Лазерные фары: принцип работы и достоинства с недостатками — Блог
Для интересующихся развитием современных автомобильных технологий лазерные фары, принцип работы которых основан на люминофорном свечении, уже не являются диковинкой. Более того, уже стала известной так называемая адаптивная оптика на базе этой разработки. Как же устроены лазерные фары будущего, по какому принципу они работают, сколько стоят, и за что потребитель платит такие деньги – кратко и доступно рассказано в этом материале.
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ЛАЗЕРНОЙ ФАРЫ
На момент написания статьи устройство лазерной фары еще не претерпело никаких принципиальных изменений, отличающих конструкцию от концептуальной. Как и в прототипе, основой серийно выпускающейся оптики является не лазер, давший название технологии, а люминофорная пластина. Этот материал обладает способностью излучать мощный пучок белого света с волнами одинаковой длины и амплитуды. Именно эту деталь можно увидеть при визуальном осмотре автомобильной фары.
А где же лазер? Разве не он должен светить в лазерной фаре? Нет. В данной разработке лазер выступает только лишь в качестве источника энергии. Сам узел состоит из набора лазеров, излучающаяся энергия из которых через систему зеркал фокусируется и попадает на ту самую люминофорную пластину. Она и является непосредственным источником света, использующегося для освещения дорожной обстановки.
«ПАРУ СЛОВ» ОБ АДАПТИВНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ФАРАХ
Более интересной конструкцией являются не просто лазерные фары, а так называемая адаптивная оптика на их основе. Эта технология по максимуму использует весь потенциал, заложенный в мощном источнике света. Рассмотрим основные моменты, как она работает, и чем может порадовать своего владельца.
- Во-первых, такие фары никогда не слепят водителей движущегося вам на встречу транспорта. При этом, все работает в автоматическом режиме. Фара сама «решает», когда освещать встречную полосу, а когда нет. То есть оптика постоянно контролирует дорожную обстановку, и как только в «поле ее зрения» появляется свет встречного автомобиля, электроника делает все, чтобы не заслепить его водителя.
В этом плане фара имеет три режима работы. Первый режим включается тогда, когда встречный автомобиль только попадает в освещаемую в данный момент зону. Электроника в этот момент уводит световой пучок левой фары в левую сторону. В результате водитель продолжает видеть ситуацию на встречной обочине, а едущий на встречу автомобиль остается, как бы, в тени.
Второй режим работы – полное отключение дальнего света. Происходит в момент, когда встречная машина приближается на такое расстояние, когда простого хода светового пучка в сторону недостаточно. После разъезда фара опять включается, и продолжает освещать дорожную обстановку на расстояние в полкилометра, сканируя эту зону на предмет наличия встречного потока.
Третий режим активируется тогда, когда встречный транспорт идет непрерывным потоком. В такой ситуации электроника полностью прекращает освещать данный участок ровно до того момента, пока встречная полоса опять не опустеет.
- Во-вторых, адаптивная лазерная оптика «заботится» не только о водителях встречного транспорта, но и попутного. Если в «поле зрения» таких фар находится попутно движущийся автомобиль, в зоне его текущего расположения электроникой образуется теневой тоннель. Остальная же часть дороги полноценно освещается мощным дальним светом. В итоге, благодаря этим режимам, водитель может даже в городском потоке двигаться с включенным дальним светом фар.
- В-третьих, адаптивные лазерные фары уже сегодня способны «видеть» дорожную обстановку в тех зонах, которые в данный момент времени не подсвечиваются. Когда в этих зонах появляется потенциальная опасность, оптика направляет в это место пучок света, благодаря чему у водителя появляется фора в несколько секунд. Примером срабатывания этого режима является ситуация, когда перпендикулярно дороге движется пешеход или велосипедист. В свете обычных фар такое препятствие появится уже непосредственно перед автомобилем, тогда как адаптивная оптика проинформирует о нем водителя намного раньше.
На этом потенциальный функционал лазерной адаптивной оптики не заканчивается. «Умные» фары также могут проецировать прямо на дорожном покрытии световые линии, по которым водитель может ориентироваться при парковке. Сюда стоит отнести и такие способности, как адаптивная подсветка дорожных знаков и разметки, изменение угла освещения при скоростной езде на плавных поворотах дороги и другие функции.
