9Янв

Из чего состоит фара: виды, устройство и принцип работы

9 Янв 2023 alexxlab Комментировать

устройство и принцип работы ближнего освещения

На чтение 8 мин Просмотров 554 Опубликовано Обновлено

Содержание

  1. Что значит блок фара
  2. Из чего состоит фара автомобиля
  3. Конструкция и различные виды оптики головного света
  4. Ближний свет
  5. Дальний свет
  6. Оптические элементы
  7. Источник света
  8. Отражатель
  9. Рассеиватель
  10. Принцип работы фар

Светотехническое оборудование автомобиля состоит из разных типов элементов. Часть из них устанавливается в передней части автомобиля. Удобно объединять эти осветительные приборы в единый узел – как с технической, так и с дизайнерской точки зрения.

Что значит блок фара

Такой узел называется блок-фарой. В ней в единый блок объединены, как минимум, осветительные приборы головного света (ближнего и дальнего), которыми освещается дорога перед транспортным средством. Также в состав узла могут входить передние поворотники, габариты, а в некоторых моделях — дневные ходовые огни.


Один из вариантов блочного исполнения фары.

Из чего состоит фара автомобиля

Конструкция современной фары достаточно непроста. Ее строение с развитием производственных и вычислительных технологий постоянно усложняется.

Конструкция и различные виды оптики головного света

Фара состоит из двух основных функциональных узлов:

  • источника светового излучения;
  • формирователя светового пучка.

Также в состав блок-фары входит корпус, объединяющий остальные компоненты, элементы крепления и т.д. Формирователь направленного потока света обязательно содержит отражатель (рефлектор). В состав сложной фары может входить линза.

Ближний свет

Ближний свет освещает дорогу на расстоянии 30-50 м. Световой луч при этом направлен вниз и, частично, вправо – чтобы была видна обочина. При такой конфигурации ослепление встречного водителя маловероятно, поэтому ближний свет используется при движении в условиях населенного пункта. Также этот вид освещения включается при разъезде ночью на загородных трассах.

Дальний свет

Расстояние, на котором световой пучок ближнего света освещает дорожное полотно, недостаточно для движения на большой скорости. Слишком малое расстояние и ограниченное время реакции водителя не позволят принять своевременное и верное решение при обнаружении препятствия на столь малом расстоянии. Поэтому при такой езде (обычно, на загородных трассах) используется дальний свет. Диаграмма его направленности вытянута вдоль направления движения авто, а длина освещенной зоны может составлять до нескольких сотен метров (зависит от конструкции осветительного прибора).

Различие диаграмм направленности дальнего и ближнего света.

Оба вида освещения в составе блок-фары могут формироваться как отдельными фонарями, так и двухнитевой лампой. Для изменения формы светового пучка могут приниматься дополнительные меры (шторки, фильтры и т.п.). Если в автомобиле используется биксеноновая фара, то в ней устанавливается один светоизлучатель.

Ближний свет при этом формируется либо шторкой, ограничивающей световой поток и изменяющей его светотеневую границу, либо сдвигом лампы в другую зону отражателя и линзы.

Читайте также

Маркировка и расшифровка фар

 

Оптические элементы

Оптические элементы большей частью определяют потребительские свойства фары. От их строения зависит качество освещения автомобиля.

Источник света

Классическим и единственным источником светового излучения в автомобиле долгое время являлись лампочки накаливания. Несмотря на невысокую стоимость, в настоящее время для головного света они практически не применяются (только в габаритных огнях, поворотниках и фонарях заднего хода). Из этой сферы их практически полностью вытеснили галогенные лампы. Несмотря на принципиальную схожесть устройства (свет излучается посредством нити накаливания), галогенки имеют преимущество за счет меньших габаритов и более долгого срока службы.

Первое преимущество обеспечивается за счет применения для колбы более прочного (и жаропрочного) кварцевого стекла, а второе – за счет того, что внутри лампы находятся пары галогенов. Они уменьшают испарение высокоомного материала нити, продлевая период эксплуатации.

Галогенная двухнитевая лампа.

