Эволюция автомобильных фар: от керосина до светодиода. Какие фары лучше: теоретический тест-драйв Как правильно называется фара автомобиля

Чем ксеноновые лампы фар отличаются от галогенных? Кто впервые применил в автомобиле лампы накаливания? Какими бывают «адаптивные» фары? Мы решили проследить весь путь эволюции автомобильных систем освещения - от ацетиленовых горелок до новейших «умных» головных систем, в которых лучи от светодиодов будут освещать дорогу по командам системы навигации.

До лампочки
До лампочки были свечи. Или масляные горелки. Но светили они настолько слабо, что ночью автомобиль было проще оставить дома, чем путешествовать «на ощупь».

Первым источником автомобильного света стал газ ацетилен - использовать его для освещения дороги в 1896 году предложил летчик и авиаконструктор Луи Блерио. Запуск ацетиленовых фар - целый ритуал. Сначала требуется открыть краник ацетиленового генератора, чтобы вода закапала на карбид кальция, который находится на дне «бочонка». При взаимодействии карбида с водой образуется ацетилен, который по резиновым трубкам поступает к керамической горелке, что находится в фокусе отражателя. Теперь шофер должен открыть стекло фары, чиркнуть спичкой - и пожалуйста, в светлый путь. Но максимум через четыре часа придется остановиться - для того, чтобы вновь открыть фару, вычистить ее от копоти и заправить генератор новой порцией карбида и воды.

Однако светили карбидные фары на славу. Например, созданные в 1908 году Вестфальской металлопромышленной компанией (так в то время называлась Hella) ацетиленовые фары освещали до 300 метров пути! Столь высокого результата удалось достичь благодаря использованию линз и параболических рефлекторов. Кстати, сам параболический отражатель еще в 1779 году изобрел Иван Петрович Кулибин - тот самый Кулибин, который создал трехколесную «самокатку» с маховиком и с прообразом коробки передач.

Первая автомобильная лампа накаливания была запатентована еще в 1899 году французской фирмой Bassee & Michel. Но вплоть до 1910 года лампы с угольной нитью накаливания были ненадежными, очень неэкономичными и требовали тяжелых батарей увеличенного размера, которые к тому же зависели от станций подзарядки: автомобильных генераторов подходящей мощности еще не существовало. И тут произошел переворот в «осветительных» технологиях - нити накаливания стали делать из тугоплавкого вольфрама (температура плавления 3410°С), который не «выгорал». Первым серийным автомобилем с электрическим светом (а еще - с электрическим стартером и зажиганием) стал Cadillac Model 30 Self Starter («самозапускающийся») 1912 года. Уже через год 37% американских автомобилей имели электроосвещение, а еще через четыре - 99%! С разработкой подходящей динамомашины исчезла и зависимость от зарядных станций.

Кстати, если вы думаете, что лампу накаливания изобрел Томас Альва Эдисон, то это не совсем так. Да, именно Эдисон всерьез занялся лампочками, когда газ в его мастерской отключили за неуплату. И именно Эдисон в 1880 году представил исчерпывающее обоснование того, что следует использовать лампы с угольной нитью накаливания, помещенной в безвоздушное пространство стеклянного шара. Эдисон придумал и цоколь. Но базовая конструкция лампы накаливания принадлежит русскому электротехнику Александру Николаевичу Лодыгину, уроженцу Тамбовской губернии. Свою разработку он представил на шесть лет раньше. Более того, исторические документы упоминают некоего немецкого часовщика Генриха Гебеля, который сумел с помощью электричества раскалить до свечения обугленное бамбуковое волокно, вставленное в стеклянную колбу, аж 150 лет назад, в 1854 году. Вот только на патент у Гебеля банально не хватило денег…

Ослепительные идеи
Впервые проблема ослепления встречных водителей возникла с появлением карбидных фар. Боролись с ней по-разному: перемещали рефлектор, выводя из его фокуса источник света, с той же целью двигали саму горелку, а также ставили на пути света различные шторки, заслонки и жалюзи. А когда в фарах засветилась лампа накаливания, в электрическую цепь при встречных разъездах даже включали добавочные сопротивления, снижавшие накал нити. Но лучшее решение предложила фирма Bosch, в 1919 году создавшая лампу с двумя нитями накаливания - для дальнего и ближнего света. К тому времени уже был придуман рассеиватель - покрытое призматическими линзами стекло фары, отклоняющее свет лампы вниз и по сторонам. С тех пор перед конструкторами стоят две противоположные задачи: максимально осветить дорогу и не допустить ослепления встречных водителей.

Увеличить яркость ламп накаливания можно, подняв температуру нити. Но при этом вольфрам начинает интенсивно испаряться. Если внутри лампы вакуум, то атомы вольфрама постепенно оседают на колбе, покрывая ее изнутри темным налетом. Решение проблемы нашли во время Первой мировой войны: с 1915 года лампы стали заполнять смесью аргона и азота. Молекулы газов образуют своебразный «барьер», препятствующий испарению вольфрама. А следующий шаг был сделан уже в конце 50-х годов: колбу стали наполнять галогенидами, газообразными соединениями йода или брома. Они «связывают» испаряющийся вольфрам и возвращают его на спираль. Первую галогенную лампу для автомобиля представила в 1962 году Hella - «регенерация» нити позволила поднять рабочую температуру с 2500 К до 3200 К, что увеличило светоотдачу в полтора раза, с 15 лм/Вт до 25 лм/Вт. При этом ресурс ламп вырос вдвое, теплоотдача снизилась с 90% до 40%, а размеры стали меньше (галогенный цикл требует близости нити и стеклянной «оболочки»).