ДОСТОИНСТВА ЛАЗЕРНЫХ ФАР
Плюсов у лазерных автомобильных фар очень много. Из числа наиболее важных и полезных стоит отметить следующие:
- Лазерные фары на максимальных режимах способны освещать дорожную обстановку на расстояние около 600 метров. Для сравнения самые продвинутая светодиодная оптика «теряется» на 300 метрах. Среди автолюбителей уже кочует фраза, что лазерные фары способны светить дальше, чем водитель может видеть.
- Оптика в совокупности с управляющей электроникой потребляет в разы меньше энергии, чем самые экономичные светодиодные лампы.
- Излучаемый лазерными фарами пучок света имеет максимально комфортные параметры для зрения водителя. Это освещение не утомляет и не напрягает глаза.
- Производители лазерной оптики утверждают, что эта технология также порадует своих владельцев надежностью, несравнимой с существовавшими до этого источниками света.
- Световым потоком лазерных фар легко можно управлять при помощи электроники, благодаря чему становятся доступными описанные выше адаптивные режимы работы головного освещения.
Впечатляет, не так ли? Но не все так сладко и радужно.
СКОЛЬКО СТОЯТ ЛАЗЕРНЫЕ ФАРЫ?
Как и любая другая новинка в автомобильной сфере, лазерная технология освещения на заре своего развития стоит немалых денег. По этой причине такие фары пока что доступны только на последних моделях от именитых немецких концернов – BMW и AUDI. Причем идет лазерная оптика далеко не в базовой комплектации, а в качестве дополнительной опции, которая стоит, как хороший народный автомобиль в немного подержанном состоянии.
Для наглядного примера можно посмотреть на официальные цифры той же компании BMW. На сегодняшний день только одна лазерная фара для их модели Х7 обойдется без установки примерно в 5500 долларов. Сюда стоит также прибавить плату за установку и настройку оптики, так как эти операции пока что доступны только на сервисах у официального дилера. Там говорят, что за такую работу берут 100-120 долларов.
Однако любителям современных технологий не стоит расстраиваться. Достаточно только вспомнить ажиотаж, который несколько лет назад был вокруг ксенонового света и светодиодов. Тоже было неслыханно дорого и доступно только для тех, кто покупает авто за миллионы. А сегодня эти чудеса технологий буквально мешками продаются за вполне вменяемые деньги. Поверьте – то же самое будет и с лазерными фарами.
Видео — как работают лазерные фары
ИТОГИ
Несмотря на то, что лазерные фары по стоимости соответствуют сегодня целому автомобилю (хоть и б/у), за этой технологией будущее.
Благодаря экономичности, способности повышать безопасность дорожного движения и адаптироваться под обстановку такое освещение очень быстро пойдет в массы, и будет устанавливаться на автомобили не только премиум класса. Поговаривают, что китайцы не дремлют, и уже сегодня предлагают нечто похожее. А прошло всего лишь пару лет с того момента, как эта новинка появилась в виде прототипа.
Лазерные фары — что это такое
Лазерные фары сегодня уже далеко не новинка, потому и доступность этого очень интересного «гаджета» становится менее проблематичной. Разработка эта связана с высокими и даже очень высокими технологиями, и раз уж такие технологии были задействованы, значит, потребность в лазерных фарах назрела. Сегодня такие фары популярны уже не только в западных странах, но и в России, а начиналось все так.
Концерн BMW представил еще осенью 2011 года на автосалоне во Франкфурте совершенно новую технологию изготовления автомобильных фар. В их работе был использован принцип действия и эффективность так называемых синих лазеров.
Новинка была продемонстрирована на примере концепта BMW i8 двумя годами раньше.
В конструкции головного освещения автомобиля используется сразу три лазера в каждой из двух секций фары. BMW с самого начала заявила, что в скором будущем будет устанавливать такие осветительные приборы на все свои серийные автомобили. И она сдержала слово – буквально через три года на очередном автошоу во Франкфурте был представлен уже серийный i8, оснащенный лазерными фарами. А чуть позже изготовлением и оснащением такими фарами своих автомобилей занялась и компания Audi.
