя. Иногда устройство включения фар объединено с датчиком дождя или специальными элементами, реагирующие на уровень освещенности.

Главная задача передних блок-фар — освещать дорогу и обеспечивать безопасность в темное время суток

Как и другие элементы автомобиля, передние блок-фары продолжают совершенствоваться. Они приобретают не только яркий и технологичный дизайн, но и улучшенные световые характеристики. Однако главная задача головных фар остается неизменной и заключается в обеспечении безопасности водителя, его пассажиров и других участников дорожного движения в темное время суток.

Адаптивные фары: принцип работы, преимущества и недостатки

Первые адаптивные фары появились ещё в конце прошлого века, а сегодня такая технология, благодаря своей универсальности и функциональности использования, получила широкое распространение. Адаптив устанавливается как на премиальных автомобилях, так и на машинах эконом-сегмента. Расскажем поподробнее о том, что же представляют собой такие адаптивные фары, разберём их преимущества и недостатки.

Важность качественного освещения дороги

По статистике, большая часть дорожно-транспортных происшествий происходит именно в темное время суток. Водителю бывает сложно оценить расстояние до близлежащих препятствий, мы банально можем не увидеть на дороге пешехода или же иные другие препятствия, что и приводит к авариям с тяжёлыми последствиями. Именно поэтому вопросам качества освещения дороги уделяют большое внимание.

Первые фары на автомобилях выполнялись с простейшей технологией, часто использовали обычные лампы накаливания и не всегда хорошо освещали дорожное полотно. Неудивительно, что автопроизводители постоянно пытаются придумать какие-либо новые способы изготовления головной оптики. Они используют светодиодные, галогеновые и ксеноновые фары, что позволяет несколько улучшить качество освещения дороги в ночное время суток.

Популярностью стала пользоваться технология адаптивных фар, которые получили специальный мотоподвес и систему коррекции, позволяющую правильно освещать дорожное полотно, словно заглядывая за поворот, обеспечивая улучшение видимости трассы при прохождении скоростных поворотов. Продвинутые системы адаптивных фар получили специальные устройства, которые позволяют определять движущиеся навстречу автомобили, они отводят поток освещения в сторону, предупреждая ослепление водителей встречных автомобилей. Использование таких адаптивных фар позволяет существенно улучшить качество освещения дороги, повышает безопасность управления автомобилем в темное время суток.

Читать еще:  Что такое катализатор

Принцип работы адаптивных фар

Система адаптивного освещения получила многочисленные датчики и электронные блоки управления, которые анализируют скорость автомобиля, показатель продольного ускорения, угол поворота рулевого колеса. Продвинутые адаптивные фары получили встроенные видеокамеры, которые позволяют получать системе четкую картину происходящего на дороге. Каждая пара головной оптики оснащается шаговым электромотором, способным поворачивать лампочки в необходимом направлении за долю секунды.

Такой угол поворота фары рассчитывается автоматикой в зависимости от различных факторов, в том числе от скорости и угла поворота рулевого колеса. По сути, такие адаптивные фары могут корректироваться не только в вертикальной плоскости, как стандартная головная оптика, но и по горизонтали в зависимости от направления дорожного полотна. Это позволяет иметь полное представление о происходящем на дороги, даже в закрытых поворотах.

Сегодня такие адаптивные системы освещения работают в паре с системой курсовой устойчивости, что позволяет предупредить изменение направления освещения дорожного полотна в тех случаях, когда у машины начинает развиваться занос, а водитель активно крутит рулем, чтобы вернуть машине прямолинейность движения. Решение блок управления принимает буквально за доли секунды, что позволяет обеспечить качественное освещение дороги, гарантируя безопасность управления машиной в темное время суток.

Варианты адаптивного освещения

Многие крупные автопроизводители используют на своих автомобилях различные системы головного адаптивного освещения, которые отличаются своим принципом работы и рядом других показателей.

Система AFS. Получила наибольшее распространение, что объясняется ее функциональностью, универсальностью использования и доступной стоимостью используемых компонентов. Разработку этой системы осуществляла компания Volkswagen, а в последующем такая технология появилась и на многих других машинах от европейских, американских и японских производителей. Её особенностью является тот факт, что решение о повороте фары принимает компьютер, причём каждая из фар поворачивается под своим определенным углом, внутренняя на больший угол, а внешняя – на меньший.