А главный шаг в решении проблемы ослепления был сделан в середине 50-х - французская фирма Cibie в 1955 году предложила идею асимметричного распределения ближнего света для того, чтобы «пассажирская» обочина освещалась дальше «водительской». И через два года «асимметричный» свет в Европе был узаконен.

Де_формация
На протяжении многих лет фары оставались круглыми - это наиболее простая и дешевая в изготовлении форма параболического отражателя. Но порыв «аэродинамического» ветра сначала «задул» фары в крылья автомобиля (впервые интегрированные фары появились у Pierce-Arrow в 1913 году), а затем превратил круг в прямоугольник (прямоугольными фарами оснащался уже Citroen AMI 6 1961 года). Такие фары были сложнее в производстве, требовали больше подкапотного пространства, но вместе с меньшими вертикальными габаритами имели большую площадь отражателя и увеличенный светопоток.

Чтобы заставить такую фару ярко светить при меньших габаритах, следовало придать параболическому отражателю (в прямоугольных фарах - усеченный параболоид) еще большую глубину. А это было чересчур трудоемко. В общем, привычные оптические схемы для дальнейшего развития не годились. Тогда английская фирма Lucas предложила использовать «гомофокальный» отражатель - комбинацию двух усеченных параболоидов с разными фокусными расстояниями, но с общим фокусом. Одним из первых новинку примерил Austin-Rover Maestro в 1983 году. В том же году фирма Hella представила концептуальную разработку - «трехосные» фары с отражателем эллипсоидной формы (DE, DreiachsEllipsoid). Дело в том, что у эллипсоидного отражателя сразу два фокуса. Лучи, выпущенные галогенной лампой из первого фокуса, собираются во втором, откуда направляются в собирающую линзу. Такой тип фар называют прожекторным. Эффективность «эллипсоидной» фары в режиме ближнего света превосходила «параболическую» на 9% (обычные фары отправляли по назначению лишь 27% света) при диаметре всего в 60 миллиметров. Эти фары предназначались для противотуманного и ближнего света (во втором фокусе размещался экран, создающий асимметричную светотеневую границу). А первым серийным автомобилем с «трехосными» фарами стала «семерка» BMW в конце 1986 года. Еще через два года эллипсоидные фары стали просто супер! Точнее - Super DE, как называла их Hella. На этот раз профиль отражателя отличался от чисто эллипсоидной формы - он был «свободным» (Free Form), рассчитанным таким образом, чтобы основная часть света проходила над экраном, отвечающим за ближний свет. Эффективность фар возросла до 52%.

Дальнейшее развитие отражателей было бы невозможно без математического моделирования - компьютеры позволяют создавать самые сложные комбинированные рефлекторы. Взгляните, к примеру, в «глаза» таких машин, как Daewoo Matiz, Hyundai Getz или «молодая» Газель. Их отражатели поделены на сегменты, каждый из которых имеет свой фокус и фокусное расстояние. Каждая «долька» многофокусного отражателя отвечает за освещение «своего» участка дороги. Свет лампы используется почти полностью - за исключением разве что торца лампы, прикрытого колпачком. А рассеиватель, то есть стекло с множеством «встроенных» линз, теперь не нужен - отражатель сам отлично справляется с распределением света и созданием светотеневой границы. Эффективность таких фар, называемых отражающими, близка к прожекторным.

Современные отражатели «формируют» из термопластика, алюминия, магния и термосета (металлизированного пластика), а накрывают фары не стеклами, а поликарбонатом. Впервые пластиковый рассеиватель появился в 1993 году на седане Opel Omega - это позволило снизить массу фары почти на килограмм! Но зато поликарбонатные «стекла» гораздо хуже сопротивляются истиранию, нежели стекла настоящие. Поэтому щеточных очистителей фар, которые еще в 1971 году предложил Saab, больше не делают…

Предполагается, что официально импортируемые из США автомобили проходят проверку на соответствие европейским нормам. «Американские» фары маркируются аббревиатурой DOT (Department Of Transport, Министерство транспорта), а «европейские» - буквой «Е» в кружочке с цифрой-кодом страны, где фара одобрена для использования (Е1 - Германия, Е2 - Франция, и т.д.).

Следует учесть, что при прохождении техосмотра в России «американские» фары и головная оптика «праворульных» машин могут создать проблемы, так как нормативный документ, ГОСТ Р 51709–2001, регламентирует «левоасимметричное» распределение света и четкую светотеневую границу.
Н1 - D2: ход конем

Автомобильные лампы отличаются, как правило, конструкцией цоколя и светоотдачей. Например, в двухфарных системах чаще всего используются лампы Н4 - с двумя нитями накаливания, для дальнего и для ближнего света. Их световой поток - 1650/1000 лм. В «противотуманках» светят лампы Н8 - однонитевые, со светопотоком в 800 лм. Другие однонитевые лампы Н9 и НВ3 могут обеспечивать только дальний свет (светопоток 2100 и 1860 лм соответственно). А «универсальные» однонитевые лампы Н7 и Н11 могут использоваться и для ближнего, и для дальнего света - в зависимости от того, в каком отражателе они установлены. И как всегда, качество лампы зависит от конкретного производителя, оборудования, концентрации и типов газов (например, лампы Н7 и Н9 иногда заполняют не галогенами, а ксеноном).