В более дорогом сегменте автомобилей для создания светового потока применяются ксеноновые светоизлучающие элементы. Они дают больший световой поток при равной мощности и служат долго. Недостатком считается необходимость наличия дополнительного оборудования:

  • блоков розжига;
  • корректора направления светового потока.

Без установки последнего ксеноновые фары на автомобиле применять нельзя.

Сравнение обычных и ксеноновых элементов.

Рекомендуем: 6 лучших моделей ксеноновых ламп

Триумфальное шествие светодиодных ламп, экономичных и долговечных, не оставило в стороне и светотехническое оборудование автомобилей. Но здесь все несколько сложнее. Просто заменить обычную галогенку на LED нельзя – обычный отражатель не рассчитан на светодиоды, излучающие в одну сторону. Световой поток будет иметь неправильную форму, поэтому для этого типа ламп нужна фара, специально разработанная для работы с такими излучателями.

Самым последним достижением в сфере автомобильной светотехники головного света являются лазерные светоизлучатели. Их основа – полупроводниковые лазерные диоды. Это самые эффективные излучатели для дальнего света. По данным производителей, освещаемая дистанция может составлять до 600 м. К сожалению, такие фары дороги. Их стоимость сравнима с ценой автомобиля класса Эконом.

В блочной конструкции обычно каждый фонарь имеет свой источник света. Они могут быть одинаковыми, но, как правило, различаются – как по типу, так и по мощности.

Отражатель

Часть света, излучаемого лампой, направлена назад. Чтобы ее использовать, в тыльной части устанавливается отражатель. Одновременно он является основным элементом формирования направленного светового потока. В недавнем прошлом широко параболические отражатели – в сечении они имели форму параболы. Для формирования пучка света используется свойство этой геометрической фигуры – если источник света расположить в точке, называемой фокусом, то световой пучок выйдет наружу в виде линий, параллельных оси. Так удобно формировать пучок дальнего света.

Рефлектор сложной формы.

С ближним светом проблема – здесь нужна иная диаграмма направленности. Для ее получения приходится применять шторки и фильтры, в которых бесполезно теряется часть светового потока. Поэтому с развитием производственных технологий все чаще применяется рефлектор сложной формы. В нем поверхность параболы оснащена дополнительными отражателями точно рассчитанной конфигурации. Так формируется световой поток нужной формы и направленности без использования затеняющих элементов.

Развитие технологий позволило создавать более совершенные конструкции рефлекторов, имеющие эллиптическую форму в сечении. Здесь используется оптическое свойство эллипса – если источник света поместить в одном из фокусов, то лучи соберутся во втором фокусе. За ним можно установить линзу и сформировать световой поток нужной формы. Пучок в этом варианте получается отлично сфокусированным и имеющим четкую световую границу.

Читайте также

Какие бывают фары у автомобиля

 

Рассеиватель

В фарах с эллиптическим рефлектором обязательным оптическим элементом служит линза (рассеиватель), в которой и происходит формирование светового пучка. Линзу изготавливают из стекла или прозрачного пластика. Ее сечение имеет переменную форму – так выполняется система линз и призм, создающая световой поток нужного направления. Для создания четкой световой границы может применяться шторка, управляемая специальным механизмом. Другая функция рассеивателя – защита конструктивных элементов блок-фары от попадания грязи и посторонних предметов. У элементов блок-фары рассеиватель единый, но он может иметь различные преломляющие свойства для каждой зоны.

Устройство линзовой фары.

Принцип работы фар

Включение или выключение различных фонарей, входящих в состав блок-фары, может выполняться вручную. На автомобилях экономической категории это обычно единственный способ управления. Чем выше класс автомобиля, тем меньше требуется вмешательство оператора. Так, дневные ходовые огни могут включаться при включении зажигания (и гаснуть после его выключения) или по факту старта двигателя. Включение фар или управление световым потоком может быть завязано на датчик освещенности или датчик дождя. Все зависит от разработчиков и желания покупателя платить за сервисные функции.

Датчик дождя в автомобиле.

Развитие автомобильной светотехники имеет генеральное направление – повышение безопасности езды. Устройство автомобильной фары становится все более высокотехнологичным, и концепция блок-фары прекрасно вписывается в общую тенденцию эволюции автосвета и позволяет разработчикам экспериментировать с дизайном.

