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.
Есть множество неправильных представлений, когда дело доходит до передних фар. Учитывая, что фары являются одними из самых важных особенностей автомобилей, многие думают, что о передней оптике нет дезинформации. Ведь казалось, автомобильная передняя оптика имеет простую и понятную конструкцию. Тем не менее, в автопромышленности существует множество видов конструкций передних фар, что вызывает путаницу. В этой статье я хочу прояснить все заблуждения и объяснить конструкцию различных фар в настоящее время.
И так я разделил статью на три части:
- Корпус и конструкция передних фар
- Лампы
- Другая соответствующая информация / Разное
РАЗДЕЛ 1: Корпус и конструкция передних фар
Корпус фары это та часть оптики, внутри которой установлена лампа освещения. Как вы знаете на современном рынке автомобилей существует множество различных ламп освещения, начиная от обычной галогеновой, и заканчивая лазерными технологиями. От того какая лампа освещения стоит в передней оптике, зависит и конструкция корпуса фары.
Отражатель
Фары с отражателями, установленные в корпусе передней оптики на сегодняшний день являются самыми распространёнными в автопромышленности. Хотя в настоящий момент наблюдается тенденция замещения фар с отражателями на линзованную оптику. Я не собираюсь утомлять вас наукой о том, как работает автомобильная фара. Если кратко, то внутри фары рядом с отражателем, как правило, установлена лампа освещения. Свет, который излучает фара, отражается от хромированной краски, которая нанесена на отражатель. В итоге свет лампы, отражаясь от хромированной поверхности, выходит на дорогу.
Как правило, галогеновая автомобильная лампа также имеет небольшой участок хрома или защитного покрытия из другого материала (как правило, размещен на переднем торце лампы), который препятствует попаданию прямых лучей света в глаза водителей встречных автомобилей. В итоге лампа излучает свет не сразу на дорогу, а попадает в отражатель, который рассеивая лучи света, отправляет их на дорогу.
Недавно казалось, что этот тип ламп в скором времени исчезнет из автопромышленности. Особенно, после того как появились . Но в итоге сегодня галогеновые лампочки для автомобилей по-прежнему являются самыми распространенными в автомобильном мире.
Линза
Фары с линзами внутри в настоящий момент постепенно отбирают популярность у оптики с отражателями. Напомним, что впервые линзованные фары появились на дорогих люксовых автомобилях. Но затем по мере удешевления технологий, передняя линзованная оптика стала появляться и на обычных не дорогих транспортных средствах.
Что же из себя представляет линзованная передняя оптика? Как правило, этот вид фар вместо отражателей используют линзы (специальная оптическая колба, которая не отражает излучаемый свет от ламп на дорогу, а по сути, с помощью проекции передает освещение на дорогу).
В настоящий момент существует огромное количество различных типов линз и конструкций линзованных передних фар.
Но смысл работы линзованной оптики одинаков. Что же такое линза в передней фаре и как она работает?
Дело в том, что лизнованные фары формируют пучок света для освещения дороги совершенно по-другому в отличие от оптики с отражателями.
Например, внутри линзы также есть отражатель с хромированным покрытием, который отражает свет от лампы. Но в отличие от обычного отражателя, структура линзованного отражателя создана таким образом, чтобы не направлять свет на дорогу, а собирать его в специальном месте внутри фары - на специальной металлической пластине. Эта пластина, по сути, собирает свет в единый пучок и перенаправляет его в линзу, которая в свою очередь и проецирует направленный пучок света на дорогу.
Как правило, линзовання фара обеспечивает превосходную светоотдачу с резкой линией среза и сфокусированным светом.
РАЗДЕЛ 2: Лампы
Как мы уже сказали, самым главным в любой фаре является источник света. Самым распространенными источниками света в автомобильных фарах являются галогенные лампы накаливания.
В некоторых случаях придется приобретать новую оптику. Но так как светодиоды имеют очень долгий срок службы, то даже сегодня применение светодиодного освещения дороги экономически оправдано.
Лазеры (будущее)
В настоящий момент ряд автомобильных компаний уже начали внедрять на некоторые дорогие модели новое поколение оптики, которая оснащается в качестве источников света инновационными лазерами.
Правда пока что лазерная оптика в автопромышленности еще остается большой редкостью из-за большой себестоимости изготовления подобной оптики.
Так как же устроена лазерная оптика? На самом деле в лазерных фарах также применяются светодиоды, которые под воздействием лазера выдают более равномерное и яркое свечение. Так, световой поток обычных светодиодов составляет 100 люменов, когда как в лазерной оптике светодиоды выдают 170 люменов.
Главное преимущество лазерных фар в их энергопотреблении. Так по сравнению со светодиодной автомобильной оптикой, лазерные фары со светодиодами потребляют в два раза меньше энергии.
Еще одно преимущество лазерных фар, размер применяемых диодов. Например, лазерный светодиод, размер которого в сто раз меньше обычного светодиода, выдает тот же уровень свечения. В итоге это позволяет автопроизводителям уменьшить размер фар без потери качества освещения автодороги.
К сожалению, в наши дни лазерные источники света в автопромышленности стоят очень и очень дорого. Так что в ближайшее время лазерная оптика не будет использоваться массово. Но в будущем, скорее всего, лазерные фары постепенно вытеснят все традиционные источники освещения автомобилей.
РАЗДЕЛ 3: Другая важная информация / Разное
Теперь, когда мы рассмотрели все различные типы технологий передней автомобильной оптики, пришло время поговорить о некоторых возникающих вопросах. Так например давайте узнаем можно ли использовать в галогеновых фарах ксеноновые лампы и наоборот?
Как правило, для использования ксеноновых ламп передняя оптика должна быть оснащена линзой, которая проецирует свет на дорогу. Также ксеноновая оптика обязательна, как правило, оснащается корректором фар.
В основном в наши дни используется автоматический корректор фар, который изменяет угол наклона линзы, с целью обезопасить встречных водителей от яркого дневного света ксеноновых фар. Угол изменяется в зависимости от количества пассажиров внутри. В том числе все ксеноновые фары должны обязательно быть оборудованы омывателем оптики, поскольку ксеноновый источник света не эффективен при грязных фарах.
Что касаемо галогеновых ламп, то они в отличие от ксеноновых могут быть установлены в линзованную оптику. А как же светодиоды? Так как светодиодные лампы, как правило, имеют направленный источник света, то устанавливать их в фару с обычными отражателями не безопасно, так как в этом случае эффективность освещения дороги будет низкой. Поэтому большинство автопроизводителей оснащает светодиодную оптику линзами, которые проецируют свет от светодиодов на дорогу. Подробней об этом ниже:
Можно ли установить ксеноновые лампы в обычные фары с отражателями?
В принципе можно, но ничего хорошего из этого не выйдет. Во-первых, согласно Российскому законодательству применения ксеноновых ламп в фарах с отражателями категорически запрещено, поскольку это создает опасность встречным водителем на дороге, которые могут быть ослеплены ярким источником света ксеноновых ламп рассеянного отражателями фар.
В итоге, установив в фары с отражателями ксеноновые лампы, вы получите только внешнее красивое свечение. Но освещение дороги будет намного хуже, чем при использовании галогенных ламп, поскольку для ксеноновых источников освещения необходима линзованная оптика. Кроме того, ксеноновые лампы, установленные в отражатель, отвратительно освещают дорогу в дождливую погоду.
В том числе, хотим отметить, что ксеноновые лампы в короткий срок выжгут хромированное напыление ваших отражателей. В итоге, даже установив в последующем снова галогенные лампы, ваши фары будут светить уже не так эффективно как прежде.
Какая ответственность за установку ксеноновых ламп в фары с отражателями?
Как мы уже сказали установка ксеноновых источников света в автомобильные фары, оборудованные отражателями под галогеновые лампы, запрещено.
Так, в соответствии с частью 3 статьи 12.5 КоАП РФ, управление транспортным средством, на передней части которого установлены световые приборы с огнями красного цвета или световозвращающие приспособления красного цвета, а равно световые приборы, цвет огней и режим работы которых не соответствуют требованиям Основных положений по допуску транспортных средств к эксплуатации и обязанностей должностных лиц по обеспечению безопасности дорожного движения влечет лишения водительских прав сроком от 6 месяцев до 1 года с конфискацией ксенонового оборудования и ламп.
То есть, другими словами, если вы не законно установите на свою машину ксеноновые лампы в фары, которые не предназначены для данного вида источников света, то вас не оштрафуют, а сразу лишат водительского удостоверения, а после окончания срока лишения вам предстоит пересдать теоретический экзамен.
Можно ли установить светодиодные лампы в линзу ксеноновой фары?
Теоретически можно. Но придется покупать и ставить либо Китайский вариант, который вряд порадует вас качеством освещения дороги и долговечностью, либо вам предстоит разбирать фару и устанавливать другую блок-линзу. В последнем варианте качество освещения действительно будет лучше и возможно даже эффективнее ксеноновых источников света. Но опять же если вы купите качественные светодиодные лампы и блок-линзу под них, которая стоит немаленьких денег.
Что касаемо законодательства, то в настоящий момент нет прямого запрета на использования в обычных фарах светодиодных ламп ближнего и дальнего света. Также не существует пока единых стандартов и ГОСТов, которые предписывали бы правила установки и использования на транспортных средствах светодиодных источников ближнего и дальнего освещения.
В настоящий момент правила и стандарты только разрабатываются. Так что в ближайшем будущем, скорее всего, все произойдет точно также как ксеноновыми лампами. Вспомните, что творилось на Российских дорогах еще 10 лет назад, когда каждый второй автомобиль был оснащен не заводским ксеноном. Сегодня та же картина.
На дороге каждый день становится все больше автомобилей с незаводскими светодиодными лампами ближнего и дальнего света, когда как большинство владельцев автомобилей, оснащенных фарами с обычными отражателями, больше не используют ксеноновые источники освещения, опасаясь лишиться прав (правда многие уже поняли, что «колхозный» ксенон реально снижает безопасность на дороге).
Так что использовать в отражателях или линзах под ксенон светодиодные лампы также опасно, как и «колхозный» ксенон, поскольку светодиодная лампа не будет освещать дорогу эффективно в отражателе или в линзе, предназначенную под ксеноновую лампу.
Помните, что под светодиоды также нужен специальный прожектор (блок-линза со специальным оборудованием, которое собирает свет от светодиодной лампы в пучок и направляет его в линзу-стекло).
Что такое Би-Ксенон?
Термин Би-Ксенон означает, что автомобиль оснащен единой ксеноновой лампой, которая выполняет работу, как источник ближнего света, так и источник дальнего света. Те же машины, которые не оснащены Би-Ксеноновыми фарами, как правило, оборудованы либо галогенными лампами, либо комбинированными источниками света (ближний свет: ксеноновые лампы, дальний свет: обычная галогенная лампа накаливания).
В автопромышленности распространены два вида Би-ксеноновых фар.
Первый вид использует специальную шторку в линзе, расположенную вне колбы ксеноновой лампы. В итоге при включении дальнего света шторка направляет источник света в отражатель, который далее отправляет свет в линзу в спектре свечения для дальнего света.
При втором виде Би-ксеноновых фар используется специальная Би-ксеноновая лампа, которая например, при включении дальнего света самостоятельно сдвигает колбу свечения лампы относительно отражателя встроенного в линзу. В итоге свет на дорогу проецируется в спектре ближнего освещения.
Какие фары лучше: Галогеновые, Ксеноновые или Светодиодные?
В настоящий момент существует большие споры по этому поводу. Как говорится, сколько людей, столько и мнений. Тем не менее, сегодня уже точно известно, что галогеновые лампы не выдерживают никакой конкуренции по сравнению с ксеноновыми и светодиодными источниками искусственного света.
У современных автомобилей, фары условно делятся на несколько различных типов – это противотуманные фары, для ближнего или дальнего света, а также и специализированные дополнительные фары.
К дополнительным фарам относятся прожектора, которые обеспечивают безопасное движение, осуществляемое по магистрали в темное время суток и фары бокового или заднего освещения для более комфортного маневрирования по бездорожью либо на парковке. Специфика света, исходящего от той или иной разновидности фар, соотносится с расположением лампы по отношению к ее рисунку на стекле и местом размещения самой фары.
Противотуманная фара (Fog lamp)
В любой туман, дождь или же снег фара для ближнего света начинает снижать эффективность по нормальному освещению дороги.
Одной из первых реакций на явное ухудшение видимости, станет включение мощного дальнего света. Однако, сделав это, водитель в тот же момент поймет, что ситуация лишь еще больше ухудшилась, так как произошел эффект ослепления. Объяснение этому достаточно простое - дальний свет просто не имеет никаких ограничений и также не обрезан в своей верхней части луча. Луч от дальнего света отражается от снежинок или капелек тумана и начинает ослеплять водителя обратным светом.
При стабильном внешнем освещении то количество света, которое попадает непосредственно в глаз за определенное количество времени, будет пропорционально общей площади зрачка. Реакция глаза на внешнюю освещенность выражается в рефлекторном расширении или же сужении зрачка, при этом реакция происходит и в зрачке неосвещенного глаза. Данный эффект называется содружественной реакцией на свет.
Реакция глаза на свет представляет собой полезный регуляторный механизм, так как при ярком освещении уменьшается количество того света, который падает непосредственно на сетчатку. Таким образом, луч света от фар при помощи которого освещается дорога, становится почти не различим или даже совсем невиден - это и есть так называемый эффект ослепления.
Для плохих погодных условий специально разработана противотуманная фара, которая предусматривает изначально узконаправленное применение. Данные фары обладают широкой диаграммой распределения света по горизонтали, а также очень узким лучом по вертикали. Главной задачей противотуманных фар является способность светить под дождь, туман или снег и тем самым не ослеплять водителя своим отраженным светом, как это обычно происходит при использовании дальнего света.
Требования к таким фарам: верхняя граница света должна быть предельно резкой, угол рассеивания по вертикали должен быть, как можно меньше - желательно около 5 град, а по горизонтали наоборот, как можно больше - около 60 град, и максимум света должен быть ближе к верхней границе.
Не рекомендуется устанавливать мощные ксеноновые лампы в противотуманные фары. В данном случае нарушится фокусировка фары, так как ксеноновая лампа не имеет фиксированного источника света, а вместо этого там работает вращающаяся высоковольтная дуга, которая образует светящейся шар. Такая фара, рассчитанная под конкретный вид ламп, не справится с новым источником яркого света и, в результате этого, в отражателе возникнут взаимные многократные преломления и отражения, что вызовет размытие необходимых светотеневых границ и в последующем - ослепление попутных и встречных водителей. Кроме того, противотуманная фара потеряет свою способность обеспечить освещение и видимость дороги в сложных погодных условиях.
Кроме передних, существуют и задние противотуманные фонари. Их так называют из-за того, что они предназначены для условий плохой видимости и для водителей, которые едут позади вас. Соединять их вместе со стоп сигналами, и включать их ясной ночью, без наличия тумана - запрещено. К примеру, в “пробке” такие фонари с очень мощными лампами в 21W явно будут если и не слепить, то уж точно раздражать едущих позади вас водителей. Да и обычные стоп сигналы на их фоне будут просто теряться. Иными словами, не правильно включенные противотуманные задние фонари не помогут, а лишь навредят.
Ближний свет (Low Beam)
Фара для ближнего света – это световой прибор, который предназначен для освещения пути впереди данного транспортного средства. Технические параметры этих фар подбираются таким образом, чтобы обеспечить уверенную видимость дороги не менее чем на 60 метров и безопасный разъезд на узкой дороге без эффекта ослепления встречных водителей.
Все современные системы для освещения, возможно, разделить на два типа светораспределения – на американскую и европейскую.
Данные системы освещения различны как по самой структуре создаваемого пучка света, так и по физическим принципам его формирования. Этот момент обусловлен как специфическими особенностями организации автомобильного движения, так и качеством покрытия дорог. Каждая из систем имеет как четырех, так и двух фарное исполнение.
На автомобилях, выпущенных в Америке, установлены фары, а еще чаще и лампы-фары, где нить накала для ближнего света немного смещена выше по горизонту. Из-за такого расположения, поток ближнего света слегка смещен в правую сторону обочины дороги и при этом наклонен вниз. В формировании световых лучей дальнего и ближнего света принимает участие вся отражающая поверхность рефлектора фары.
Европейская система конструктивно выполнена совсем иначе, нить накаливания у ближнего света немного смещена вверх по отношению к фокусу отражателя и, кроме того, нить прикрыта от нижней полусферы особым металлическим экраном.
Здесь в создании ближнего света принимает участие только лишь верхняя часть рефлектора фары. Сам экран с левой стороны просто срезан под углом в 15 градусов, такое решение позволяет добиться ассиметричного и четкого луча ближнего света. Граница зоны света будет четкой, правая обочина станет ярко освещенной, а левая сторона луча не будет ослеплять встречных и попутных водителей. Дальность ближнего света не превысит 60 метров. Большинство современных фар ближнего света, точно так же как и дальних, выполнены с применением прозрачного стекла, а создание ассиметричного луча протекает на поверхности самого отражателя, который обладает выраженным рельефом. Данная конструкция позволяет значительно увеличить яркость потока света, так как основной луч не станет рассеиваться на специальной поверхности особого рифленого стекла фары и, обычно, имеет ту же самую яркость на всей освещаемой плоскости. Такую технологию называют free form, и она применяется почти на всех современных автомобилях, как в дополнительной, так и в главной оптике.
Дальний свет (Main Beam или Hi Beam)
Фара, применяемая для дальнего света – это световой прибор, который предназначен для освещения дороги перед транспортным средством, в случае отсутствия встречного транспорта. Освещение дороги дальним светом обеспечивается на расстоянии до 100-150 метров, это достигается при помощи плоского и яркого луча света достаточно большой силы.
Фары, используемые для дальнего света можно условно разделить на две разные категории. К первой, относятся штатные фары для дальнего света, которые изначально входят в комплектацию любого транспортного средства, а ко второй категории относят дополнительные фары, самых разных форм и размеров, имеющих разнообразные мощности ламп и различные характеристики светового луча.
Обычно, штатные фары у новых автомобилей в угоду дизайну обладают довольно скромными размерами отражателя и соответственно не самыми лучшими характеристиками. Для редких ночных поездок, штатных фар будет вполне достаточно. Однако, если ночные поездки, да еще и на дальние расстояния стали для вас жизненной необходимостью, то в случае установки дополнительных фар для дальнего света, вы значительно сможете обезопасить движение в ночное время суток.
В настоящее время, выбор фар настолько разнообразен, что предоставляет широкую возможность приобрести навесные фары, как на небольшой легковой автомобиль, так и на массивный внедорожник. Определившись с дизайном фар и их размерами, необходимо также подобрать и их основные технические характеристики, а именно мощность фары и форму ее луча.
Быстрое движение ночью по магистрали требует максимальной дальности луча, для полноценной реакции на возникшую преграду. Для этого лучше всего подойдут фары, у которых будет узкий луч света, где вся мощность фары будет фокусироваться на достижении предельно максимальной дальности. Фары данного типа называют прожектором. Он формирует узкий и при этом сильно сконцентрированный луч и прекрасно обеспечивает освещение любых предметов на удалении до одного километра.
Если вы много передвигаетесь по проселочным или не главным дорогам, то в этом случае будет гораздо важнее ширина самого луча, освещающего, как обочину, так и всю прилегающую к ней территорию. Не надо забывать, что именно обочина дороги в темное время суток таит в себе много разных неожиданностей. Для данных условий, мы рекомендуем вам фары как раз для дальнего света с широким лучом. Такие фары, может и не так “дальнобойны”, как, к примеру, прожектора, но их будет вполне достаточно для своевременной и быстрой реакции на появившееся препятствие.
И, пожалуйста, не забывайте, что для того чтобы избежать ослепления встречных водителей, дальний свет в автомобиле должен быть переключен на ближний еще до сближения с ними. Обычно правильным расстоянием для перехода на ближний свет считается 150 метров либо такой переход может быть произведен и на большем расстоянии, если встречный водитель переключает периодически свет своих фар. Кроме того, ослепление может произойти также посредством зеркала заднего вида. Достаточно опасным считается неожиданное ослепление встречных автомобилей, которые движутся за поворотом или же за переломом продольного профиля пути. В таких сложных случаях крайне необходимо перейти с дальнего света на ближний еще заблаговременно.
Не работают фары? Нужно поменять лампочки для фар автомобилей? Разберёмся.
Для начала рассмотрим, какие бывают лампочки в фарах.
В первую очередь лампы для автомобиля можно поделить на 2 основных типа:
Лампы головного света - устанавливаются в передние фары автомобиля.
Лампы дополнительного света - к ним относятся габаритные огни, стояночные и лампы салона, стоп-сигналы.
Каждый тип ламп имеет свои обозначения и стандарты подключения (например, H1, H3, H4 - обозначения для ламп с содержанием галогеновых газов).
Во-вторых, по назначению передние лампы делят:
Лампочки дальнего/ближнего света - основное освещение дорожного покрытия перед автомобилем. Представляют собой составляющие блок-фары, переключаемые при необходимости осветить дальние/ближайшие участки дороги.
Противотуманные лампы - устанавливаются в головной оптике. Свет от фар как бы стелется по дороге, не освещая туман по высоте. Используются в тяжелых метеоусловиях (туман, дождь, снегопад). Не только помогают водителю лучше ориентироваться на дороге в непогоду, но и увеличивают видимость самого транспортного средства для других участников дорожного движения.
В-третьих, деление по конструкции:
Автомобильные лампы накаливания - самый старый вид ламп. Можно сказать устаревший.
Галогенные (галогеновые) лампы - представляют собой лампу накаливания, в колбе которой находится буферный газ (пары галогенов - брома или йода). Отличаются большим сроком службы. Самый распространенный тип ламп, используемых в фарах авто. Постоянно дорабатываются для получения большей интенсивности света и увеличения радиуса освещения перед авто.
Ксеноновые лампы - состоят из колбы с газом (ксеноном) и электродов. Светятся благодаря электрической дуге, возникающей вследствие подачи напряжения. Свет, который испускает ксеноновая лампа, - белый, близкий по спектру к дневному, и яркий (интенсивность выше в 3 раза, чем у галогеновых ламп). Яркие, энергоэффективные, и долгоживущие лампы. Комфортные для глаз водителя, но могут быть чрезмерно яркими для других участников движения.
Светодиоды - состоят из многочисленных светоизлучающих диодов (LED). Излучаемый свет близок к дневному свету. Потребляют меньше электроэнергии, по сравнению с галогенными, и имеют очень долгий срок службы. Работают без износа в течение длительного времени использования. Благодаря небольшим размерам открывают широкие возможности для дизайна. Однако зимой световой поток светодиодных ламп значительно снижается.
Что нужно знать о лампочках в фары перед заменой
1. Основное правило, которое нужно помнить, если вы планируете заменить лампочки в фарах, - это то, что лампы в фарах нужно менять парами.
Для этого есть веские основания:
- Лампочки устанавливались вместе в одно время, а значит, раз перегорела одна, то и смерть другой не за горами.
- Если вы решите оставить вторую и заменить только одну в целях экономии, то тем самым вы нарушите картину светораспределения, т.к. новая лампа всегда будет светить ярче той, которая уже отработала немало.
2. Собираясь в магазин за новыми лампочками в фары, возьмите с собой старые. Так вам будет проще подобрать аналогичные и исключите риск купить неподходящие. Тем не менее, не забывайте изучить надписи на упаковках.
3. В продолжение темы про упаковки: проверьте, стоит ли ней знак соответствия. Это обязательное условие, если товар качественный (а именно такой и нужен). Если же вы увидели надпись Offroad use only («Использовать только вне дорог общего пользования») или Not for use in Europe («Не использовать в Европе»), то такие лампы пропускаем - они запрещены к использованию в России.
4. Надписи +50% Light или Beam Performance +60% на упаковке обещают вам, что некоторые точки перед автомобилем будут освещены лучше по сравнению с возможностями обычных ламп. Однако помните, что дополнительные эффекты снижают ресурс лампочек, что означает более скорую их замену.
5. Лампы белого и желтого свечения и надписи типа 2600 К. Здесь эталоном для сравнения выступает дневная цветовая температура, которая находится в рамках 4000-6500 К.
Значение на упаковке близко к нему - свет, излучаемый лампой, похож на дневной. Он комфортный и привычный, создаёт меньшую нагрузку на глаза, в нём предметы более чёткие. Однако в дождливую погоду или в тумане видимость резко падает, т.к. белый свет отражается от капель воды.
Значение на упаковке ниже 3000 К - перед вами лампы жёлтого свечения. Они эффективны в непогоду, хотя при хороших погодных условиях не так удобны. В связи с этим, устанавливают их в противотуманные фары, а не головные.
Если колба лампы цветная, скорее всего, это чисто эстетическое решение - свет будет белым. В некоторых случаях колбы окрашивают в синий, чтобы повысить цветовую температуру.
6. Отсутствует указание на срок службы лампы в фары? Стандартным временем жизни при напряжении 13,2 В считается:
- для галогеновых ламп - 600 ч.,
- для газоразрядных (ксеноновых) ламп - около 3000 ч.,
- для светодиодов (LED) – 10 000 ч.,
- для органических светодиодов (OLED) – 30 000 ч.
Превышение напряжения снижает срок службы лампочки (например, увеличение напряжения на 5% влечёт снижение срока службы лампы на 40%). Однако световой поток будет сильнее. При низком напряжении ситуация обратная.
7. Оригинальная лампа была 60/55 Вт, но в наличии только более мощная – 100/90 Вт. Стоит ли приобрести её, да и света она даёт больше? Нет, больше не значит лучше. Если не хотите, чтобы эксперимент увенчался пожаром из-за превышения нагрузки на проводку.
8. Являются ли аналогами газоразрядная (ксеноновая) лампа и галогеновая лампочка в фары с пометкой intense white хenon effect? И та и другая испускает чистый белый свет, но они всё же различаются - газоразрядные лампочки светят лучше.
Замена лампочек в фарах
Если у вас не включаются фары, как правило, не требуется полное снятие или замена фар для восстановления их работоспособности. Сам процесс замены лампы в фаре и последовательность шагов может отличаться в зависимости от модели автомобиля, однако зачастую хватает открутить несколько крепёжных болтов и немного времени. Например, замена лампочек передних фар происходит следующим образом: откручиваются болты, снимается фара (можно снять не вытаскивая разъём) либо оттянуть фару не снимая полностью весь блок, чтобы достать до лампочки, осторожно выкрутить или нажать на специальный штекер для отделения лампы, установить новый световой элемент.
Основная сложность процесса замены лампы в фаре - конструкция авто, не позволяющая беспрепятственно добраться до креплений и самой лампочки. Иногда требуется снятие других деталей автомобиля, чтобы произвести замену. Также некоторые детали слишком туго поддаются, поэтому не все справятся с этой задачей (в основном это касается девушек) или есть риск при чрезмерном усилии повредить детали (особенно если это усилие там и не нужно). В связи с этим иногда легче обратиться в автосервис, чем тратить время на то, чтобы разобраться в нюансах процесса, к тому же стоит услуга недорого, и у профессионалов займёт немного времени.
Как сделать тонировку фар читайте .
Сегодня в это сложно поверить, но на первых автомобилях устройств, которые сейчас официально именуются «световыми приборами», не было вовсе! Езда на «самобеглых экипажах» во времена Готтлиба Даймлера и Карла Бенца была весьма рискованным занятием и в светлое время суток. А уж о том, чтобы ездить ночью, мало кто помышлял.
Фото: Oldmotor.com; Media.daimler.com
Однако с началом эры массового распространения автомобилей проблему освещения дороги непосредственно перед движущейся машиной решать было просто необходимо!..
«Керосинки»
Первые автомобильные фары представляли собой просто-напросто керосиновые лампы. Их главными преимуществами на тот момент была простая, как правда, конструкция, а также возможность максимальной унификации со светильниками, массово распространенными в быту.
На этом, однако, все плюсы «керосинок» для автомобилиста заканчивались, поскольку со своей основной задачей такие фары справлялись отвратительно. Они не столько освещали путь перед машиной, сколько обозначали ее присутствие на дороге. На автомобилях тех лет применялись также масляные светильники, и по эффективности они соответствовали «керосинкам». Замена им была разработана весьма быстро.
С паровоза на автомобиль
В 1896 году, всего через 10 лет после того, как Карл Бенц получил патент на свой первый автомобиль, авиаконструктор Луи Блерио предложил использовать на машинах ацетиленовые фары. Аналогичной конструкции прожекторы активно применялись в то время на… паровозах!
Фото: Tomislav Medak/Wikipedia.org
Дорогу такие фары освещали уже вполне сносно, но активное их использование сопровождалось для водителя «танцами с бубном». Чтобы включить головной свет, нужно было открыть кран подачи ацетилена, затем открыть стеклянные колпаки самих фар и, наконец, зажечь спичкой горелки. Ацетилен при этом вырабатывался прямо на ходу: в отдельном баке, разделенном на два отсека, в который перед поездкой нужно было засыпать карбид кальция и залить воду.
Ацетиленовые светильники, к слову, применяются до сих пор. Например, на расположенных в отдаленных районах маяках – в случае, если для них невозможно или невыгодно вести отдельную линию электропередачи или ставить автономный генератор.
Плюс электрификация всех авто
Хорошо знакомые нам электрические фары стали широко применяться на автомобилях с начала 20-х годов XX века. Впрочем, на моделях класса «люкс» их начали использовать даже раньше: с середины 10-х гг. – практически сразу после изобретения. Одними из первых электрофары в стандартной комплектации получили Cadillac Model 30 и легендарный Rolls-Royce Silver Ghost.
По сути, первые подобные фары представляли собой электрические прожекторы, и с основной своей задачей они, естественно, справлялись на ура. Возникла, однако, другая проблема: водители, ехавшие ночью встречными курсами, нещадно ослепляли друг друга. Так появились первые корректоры фар, причем разных типов: рычажные, тросовые, гидравлические. Некоторые производители выводили на переднюю панель рычажок реостата, которым водитель мог отрегулировать яркость ламп.
До чего дошел прогресс…
На первый взгляд современные автомобильные фары далеко «уехали» от прожекторов начала 20-х. Отчасти это действительно так, но… Как говорят в Одессе, вы будете смеяться: в целом конструктивная схема фар головного света и сегодня остается той же! Они по сию пору состоят из корпуса, отражателя, рассеивателя и лампы – источника света.
Прогресс, однако, на месте не стоит, и в рамках этой нехитрой принципиальной схемы конструкция автомобильной фары регулярно дополнялась важными элементами, делавшими ее все более функциональной, долговечной, удобной и безопасной в использовании.
Так, в 1919 году компания Bosch представила лампу с двумя нитями накаливания. Вкупе с изобретенным к тому временем рассеивателем это был важный шаг на пути решения проблемы, над которой бились конструкторы все предыдущие десятилетия: как эффективно освещать дорогу и при этом не слепить встречных?
В середине 50-х французская фирма Cibie предложила революционное по тем временам решение, применяемое до сих пор. Идея состояла в создании асимметричного пучка света, чтобы со стороны водителя фары светили ближе, чем со стороны пассажира. С 1957 года подобное распределение света входит во все европейские технические регламенты для автомобилей массового производства.
В 1962 году компания Hella представила первую автомобильную галогенную лампу. Колба такой лампы заполняется галогенидами – газообразными соединениями йода или брома, препятствующими активному испарению вольфрама с нити накаливания. В итоге светоотдача «галогенки» выросла в полтора раза по сравнению с лампами прежних поколений, ресурс – сразу вдвое, снизилась теплоотдача, да еще и сама лампа стала гораздо компактнее! Галогенные лампы до сих пор остаются «золотым стандартом» в области автомобильной светотехники.
Примерно в те же годы стали производиться автомобили с фарами прямоугольной формы. Затем, с внедрением технологий компьютерного моделирования, конструкторы получили возможность создавать комбинированные рефлекторы сложной формы: с делением на сегменты, каждый из которых по-разному фокусирует световой пучок.
В 1993 году Opel впервые применил на массовом автомобиле (модель Omega) пластиковый поликарбонатный рассеиватель. Это улучшило светопропускание фары и радикально снизило ее общую массу: почти на килограмм.
В конце 90-х – начале 2 000-х началось широкое применение так называемых поворотных фар, световой пучок в которых направлялся вправо/влево вслед за соответствующим поворотом рулевого колеса. Первые эксперименты в этом направлении начались практически сразу после изобретения электрических фар. Однако вскоре попали чуть ли не под законодательный запрет: технологии того времени не позволяли менять направление светового потока так быстро, как это было необходимо во время движения автомобиля.
Довести идею до ума одной из первых смогла компания Citroen при технической поддержке уже упомянутой фирмы Cibie. Первые поворотные фары дальнего света появились в 1968 году на легендарной модели DS.
К слову, сегодня функция освещения траектории движения в повороте отнюдь не всегда реализуется за счет поворачивающегося прожектора. На недорогих машинах эта задача возлагается на дополнительные боковые лампочки или «противотуманки».
Впрочем, даже самый «продвинутый» вариант поворотного света – комбинированный, при котором на малых скоростях включаются боковые лампы, а на высоких – поворачивающиеся прожекторы, – перестал быть уделом моделей класса «Люкс». Такие фары доступны и на автомобилях гольф-класса. Хотя опция эта – отнюдь не дешевая…
В настоящее же время мы наблюдаем, по сути дела, закат «карьеры» лампы накаливания как основного источника света в автомобильных фарах. Эффектную точку в ней призваны поставить газоразрядные лампы. Более известные широкой публике как ксеноновые.
Даже в самом простом варианте использования ксенона – в качестве заполнителя колбы лампы накаливания – эффективность освещения существенно возрастает, а световой поток приближается по спектру к солнечному излучению.
Максимальной же эффективности работы традиционных фар можно добиться при использовании ксеноновых газоразрядных ламп, в которых светится не вольфрамовая нить, а сам газ при подаче высокого напряжения. «Ксенон» потребляет значительно меньше энергии, светит вдвое ярче обычных «галогенок», а служит при этом гораздо дольше за счет принципиального отсутствия хрупкой нити.
«Безламповое» будущее
Но, как бы ни были эффективны ксеноновые лампы, – будущее, по мнению специалистов, за фарами на основе светодиодов. Инженеры Philips, например, заявляют, что уже в ближайшее время такие фары вытеснят не только «ксенон», но и галогеновые лампы.
Светодиоды потребляют меньше энергии, нежели традиционные лампы, а служат едва ли не на порядок дольше. Но главное – устройство светодиодных фар проще, чем ксеноновых, а кроме того у них практически отсутствует характерная для «ксенона» инерция при включении.
Думается, пройдет совсем немного времени – и подобные фары будут столь же привычны на массовых авто, как и сегодняшние «галогенки»…
Еще один "стандарт будущего", о котором нельзя не сказать: на концептах немецких производителей – Audi и BMW - уже используются лазерные фары.
И если Audi со слов исполнительного директора Руперта Штадлера собирается оснащать лазерной оптикой серийные модели, но не называет никаких конкретных дат, то в BMW уже предлагают лазерные фары в качестве опции для спортивного гибрида i8, серийный выпуск которого назначен на 2014 год.
В январе текущего года на выставке потребительской электроники CES в Лас-Вегасе во время демонстрации концепт-кара Audi Sport quattro, оснащенного инновационными фарами, компания производитель рассказала про отличительные особенности лазерных диодов от традиционных, упомянув дальность освещения – фантастические 500 метров!
Экономичность, компактность и могучая интенсивность света - вот безусловные козыри лазерной оптики. Естественно никто не будет светить лазером в глаза встречному потоку, тем более что решение, как сделать работу таких элементов безопасным, уже есть... Встречаем будущее!