Система AFL используется на сегодняшний день на автомобилях марки Opel. Ее особенностью является тот факт, что в головной оптике имеется не только основная лампа, но и несколько дополнительных, поворот которых осуществляется в зависимости от текущей скорости автомобиля. При использовании машины в городе на скорости до 70 км/ч поворачиваются в сторону лишь основные лампы, тогда как дополнительные остаются неподвижными, что позволяет обеспечить качественное освещение дорожного полотна. А вот на высокой скорости в сторону поворота уже отклоняются основные и дополнительные фары, гарантируя интенсивное освещение дороги даже на высокой скорости в сложных условиях.

Возможность самостоятельной установки

Адаптивные лампы предлагались многими автопроизводителями, при этом большинство автомобилей оснащались такой опцией по заводу, а в последующем установить такую продвинутую светотехнику было крайне сложно. Дело в том, что требовалось не только поменять сами дорогостоящие фары, но и установить многочисленные датчики и блоки, которые необходимы для правильной работы всей системы. В итоге, стоимость такого тюнинга могла составить 50-70 тысяч рублей и более, в зависимости от конкретной марки автомобиля.

В продаже можно найти недорогие дубликаты систем адаптивного освещения, однако большинство специалистов уверяют, что такая технология будет далека от совершенства, сама фара если и отклоняется, то лишь на несколько градусов, что не позволяет осуществлять качественное освещение дороги, при этом невозможно предупредить ослепление водителей встречных автомобилей. Последнее в особенности опасно, так как подобное увеличивает риск лобового столкновения, последствия от которого могут быть печальны для двух автомобилей.

Выводы

Адаптивная система освещения — это перспективная технология, которая позволяет обеспечить улучшение безопасности управления автомобилем в темное время суток. Такая система подразумевает оснащение ламп в фарах небольшими моторчиками, которые поворачивают осветительные элементы в сторону поворота дорожного полотна. Сегодня используются различные технологии адаптивного освещения, которые функциональны, надежны, высокотехнологичны и позволяют существенно упростить управление машиной в темное время суток и в условиях плохой видимости.

Автомобильные фары

Фары и другая светотехника — неотъемлемая часть современного автомобиля, они позволяют использовать машину в любое время суток и играют важную роль в обеспечении безопасности. О фарах, их устройстве и принципе действия, а также о некоторых особенностях их применения читайте в этой статье.

История автомобильной светотехники

Современный автомобиль невозможно представить без светотехники, а особенно без фар, которые сделали возможным использование машины в любое время суток. Но так было не всегда — первые автомобили совершенно не имели светотехники, затем некоторое применение нашли керосиновые лампы, а в 1910-х годах стали использоваться ацетиленовые фары. В таких фарах световой поток создавался пламенем ацетиленовой горелки, газ для которой образовывался в специальном устройстве в ходе реакции карбида кальция с водой.

Однако все это было полумерами — горелки не давали достаточного света и позволяли скорее обозначить автомобиль в темноте, чем комфортно ехать. Да и не очень удобно было зажигать фары обыкновенными спичками. Все изменилось с появлением компактных электрических ламп накаливания и параболических отражателей — с 1920-х годов они заняли свое место в автомобильных фарах и сделали возможной езду даже самой темной ночью.

В то же время пришло понимание, что в автомобиле должны быть фары ближнего и дальнего света, и уже в 1925 году Bosch представила миру двухнитевые лампы, которые позволяли получать ближний или дальний свет простым включением одной или другой нити накаливания.

Вплоть до 1960-х годов все автомобили оснащались круглыми фарами (а в США такая форма фар была обязательной до 1975 года), но затем появились фары самых разных форм, что значительно расширило возможности дизайна. Сегодня же классические круглые фары применяются разве только на специальной или военной технике.

Однако куда интереснее развитие не формы фары, а ее содержания — ламп. Так, обычные лампы накаливания довольно быстро сошли со сцены и были заменены галогенными лампами, которые при равной мощности создают вдвое, а то и втрое более высокий световой поток, при этом дольше служат и не мутнеют.