Лазерные фарзы в AudiКак устроены лазерные фары?
Безусловно, лазерные фары – это не тот прибор, который совершенно незаменим в современном автомобиле. Они созданы для комфорта и удовольствия, а передвижение на них должно быть максимально безопасным. Это и стимулирует дизайнеров создавать новые или совершенствовать уже имеющиеся элементы в конструкции автомобилей. Различные инновации дают возможность компаниям опережать конкурентов и повышать продажи.
Принцип работы синего лазера в освещении дороги при движении авто заключается в следующем: три лазера зафиксированы на форме в виде треугольника и отбрасывают свет на специальные зеркала, которые лучи света перенаправляют на другую линзу, которая внутри содержит желтый фосфор. Под влиянием лазера синего цвета на этот фосфор он начинает излучать свечение белого цвета большой интенсивности. Этот свет в свою очередь перенаправляется еще одной линзой на специальный отражатель, проецирующий созданный всей этой системой пучок света на дорогу, по которой передвигается автомобиль. Угол освещаемой поверхности составляет 180 градусов! Это очень важно, потому что с помощью обычных фар такого эффекта пока что не добился еще никто.
Преимущество использования лазерных фар
Представители концерна BMW все время заявляют, что лазерные элементы освещения ярче светодиодных в тысячу раз, но они настроены на использование примерно 50 процентов яркости. Это позволяет уменьшить в автомобиле потребление электроэнергии.
Срок службы «прожигающих» новинок составляет не менее 10 тысяч часов, что ничуть не меньше, чем у диодных собратьев.
Итог: лазерные фары создают параллельные пучки света очень большой интенсивности, при этом затрачивая на освещение вдвое меньше энергии. Кроме этого, они предоставляют больше свободы дизайнерам при создании новых форм, ведь их большая мощность дает возможность уменьшить размер фар головного освещения. Стоит отметить, что испускаемый свет абсолютно безопасен для глаз человека.
Можете поверить, что автомобили с лазерным «взглядом» выглядит потрясающе! Такой рекламный ход, несомненно, вызывает у публики к автомобилям, которые оснащены таким фарами, повышенный интерес, что способствует его продажам даже невзирая на повышенную стоимость!
Как работают лазерные фары | Hackaday
Когда мы думаем о поступательном движении автомобильных технологий, фары обычно не первое, что приходит на ум. Двигатели, топливная экономичность и переход на электроэнергию — все это в первую очередь.
Однако это не означает, что тысячи инженеров по всему миру изо дня в день работают над улучшением современного автомобильного освещения.
Фары с закрытым светом уступили место более современным конструкциям после того, как правила были ослаблены, в то время как лампы накаливания были заменены с простых галогенов на ксеноновые газоразрядные лампы и, совсем недавно, на светодиоды. Теперь на сцену выходит новая технология с лазерами!
Лазерные фары?!
Прототип блока лазерной фары BWM проходит испытания.Первое, что приходит на ум при слове «лазерные фары», — это лазерные лучи, вылетающие из передней части автомобиля. Очевидно, что когерентные лучи монохроматического света будут создавать плохое освещение за пределами очень специфического пятна, расположенного на значительном расстоянии. К счастью для наших глаз, лазерные фары вообще не работают таким образом.
Вместо этого лазерные фары состоят из одного или нескольких твердотельных лазерных диодов, установленных внутри фары.
Эти синие лазеры воздействуют на желтый люминофор, подобный тому, который используется в белых светодиодах. Это создает мощный, яркий белый свет, который затем может отражаться от отражателей и фар по направлению к дороге. Лазерные фары, построенные таким образом, имеют несколько преимуществ. Они более энергоэффективны, чем светодиоды, которые излучают такое же количество света, а также занимают меньше места.
Лазерные фары все еще являются зарождающейся технологией, пока что они появляются только в нескольких BMW, Audi и других избранных автомобилях. Технология BMW была разработана в сотрудничестве с экспертами по освещению OSRAM. На практике используется обычная светодиодная лампа ближнего света, а лазер используется для создания невероятно яркого и сфокусированного пятна, используемого для дальнего света. Это может обеспечить освещение на расстоянии до 600 метров впереди автомобиля, что вдвое больше, чем у обычных светодиодных фар дальнего света.