У газоразрядного «ксенона» другие обозначения. Первыми ксеноновыми лампами были приборы с индексами D1R и D1S - они были объединены с модулем зажигания. А за индексами D2R и D2S скрываются газоразрядные лампы второго поколения (R - для «отражающей» оптической схемы, S - для прожекторной).

Казалось бы, что может быть сложного в работе фары? Ведь она просто светит прожектором, освещая пространство перед автомобилем в ночное время суток. Но здесь не все так просто, ведь от фары требуется не просто светить, а светить с определенной силой в определенном направлении.

Главная проблема, с которой столкнулись конструкторы фар — обеспечение ближнего и дальнего света. В разное время эта задача решалась по-разному: с помощью переключателей, наклоняющих фары рычагов, подвижных экранов внутри фар и другими способами. Но сегодня наиболее часто применяются четыре способа:

Использование отдельных ламп для ближнего и дальнего света;
- Использование одной двухнитевой лампы;
- Использование подвижных экранов;
- Использование системы подвижного источника света и отражателя.

Отдельные лампы. Это самый простой способ, который сегодня находит не слишком широкое применение. В таких автомобилях имеется четыре фары, две из которых светят дальним светом, остальные две - ближним.

Двухнитевая лампа. В такой лампе имеется две нити: мощная, расположенная в центре, и более слабая, расположенная несколько в стороне. Мощная нить находится непосредственно в фокусе отражателя, поэтому создаваемый ею световой поток образует дальний свет. Слабая нить расположена несколько выше и впереди фокуса, причем под нитью имеется небольшой экран, отсекающий часть светового потока. В результате свет от нити отражается верхней частью рефлектора, пучок получается более слабым и наклоненным.

Подвижной экран. Такое решение применяется в ксеноновых лампах (точнее - в биксеноне). Представляет собой экран, который отсекает часть светового потока от газоразрядной лампы и создает ближний свет.

Подвижная лампа и рефлектор. Такая довольно сложная система позволяет выводить нить накала лампы или дуги газоразрядной лампы из фокуса отражателя или переводить из одного фокуса в другой, чем достигается изменение направления светового пучка и силы светового потока. Существует множество различных вариаций.

Светотехника на машине – основа безопасности и удобства на дорогах. Это такая же неотъемлемая часть транспортного средства, как колёса и руль. В то же время, видов и конфигураций световой техники на машину существует довольно много.

По прямому функционалу передние фары автомобиля можно разделить на отдельные классы:

Противотуманные фары

В плохую погоду, когда на улице идет густой снег, дождь или стелется сильный туман, от обычного ближнего освещения мало пользы. Не приносит должного облегчения и дальний свет. Объяснить эту особенность просто. Лучи дальнего света не обрезаны и не имеют ограничений в верхнем диапазоне луча. Как следствие, происходит их отражение от капель тумана или снежинок, что делает невозможным движение из-за сильного ослепления.

Противотуманные фары специально разработаны для движения в плохую погоду, когда ближний и дальний свет не эффективны. Особенность «противотуманок» — узкий луч в вертикальной плоскости и широкая диаграмма распределения света – в горизонтальной. Как следствие, ослепления водителя не происходит.

Для достижения максимальной эффективности противотуманных фар, при выборе последних должны выполняться некоторые рекомендации:

— во-первых, идеальный угол рассеивания луча по вертикали около пяти градусов (чем меньше – тем лучше;

— во-вторых, верхняя часть светотеневой границы должна иметь максимальную резкость;

— в-третьих, горизонтальный угол рассеивания — около 60 градусов (это – идеальный параметр).

Специалисты не рекомендуют устанавливать в «противотуманки» ксеноновые фары. Не секрет, что у ксенона нет фиксированного источника света, поэтому в отражателе возникают множественные преломления и отражения света. Как следствие, встречные и попутные водители сильно ослепляются светом такой фары. Да и эффективность в плохих погодных условиях будет нулевой.

Есть автолюбители, которые устанавливают задние противотуманные фары. Они будут полезными в условиях недостаточной видимости, когда необходимо дополнительно информировать водителя, движущегося сзади о своем присутствии.

Но здесь существуют некоторые ограничения. Во-первых, данные фары запрещено включать в хорошую погоду (они будут слепить, и раздражать водителей, находящихся сзади). Во-вторых, их нельзя подключать параллельно со стоп-сигналами.

Ближний свет

Фары ближнего света освещают дорогу впереди транспортного средства на 50-60 метров. При этом настройку желательно производить таким образом, чтобы частично охватывалась обочина, и не слепились встречные водители.

Ближний свет бывает двух типов светораспределения – американский и европейский. Их различия заключаются в структуре формирования пучка света и принципах его формирования. При этом вышеупомянутые системы выполняются как в двухфарной, так и в четырехфарной вариации.

На американских авто нить накала в фаре находится немного выше горизонтальной плоскости. Благодаря этому, световой поток смещается на правую сторону обочины и имеет больший наклон вниз. На европейских авто, наоборот, нить накаливания заслоняется от нижней части полусферы с помощью специального экрана и расположена выше фокуса отражателя.

Сегодня фары ближнего света выполняются из прозрачного стекла, а ассиметричный луч формируется с помощью отражателя. Такая конструктивная особенность позволяет добиться максимального светоотражающего эффекта.

Дальний свет

Для освещения большего участка дороги (на расстоянии до 150 метров) предназначены фары дальнего света, в которых формируется яркий луч, имеющий большую силу. Такие фары условно разбиваются на два вида – заводские фары, которые идут вместе с авто, и дополнительные фары (имеют различные формы, размеры, мощность и характеристики света).