С 1990-х годов активно стали внедряться ксеноновые лампы, с того же времени в автомобильной светотехнике нашли место и светодиоды, однако полноценные фары на светодиодах стали устанавливаться лишь с 2010 года. И, вероятно, у светодиодных фар большое будущее, но насколько оно большое — будет видно в скором будущем.

Устройство автомобильных фар

Все фары, независимо от формы и типа используемых ламп, имеют принципиально одинаковое устройство и принцип работы, и отличаются только деталями.

В фаре можно выделить четыре основных элемента:

— Источник света;
— Рефлектор (отражатель);
— Рассеиватель;
— Корпус.

Каждый элемент решает свою задачу.

Источник света. Здесь все просто, источник света — это лампа или набор сверхъярких светодиодов, которые обеспечивают необходимый световой поток. Обычные лампы накаливания (категория R2) дает поток до 550 лм, двухнитевые галогенные лампы (категория H4) — до 1000 лм (ближний свет) и до 1650 лм (дальний свет), однонитевые лампы дальнего света (категория H9) — до 2100 лм, а газоразрядные ксеноновые — до 3200 лм.

Рефлектор. Обеспечивает формирование пучка света. Обычно выполняется вместе с корпусом, точнее — изготавливается методом нанесением отражающей пленки (на основе алюминия или хрома) на его внутреннюю поверхность. В самом простом случае рефлектор имеет параболическую форму, однако современные фары имеют более сложную форму рефлектора.

Рассеиватель. Необходим для пропуска света и защиты внутренней части фары от негативных воздействий. Обычно рассеиватель выполняется из рифленого пластика (ранее — из стекла), причем рифление выполняется в виде микролинз (как в катафотах), которые рассеивают поток света, делая его более равномерным.

Корпус. Составляет основу фары, на корпусе крепятся все остальные детали фары. Обычно корпус выполняет из пластика.

Некоторое применение (особенно в США) нашли так называемые лампы-фары — устройства, в которых рефлектор, рассеиватель и источник света объединены в единую конструкцию. Лампа-фара герметична, что позволяет нанести на рефлектор слой серебра с более высокой отражающей способностью. Однако лампа-фара при перегорании нити должна полностью заменяться, а это в разы дороже, чем замена простой лампы.

Устройство фар автомобиля

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.

Читать еще:  Гигантские машины мира 9 фото

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:

  1. Параболический отражатель. Самый простой, дешёвый и распространённый. Это статичная конструкция, отражающая свет горящей лампы. Такую фару нельзя подкорректировать, яркость, интенсивность, направление света в них статичны.
  2. Рефлектор свободной формы (Free Form Reflector). Такой рефлектор разделён на несколько зон (количество их может сильно варьироваться), каждая отражает и направляет свой пучок света. Свет таких фар также статичен, но более отчётлив, меньше светопотеря при рассеивании, значительно меньше вероятность ослепления других водителей или себя.
  3. Линзовая оптика. Свет от лампы в этом случае рассеивается и усиливается специальным эллиптическим светоотражателем, но после этого направляется на второй фокус – специальный щиток, вновь собирающий этот свет. От этой перегородки свет снова рассеивается в сторону линзы, та собирает его, где-то обрезая, где-то перенаправляя. Такая оптика максимально исключает чрезмерную светопотерю и ослепление светом. Линзовая оптика дорога, но очень качественна и обеспечивает максимальную безопасность даже в условиях трудной видимости. Главная проблема – вся эта система довольно динамична, в ходе износа или повреждения стабильность линзы может понизиться, могут возникнуть неисправности, светопотери. В таком случае линза требует специфической корректировки в автосалоне.

Принцип работы ксеноновых фар

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.

Система электрооборудования автомобиля

Конструкция и типы фар

Как регулируется и проверяется свет

Ближний свет фар является главным при управлении автомобилем. Характеристики ближнего света фар должны давать ассиметричную картину ближнего света, которая выполнена в растянутом визуальном диапазоне по правой стороне дороги.
Для повышения эффективности работы фар применяют различные сложные формы (HNS, PD2). Для улучшения освещения применяют также газозарядные лампы, которые выдают света почти в 2 раза больше галогенных. Фары должны обеспечивать видимость линии раздела между поверхностями освещенными и не освещенными. Такая видимость может создаватся специальными нитями накала, которые используются в лампах (Н1, Н7,НВ4). Это позволяет получить яркость ниже, а тень выше.

