Эволюция автомобильного освещения совершила грандиозный рывок с появлением матричных фар. На сегодняшний день – это самый прогрессивный и высокотехнологичный вариант автомобильной оптики. В чем преимущества матричных светодиодных фар и каков принцип их работы?
В области технологий освещения, ведущие позиции принадлежат Audi. Последней разработкой компании являются матричные фары, благодаря которым комфорт управления и уровень безопасности движения поднимается на качественно новый уровень.
Начиная с 2013 года матричные фары (Matrix LED headights) устанавливаются на флагман Audi – модель А8. Компания Opel разрабатывает Matrix Beam (пилотный проект матричных фар).
Матричные фары от Audi объединяют в себе блок управления, воздуховод с вентилятором, дизайнерское обрамление, модуль габаритных огней, дневных огней и указателя поворота, и, конечно же, модуль ближнего света фар и модуль дальнего света фар.
Принцип работы матричных фар
Модуль дальнего света фар состоит из двадцати пяти светодиодов, которые объединены в группы по пять штук, образующих матрицу. Каждая группа обладает своим металлическим радиатором для охлаждения и своим отражателем. Благодаря матрице, из светодиодов реализуется порядка миллиарда разных комбинаций распределения света.
Что касается модуля ближнего света фар, то он расположен над модулем дальнего света. Он тоже состоит из светодиодов, которые разделены на несколько групп. В самой нижней части фары расположен модуль указателя поворота, габаритных огней и дневных ходовых огней. Включает модуль тридцать последовательных светодиодов.
Дизайнерское обрамление подчеркивает расположение модулей освещения. Кроме этого в матричной фаре размещен электронный блок управления. В целях принудительного охлаждения светодиодов, фары вооружены воздуховодом с вентилятором.
Все конструктивные элементы таких фар находятся в пластмассовом корпусе, который является основой для размещения элементов и защитой от внешнего воздействия. Прозрачный рассеиватель закрывает корпус с лицевой части.
Матричные фары оснащены электронной системой управления, которая традиционно включает в себя блок управления, входные устройства и исполнительные элементы. Под входными устройствами подразумеваются GPS навигационная система, видеокамера и ряд датчиков. Навигационная система предоставляет водителю сведения о рельефе дороги (подъемы, спуски, повороты), а видеокамера дает информацию о прочих автомобилях, находящихся на дороге.
В «интересах» фар работает большое количество датчиков прочих систем автомобиля, таких как датчик угла поворота рулевого колеса, датчик дорожного просвета, датчик скорости движения, датчик дождя и датчик освещения. Информация, поступающая от входных устройств, обрабатывается электронным блоком управления, который в зависимости от ситуации на дороге активирует определенные светодиоды или дезактивирует их.
Поворотные механизмы в матричных фарах не используются подобно тому как они используются в ксеноновых фарах. Все рабочие функции матричных фар выполняются только с помощью статических светодиодов и электроники.
Преимущества матричных фар
Матричные фары реализуют ряд прогрессивных функций:
- Обнаружение пешеходов и их подсвечивание;
- Распознавание автомобилей, а также изменение светового луча;
- Динамические указатели поворотов;
- Адаптивное освещение поворотов.
Во время движения автомобиля по дороге в темноте, видеокамера обнаруживает попутные и встречные автомобили по их освещению. Сразу же по обнаружении автомобиля, системой управления включаются светодиоды, которые направляют на обнаруженную машину свет. Все оставшееся пространство дороги полностью освещается. При этом стоит отметить, что чем ближе обнаруженный автомобиль, тем сильнее включаются светодиоды. Однако при этом ослепление водителя едущего навстречу транспортного средства полностью исключено. Одновременно матричные фары способны выявлять до восьми машин.
Кроме автомобилей матричные фары могут обнаруживать в темноте животных и пешеходов, причем как тех, что находятся на дороге, так и тех, которые находятся поблизости от нее. Именно с этой целью матричные фары соединены с системой ночного видения.
Обнаружив пешехода или животное, фары подают дальним светом трехкратный сигнал, предупреждая и самого водителя, и пешехода.
С помощью навигационной системы реализуется адаптивное освещение поворотов. На основе данных навигационной системы, поворот освещается еще до того, как водитель начнет поворачивать руль. Благодаря адаптивному освещению, обеспечивается лучшая видимость и, соответственно, повышается безопасность движения на дороге.
Динамический указатель поворотов является управляемым (в направлении поворота) движением огней. Чтобы реализовать эту функцию, тридцать светодиодов последовательно включаются с периодичностью в сто пятьдесят миллисекунд. И, согласно заявлениям производителя, благодаря динамическому указателю поворотов информативность системы освещения транспортного средства существенно повышается.
Еще вчера считалось, что нет ничего круче ксенона, потом все заговорили о светодиодных фарах, а затем резко переключились на матричные… И пока всех не ослепило лазерными фарами, имеет смысл кое в чем разобраться вместе с нашими коллегами из «АвтоВести ».
Матричные фары – один из вариантов конструкции светодиодных фар (не зря компания Audi, внедрившая это решение одной из первых, называет его Matrix LED). Источники света все те же, а важное различие – в том, как организована работа этих источников.
Матричные фары в последнее время начали появляться даже на сравнительно доступных моделях - одной из таких недавно стало семейство Audi A4.
В описаниях матричной оптики акцент нередко делают на количестве светодиодов – к примеру, в каждой из мерседесовских фар Multibeam работает 24 диода, а в усовершенствованном варианте, который представят публике вместе с новым поколением Е-класса, их будет уже 28. Однако и в "обычных" светодиодных фарах количество источников света запросто может составлять несколько десятков. К примеру, на сравнительно доступном Audi A3 за ближний свет отвечают девять "светодиодных чипов", а за дальний свет – десять светодиодов. При разговоре о матричных фарах обратить внимание надо не столько на количество, сколько на качество.
«Простая» светодиодная оптика воспроизводит структуру, известную нам еще по дедушкиным «Жигулям»: как и раньше, есть отдельные блоки габаритных огней, дальнего и ближнего света – просто устаревшие лампочки уступили место диодам. При переходе речь идет уже не о простом выборе между ближним и дальним, а о создании динамической световой картины, которая постоянно подстраивается под дорожную обстановку. В фаре Matrix LED привычное разделение по типу света существует – но включать, приглушать или выключать можно не только отдельный блок диодов (которых в каждой паре пять), но и каждый отдельный светодиод. В итоге электроника располагает множеством вариантов ближнего и дальнего. Свой световой сценарий найдется практически на все случаи жизни – ведь количество доступных комбинаций приближается к одному миллиарду!
Нетрудно догадаться, что для реализации всех возможностей матричных фар нужны, во-первых, сложная управляющая электроника, а во-вторых, система устройств, считывающих информацию о дорожной обстановке – датчики, видеокамеры и даже навигационная система, которая предупредит о приближении к повороту и расскажет о его конфигурации. А значит, эта новомодная оптика – штука дорогая. И если в прайс-листе в соответствующей графе стоит сравнительно гуманная сумма, то при необходимости за свой счет менять разбитую в аварии фару быстро может прийти в голову в мысль, что не так, может быть, и плохи допотопные галогенки…
Итак, речь идет о фарах-противотуманках по углам переднего бампера, которые зажигаются по одной в зависимости от поворота руля и подсвечивают таким образом поворот. Это неплохо как на парковке, так и в движении ночью по извилистой дороге. Однозначного мнения у экспертов Consumer Reports испытания поворотных фар не оставили, так что специалисты предлагают потребителям решать, нужна ли им такая платная опция.
КСЕНОН
Ксеноновые фары - больная тема для российских потребителей. Слишком много водителям пришлось сталкиваться с так называемым колхозным ксеноном, который слепит встречную полосу и вызывает море негативных эмоций, да и светит хуже штатного ксенона.
HID-фары - это оптика, в которой используется газ ксенон. Недостаточно даже линзованных фар для установки ксенона, так как если изначально фара не спроектирована под установку ксенона, там не учтены параметры нагрева, размер и яркость ксенона и галогена.
Но американские эксперты анализировали все же «правильный» штатный ксенон. Первый вывод: из-за более низких температур такие лампы , но на выходе их замена обойдется сильно дороже. Но в целом особых преимуществ перед хорошей галогенной оптикой спецы не разглядели.
СВЕТОДИОДЫ
Фары, которые прозводители называет LED, могут быть световодные - когда горит пара диодов в трубочках, наполняя их светом, и светодиодные - когда вся линия представляет собой горящие диоды. Световоды применяются в основном в задних фонарях из-за меньшей стоимости.
История освещения у автомобилей начиналась с ацетиленовых горелок и обычных электрических фонарей, и с тех пор техника шагнула далеко вперед.
Светодиоды имеют множество преимуществ: у них более высокая световая отдача, высокая механическая прочность и вибростойкость из-за отсутствия ламп накаливания, долгий срок службы, они не требуют времени на разогрев до полной яркости, они . Поэтому в автопромышленности они получают все большее распространение с выходом каждой новой модели. Но не дешевы.
Светодиоды активно используются для того самого «семейного» рисунка оптики. Однако полностью светодиодные фары, направленные на освещение дороги, могут бы как очень хороши - S-Class, так и «слепее» галогенок - на Seat Leon, например.
МАТРИЧНЫЕ СВЕТОДИОДНЫЕ ФАРЫ
Матричные светодиодные фары - это уже следующий шаг. Причем доступный и для массового сегмента, так как появляются уже и на машинах гольф-класса. в блоках фар расположено больше десятка светодиодных сегментов, которые отвечают за дневные ходовые огни, ближний и дальний свет и боковую освещенность, регулируя интенсивность светового потока, направления и отключаясь группами по необходимости, например, чтобы не слепить встречных. Ориентироваться помогают камеры и датчики, «засекающие» встречную или попутную машину.
Матричный светодиодный свет очень хорош, но и весьма дорог. К слову, в США он запрещен. Но там и ксенон не сразу легализовался.
ЛАЗЕРНЫЕ ФАРЫ
Лазерные фары - последний тренд, доступный пока только в премиуме за неприличные деньги. По сути, такой свет пока предлагают только на BMW i8 и Audi R8, на подходе новые генерации седанов Audi. Неслучайно инженеры начали со спорткаров - лазерные фары светят вперед на 600 метров, что важно при быстром движении.
Синие лазерные лучи, попадая на специальную пластику, при помощи микрозеркала (Bosch) преобразуются в белые, которые и освещают путь. На малых скоростях фары освещают дорогу вширь, а на больших - «бьют» вперед. По словам производителей, по сравнению с матричными светодиодными фарами «лазеры» имеют большее динамическое разрешение и лучше освещают объекты в темноте. В США эта технология пока не разрешена законом.
Технология Matrix LED в автомобилях Audi последнего поколения если и не совершила революцию в стандартах освещения дороги (все-таки у главных конкурентов тоже есть классные решения), то вышла на самое-самое острие прогресса. Машина, оснащенная светодиодными фарами с матричными модулями, способна сама распознавать автомобили на дороге, виртуозно жонглируя световым пучком.
Давайте посмотрим, как описывает свою разработку сам производитель:
Технология Audi Matrix LED, состоит в том, что дальний свет, излучаемый светодиодами, разделен на несколько отдельных сегментов. Отдельные светодиоды, работающие одновременно с линзами или отражателями, обеспечивают освещение неизменно высокого качества, при этом нет необходимости в поворотном механизме - вместо этого светодиоды по отдельности включаются, отключаются или приглушаются.
Из пресс-релиза Audi
Светодиодные фары Audi Matrix LED получают необходимую информацию от камеры, навигационной системы или других датчиков. Когда камера распознает другие транспортные средства, дальний свет, разделенный на несколько зон, в определенных подзонах блокируется. Даже в сложных ситуациях фары могут освещать зоны между несколькими автомобилями. Дальний свет фактически ведет водителя по дороге.
Из пресс-релиза Audi
Светодиодные фары Audi излучают свет с температурой 5500 Кельвинов, что почти соответствует дневному освещению. Это помогает вашим глазам в ночное время суток воспринимать окружение более контрастным и снимать с них нагрузку.
Из пресс-релиза Audi
Сложно не согласиться - будущее однозначно за светодиодными фарами, которые долговечнее и экономичнее галогеновых и газоразрядных (ксеноновых) аналогов. Тем более, что АвтоВести уже успели протестировать несколько автомобилей Audi с матричными фарами и лично убедились в их эффективности. Освещение дороги равномерное, свет яркий, а встречных водителей как будто защищает невидимая рука, закрывая нужный участок фары. Если раньше подобные системы просто выключали дальний свет или открывали шторку, то сейчас это действительно интеллектуальная система контроля света.