Линзовка фар и ее преимущества. Как проходит процесс замены

Линзованные фары, линзы с фарами — это класс высокоэффективных осветительных приборов, который первоначально был доступен только для автомобилей класса люкс.

В работе они используют сильно яркие ксеноновые разрядные лампы с большой интенсивностью (HID) и светодиодны (LED).

С помощью такого тюнинга фар, линзы могут освещать большую площадь дороги на больших расстояниях, чем самые обыкновенные фары с отражателями. Световой пучок от линзованных фар более собранный и больше света направляется туда, куда это действительно необходимо.

Что в себя включает линзованная фара?

  • Лампа. Любая фара нуждается в лампе. Линзованные фары могут использовать галогенные, ксеноновые (HID), а также светодиодные лампы в виде источника света. Лампы в фарах с отражателями могут быть не такими яркими, чем лампы в линзованных фарах.
  • Отражатель. В линзованных фарах, также как и в классическом типе, тоже есть компонент, называемый отражателем. Исходя из названия, можно сделать вывод, что он и выполняет функцию отражения. Разница в том, что в линзованных фарах используется отражатель в форме эллипса, что дает фокусировку в узкой точке рядом с передней частью отражателя.
  • Экран. Важный компонент в системе данного типа, и это тот элемент, которого не встретить в классическом корпусе отражателей. Компонент прерывает световой луч снизу, вызывая его отключение. Это помогает эффективно направлять пучок света на дорогу, не ослепляя других водителей.
  • Линза (объектив). Это то, что вы увидите в передних фараз. Линза нужна для равномерного распределения уже сформировавшегося пучка света, направленного отражателем и затвором.

Преимущества линзованных фар

Если вас, как владельца не совсем устраивает освещение, которая обеспечивает стандартная оптика в темное время суток. Многие владельцы авто решают эту проблему путем замены заводских фар на светодиодные или ксеноновые. Но тюнинг оптики можно провести другим способом, путем установки линз в фары. Преимуществами линзованных фар являются:

  • Линзы дают яркий и стабильный световой пучок, позволяя водителю видеть четкую и освещенную картинку перед глазами водителя;
  • Линзы помогают избавиться от так называемых паразитных засветок и настроить оптику так, чтобы не слепить водителей встречного движения;
  • Билинзав фаре имеет шторку, которая позволяет формировать направленный поток ближнего света с четкой границей. Когда водитель включает дальний свет, шторка изменяет свое положение и делает сконцентрированный луч, который направлен на дорогу максимально.

Установить линзованные фары можно в сервисном центре Тойота в Твери у наших специалистов. У нас самые выгодные цены и мы предлагаем замену штатной оптики и установку галогенновых, светодиодных и кленоновых линз с гарантией на работу. Оставляйте заявку по форме ниже, и мы с радостью вам поможем!

Знаете ли вы, почему выбирают это сырье для автомобильных фар?

Вообще говоря, автомобильная лампа состоит из отражателя, линзы, корпуса/источника света, электронной схемы, установочных деталей и так далее. Основным пластиковым сырьем для автомобильных ламп в нашей стране являются ПК, ПП, АБС, ПММА и некоторые другие пластиковые материалы. Но знаете ли вы, как выбрать эти материалы?

Сегодня позвольте мне вместе с вами понять тайну выбора этого.

  1. Почему корпус лампы пластиковый?

Причин много.

(1) Эластичность пластика выше, чем у стекла. Не в случае сильного удара не будет легко сломаться, даже если он сломается на дороге, он не причинит большого вреда пешеходам или животным.

(2) Качество света, по сравнению со стеклянным корпусом лампы, пластиковый корпус лампы легче примерно на 0,3~1,4 кг

(3) Обладает такими преимуществами, как хорошая коррозионная стойкость, хорошая ударопрочность, высокая прозрачность, хорошая изоляция, низкая теплопроводность, хорошие механические характеристики, сильная пластичность, простота формования и обработки.

2. Применение пластмасс в автомобильных фарах  

ПК (поликарбонат)

Согласно соответствующим данным, ПК широко используется в автомобильных фарах, материалы серии ПК при использовании пластиковых материалов в фарах учитываются около 50% (весовой коэффициент). В автомобильных фарах ПК в основном используется в фарах и линзах противотуманных фар, а также во внешних линзах

Почему выбирают ПК?

PC, поликарбонат, обладает отличной ударопрочностью и прозрачностью, хорошими механическими и электрическими изоляционными свойствами, широким диапазоном температур, высокой размерной стабильностью и высоким сопротивлением ползучести.

Внутреннее устройство автомобиля привело к определенной разнице температур в разных частях, а температура какой-то части отражателей и декоративных колец может достигать 100 0 ~ 190 0 , поэтому при выборе обычно выбирают ПК и ПК-НТ материалов.

ПП (полипропилен)

Большая часть полипропилена, используемого в автомобильных фарах, представляет собой модифицированный полипропилен, на долю которого приходится около 30% пластикового материала лампы (весовой коэффициент). Например, корпус заднего фонаря, панель отделки и направляющая прорезь для жгута проводов (PP-T20), корпус фары и задняя крышка обычно изготовлены из полипропилена. На данный момент полипропилен является основным материалом корпуса фары.

PP имеет хорошую электрическую изоляцию, стойкость к химической коррозии и хорошую усталостную прочность. Он имеет самую высокую механическую и термическую стойкость среди пластиков общего назначения. Кроме того, он имеет ценовое преимущество перед другими пластиками.

ПБТ/ПЭТ (полибутилтерефталат)

ПБТ обычно используется для декоративного кольца и регулировочных скоб в фарах. Модифицированный PBT и ASA, а также армирование стекловолокном можно использовать для изготовления корпуса противотуманных фар. Механические свойства аналогичны свойствам PA, POM, низкий коэффициент трения, хорошее самосмазывание, хорошая термическая и химическая стабильность, отличная электроизоляция, высокая жесткость и твердость, хорошая ударопрочность, высокая стабильность размеров, хорошая термостойкость.

В последние годы в декоративном кольце преобладал термостойкий поликарбонатный материал, который в последние годы постепенно заменяется ПБТ/ПЭТ. По сравнению с термостойким ПК, PBI обладает такими характерными чертами, как высокая термостойкость, хорошая технологичность и низкая стоимость. Материал имеет высокий глянец поверхности, отличную стабильность обработки и хорошую стойкость к гидролизу, отличную текучесть и термостойкость, цена материала по сравнению с термостойкостью ПК может значительно снизить стоимость примерно на 40%.

PA (нейлон)

PA, используемый в фарах, обычно представляет собой PA+GF, обычные отрегулированные винты или кронштейны в фарах, используя PA6+GF или PA66+GF.

Ароматический ПА имеет более высокую термостойкость и прочность, чем обычный ПА. В некоторых важных регулирующих конструкциях и внутренних кронштейнах лампы также используется ароматический полиамид плюс стекловолокно.

ПММА

ПММА, широко известный как акрил или оргстекло, представляет собой высокопрозрачный аморфный термопластический материал, обладающий отличными оптическими характеристиками, светопропусканием до 90%~92%, показатель преломления 1,49, хорошая атмосферостойкость, высокая твердость поверхности и отличные общие характеристики. Он в основном используется для оптически прозрачных продуктов. Оптические материалы объектива заднего фонаря и лампы внутренней атмосферы.

Итак, вопрос. Почему в фаре автомобиля используется ПК вместо ПММА?

И ПК, и ПММА обладают высокой прозрачностью и хорошими характеристиками обработки, но есть некоторые различия в использовании источников света.

Во-первых, температура термостойкости поликарбоната обычно может достигать 130 градусов Цельсия, а полиметилметакрилата всего около 100 градусов Цельсия.

Во-вторых, прочность материала поликарбоната лучше, а материал ПММА очень хрустящий, его легко сломать при ударе.

Наконец, цена за единицу ПК выше, чем у ПММА, а ликвидность на момент формирования не лучше, чем у ПММА.

Как правило, лампа фары представляет собой поликарбонат, что в основном связано с высокой яркостью и нагревом фар, а также перед автомобилем, что требует материала, устойчивого к тепловому удару. Абажур заднего фонаря, как правило, из ПММА, в дополнение к дешевым факторам, а задние фонари, как правило, представляют собой одиночную сигнальную лампу в сборе с чередованием красного и прозрачного двойного цвета, поэтому ПММА с хорошей текучестью является выбором.

АБС, ПК/АБС

В автомобильной промышленности АБС обычно используется после модификации материалом ПК, в зависимости от температуры и ударных свойств АБС для определения доли содержания ПК. ABS и PC/ABS обычно используются в корпусах задних фонарей и панелях отделки.

BMC, PEI, PEEK, PPS, LCP и другие материалы

Рефлектор лампы в основном изготовлен из таких материалов, как BMC, PET и т. д. инженерные пластики. При литье под давлением он может одновременно течь равномерно и формироваться за очень короткое время. Обладает высокой жесткостью и высокой прочностью, хорошей усадкой при литье и стабильностью точности размеров. На основании приведенных выше характеристик BMC обычно используется отражатель фары BMC. Основная функция фары — освещение дороги впереди, обеспечение нормального вождения автомобиля, отражатель с соответствующей лампочкой может стрелять двумя видами светового луча, ближним и дальним светом, ближний свет должен иметь четкие границы и освещение высокой яркости. . Таким образом, хорошая усадка при формовании и стабильность размеров BMC могут соответствовать этому пункту.

Задний фонарь обычно использует такие материалы, как ПЭТ, ПК или непосредственно из лампы на молдинге ступицы. Задний фонарь представляет собой комбинацию функций освещения, точность размеров не так высока, как требования к фарам, но если вы можете видеть отражатель напрямую от лампы-дымохода отражающая поверхность на рефлекторе должна быть красиво оформлена, обеспечивать свет уникальной формы после освещения.

Тенденция развития автомобильной промышленности Легкие материалы

Светильники будущего будут развиваться в направлении простоты, легкости, высокой термостойкости и защиты окружающей среды. При выборе материалов для автомобильных фар следующие 3 пункта являются основными для усиления и прорыва в будущем:

Рассеивание тепла, инфракрасный материал может использоваться в качестве корпуса фары или противотуманной фары.

Материалы (покрытия) должны иметь лучшую атмосферостойкость и термостойкость.

Новые материалы для автомобильного освещения | Особенности | декабрь 2006

Поликарбонаты отвечают требованиям переднего освещения.

Douglas Stratton, Bayer MaterialScience LLC


Производители автомобилей всегда использовали отличительный стиль, чтобы выделить свои автомобили среди конкурентов, и теперь мы видим разные стили в дизайне фар (рис. 1). Достижения в технологиях освещения, таких как светодиоды, стремление к уникальному дизайну и возможность включения цвета объединяются для создания осветительных приборов со смелым новым внешним видом.

Рисунок 1. BMW 5 серии имеет световые кольца из поликарбоната Makrolon, которые усиливают индивидуальность бренда автопроизводителя.

Внешние линзы для автомобильных фар в основном изготавливаются из поликарбонатной смолы, и этот инженерный пластик также все чаще используется для изготовления внутренних линз. Универсальный полимер хорошо подходит для автомобильного освещения благодаря своей термической стабильности, ударной вязкости, прозрачности, термостойкости и простоте литья под давлением для сложных конструкций линз. Новые сорта поликарбонатов отвечают требованиям современных конструкций автомобильного освещения, включающих светодиоды.

Светодиоды занимают лидирующие позиции

За последние несколько лет светодиоды стали более последовательно использоваться в автомобильном освещении — сначала для заднего сигнального освещения, такого как задние фонари и центральный стоп-сигнал в задней части салона. Совсем недавно светодиоды начали проникать в фары. Например, в блоке фар Cadillac Escalade 2007 года имеется ряд из семи желтых светодиодов, установленных за желтыми внутренними боковыми габаритными линзами (рис. 2). Там, где поликарбонаты использовались в основном только для рамок и корпусов задних сигнальных огней со светодиодными источниками света, теперь они также используются для изготовления линз для переднего освещения со светодиодными источниками света.