Требования предъявляемые к лампам:
— уровень минимальной освещенности (нормальная видимость)
— максимальная сила света (но не ослепляющая водителей автомобилей движущихся на встречу)

Конструктивные особенности фар.

Обычные фары должны обеспечивать качественное освещение, и такой парадокс,- чем больше размер отражателя, тем лучше качество света ближних фар. На геометрическую составляющую диапазона, действие фары увеличивается с ростом высоты установки фары. Такие требования могут быть решены благодаря использованию широких отражателей фар и большего размера.
Короткие фокусные расстояния обеспечивают широкими световыми лучами, что улучшает боковое освещение и является очень полезным на поворотах. Отражатели с плавным переходом состоят из параболоидных секций с разными фокусными расстояниями.

Термины и определения системы освещения автомобиля


Однофокусные отражатели. Чтобы обеспечить повышенную эффективность светового потока на вспомогательных участках отражателей имеется 1на фокальная точка с отражателем для получения короткого фокусного расстояния. свет от вспомогательных отражателей нам дает улучшение качества бокового освещения, но не влияет на дальний. (Лампа Н4)

Многофокусные отражатели.
Отличаются многофокусные отражатели тем, что участки для получения пучка света имеют большое количество фокальных точек. Распределение структур осуществляется по вертикальным участкам параболы.

Фары (отражатели типа HNS) Поверхность следующего отражателя включает много элементов. Особенностью поверхности отражателя являются неразрывности и ступенчатости на пограничных поверхностях. Это дает возможность создать такие формы поверхности отражателей, какие нам нужны, и обеспечат максимально стабильное освещение.

Система зажигания предназначена

для создания и подачи искрового разряда

к свечам зажигания.

Фары (PES) Конструкция фар PES включает оптику для улучшения освещения. Данная оптика основывается на использовании эллиптического отражателя. В фарах PES исходящие лучи необходимо направить так, чтобы зона окружения линзы тоже выступала источником светового сигнала. Такой свет применяется с линзами небольших диаметров для того, чтобы не слепить водителей встречных автомобилей.

К основным фарам освещения траснпортного средства можно отнести следующие: — фары ближнего света; — фары дальнего света;



Фары Litronic.
Электронная световая фара характеризуется освещением с помощью ксенона (ксеноновой газоразрядной лампой). Такая лампа сочетае тв себе все преимущества, — высокую интенсивность освещения, наряду с минимальным требованиям к объему отражательной поверхности. Это делает данную модель фары идеальной по сравнению с другими.

Установка бесконтактного электронного

зажигания на автомобили ВАЗ 2101, ВАЗ 2102, ВАЗ 2103, ВАЗ 2104,

4.5. Конструкция современных головных фар

Основными конструктивными элементами головных фар явля­ются: корпус; регулировочный механизм; оптический элемент, содержащий отражатель; рассеиватель; экран прямых лучей; одно- или двухрежимный источник света. Одной из важных конструктив­ных характеристик фары служит ее форма — круглая или прямо­угольная. На протяжении почти 40 лет основной формой фары бы­ла круглая со стандартизованными размерами оптического элемен­та — Ø 178 мм у двухфарной системы и Ø 146 мм у четырехфарной системы освещения.

Рис. 4.5. Устройство круглой фары:

Устройство круглой фары приведено на рис. 4.5. Она состоит из: 1 — оптический элемент; 2- ободок; 3 — регулировочные винты; 4 -держа­тель; 5 — корпус; 6- источник света; 7— токоподводящая колодка; 8 — винты крепления ободка. Оптический элемент 1 круглой фары выполнен в виде склеенных между собой стеклянного рассеивателя и металлическо­го отражателя, в слепое отверстие которого установлен источник света с одним или двумя (в зависимости от режима работы) телами накала. На отбортовке горловины установлен спрессованный фла­нец с пружинными зажимами, поджимающими опорный фланец лампы к опорному торцу отражателя.

Источник света 6 установлен таким образом, чтобы тело нака­ла дальнего света было расположено в фокусе отражателя, а те­ло накала ближнего света было расфокусировано относительно фокуса отражателя вперед и вверх. В современных конструкциях применяются обычные лампы типа Е, например А12-45+40 и гало­генные источники света типа Н: Н1, НЗ, Н4, Н7, Н9, Н11, Н13.

