Матричные фары своими руками. Чем так хороши матричные фары? Электронный блок управления

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.

Передняя оптика автомобиля способна сменить хоть и не весь его вид, но на 40% как минимум. Многие производители стали использовать светодиодную оптику на своих новых моделях. Расскажем о принципе работы и устройстве матричных фар.

Изначально базу для матричной оптики положила компания Opel под названием Matrix Beam. В сравнении с обычной оптикой, матричные фары намного сложней. Она состоит из модуля ближнего и модуля дальнего света, так же в наличии есть дневные ходовые огни, габаритные огни и блок поворотов. В дизайнерском решении есть воздуховод с вентилятором для охлаждения механизмов и блок управления, на каждую фару свой.

Модули дальнего и ближнего света матричной оптики

Что ж касается модуля ближнего света, то он располагается под дальним светом. В его составе 15 светодиодов. Так же по пять светодиодов в блоке, но более слабые по мощности. В самом низу оптики разместились дневные ходовые огни, габариты и светодиоды указателей поворотов. Всего в таком блоке матричной фары можно насчитать 30 последовательных светодиодов.

Как устроена матричная фара

Для лучшего вида элементы матричной оптики подчеркнули дизайнерским обрамлением в современном стиле. Все части оптики, включая блок управления и принудительную вентиляцию, помещены в пластмассовый корпус, который так же является основой и защищает от воздействия внешних факторов. Лицевую часть матричной фары закрывает прозрачный рассеиватель.

Становится понятно, что при наличии блока управления, вся система контроля и управления будет электронной, по традиции включая входные устройства и исполнительные элементы. В качестве входных устройств считаются различные датчики и видеокамера.

Видеокамера дает информацию о наличии других автомобилей на дороге. Таким образом, блок управления будет переключать дальний и ближний свет автоматически, регулировать угол и яркость оптики. Если же говорить о датчиках матричной оптики, то зачастую они используются от других систем, таких как угол поворота руля, датчик скорости автомобиля, датчик просвета дорожного, датчик освещения и датчик дождя. Именно эти датчики отвечают за комфортную езду и своевременное срабатывание различных систем.

Главную роль в матричных фарах несет блок управления. Он обрабатывает информацию, полученную от входных устройств, и зависимо от полученных данных включает или выключает определенный ряд светодиодов. Новшеством стоит отметить то, что в матричной оптики не используются поворотные механизмы, как это было у ксеноновых фарах. Все функции выполняют благодаря статическим светодиодам и электронике матричных фар.

Разновидность функций освещения в матричной оптике

• постоянный дальний свет;
• освещение для автомагистралей;
• ближнее освещение;
• адаптивное освещение;
• освещение на перекрестках;
• освещение в любую погоду;
• подсвечивание пешеходов;
• адаптивное динамическое освещение;
• динамический указатель поворотов.

Полисегментальный дальний свет позволит водителю двигаться с постоянным включенным дальним светом. В таком случае будут задействованы 25 отдельных светодиодов дальнего света. Так же будет задействована видеокамера, которая в темное время суток следит за встречными и попутными автомобилями по их свету фар. Как только обнаружен автомобиль, блок управления выключает часть светодиодов, которые направлены на движущийся автомобиль. Свободное пространство дороги будет освещаться в прежнем виде. Для уменьшения ослепления водителей яркость оставшегося блока матричной оптики будет уменьшена. По данным с паспорта, блок управления матричных фар одновременно может распознать до восьми автомобилей.

Свет для движения по автомагистрали основывается на полученную информацию с навигационной системы. Адаптивная система сужает конус дальнего света матричных фар, таким образом, чтоб максимально направить вперед и сделать удобной для других водителей.

Ближнее освещение имеет традиционную форму, средняя часть дороги освещается меньше, а вот боковая часть и обочина больше. При этом матричная оптика направляется вниз в зависимости от рельефа дороги и населенного пункта.

Адаптивный свет направлен на лучшее освещение машины спереди и сбоку во время выполнения маневра поворота. В таком случае система матричных фар в каждой из фар задействует по три светодиода, которые включаются или выключаются при повороте руля или срабатывании поворотов.

Освещение перекрестков предназначено для освещения перекрестков при приближении к ним. В этом случае для матричных фар так же задействована навигационная система, на основе информации которой и определяется перекресток.

Всепогодное освещение из самого названия говорит о том, что при движении в плохих погодных условиях (туман, дождь, снег) будет меняется качество освещения. Блок управления настроить светодиоды матричной оптики таким образом, чтоб избежать ослепления от своих же фар. Интенсивность светодиодов матричной фары будет меняться в зависимости от видимости.

Подсвечивание пешеходов в матричных фарах реализовано на высоком уровне. В случае обнаружения пешехода с помощью камеры и системы ночного виденья, на обочине или опасной близости от нее оптика будет троекратно сигнализировать дальним светом об этом. Тем самым предупреждать как водителя, так и пешехода.

Динамическое адаптивное освещение это предпоследний вариант в матричных фарах. Суть его работы направлена на освещение дороги во время поворота. Поворачивая рулевое колесо, яркость светового пучка перенаправляется с центральной части в сторону поворота. То есть одна часть светодиодов становится тусклее, другая ярче.

Динамический указатель поворотов матричных фар рассчитан на управляемое движение светодиодов в направлении поворота. Таким образом, 30 последовательных светодиодов оптики включаются последовательно с периодичностью в 150 мс. Со стороны это не только красиво выглядит, но и дает больше информации о том или этом маневре автомобиля.

Видео о принципе работы матричной оптики и её строении:

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:

1. Дальнего;
2. Ближнего;
3. Ходовых огней;
4. Габаритных огней;
5. Указателей поворота;
6. Дизайнерское освещение.

1. Электронный блок управления;
2. Система ночного видения;
3. Датчики;
4. Вентилятор с воздуховодом;
5. Пластиковый корпус;
6. 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:

1. Непосредственно из компьютерного блока (мозг системы);
2. Входные устройства, которые дают исходную информацию;
3. Исполнительные элементы, которые непосредственно выполняют нужные действия (дополнительные электронные устройства).

Как уже отмечалось выше к входным устройствам относятся приборы, благодаря которым блок управления получает:

1. Внешние визуальные данные, как днем, так и ночью (видеокамера, прибор ночного видения);
2. GPS координаты, наличие поворота, спуска или подъема, данные об общем рельефе местности (навигатор);
3. 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:

1. Изменение направления светового потока;
2. Указатели поворотов, работающие в динамическом режиме;
3. Распознавание автомобилей и автоматическое уменьшение интенсивности их освещения;
4. Распознавание и подсвечивание пешеходов, животных, дорожных знаков;
5. 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».

Ведущие позиции в области технологий освещения принадлежат компании Audi. С 2013 года Audi устанавливает матричные фары (Matrix LED headlights) на свою флагманскую модель — Audi А8. Матричные фары поднимают на новый уровень безопасность дорожного движения и комфорт управления автомобилем. Пилотный проект матричных фар (Matrix Beam) разрабатывает компания Opel.

Матричная фара от Audi объединяет матричный модуль дальнего света фар, модуль ближнего света фар, модуль дневных ходовых огней, габаритных огней и указателя поворота, дизайнерское обрамление фары, воздуховод с вентилятором и блок управления.

Модуль дальнего света фар состоит из 25 светодиодов, объединенных в группы по 5 штук и в совокупности образующихматрицу . Каждая группа имеет свой отражатель и металлический радиатор для охлаждения. С помощью матрицы из светодиодов реализовано около одного миллиарда различных комбинаций распределения света.

Модуль ближнего света фар расположен под модулем дальнего света фар и состоит из 15 светодиодов, поделенных на несколько сегментов. В самом низу фары размещен модуль дневных ходовых огней, габаритных огней и указателя поворота. Конструктивно модуль включает 30 последовательных светодиодов.

Расположение модулей освещения подчеркнуто дизайнерским обрамлением. В матричной фаре расположен и электронный блок управления. Для принудительного охлаждения светодиодов фара оснащена воздуховодом с вентилятором.

Все конструктивные элементы матричной фары помещены в пластмассовый корпус, который служит основой для размещения элементов и защищает их от внешних воздействий. С лицевой части корпус закрыт прозрачным рассеивателем.

Матричные фары имеют электронную систему управления, традиционно включающую входные устройства, блок управления и исполнительные элементы. Входными устройствами являются видеокамера и ряд датчиков. Видеокамера представляет информацию о других автомобилях на дороге. В интересах матричных фар работает множество датчиков других систем автомобиля: датчик угла поворота рулевого колеса, датчик скорости движения, датчик дорожного просвета, датчик освещения, датчик дождя.

При наличии в автомобиле навигационной системы в управлении матричными фарами используются маршрутные данные (характер движения, рельеф дороги, населенные пункты).

Электронный блок управления обрабатывает информацию от входных устройств и в зависимости от дорожной ситуации активирует (дезактивирует) определенные светодиоды. Необходимо отметить, что в матричных фарах не используются поворотные механизмы, как в ксеноновых фарах. Все рабочие функции выполняются с помощью электроники и статических светодиодов.

В матричных фарах реализовано несколько функций освещения:

1. полисегментальный дальний свет;
2. дальний свет для автомагистрали;
3. ближний свет;
4. статическое адаптивное освещение;
5. освещение перекрестков;
6. всепогодное освещение;
7. подсвечивание пешеходов;
8. динамическое адаптивное освещение;
9. динамические указатели поворотов.

Полисегментальный дальний свет позволяет двигаться с постоянно включенным дальним светом фар. Луч дальнего света фары объединяет 25 отдельных сегментов (по числу светодиодов).

При движении в темное время суток видеокамера обнаруживает встречные и попутные автомобили по их освещению. Как только автомобиль обнаружен, система управления выключает светодиоды, направляющие свет на транспортное средство. Остальное пространство дороги освещается полностью. Кроме того, для исключения ослепления других водителей, яркость включенных светодиодов может быть уменьшена. Матричные фары одновременно могут маскировать до 8 автомобилей.

Дальний свет для движения по автомагистрали реализуется при получении от навигационной системы информации, что автомобиль движется по автомагистрали. Система управления фарами сужает световой конус дальнего света фар, что соответствует данному типу дороги и движению по нему.

Ближний свет фар имеет традиционную ассиметричную форму: средняя часть освещается меньше, обочина дороги освещается больше.

Статическое адаптивное освещение предназначено для лучшего освещения пространства спереди и сбоку автомобиля при выполнении поворота. Для этого в каждой из фар задействуется по три светодиода, которые включаются при повороте рулевого колеса или включении указателя поворотов.

Функция освещения перекрестков служит для лучшего освещения приближающего перекрестка. Приближение перекрестка определяется с помощью навигационной системы, после чего включаются светодиоды статического адаптивного освещения в обеих фарах.

При движении в плохих погодных условиях (снег, туман, дождь) используется функция всепогодного освещения . Она позволяет избежать ослепление водителя от света своих фар. При нажатии соответствующей клавиши снижается интенсивность ближнего света фар, и включаются светодиоды статического адаптивного освещения в обеих фарах.

Матричные фары способны в темноте подсвечивать пешеходов и животных , находящихся на дороге или в опасной близости от нее. Для этого фары объединены с системой ночного видения. При обнаружении пешехода фары троекратно сигнализируют дальним светом, предупреждая как пешехода, так и водителя.

При включенном дальнем свете фар задействуется динамическое адаптивное освещение поворотов . При повороте рулевого колеса яркость светового пучка дальнего света переносится с центральной части в сторону поворота за счет изменения яркости светодиодов.

Динамический указатель поворотов представляет собой управляемое движение огней в направлении поворота. Для реализации данной функции 30 последовательных светодиодов последовательно включаются с периодичностью 150 мс. Как утверждает производитель, динамический указатель поворотов значительно повышает информативность системы освещения автомобиля.

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. :)