В светильниках используются диодные лазеры на основе нитрида индия-галлия, которые изначально использовались в проекторах, с уровнем мощности более 1 Вт. Одной из проблем внедрения такой технологии в автомобильной среде является необходимость ее работы при экстремальных температурах. В то время как исследовательские лазеры и лазерные указки могут в основном использоваться при обычных комнатных температурах, автомобильные фары должны выдерживать любые температуры от 40 градусов ниже нуля до 50 градусов по Цельсию. К счастью, высокая эффективность лазера означает, что он не имеет огромной тепловой мощности. свое собственное, чтобы еще больше усложнить ситуацию. Другие инженерные задачи включают в себя адаптацию пакета оптики к суровым условиям с высокой вибрацией, характерным для автомобильного применения. Также важно обеспечить, как и в случае любого подобного устройства, что конечный пользователь не может подвергнуться вредному лазерному излучению в случае аварии или неисправности.
Разборка лазерной фары
Рекламное изображение, показывающее конструкцию вторичной светодиодной/лазерной фары.
К мощности лазера мы относимся с долей скептицизма — трудно представить себе лазер мощностью 10 Вт, который светит прямо на несколько небольших светодиодов, не проплавляя дыру в плате в короткие сроки. Появился также рынок запасных частей с восхитительно инновационным дизайном. На Alibaba легко доступны комбинированные лазерные/светодиодные фары, предназначенные для замены проекционных ламп на существующих автомобилях. В них часто используется светодиодный ближний свет и комбинированный светодиодный / лазерный дальний свет, где лазерный диод стреляет прямо в светодиодный люминофор, чтобы возбудить его дальше, а не использует свой собственный. Эти устройства часто также поставляются с вентиляторным охлаждением, чтобы поддерживать температуру лазера и светодиодов ниже их максимальной рабочей температуры. Такие разработки интересны, хотя важно опасаться характеристик неизвестных фар вторичного рынка. Многие «модернизированные» светодиодные фары послепродажного обслуживания не соответствуют требованиям, когда речь идет о реальных характеристиках, и нет никаких оснований полагать, что гибридные конструкции светодиодов и лазеров будут чем-то отличаться.
Мы бы с удовольствием прошли некоторые из этих деталей через полный протокол испытаний IIHS, но это, к сожалению, выходит за рамки (и бюджета!) этой статьи.
Однако, [mikeselectricstuff] случайно забрал в свои руки как BMW, так и запасные части, разобрав их все в своей мастерской, чтобы посмотреть, что заставляет их работать. Различий множество, если их обнажить на скамейке. Часть AliExpress относительно проста, подключается так же, как и обычная фара. Интересно, однако, что в этих местах постоянно работает схема лазерного дальнего света. Чтобы не ослепить других участников дорожного движения, фара закрывается заслонкой, которая убирается с помощью соленоида, когда водитель включает переключатель дальнего света.
В то время как вторичный рынок немного выбивается из поля зрения, дизайн BMW — это совсем другое. Передовые фары подключаются с помощью нескольких разъемов и более 30 проводников, при этом большая часть электроники водителя находится во внешнем контроллере. Большая часть этого предназначена для управления различными светодиодами и шаговыми двигателями для поворота фар при рулевом управлении.
Однако лазерная сборка имеет свои сложности. Внутри встроены двойные световые датчики для наблюдения за лазерным лучом, а специальный металлический блокирующий рычаг находится прямо перед диодом, предположительно, чтобы остановить лазерный луч, выходящий из фары, в случае прогорания люминофорного покрытия. Это действительно дико — заглянуть внутрь фары современного роскошного автомобиля и увидеть, как далеко мы ушли от старых времен простых закрытых лучей.
Затраты и производительность
Несмотря на доступное повышение эффективности, технология остается дорогой. В конце концов, мощные лазерные диоды недешевы. Однако по мере того, как технология распространяется на модели более низкого уровня, вполне вероятно, что мы увидим, как экономия за счет масштаба изменится к лучшему. Действительно, если национальные власти начнут требовать фары с более высокими характеристиками в качестве стандарта, мы можем увидеть, что лазерные фары станут нормой, а не дорогой роскошью. Эта технология, естественно, может быть применена и к домашнему и коммерческому освещению, хотя мы подозреваем, что потенциальные выгоды достаточно ограничены, чтобы светодиодное освещение оставалось нормой в течение некоторого времени.
В настоящее время большая часть привлекательности новой технологии связана с преимуществами упаковки, которая дает автомобильным дизайнерам больше свободы в области фар. Такие опасения не имеют большого значения, когда речь идет о осветительных приборах дома или в офисе, или даже в автомобилях более низкого класса. Тем не менее, это захватывающее новое приложение для лазеров, и мы обязательно увидим его в будущем.
Лазерная технология BMW: принципы работы и преимущества
« Особенности BMW X5 2017
Отличные особенности BMW 3 серии 2017 года »
30 января 2017 г.
BMW продолжает развивать инновационные автомобильные технологии. Тем не менее, недавно BMW представила нечто действительно замечательное на выставке Consumer Electronics Show в этом году: лазерные фары.
Система BMW Laserlight, которая доступна в некоторых европейских моделях BMW i8, увеличивает мощность дальнего света в два раза, что означает, что вы можете видеть в два раза дальше по дороге.
И эта технология создает свет, который в 10 раз ярче и интенсивнее, чем традиционные ксеноновые или светодиодные фары.
Но это еще не все. Дальний свет BMW Laserlight также предназначен для предотвращения ослепления встречного транспорта, а система поддерживает GPS, помогая лучше освещать повороты на дороге.
Как работает BMW Laserlight?
Система Laserlight не проецирует лазеры на дорогу. Вместо этого создаваемый лазером свет проходит через ряд зеркал, расположенных внутри узла фары, которые отражают и фокусируют свет в линзе.
Линза заполнена желтым фосфором, веществом, реагирующим на интенсивный свет. Как только лазерный свет отражается в линзу, он взаимодействует с желтым фосфором, который, в свою очередь, создает яркий, очень интенсивный белый свет.
Наконец, этот свет рассеивается для уменьшения его интенсивности, а затем отражается от передней части фары. Реальная выгода: свет в 10 раз ярче, чем светодиодный.
Вот еще один кикер: система очень эффективна.
BMW заявляет, что по сравнению с традиционными системами Laserlight примерно на 30 процентов эффективнее, а поскольку фары могут создавать яркий свет в корпусе меньшего размера, Laserlight позволяет дизайнерам уменьшить размер корпуса и оптимизировать конструкцию с точки зрения аэродинамики.
Ключевые преимущества лазерных фар BMW Laserlight
Лазерные фары, по словам BMW, намного ярче, чем традиционные системы. Одного этого может быть достаточно, чтобы убедить вас в величии этой функции, но есть и множество других преимуществ. Они включают в себя:
- Значительно улучшенное зрение: В тестах BMW заявила, что фары с лазерным питанием освещают дорогу почти на полмили. Традиционные системы способны только на половину этого. Проще говоря, BMW Laserlight просто необходим водителю в сельской местности.
- Подсветка животных и людей: Еще одна особенность: система Laserlight способна подсвечивать животных и пешеходов на расстоянии до 300 футов. Laserlight оснащен инфракрасной камерой, которая освещает эти препятствия.
- GPS включен: Laserlight оснащен функциями GPS, что позволяет системе прогнозировать предстоящие повороты на дороге. Затем лазерный свет может помочь водителям лучше видеть повороты дороги.
- Функциональность Hands-Free: с Laserlight нет необходимости выключать свет при приближении встречного транспорта. Вместо этого Laserlight использует систему камеры Selective Beam, которая обнаруживает встречные транспортные средства или те, которые обгоняют BMW, а затем луч автоматически затемняется, чтобы предотвратить ослепление этих транспортных средств.
- : BMW также заявила, что «мощные диоды» системы могут по существу превратить дорожное покрытие в проекционный дисплей. Огни могут буквально проецировать информацию, например, миль в час, на дорогу в поле зрения водителя.
Когда будет доступен лазерный свет в США
До недавнего времени лазерная технология была запрещена в США, но правила изменились, чтобы приспособить эту инновационную технологию.