На новом Audi A6 доплата за светодиодную оптику Matrix LED составляет вроде бы не заоблачные 128 тысяч рублей. Судите сами - даже опциональная "музыка" Bang&Olufsen здесь потянет аж на 340 тысяч. А добавьте дорогую кожаную отделку - и уже полмиллиона сверху.
Минимальная цена
Максимальная цена
Но неспроста наша новая постоянная рубрика называется "Посчитали-прослезились". Пускай ни с того ни с сего оптику обычно не меняют, а срок службы светодиодов составляет около 20 лет, мы то и дело видим перегоревшие фары и фонари на новых машинах. Да и возможность попадания в аварию никто не отменял. А раз так, АвтоВести решили запросить у официального представительства марки Audi стоимость замены столь высокотехнологичных фар...
После анализа полученных цифр можно вполне обойтись без нарезания лука - здесь любой заплачет коровьими слезами. Только лишь одна светодиодная фара с матричным модулем потянет на 254 175 рублей, а две - это уже 508 350 рублей. Работа по замене обеих фар в официальном сервисе обойдется в 9 600 рублей, итого - 517 950 рублей!
Запчасти
Работа по замене
Числа особенно впечатляют, если принять во внимание стоимость "обычной" биксеноновой головной оптики, которая присутствует в базовом оснащении Audi A6, и на эффективность которой, между прочим, никто не жалуется. Одна фара для газоразрядной лампы стоит всего 63 135 рублей за штуку - в четыре раза дешевле светодиодных!
Впрочем, окончательно терять в надежду светодиодного будущего пока рано. Во-первых, светодиоды действительно исключительно надежны. Поэтому шанс на их поломку весьма низок. Во-вторых, первое время фары защищены гарантией, а затем программой "куланц", которая как раз покрывает стоимость дефектных запчастей. В-третьих, цены на современные источники света падают по нашим подсчетам в 2 раза каждые 4 года, так что к 2018 году новенькие фары уже не подойдут для объекта исследования в наших исследованиях. Будем считать лазерные!
P.S. Если вы думаете, что в вашем автомобиле ничего такого страшно затратного нет - то вы просто не читали наши новые исследования, следите за обновлениями. Новые слезы обещаем каждую неделю. :)
Матричные фары или Matrix LED headlights впервые начали применяться на автомобилях от компании Audi, которая уже долгие годы является лидером в создании передовых устройств автомобильного освещения.
В 2013 году первые матричные фары были установлены на автомобиль Audi А8.
Эволюция фар
Новые современные технологии в ту или иную область промышленности не приходят сразу. Всему нужно время. Вот и в автомобилестроении прежде, чем на машинах начали появляется матричные фары, этому явлению предшествовала эволюция автомобильной оптики.
Многим водителям уже известны ушедшие в прошлое с нитью накаливания, более современные биксеноновые и , которые еще применяются на автомобилях.
В наши дни революцию в системе освещения автомобиля сделали светодиодные устройства, но применимы они были сначала только в поворотниках или в ходовых и габаритных огнях.
Поэтому, если дать простое определение, что такое матричные фары, то это приборы освещения, которые полностью функционируют на светодиодах.
Расширяем значение
Стоит отметить, что под матричными фарами подразумевается не только головные устройства освещения.
Это целая система в которую входят матричные модули света:
- Дальнего;
- Ближнего;
- Ходовых огней;
- Габаритных огней;
- Указателей поворота;
- Дизайнерское освещение.
- Электронный блок управления;
- Система ночного видения;
- Датчики;
- Вентилятор с воздуховодом;
- Пластиковый корпус;
- Рассеиватель.
Все это работает в комплексе с видеокамерой, с системой навигации, приборами ночного видения, а также с датчиками: угла поворота руля, дождя, дорожного подсвета, датчика освещения и других.
Включение системы освещения по матричной технологии происходит автоматически при достижении автомобилем скорости:
- В городе 60 км/ч;
- За городом 30 км/ч.
Дальний свет фар
25 светодиодов образуют своеобразную матрицу, которая делится на 5 блоков. В каждом блоке размещены по 5 светодиодов.
Каждый светодиодный блок имеет свою систему охлаждения, в которую входит металлических радиатор, и отражатель (рефлектор с линзой).
Благодаря такой технологии стало возможным распределять свет одним миллионом комбинаций, что не возможно было сделать на других видах фар.
Ближний свет фар
Общий модуль имеет такое же устройство, как и у дальнего света фар. Расположен ниже первого, и тоже делится на светодиодные блоки, но уже меньших размеров.