К отражателю на кронштейнах приклепывается экран прямых лу­чей от лампы, что позволяет несколько снизить ослепление водите­лей встречных автомобилей (при ближнем свете) и уменьшить яр­кость свечения атмосферы при ее малой прозрачности. Экран вы­полняют из тонкой металлической ленты сферической формы. Отра­жатель круглых фар имеет параболоидную форму с фокусным рас­стоянием, варьируемым в различных конструкциях от 19 до 28,5 мм.

Держатель 4 подвижно установлен в корпусе фары и за счет уп­ругой подвески пружинами сжатия и распором двумя винтами 3, имеет возможность поворачиваться в двух плоскостях — вертикаль­ной и горизонтальной, обеспечивая тем самым регулировку свето­вого пучка относительно дороги.

Рассеиватель оптического элемента представляет собой круглое или прямоугольное стекло, на внутренней поверхности которого на­ходятся преломляющие элементы: цилиндрические и сферические линзы, призмы и призмолинзы. Рассеиватели фар изготавливаются, как правило, из бесцветного силикатного стекла. В последнее время ведутся работы по замене стекла абразивостойкой пластмассой, од­нако дешевых способов ее получения до сих пор не найдено.

Корпус 5 круглых фар выполняется металлическим с фланцем для крепления к кузову автомобиля и имеет кронштейн для уста­новки ободка 2, поджатого к поверхности оптического элемента. В тыльной части корпуса имеется отверстие для установки жгута коммутирующих проводов со штекерными токоподводящими разъ­емами с обоих концов, один для подключения к источнику света, другой — к сети автомобиля.

Другой разновидностью традиционных конструкций фар является прямоугольная фара, получившая распространение в 60-х годах. Ее характерной особенностью является использование усеченного пара­болоида с большим диаметром светового отверстия (до 250 мм), что обеспечивает увеличение работающих зон в горизонтальном направ­лении, чем существенно улучшается светораспределение в режиме ближнего света. Кроме того, такая форма позволяет снизить верти­кальный габарит фары и обеспечивает тем самым предпосылки к сни­жению коэффициента аэродинамического сопротивления воздушному потоку, чем повышает топливную экономичность автомобиля.

К недостаткам прямоугольных фар следует отнести их худшую технологичность, большую стоимость и потребность в большем подкапотном пространстве для размещения.

Принцип работы светооптической схемы этих фар, а следова­тельно, и требования к ее элементам такие же, как и к фарам Круглого исполнения, а их конструкция в силу особенностей формы имеет ряд существенных отличий. Из-за большего горизонтального размера поворот оптического элемента такой фары при регулиров­ке на 4° сопровождается большим линейным перемещением боко­вых краев рассеивателя и выступанием их из-за декоративного ободка на 15. 20 мм. Это обстоятельство заставляет крепить рассеиватель неподвижно, а направление светового пучка регулиро­вать поворотом только отражателя внутри корпуса фары.

На рис. 4.6 изображена типовая конструкция прямоугольной фа­ры. В корпусе 2, выполненном из пластмассы, закреплен винтами через ободок рассеиватель 1. (В других вариантах рассеиватель к корпусу может приклеиваться, поджиматься плоскими пружинами или хомутами.) Отражатель 3 смонтирован внутри корпуса подвиж­но на трех опорных шаровых шарнирах 10.

Шаровой шарнир 4 является неподвижной опорой. Поворот от­ражателя в горизонтальной плоскости обеспечивается вращением винта 6, перемещающего шарнир 7; отражатель при этом повора­чивается вокруг вертикальной оси, проходящей через центры шар­ниров 4 и 5. Крайние положения отражателя показаны на рис. 4.6 штриховой линией.

Регулировка наклона светового пучка фазы осуществляется двумя винтами 8 и 9. Начальная (установочная) регулировка произ­водится винтом 9, отражатель при этом поворачивается вокруг го­ризонтальной оси, проходящей через центры шарниров 4 и 7. Кор­ректировка угла наклона светового пучка фазы (например, при из­менении нагрузки автомобиля), т.е. изменение положения пучка в вертикальной плоскости, осуществляется винтом 8, от которого мо­жет быть сделан привод в кабину водителя.