Рис. 2. Передняя фара Cadillac Escalade 2007 года оснащена желтыми светодиодными боковыми габаритными фонарями с линзами и хромированной окантовкой из поликарбоната.
Белые светодиоды высокой яркости в настоящее время используются на коммерческих автомобилях за поликарбонатными линзами в дневных ходовых огнях переднего света. Внутренняя оптика, используемая в автомобилях первого поколения с белыми светодиодами высокой яркости в дальнем и ближнем свете переднего света, вероятно, будет сделана из стекла, поскольку производители более уверены в стабильности его размеров и долговечности. Необходимы дополнительные данные о стабильности размеров поликарбонатов, прежде чем производители откажутся от стекла и начнут использовать поликарбонаты для внутренней оптики, а также для других автомобильных применений. Эта «следующая технологическая революция», скорее всего, начнется через 18–24 месяца.

Полимеры имеют ряд преимуществ, в том числе меньший вес и возможность создавать линзы сложной конструкции, последнее особенно важно для светодиодов высокой яркости, где затрагивается конструкция как внешней, так и внутренней линзы. В некоторых конструкциях для ближнего и дальнего света используются внутренние коллиматорные оптические линзы, предназначенные для излучения света по определенной схеме или «рецепту». Эти внутренние линзы упакованы за внешней линзой из поликарбоната, которая должна обеспечивать оптимальную передачу и отличную термостойкость. Демонстрируя, как технология материалов развивается, чтобы соответствовать достижениям в области технологий освещения, доступны новые сорта поликарбоната, соответствующие этим требованиям к внешним линзам, и новый сорт находится в стадии разработки для внутренних линз.

В некоторых случаях внутренние коллиматорные линзы для ближнего и дальнего света создают трудности при обработке. Хорошая литая конструкция для линз имеет толщину примерно от 3 до 5 мм. Однако для некоторых конструкций внутренних линз требуется до 35 мм. К счастью, есть альтернативы. Один включает в себя отливку внутренних оптических линз с использованием другого нового материала — оптически прозрачного алифатического полиуретана, который обеспечивает превосходную прозрачность, пропускание и твердость поверхности и предназначен для литья или фрезерования в прецизионную оптику.

Время цикла литья составляет от трех до четырех часов по сравнению с минутами для материалов, полученных литьем под давлением. Несмотря на более длительный срок, производство внутренних линз из оптически прозрачного полиуретана дает два ключевых преимущества. Во-первых, снижается стоимость. Создание высококачественной многогнездной пресс-формы для литья под давлением может стоить от 150 000 до 200 000 долларов. И наоборот, характер процесса литья позволяет значительно снизить затраты на настройку и оснастку. Во-вторых, это возможность быстро и легко создавать внутренние линзы с радикальной конструкцией, требующие очень большой толщины, а также значительные различия в толщине стенок.

Вместе эти преимущества заполняют критически важную нишу для производителей автомобилей и поставщиков осветительных приборов, которые быстрее, чем когда-либо, переходят от концепции к реальности, одновременно следя за прибылью. Например, литье позволяет поставщикам осветительных приборов недорого создавать концепции или прототипы, что дает им свободу для изготовления ряда вариантов дизайна, что в противном случае было бы непомерно дорогим и затратным по времени. Оптически прозрачный полиуретан также является экономичным вариантом для производства линз для автомобилей высокого класса, таких как спортивные автомобили, объем производства которых обычно невелик — от 3000 до 5000 единиц.

Важно отметить, что оптически прозрачный полиуретан и поликарбонат имеют примерно одинаковый показатель преломления. Из-за этого сходства можно экономически эффективно проверить «рецепт» линзы с использованием полиуретанового материала, а затем перейти к полномасштабному коммерческому производству с использованием поликарбонатной смолы. Эта гибкость дает дополнительное преимущество поставщикам, которые заботятся о времени и деньгах.

Придание освещению новой ауры

Добавление цвета также позволяет создать совершенно новое автомобильное освещение. В ближайшем будущем новые технологии, такие как вливание цвета, могут использоваться для тонирования линз автомобильных фар. Это добавляет всплеск цвета, который соответствует или дополняет окраску кузова автомобиля.