Заводские фары дальнего света имеют отражатель небольших размеров, поэтому говорить о высоком качестве света не приходится. Хотя для обычных ночных путешествий заводских фар вполне достаточно. Если же приходится часто передвигаться по скоростным магистралям в темное время суток, необходимо устанавливать дополнительные фары, имеющие узкий луч света. При этом вся светосила должна быть направлена на достижение максимальной дальности. Такие осветители часто называют прожекторами. Они способны эффективно освещать дорогу до 1000 метров перед авто.

Не стоит забывать, что дальний свет должен заблаговременно переключаться на ближний (где-то за 150-200 метров до встречного автомобиля). В противном случае можно ослепить участника движения. С дальним светом нельзя ехать и позади другого авто, ведь ослепление может произойти через стекло заднего вида.

Фары дневного света

Сегодня все большей популярностью пользуются фары дневного света и на многих иномарках они устанавливаются еще на заводе. При этом в ПДД многих стран мира есть требование включать это дневное освещение за городом. Производители пошли навстречу своим покупателям и сделали ходовые огни доступными уже в «базе».

Дневные ходовые огни расположены на передней части авто. Они излучают яркий белый свет, который хорошо виден даже в светлое время суток. Преимущество фар дневного света неоспоримо – они потребляют минимум электроэнергии, не повышают расход топлива и не изнашивают головные фары.

Фары рабочего света

Если в темное время суток проводятся погрузочные, монтажные или строительные работы, то без фар рабочего света не обойтись. Световой поток такой фары распределяется равномерно по всей части дороги, без резких контрастов. На обычных легковых автомобилях данный вид фар не используется.

Какие лампочки больше всего подходят для дополнительных фар

В доп-фары ближнего и дальнего света, как и в штатные элементы, могут устанавливаться разные лампы:

• галогеновые;
• ксеноновые;
• светодиодные.

Галогенки светят не очень ярко и обычно их используют для противотуманок. Световой луч галогеновых ламп отличается желтым оттенком, который не отражает капли дождя, проходя сквозь него. Из преимуществ таких ламп стоит выделить невысокую стоимость.

Ксеноновые элементы отличаются ярким белым светом и подходят практически для любого типа освещения, однако ксенон сильно слепит и использовать такие лампы можно только на АТС, которые предполагают установку такой оптики. В противном случае можно лишиться прав сроком до полугода.

Если говорить про светодиодные дополнительные фары для автомобиля, то они являются наиболее оптимальным вариантом. Во-первых, они не слепят остальных участников дорожного движения. Во-вторых, светодиодные фары отличаются долгим эксплуатационным сроком, благодаря своей устойчивости к вибрациям. И конечно, нельзя забывать, что диодное освещение потребляем минимум энергии.

Светодиодные фары делятся на несколько категорий, в зависимости от того, для каких целей они будут использоваться. Также они отличаются по:

количеству и типу светодиодов (например, LED или Cree лампы с 6,12 и более кристаллов);
типу крепежной системы (универсальная или особая, которая применяется для мотоциклов и квадроциклов);
отличительным особенностям (пропитка корпуса водоотталкивающими средствами, хромированное напыление, цвет стекла и многое другое);
Светодиодные фары могут быть изготовлены не только в стандартной форме, но и представлять собой:

Модульные балки, которые состоят из большого количества маленьких лампочек. Такие фары создают мощный и яркий свет и отлично вписываются в облик машины.
Однорядные и двухрядные балки. В таких фарах также устанавливается различное число световых элементов. Чем больше их будет, тем ярче будет светить такая фара.

Исходя из вышесказанного, делаем вывод, что дополнительные светодиодные фары ближнего света – это лучший выбор. Осталось только определиться с производителем. На сегодняшний день это немецкая компания Hella KG Hueck & Co, которая заслуженно считается мировым лидером по продаже и производству автомобильной оптики.

Как устроены фары?

Водители задумываются о фарах только в двух случаях - когда они по той или иной причине по ночам не видят дорогу и когда их слепит встречная машина. Пока не перегорает лампа, о фарах обычно даже не вспоминают. И зря - ведь от них зависит не только комфорт, но и безопасность водителя. Да и вообще эволюция автомобильного света и устройство современной фары интересны сами по себе.

В первых автомобилях использовались самые примитивные фонари - керосиновые либо ацетиленовые. Лет сто назад на место открытого пламени вставили электрическую лампочку. С одной ее стороны имелся отполированный рефлектор, с другой - линза. Герметизации фар в то время не было, так что рефлектор очень быстро ржавел. И без того слабый свет становился еще тусклее, а главное, вокруг фары образовывался ореол, слепящий встречные автомобили. Запрет на фары этого типа ввели в 1941 году.

Лампочка H13 для ближнего/дальнего света. Компьютеризованные системы настройки в процессе сборки тщательно выверяют положение контактов и нити в каждой лампочке. При этом выдерживаются допуски не более 0,01 мм. Это значит, что, заменяя лампу, вам не потребуется заново подстраивать направление фар. Волосок для дальнего света расположен прямо в фокусе рефлектора, обеспечивая таким образом наилучшее освещение дороги. Волосок для ближнего света немного отведен от точки фокуса, исходящий от него свет обрезается в верхней части и меньше травмирует глаза встречных водителей. В конструкциях некоторых кварцевых ламп для эффективного обрезания верхних лучей используется металлический экран

Герметичная лампа-фара мало отличается по своей сути от бытовой лампы - вольфрамовый волосок помещается в стеклянной колбе, заполненной инертным газом, но рефлектор установлен прямо внутри колбы. Эти лампы, как и обычные бытовые, постепенно теряют яркость, так как вольфрам испаряется с волоска и оседает на стенках колбы. Фары с переключением ближний/дальний свет появились только в 1920-х. До этого из-за огромных допусков тогдашней сборки все регулировки по направлению светового потока просто не имели смысла. Герметичные фары оказались весьма дешевы - в основном из-за унификации, позволявшей гнать огромные тиражи. Фары выпускали нескольких типов, и стандартизированный подход связывал руки автодизайнерам, ограничивая возможность придать машине индивидуальный облик. С 1973 года автопроизводители стали заменять лампы-фары на светильники с галогеновыми лампами.

На габаритах и стопсигналах светодиоды используются относительно давно. Это новшество развязало руки дизайнерам, позволяя оформлять фонари в любом стиле. Кроме того, светодиоды потребляют мизерные количества энергии, а загораются на 400−500 миллисекунд быстрее, чем лампа накаливания. Это не так уж мало - едущий за вами и болтающий по мобильнику раззява, при скорости около сотни км/ч будет иметь запас метров 12 чтобы успеть нажать на тормоза.

Галогеновые лампы с 1980-х - самая распространенная основа для автооптики. Это небольшая лампочка, которая вставляется внутрь сборки из рефлектора и линзы. Благодаря современным герметикам и технологии сборки сейчас рефлекторы уже почти не корродируют из-за попадания влаги внутрь. Колба лампы из термостойкого кварца позволяет поддерживать весьма высокую температуру волоска, так что по цветовому составу свет получается существенно ближе к естественному дневному. Более высокая температура означает еще и то, что лампа имеет большую световую отдачу на единицу поглощаемой энергии. С другой стороны, вольфрамовый волосок из-за этого испаряется быстрее, и чтобы этому противостоять, галогеновые лампочки заполняют теперь не только инертным газом, но и парами брома или йода. Галоген вступает в соединения с парами вольфрама, а при контакте с раскаленным волоском эти соединения снова распадаются и вольфрам оседает на том же волоске.

От HID («ксенон») к светодиодам

В лампах HID (High Intensity Discharge, газоразрядные высокой интенсивности, в просторечии «ксенон») вообще нет никаких волосков. Вместо них свет излучает высоковольтная дуга в атмосфере инертных газов. Для зажигания этих ламп требуется высокое напряжение и высокий стартовый ток (когда лампа уже заработала, она потребляет гораздо меньше энергии и выдает больше света, чем обычная галогеновая). Кроме того, электрическая дуга выдает более равномерный световой поток, который проще фокусировать.

Есть тут, правда, и один недостаток - на то, чтобы лампа зажглась, прогрелась и начала выдавать полную мощность, требуется несколько секунд. Поэтому в некоторых машинах лампы HID используют для ближнего света, а для дальнего оставляют обычные галогеновые. Альтернативный вариант - шторка с механическим приводом, тогда одна ксеноновая лампа может иметь распределение света под оба режима.

Тем не менее, будущее автомобильного света специалисты отдают полупроводниковым технологиям - светодиодам. Поскольку до сих пор не существует никаких стандартов на унифицированную светодиодную сборку, автопроизводителям приходится для каждой модели изготавливать оригинальную конструкцию, а это недешево. Но благодаря явным преимуществам (малый вес, стойкость к вибрациям, большие сроки эксплуатации, сверхнизкое потребление энергии) светодиоды, вероятно, вскоре вытеснят с рынка системы HID.

На дорогих машинах фары HID (ксенон) зачастую ставят в качестве штатного оборудования. На рынке запчастей и аксессуаров тоже предлагается множество разнообразных комплектов «ксенона». (Нередки даже случаи, когда аббревиатурой HID маркируют обычные галогеновые лампы - так что будьте бдительны!) В них, как правило, имеется дуговая лампа и система запуска - все как в оригинале, только посадочные места рассчитаны на то, чтобы лампа подошла к стандартной «галогеновой» фаре. Такие комплекты стоят гораздо дешевле штатных, но… Форма вольфрамовой нити накаливания существенно отличается от формы электрической дуги. В результате распределение светового потока, исходящего от такой фары, оказывается совершенно непредсказуемым. Хотя водителю такой машины дорога будет видна прекрасно, встречным водителям не позавидуешь, поэтому такие самовольные переделки считаются незаконными.

Производство таких лампочек представляет собой немалое достижение в области высоких технологий. После того как электроды запаивают в стеклянную толщу донышка, воздух отсасывают из лампы через верхушку колбы. Язычок пламени нагревает верхнюю часть лампы до размягчения, а поток жидкого азота охлаждает основание почти до -200°С. Внутрь колбы бросают гранулу замороженных газов (обычно это инертные газы плюс галоген). В тот же момент мягкую верхушку лампы закупоривают, и когда гранула испаряется, давление в колбе поднимается до 4−5 атмосфер.

Европейские и американские нормы распределения светового потока (а следовательно, и конструкции фар) несколько отличаются. Для европейского света характерна более четкая светотеневая граница с подъемом справа, световой поток направлен на дорогу и правую обочину. Такое распределение минимизирует ослепление встречных водителей и позволяет видеть «пассажирскую» обочину на большее расстояние. В американском свете светотеневая граница менее выражена, световой поток почти симметричен.

Галогеновая лампа излучает свет с температурой 3400 К (цветовая температура естественного солнечного света примерно 6000 К). Последнее время на дорогах появляются лампы с бело-голубым свечением, заметно отличающимся от привычного желтоватого. Обычно это «тюнингованные» лампочки, в которых на колбу нанесены различные покрытия для имитации света от более дорогих газоразрядных ламп. Цветовая температура действительно несколько выше, но светоотдача не повышается ни на грош, так что цель этого - только престиж.

Маркировка автомобильных фар

На рассеивателе каждой автомобильной фары имеется маркировка, установленная международным стандартом. Цифры и буквы говорят о характеристиках изделия, его особенностях и сфере использования. Структура маркировки: верхний буквенный ряд обозначает категорию (B – противотуманная фара, C – фара ближнего света, H – фара для галогенных ламп, R – фара дальнего света, S – фара-лампа, PL – пластиковый рассеиватель); средний ряд состоит из цифро-буквенных индексов – буква и цифра в кружке является знаком международного утверждения, далее следует код страны, выдавшей утверждение, и округленное значение силы светового потока (дальний свет); наличие стрелки обозначает назначение фары для левостороннего движения, отсутствие – для правостороннего, двухсторонняя стрелка обозначает универсальность фары; нижний ряд, также состоящий из цифро-буквенных индексов, представляет собой код официального утверждения. Не стоит забывать о том, что фары любого вида требуют контроля над эффективностью работы, своевременного ремонта или замены. От состояния автомобильной оптики зависит безопасность водителя, пассажиров и прочих участников дорожного движения. Для регулирования или ремонта фар следует обращаться в специализированные автосервисы или СТО, где работают профессионалы высокого уровня.

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 равносветовые 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).

В первых автомобилях использовались самые примитивные фонари — керосиновые либо ацетиленовые. Лет сто назад на место открытого пламени вставили электрическую лампочку. С одной ее стороны имелся отполированный рефлектор, с другой — линза. Герметизации фар в то время не было, так что рефлектор очень быстро ржавел. И без того слабый свет становился еще тусклее, а главное, вокруг фары образовывался ореол, слепящий встречные автомобили. Запрет на фары этого типа ввели в 1941 году.

Лампочка H13 для ближнего/дальнего света. Компьютеризованные системы настройки в процессе сборки тщательно выверяют положение контактов и нити в каждой лампочке. При этом выдерживаются допуски не более 0,01 мм. Это значит, что, заменяя лампу, вам не потребуется заново подстраивать направление фар. Волосок для дальнего света расположен прямо в фокусе рефлектора, обеспечивая таким образом наилучшее освещение дороги. Волосок для ближнего света немного отведен от точки фокуса, исходящий от него свет обрезается в верхней части и меньше травмирует глаза встречных водителей. В конструкциях некоторых кварцевых ламп для эффективного обрезания верхних лучей используется металлический экран.

Герметичная лампа-фара мало отличается по своей сути от бытовой лампы — вольфрамовый волосок помещается в стеклянной колбе, заполненной инертным газом, но рефлектор установлен прямо внутри колбы. Эти лампы, как и обычные бытовые, постепенно теряют яркость, так как вольфрам испаряется с волоска и оседает на стенках колбы. Фары с переключением ближний/дальний свет появились только в 1920-х. До этого из-за огромных допусков тогдашней сборки все регулировки по направлению светового потока просто не имели смысла. Герметичные фары оказались весьма дешевы — в основном из-за унификации, позволявшей гнать огромные тиражи. Фары выпускали нескольких типов, и стандартизированный подход связывал руки автодизайнерам, ограничивая возможность придать машине индивидуальный облик. С 1973 года автопроизводители стали заменять лампы-фары на светильники с галогеновыми лампами.

На габаритах и стопсигналах светодиоды используются относительно давно. Это новшество развязало руки дизайнерам, позволяя оформлять фонари в любом стиле. Кроме того, светодиоды потребляют мизерные количества энергии, а загораются на 400−500 миллисекунд быстрее, чем лампа накаливания. Это не так уж мало — едущий за вами и болтающий по мобильнику раззява, при скорости около сотни км/ч будет иметь запас метров 12 чтобы успеть нажать на тормоза.

Галогеновые лампы с 1980-х — самая распространенная основа для автооптики. Это небольшая лампочка, которая вставляется внутрь сборки из рефлектора и линзы. Благодаря современным герметикам и технологии сборки сейчас рефлекторы уже почти не корродируют из-за попадания влаги внутрь. Колба лампы из термостойкого кварца позволяет поддерживать весьма высокую температуру волоска, так что по цветовому составу свет получается существенно ближе к естественному дневному. Более высокая температура означает еще и то, что лампа имеет большую световую отдачу на единицу поглощаемой энергии. С другой стороны, вольфрамовый волосок из-за этого испаряется быстрее, и чтобы этому противостоять, галогеновые лампочки заполняют теперь не только инертным газом, но и парами брома или йода. Галоген вступает в соединения с парами вольфрама, а при контакте с раскаленным волоском эти соединения снова распадаются и вольфрам оседает на том же волоске.

От HID («ксенон») к светодиодам

В лампах HID (High Intensity Discharge, газоразрядные высокой интенсивности, в просторечии «ксенон») вообще нет никаких волосков. Вместо них свет излучает высоковольтная дуга в атмосфере инертных газов. Для зажигания этих ламп требуется высокое напряжение и высокий стартовый ток (когда лампа уже заработала, она потребляет гораздо меньше энергии и выдает больше света, чем обычная галогеновая). Кроме того, электрическая дуга выдает более равномерный световой поток, который проще фокусировать.
Есть тут, правда, и один недостаток — на то, чтобы лампа зажглась, прогрелась и начала выдавать полную мощность, требуется несколько секунд. Поэтому в некоторых машинах лампы HID используют для ближнего света, а для дальнего оставляют обычные галогеновые. Альтернативный вариант — шторка с механическим приводом, тогда одна ксеноновая лампа может иметь распределение света под оба режима.
Тем не менее, будущее автомобильного света специалисты отдают полупроводниковым технологиям — светодиодам. Поскольку до сих пор не существует никаких стандартов на унифицированную светодиодную сборку, автопроизводителям приходится для каждой модели изготавливать оригинальную конструкцию, а это недешево. Но благодаря явным преимуществам (малый вес, стойкость к вибрациям, большие сроки эксплуатации, сверхнизкое потребление энергии) светодиоды, вероятно, вскоре вытеснят с рынка системы HID.
На дорогих машинах фары HID (ксенон) зачастую ставят в качестве штатного оборудования. На рынке запчастей и аксессуаров тоже предлагается множество разнообразных комплектов «ксенона». (Нередки даже случаи, когда аббревиатурой HID маркируют обычные галогеновые лампы — так что будьте бдительны!) В них, как правило, имеется дуговая лампа и система запуска — все как в оригинале, только посадочные места рассчитаны на то, чтобы лампа подошла к стандартной «галогеновой» фаре. Такие комплекты стоят гораздо дешевле штатных, но… Форма вольфрамовой нити накаливания существенно отличается от формы электрической дуги. В результате распределение светового потока, исходящего от такой фары, оказывается совершенно непредсказуемым. Хотя водителю такой машины дорога будет видна прекрасно, встречным водителям не позавидуешь, поэтому такие самовольные переделки считаются незаконными.

Производство таких лампочек представляет собой немалое достижение в области высоких технологий. После того как электроды запаивают в стеклянную толщу донышка, воздух отсасывают из лампы через верхушку колбы. Язычок пламени нагревает верхнюю часть лампы до размягчения, а поток жидкого азота охлаждает основание почти до -200°С. Внутрь колбы бросают гранулу замороженных газов (обычно это инертные газы плюс галоген). В тот же момент мягкую верхушку лампы закупоривают, и когда гранула испаряется, давление в колбе поднимается до 4−5 атмосфер.

Европейские и американские нормы распределения светового потока (а следовательно, и конструкции фар) несколько отличаются. Для европейского света характерна более четкая светотеневая граница с подъемом справа, световой поток направлен на дорогу и правую обочину. Такое распределение минимизирует ослепление встречных водителей и позволяет видеть «пассажирскую» обочину на большее расстояние. В американском свете светотеневая граница менее выражена, световой поток почти симметричен.

Галогеновая лампа излучает свет с температурой 3400 К (цветовая температура естественного солнечного света примерно 6000 К). Последнее время на дорогах появляются лампы с бело-голубым свечением, заметно отличающимся от привычного желтоватого. Обычно это «тюнингованные» лампочки, в которых на колбу нанесены различные покрытия для имитации света от более дорогих газоразрядных ламп. Цветовая температура действительно несколько выше, но светоотдача не повышается ни на грош, так что цель этого — только престиж.

Передние фары в системе освещения автомобиля занимают центральное место. Они освещают дорогу перед автомобилем, а также служат для обнаружения автомобиля и его намерений другими участниками движения. Все это обеспечивает необходимый уровень безопасности и комфорта.

Передняя фара объединяет, как правило, несколько приборов освещения в одном корпусе: фара ближнего света, фара дальнего света, габаритный фонарь, фонарь указателя поворотов, дневные ходовые огни (при наличии). Объединенная конструкция носит название блок-фара . Основными световыми приборами в ней являются фары ближнего и дальнего света. К передним фарам относятся и противотуманные фары, которые устанавливаются отдельно.

Ближний свет фар является основным для движения в темное время. Он характеризуется ассиметричным характером (световой пучок растянут вдоль правой стороны), наличием светотеневой границы (теневая область выше, яркая область ниже определенной границы). В фаре ближнего света реализован компромисс между ослеплением других водителей в разумных пределах и достаточно высоким уровнем освещения.

Дальний свет фар обеспечивает максимальную дальность освещения дороги, т.к. не имеет ограничений. С другой стороны фара дальнего света создает максимальное ослепление других водителей, поэтому ограничивается в применении. Система адаптивного освещения значительно повышает эффективность использования дальнего света на автомобиле.

Передние фары современного автомобиля являются сложными техническими системами и в своем роде произведениями искусства. Они индивидуальны для каждой новой модели автомобиля. В зависимости от комплектации автомобиль может иметь несколько конструкций фар. Ведущими производителями автомобильного освещения являются компании Hella, Al-Automotive Lighting, Philips.

Классическая фара объединяет источник света, отражатель и рассеиватель. В передних фарах применяются следующие источники света: лампа накаливания, галогенная лампа, газоразрядная лампа, светодиоды.

Представляет собой вольфрамовую нить, помещенную в стеклянную колбу. При работе лампы происходит нагрев нити, который сопровождается испарением вольфрама с поверхности. Нить утончается и со временем перегорает. Помимо этого, при испарении вольфрама происходит потемнение лампы.

В галогенной лампе вольфрамовая нить окружена галогенным газом (йод, бром), что позволяет поднять температуру нити и увеличить уровень освещения. Срок службы галогенной лампы (до 1000 часов) намного больше обычной лампы накаливания, т.к. нагревание вольфрама происходит по замкнутому циклу. При испарении вольфрам соединяется с газом и циркулирует по колбе. При соприкосновении с нитью накаливания соединение распадается, а вольфрам оседает на нити.