На основе изображенной на рис. 4.6 конструкции легко изготав­ливается блок-фара с встроенным внутрь корпуса (рис. 4.7,а) или смонтированными сбоку (рис. 4.7,б) необходимыми светосигналь­ными приборами.

Блок-фары получили широкое распространение в 1980-е годы за счет некоторого снижения себестоимости комплекта световых при­боров и более органичного эстетического оформления передней части автомобиля.

В США, Японии и ряде других стран оптические элементы тра­диционных конструкций фар, как круглых, так и прямоугольных, вы­полняют в виде неразъемных ламп-фар. Рассеиватель и отражатель этих приборов изготавливают из стекла, после чего отражатель алюминируют, монтируют в нем систему нитей накала, сваривают тражатель с рассеивателем, откачивают из образовавшейся кол­бы воздух и окончательно заваривают колбу.

Постоянно увеличивающийся дефицит топлива предопределил устойчивую тенденцию к снижению коэффициента аэродинамиче­ского сопротивления воздушному потоку при движении автомоби­ля, реализация которой потребовала обеспечения узкого профиля передней части автомобиля, а следовательно, и резкого ограни­чения высоты фары до 60. 90 мм вместо 120. 150 мм. Эти требо­вания практически исключают возможность использования в кон­струкциях фар традиционных светооптических схем, так как для сохранения необходимого светового потока в этом случае требу­ется значительное увеличение глубины отражателя, что вызывает технологические трудности. Кроме того, традиционные светооптические схемы, в которых функция перераспределения светового потока выполняется рассеивателем с глубокими призмами, не до­пускает его наклона в вертикальной плоскости на углы, большие чем 25°. Именно эти обстоятельства привели к разработке прин­ципиально новых решений.

Фирмой Lucac (Великобритания) была предложена конструкция фары, в которой отражатель выполнен в виде объединения не­скольких (двух-трех) усеченных параболоидных элементов с раз­личным фокусным расстоянием 20 и 40 мм при совмещенных по­ложениях их фокусов. Этот принцип объединения разнофокусных отражателей называется гомофокальным. Использование этого прин­ципа позволяет подобрать и скомпоновать отражатель из отдельных секторов разнофокусных отражателей таким образом, чтобы обеспе­чить формирование заданного светораспределения режимов ближнего и дальнего света практически за счет отражателя.

Реализация этой светооптической схемы позволила сконструи­ровать фару, полностью удовлетворяющую современным требова­ниям автомобилестроителей по аэродинамике. На рис. 4.8 показан профиль автомобиля с такими фарами.

Практическая реализация гомофокальной конструкции потребо­вала пересмотра технологии изготовления, так как сложный про­филь отражателя с высокой точностью можно получить лишь из легко формуемых материалов, т. е. пластмасс, обладающих также высокой термостойкостью, что обеспечивает работу фары с гало­генными лампами. Стоимость материалов пока очень высока, а технологический процесс их формования достаточно трудоемок, что является сдерживающим фактором широкого применения кон­струкции этого типа.

Эллипсоидные фары головного света, предложенные фирмой Hella, представляют другое направление развития конструкции. Их характерной особенностью является более полное использование светового потока лампы при ближнем свете, т. е. относительно большой КПД. Конструкция такой фары (рис. 4.9) содержит эллип­соидный отражатель 2, в один из фокусов которого установлен ис­точник света 1. Весь световой поток, отраженный таким отражате­лем, концентрируется в его втором фокусе, где в режиме ближнего света частично экранируется, что позволяет создать четкую свето­теневую границу. Затем используемый пучок корректируется с по­мощью достаточно простой линзы 3. Для достижения необходимых значений светотехнических характеристик отражатель снабжают элементами параболоидных поверхностей, сопряженными с эллип­соидом, и преломляющими концентрическими призматическими элементами.

К основным недостаткам светооптических схем этого типа следует отнести технологические трудности, высокую стоимость, а также ограниченное их ис­пользование только в четырехфарной системе освеще­ния.

Естественно, что этими на­правлениями не исчерпыва­ются пути совершенствования: светооптических схем оптиче­ских элементов и систем ос­вещения в целом. Продолжает совершенствоваться система поляризованного света, ведут­ся поиски использования в системах освещения волокон­ной оптики.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector