+375 44 555 8 333
Автомобильный свет
Фотометрия
Автомобильный свет начинается с фотометрии — науки про измерение визуальной реакции человека на свет. Первая характеристика света, о которой надо сказать — интенсивность. По сути, речь о мощности потока, которая передается от источника света в определенном направлении. Единица измерения интенсивности — Сandela (cd) — производная от английского «candle» — свеча. В фотометрии свеча — это эталонный источник света, поэтому ее интенсивность равна 1 cd. Интенсивность же, например, света заднего стоп-сигнала — 60 cd.
Интенсивность различных систем автомобильного света в сравнении со свечой.
Еще один важный параметр — световой поток, который измеряется в люменах (Лм). Грубо говоря, световой поток — это весь свет с разной длиной волны, распространяемый источником. Человек может различать ограниченную часть светового потока.
Как это работает, можно увидеть на двух диаграммах, описывающих разные источники света: мощность светового потока первого источника постепенно нарастает, а у второго — распределяется небольшими отрезками. Красная линия на диаграмме — это та область, которую видит человек.
Как это работает, можно увидеть на двух диаграммах, описывающих разные источники света: мощность светового потока первого источника постепенно нарастает, а у второго — распределяется небольшими отрезками. Красная линия на диаграмме — это та область, которую видит человек.
Диаграмма светового потока двух источников света. Человек видит лишь ту область, которая находится ниже красной линии. Лампы в порядке возрастания мощности.
На первой диаграмме изображено, как мощность света нарастает, но ее максимум не попадает под красную линию. На второй — большинство скачков мощности находится в поле зрения человека. А это значит, что второй источник света кажется нам намного ярче, чем первый, хотя с точки зрения физики это и не так.
Но даже при одинаковой мощности, восприятие сильно зависит от цвета источника. На рисунке выше показано, как отличается восприятие света автоламп в зависимости от их цвета: белая лампочка P21W покажется человеку намного ярче, чем оранжевая той же мощности.
Но даже при одинаковой мощности, восприятие сильно зависит от цвета источника. На рисунке выше показано, как отличается восприятие света автоламп в зависимости от их цвета: белая лампочка P21W покажется человеку намного ярче, чем оранжевая той же мощности.
Как человеческий глаз воспринимает свет.
Спектр разных веществ.
Хроматическая диаграмма.
Третий важный параметр — освещенность, иными словами это высвеченная площадь поверхности, на которую падает световой поток. Освещенность зависит от мощности светового потока и расстояния до источника света.
В свою очередь, световая эффективность показывает отношение всего света, который распространяет источник к свету, который воспринимает глаз человека. Например, лампы накаливания излучают много тепла — это инфракрасная часть спектра. Ее человек невооруженным глазом не видит. С точки зрения освещения эффективность ламп накаливания не высока — 25 лм/Вт. Большей эффективностью обладают ксеноновые лампы, а у светодиодов она максимальная — 100 лм/Вт.
Типы автомобильного света
Хорошие автомобильные фары обеспечивают максимальную видимость водителю на дороге и не создают неудобства для других участников дорожного движения. Поэтому в автомобиле традиционно используется всем знакомые три типа освещения: противотуманные фары, ближний и дальний свет.
Ближний свет создает широкую освещенную область перед автомобилем и не слепит встречных водителей. Качество ближнего света оценивают по трем параметрам:
ширине — она обеспечивает видимость при поворотах или плохих погодных условиях на 20-30 метров;
комфорту — свет должен охватывать область, куда падает взгляд водителя — обычно это диаметр 30-60 метров;
дальности — более 60 метров.
В свою очередь, световая эффективность показывает отношение всего света, который распространяет источник к свету, который воспринимает глаз человека. Например, лампы накаливания излучают много тепла — это инфракрасная часть спектра. Ее человек невооруженным глазом не видит. С точки зрения освещения эффективность ламп накаливания не высока — 25 лм/Вт. Большей эффективностью обладают ксеноновые лампы, а у светодиодов она максимальная — 100 лм/Вт.
Типы автомобильного света
Хорошие автомобильные фары обеспечивают максимальную видимость водителю на дороге и не создают неудобства для других участников дорожного движения. Поэтому в автомобиле традиционно используется всем знакомые три типа освещения: противотуманные фары, ближний и дальний свет.
Ближний свет создает широкую освещенную область перед автомобилем и не слепит встречных водителей. Качество ближнего света оценивают по трем параметрам:
ширине — она обеспечивает видимость при поворотах или плохих погодных условиях на 20-30 метров;
комфорту — свет должен охватывать область, куда падает взгляд водителя — обычно это диаметр 30-60 метров;
дальности — более 60 метров.
Диаграмма освещенности дороги (справа вверху): у капота освещенность максимальная (100 lux), а на расстоянии 100 метров — минимальная (1 lux). Параметры ближнего (слева), дальнего (посередине) и противотуманного (слева) света.
Дальний свет распределяется далеко вдоль оси автомобиля, поэтому светит в том числе и на встречную полосу, ослепляя других водителей. Качество этого света оценивают по тем же параметрам, что и ближний:
ширине — 10-20 метров,
комфорту — 50-150 метров,
дальности — более 150 метров.
Противотуманные фары решают другую задачу — освещают как можно более широкую область на небольшом расстоянии — до 20 метров.
Регулировка фар
Чтобы не ослеплять встречных водителей, свет фар направляют под определенным углом, который называется углом прицеливания.
ширине — 10-20 метров,
комфорту — 50-150 метров,
дальности — более 150 метров.
Противотуманные фары решают другую задачу — освещают как можно более широкую область на небольшом расстоянии — до 20 метров.
Регулировка фар
Чтобы не ослеплять встречных водителей, свет фар направляют под определенным углом, который называется углом прицеливания.
Оптимальный угол прицеливания — между 1,0% и 1,5%.
Изначально угол прицеливания настраивает производитель на заводе — с точностью до 0,1%. Обычно параметры угла написаны на фаре автомобиля. Это значение рассчитано с учетом того, что в машине находится один водитель, без пассажиров и дополнительного груза. В противном случае — когда водитель перевозит пассажиров или загрузил полный багажник вещей, угол падения света изменится. Для оптимальной видимости его придется корректировать вручную, если в конструкции нет автоматической системы регулировки угла прицеливания.
Выравнивание света вручную.
В фары автомобилей с ручным выравниванием встроена специальная система управления. Автоматическая система выравнивания обязательна для фар с высокой яркостью, например, ксеноновых. Регулировкой управляют автоматические датчики и электронный блок, которые корректируют свет фар в зависимости от нагрузки автомобиля и его скорости.
Схема работы автоматической системы корректировки света фар.
Фотометрические диаграммы
При настройке фар производитель учитывает сразу несколько параметров, связанных, как с дорогой, так и с особенностями физиологии водителя.
При настройке фар производитель учитывает сразу несколько параметров, связанных, как с дорогой, так и с особенностями физиологии водителя.
При настройке света учитывают: направление взгляда водителя (1), расположение зеркала заднего вида (2), расстояние от 50 до 100 метров на дороге (3,4), встречный автомобиль (5), дорожные знаки (6,7), пешеходов (8), отбойники на дороге (9). Все области, перечисленные должны быть освещены по-разному.
Точка 75R — расположена в 75 м на правой обочине. Здесь должна быть максимальная освещенность, это место, где взгляду водителя максимально комфортно.
Точки 50R и 50V — расположены на расстоянии 50 м от автомобиля. Также важно учитывать точку B50L, которая находится на расстоянии 50 метров на встречной полосе — здесь должна быть минимальная освещенность, чтобы не ослеплять встречных водителей.
Точки 25L и 25R расположены на расстоянии 25 м от автомобиля, это ширина луча.
Для точной настройки света используют фотометрические диаграммы. Они стандартизированы для каждого типа источника света и меняются в ходе того, как эволюционируют системы освещения. Простыми словами, фотометрическая диаграмма — это график проекции света на расстоянии 25 м на плоском вертикальном экране, которое симулирует реальное освещение на дороге. С 2015 года интенсивность света на такой диаграмме измеряется в Lux или cd.
Точки 50R и 50V — расположены на расстоянии 50 м от автомобиля. Также важно учитывать точку B50L, которая находится на расстоянии 50 метров на встречной полосе — здесь должна быть минимальная освещенность, чтобы не ослеплять встречных водителей.
Точки 25L и 25R расположены на расстоянии 25 м от автомобиля, это ширина луча.
Для точной настройки света используют фотометрические диаграммы. Они стандартизированы для каждого типа источника света и меняются в ходе того, как эволюционируют системы освещения. Простыми словами, фотометрическая диаграмма — это график проекции света на расстоянии 25 м на плоском вертикальном экране, которое симулирует реальное освещение на дороге. С 2015 года интенсивность света на такой диаграмме измеряется в Lux или cd.
Схема настройки света на экране.
Отражатели в фаре
Для создания хорошей видимости на дороге, в автомобильной фаре используется несколько технологий: переключение дальнего и ближнего света, корректировка угла освещения, ассиметричные лучи, которые не ослепляют встречных водителей.
Все эти технологии работают за счет использования отражателей — сложной системы зеркал. В автомобилях используются параболические отражатели, отражатели со сложными поверхностями или эллиптическая оптика.
Параболические отражатели создают ближний и дальний свет при использовании двойной лампы накаливания. Такие отражатели в основном используются в европейских автомобилях в лампах с двойным накаливанием H4. Например, так устроены фары в Opel Corsa. Чтобы не ослеплять встречных водителей, в фаре устанавливают специальный экран. Но из-за такого экрана теряется 40% энергии, производимой лампой H4.
Отражатели со сложной поверхностью позволяют уменьшить потери энергии. Такие фары позволяют настроить любой тип дальнего и ближнего света. Эта технология, например, использовалась на Peugeot 207 с 2006 года и на Renault Laguna 2 c 2005 года.
Эллиптическая оптика — следующее поколение. Такие фары обеспечивают лучшее освещение, при этом, сами они значительно меньше по размерам, так как источник света расположен в отражателе, а передняя линза фокусирует луч.
Отражатель в таких фарах состоит из эллиптических и параболических поверхностей, расположенных вокруг источника света. Отражение лучей в эллиптических зонах дает лучший диапазон и охват при использовании дальнего света. Параболические зоны предназначены для создания света в близком диапазоне.
Для создания хорошей видимости на дороге, в автомобильной фаре используется несколько технологий: переключение дальнего и ближнего света, корректировка угла освещения, ассиметричные лучи, которые не ослепляют встречных водителей.
Все эти технологии работают за счет использования отражателей — сложной системы зеркал. В автомобилях используются параболические отражатели, отражатели со сложными поверхностями или эллиптическая оптика.
Параболические отражатели создают ближний и дальний свет при использовании двойной лампы накаливания. Такие отражатели в основном используются в европейских автомобилях в лампах с двойным накаливанием H4. Например, так устроены фары в Opel Corsa. Чтобы не ослеплять встречных водителей, в фаре устанавливают специальный экран. Но из-за такого экрана теряется 40% энергии, производимой лампой H4.
Отражатели со сложной поверхностью позволяют уменьшить потери энергии. Такие фары позволяют настроить любой тип дальнего и ближнего света. Эта технология, например, использовалась на Peugeot 207 с 2006 года и на Renault Laguna 2 c 2005 года.
Эллиптическая оптика — следующее поколение. Такие фары обеспечивают лучшее освещение, при этом, сами они значительно меньше по размерам, так как источник света расположен в отражателе, а передняя линза фокусирует луч.
Отражатель в таких фарах состоит из эллиптических и параболических поверхностей, расположенных вокруг источника света. Отражение лучей в эллиптических зонах дает лучший диапазон и охват при использовании дальнего света. Параболические зоны предназначены для создания света в близком диапазоне.
Схема работы отражателей — параболического, эллиптического, со сложной поверхностью.
Использование различных областей на эллиптическом отражателе дает разные типы света.
Чтобы не ослеплять водителей, в такой оптике используют специальный экран. Он расположен между отражателем и линзой. Так экран может быть фиксированным или подвижным.
Схема работы экрана.
В продвинутых системах объединяют различные типы фар и источников света: (H1, H7, Xenon, Led). Яркий пример такой системы — фары Valeo для Audi A4. Здесь используются лампы D2S+H7 с эллиптическим модулем и сложными поверхностями в отражателе.
Сложный эллиптический модуль на Audi A4.
Эллиптические отражатели позволяют создавать ближний и дальний свет с использованием одной и той же лампы. Эта технология называется Bi-Xenon:
Автоматический экран внутри фары имеет два положения: частично закрывая часть света, он создает ближний свет; открывает световой поток — переключается на дальний.
Экран включается при помощи соленоида или электромеханической системы. Кроме того, перемещая сам отражатель в ксеноновых фарах можно переключаться между ближним и дальним светом.
Схема перемещения отражателя.
Отражатель имеет два заданных положения внутри фары: один для ближнего света, другой — для дальнего. Такая система используется в автомобилях Volvo-XC 90 c лампами D2R+H7 lamps.
Автомобильная фара, да и весь комплекс оптики в машине — крайне сложная система. Когда-то можно было сказать: фара — всего лишь лампочка под стеклом. Сегодня, чтобы понять как все это устроено приходится глубоко окунаться в инженерные процессы.
Автомобильная фара, да и весь комплекс оптики в машине — крайне сложная система. Когда-то можно было сказать: фара — всего лишь лампочка под стеклом. Сегодня, чтобы понять как все это устроено приходится глубоко окунаться в инженерные процессы.
Контакты
Адрес мастерской:
г. Минск, ул. Бирюзова, 4/29
Телефон:
+375 44 555 8 333
Предварительная запись.
г. Минск, ул. Бирюзова, 4/29
Телефон:
+375 44 555 8 333
Предварительная запись.
Источник - Valeo, DRIVE2.RU.