В газоразрядной лампе (High-intensity discharge, HID) световой поток создается за счет нагрева газа высоким напряжением. В автомобильных газоразрядных лампах используется ксенон, имеющий высокую световую эффективность. Для розжига и питания ксеноновой лампы требуется дополнительное оборудование, которое значительно увеличивает стоимость фары. Срок службы газоразрядной лампы достигает 2000 часов.

(Light Emitting Diode, LED) в качестве автомобильных источников света набирают стремительную популярность. Они имеют срок службы до 3000 и более часов, потребляют меньше энергии и обеспечивают приемлемый уровень освещенности. В настоящее время светодиоды широко используются в качестве источников света внутреннего (подсветка приборов , индикаторные лампы ) и внешнего (задние фары , дополнительные стоп-сигналы , дневные ходовые огни ) освещения. С 2007 года светодиоды белого спектра свечения начали использоваться в качестве источников ближнего и дальнего света.

Источники света характеризуются рядом параметров: напряжение, мощность, световой поток. Производным этих параметров является световая отдача (световой поток на единицу мощности ), выступающая своеобразным показателем эффективности и экономичности лампы.

Основные характеристики источников света для сети 12В приведены в таблице:

Отражатель в зависимости от типа фары обеспечивает отражение света от источника непосредственно на дорогу или оптическую линзу. Отражатель изготавливают из пластмассы или металла. Более универсальные пластмассовые отражатели, позволяющие создать любые геометрические формы. На поверхность отражателя нанесен тонкий слой алюминия.

Основные типы отражателей: параболический, свободной формы и эллипсоидный. используется в классических фарах, в которых уровень освещенности пропорционален размеру отражателя (больше отражатель больше света).

(Homogeneous Numerically Calculated Surface, HNS) разделен на отдельные участки (вертикальные, радиальные), которые имеют свое фокусное расстояние и оптимизированы на определенный характер отражения света. Отражатель типа HNS обеспечивает высокую однородность освещения. Геометрическая поверхность отражателя разрабатывается с помощью компьютерного моделирования.

Параболический отражатель и отражатель свободной формы составляют основу отражательных (рефлекторных) фар.

Является частью полиэллипсоидной системы освещения (Poly Ellipsoid System, PES). Эллипсоидный отражатель совместно с оптической линзой позволяет значительно сократить размеры фары при сохранении уровня освещения и направленности светового пуска. Эллипсоидный отражатель имеют проекционные (прожекторные) фары, в обиходе их называют линзованные фары .

Роль рассеивателя в современных фарах минимальна, т.к. распределение света осуществляется в основном отражателем. С 1992 года широко используются пластмассовые рассеиватели.

Галогенные фары

В настоящее время галогенные фары являются самым распространенным типом фар. В них в качестве источника света используется галогенная лампа. Галогенные фары используются для ближнего и дальнего света. Конструктивно фары могут быть разделены и совмещены, т.н. би-галоген. В фарах ближнего света используются отражатели свободной формы или эллипсоидные отражатели, для дальнего света – отражатели свободной формы или параболические отражатели.

Создание светотеневой границы ближнего света в совмещенных фарах производится двумя способами: светоотражающий колпачок на галогенной лампе с двумя нитями накаливания, световой экран в проекционной системе. Поддержание определенного положения фары относительно плоскости кузова обеспечивает электромеханический корректор .

Ксеноновые фары

Ксеноновые фары имеют большую популярность благодаря высокому уровню освещения. Фары предлагаются в качестве базового оборудования автомобилей бизнес и премиум класса, а также опционально для бюджетных автомобилей. В отличие от галогенных фар ксеноновые фары имеют более сложную конструкцию. Помимо собственно фары в систему включен блок зажигания и электронный блок управления, которые обеспечивают воспламенение газа импульсом напряжения переменного тока 10-20 кВ и питание электроэнергией во время работы.

Ксеноновые фары могут быть рефлекторными и прожекторными, при этом прожекторные фары более популярны у потребителя. Отдельно для ближнего и дальнего света ксеноновые фары применяются достаточно редко. В основном используются би-ксеноновые фары, в которых функции ближнего и дальнего света реализованы в одной фаре. Создание светотеневой границы в би-ксеноновых фарах осуществляют несколькими способами:

• световой экран в проеционных фарах;
• перемещение газоразрядной лампы по горизонтали в отражательных фарах.

Би-ксеноновые фары оборудуются, как правило, модулем поворота в вертикальной и горизонтальной плоскости. Это значительно расширяет область применения фары. Ввиду особенности конструкции ксеноновые фары в обязательном порядке снабжаются автоматическим корректором фар и стеклоомывателем фар .

Светодиодные фары

Светодиодные фары для головного света начали применяться совсем недавно и примеров их использования не так много – ряд моделей Audi, Cadillac, Lexus. Например в Audi R8 светодиодная фара состоит из трех многокристаллических светодиодов. Каждый многокристаллический светодиод включает два простых светодиода, каждый со своим отражателем. Световой поток от всех светодиодов преобразуется в общей проекционной линзе. Для создания светотеневой границы в светодиодной фаре используется световой экран. Несмотря на значительные преимущества, светодиодные головные фары применяются пока очень редко.

Ряд производителей предлагают светодиодные лампы с цоколем для постановки в штатные места галогенных ламп. Такие светодиодные лампы, несмотря на то, что светят очень ярко, не обеспечивают требуемого уровня освещения.