Автомобильная оптика: как не потерять свет

Новая старая эпоха светодиодов

Символом энергоэффективности в автомобильной оптике и не только с середины 2000 годов стали светодиоды (Light Emitting Diodes, LED). В сравнении с такими традиционными источниками света как лампы накаливания и энергосберегающие лампы, они потребляют значительно меньше энергии. Это существенно сокращает электропотребление и снижает воздействие на окружающую среду. Эти маленькие полупроводниковые источники света изменили наше представление о том, каким он может быть, но и позволили понять, каким может быть комфорт для водителя.

Несколько лет назад Страховой институт безопасности дорожного движения США (IIHS) завершил тесты головной оптики самых востребованных кроссоверов. В итоге статистика показала, что у большинства автомобилей эффективность головного света оставляет желать лучшего. Фары не дают необходимого комфорта для глаз водителя, а некоторые экземпляры существенно вредят встречному потоку машин. Поэтому с 2017 года в Штатах было принято решение внести в автомобильный регламент по безопасности, помимо краш-теста, испытания головной оптики.

Светодиодные фары – залог безопасности на дороге, поскольку LED-фары помогают водителю видеть дальше и быстрее реагировать на потенциальные опасности. Для пешеходов в этом тоже выгода, поскольку такая оптика делает их более заметными для участников движения, заранее препятствуя столкновению.

Размер имеет значение

Одной из причин, почему создание светодиодов дало толчок развитию автомобильной оптики, является их размер. У производителей появилась возможность создавать фары и балки, которые производят невероятно интенсивный световой поток при низком потреблении мощности, если сравнивать этот параметр с традиционным лампами.

Маленькие по размеру чипы позволяют увеличить их количество в корпусах прежних размеров. Также преимуществом светодиодов является направленность света без больших потерь бокового рассеивания, но, тем не менее, они тоже присутствуют. Но перед инженерами всегда стоит задача направить весь свет, куда нужно, или, наоборот, рассеять его, заливая большую площадь. Поэтому они стали разрабатывать рефлекторы особой формы. Кто-то придумывал особый профиль, а кто-то пытался «собрать свет», делая чашу более глубокой. Однако самым эффективным решением стал переход к другим линзам.

Знакомьтесь, TIR-оптика…

Эффективность фары – это источник света, рефлектор (или отражатель) и линза. Все вместе они позволяют точно направить световой поток, не потеряв ни одного Люмена. Удачным решением на сегодняшний день является так называемая оптика TIR – Total Internal Reflection. Она построена на эффекте полного внутреннего отражения на границах сред.

В отличие от популярных на рынке конструкций рефлектора и асферической линзы, TIR-линза даёт возможность преобразовать весь свет, испускаемый светодиодом, формируя его нужным образом. Она позволила получать рисунок луча разной ширины и насыщенности. TIR-оптика может использоваться для получения как узкого и широкого луча, а также обеспечить освещение ровным ближним светом довольно большого пространства.

Эффект, который даёт TIR-линза, отчасти похож на эффект, который даёт рефлектор. Но именно линза лучше контролирует световой поток, поскольку отражатель сделать этого не может. Но справедливости ради надо сказать, что на практике это гибрид преломляющей линзы и отражателя.

  Разница видна довольно отчётливо.





Однако это ещё не всё. В TIR-линзе используется формованный преломляющий элемент для направления световых лучей к внешней поверхности линзы таким образом, что затем лучи отражаются наружу под желаемым углом. Дополнительные оптические характеристики на поверхности линзы предоставляют возможности для дальнейшего изменения траектории светового пучка.

Нет предела совершенству

С появлением TIR-оптики производители автомобильной оптики оживились, поскольку это сулило немалые перспективы. Да, технологический процесс усложнился, зато перспектива вырисовывалась весьма приятная. Особенно учитывая, что линзы TIR могут быть изготовлены недорого из формованного акрила. Фактически инженеры убрали компромиссы, на которые обычно вынуждены идти разработчики, добиваясь желаемого результата.

  Но на этом развитие темы не закончилось. Например, эксперты американской компании Diode Dynamics делают свои линзы из акрила GMA. Материал состоит устойчив к воздействию пятен и воды, является экологически чистым и достаточно прочным. Он легко поддаётся обработке, что позволило получить идеально ровные отполированные поверхности и сделать наиболее точную механическую обработку для получения каждого маленького выступа.

Но дело не только в дизайне системы. Для повышения производительности фар в Diode Dynamics разработали программное обеспечение конкретно для каждого источника света.

За что ещё производители автомобильных фар любят светодиоды

• Одним из главных их преимуществ является долговечность. Средний срок службы светодиодной оптики в несколько раз превосходит традиционные решения. Такие фары и панели не приходится часто менять. Это укладывается в повестку сохранности окружающей среды в части утилизации старых ламп. LED-оптика производится из материалов, пригодных для вторичной переработки, что сводит к минимуму отходы и воздействие на окружающую среду.

• Ещё светодиоды дают более широкие возможности в контроле яркости и цветовой гаммы. Современные автомобильные фары на основе светодиодов обеспечивают дополнительные функциональные возможности, такие как адаптивное освещение. Такие фары способны автоматически подстраивать интенсивность и направление света, улучшая видимость в различных условиях дорожного движения, и буквально подстраиваясь под физиологические особенности органов зрения человека.

• Благодаря сочетанию автоматизации с технологией интеллектуальных фар, динамическое освещение поворотов физически поворачивает фары в предполагаемом направлении маршрута движения. Это позволяет водителям заглядывать за поворот за несколько секунд до того, как в этом направлении повернут колёса. режимов происходит на основе анализа данных от стереокамеры на ветровом стекле, навигации, GPS-трекера, датчиков поворота руля и скорости.

• Светодиодные фары обеспечивают непревзойдённую гибкость дизайна, позволяя автопроизводителям создавать уникальную и привлекающую внимание продукцию. От изящных дневных ходовых огней до замысловатых задних фар и многообразие подсветки. Одним словом, это бесконечный творческий подход к дизайну автомобильного освещения.