Последний модуль
Последний модуль включает в себя светодиоды указателя поворотов, ходовых и габаритных огней. Всего в модуле установлено 30 светодиодов.
Все модули дизайнерски красиво оформлены, что придает фаре особую привлекательность.
Электронный блок управления
Электронный блок управления состоит из:
- Непосредственно из компьютерного блока (мозг системы);
- Входные устройства, которые дают исходную информацию;
- Исполнительные элементы, которые непосредственно выполняют нужные действия (дополнительные электронные устройства).
Как уже отмечалось выше к входным устройствам относятся приборы, благодаря которым блок управления получает:
- Внешние визуальные данные, как днем, так и ночью (видеокамера, прибор ночного видения);
- GPS координаты, наличие поворота, спуска или подъема, данные об общем рельефе местности (навигатор);
- Другие данные, которые получаются благодаря различным датчикам.
Блок управления принимает исходную информацию, обрабатывает ее, и в зависимости от дорожной обстановки, дает необходимые команды на исполнительные элементы.
Исполнительные элементы представляют из себя не те, привычные нам рычаги, тяги, тросики и т.д.
Это электронные приборы, которые перенаправляют полученный электрический сигнал от блока управления на определенные блоки светодиодов, тем самым регулируя поток света в нужном для водителя направлении.
Благодаря внедрению матричной технологии фар, стали доступны функции, которые трудно реализуемы на автомобилях с другими типами осветительных приборов.
К данным функциям относится:
- Изменение направления светового потока;
- Указатели поворотов, работающие в динамическом режиме;
- Распознавание автомобилей и автоматическое уменьшение интенсивности их освещения;
- Распознавание и подсвечивание пешеходов, животных, дорожных знаков;
- Самоприспосабливающееся освещение поворотов.
Основное предназначение данной функции, это предотвращение ослепления водителей, которые движутся как в попутном, так и во встречном направлениях.
Как Вы уже догадались она работает в темное время суток и выявление автомобиля происходит с помощью специальной видеокамеры по его источникам света.
Однако на некоторых автомобилях впереди может стоять специальный радар, который также фиксирует расположение других машин на дороге.
При обнаружении транспортного средства система автоматически отключает те светодиоды, потоки света от которых максимально направлены на машину.
Чем ближе к Вам машина, тем больше направленных на нее светодиодов отключается, но при этом освещенность окружающего пространства остаётся неизменным.
Работа системы рассчитана на определение до 8 автомобилей, что вполне достаточно.
Работа этой функции зависит от наличия в автомобиля системы ночного видения. Если на автомобиле уже стоят матричные фары при его покупке в автосалоне, то такая система уже должна быть предусмотрена заводом производителем.
Система ночного видения охватывает большой угол обзора, благодаря этому придорожное пространство хорошо просматривается. При выявлении людей или животных фары автоматически начинают мигать три раза в режиме дальнего света.
При выявлении дорожного знака, световой пучок фокусируется на нем, и проблема распознавания знака ночью отпадает сама собой.
Благодаря этому повышается внимание как водителя, так и пешехода, а это безопасность на дороге.
Самоприспосабливающееся освещение поворотов
Данное освещение еще называют адаптивным, так как оно адаптируется к каждому повороту автоматически, освещая его в большей степени.
Работа данной функции на прямую завязана на работу навигационной системы автомобиля.
Благодаря полученным навигационным данным, в которые входит место начала поворота, его продолжительность, радиус, и место его окончания, система автоматически начинает направлять поток света в нужное направление еще до того, как автомобиль начал входить в поворот.
Это в значительной мере повышает безопасность вождения ночью.
Благодаря матричным фарам, информативность указателей поворотов стала выше. При включении правого или левого поворота, 30 светодиодов с периодом в 150 мс, начинают последовательно мигать в направлении предполагаемого поворота.
Это выглядит не только информативно, но и красиво.
Чтобы матричные фары не вышли из строя, а вернее не перегорели светодиоды, в системе предусмотрен специальный воздуховод с вентилятором, который их охлаждает.
А крепкий герметичный пластиковый корпус надежно защищает их от внешних воздействий.
Пока технология матричных фар внедрена только в модели Audi A8.
Ведь такую же технологию начала внедрять, и компания Opel, здесь она получила название «Matrix Beam». Как говориться, «немцы рулят».