Свет жизни: как автомобильные фары влияют на безопасность

Свет жизни: как автомобильные фары влияют на безопасность
За более чем вековую историю автомобиля все его составляющие претерпели столь значительные изменения, что зачастую современные узлы и агрегаты из общего со своими предками имеют разве что принцип работы да название. И один из таких элементов — фара.

За более чем вековую историю автомобиля все его составляющие претерпели столь значительные изменения, что зачастую современные узлы и агрегаты из общего со своими предками имеют разве что принцип работы да название. И один из таких элементов — фара.
small-logo4.svg
Редакция ПМ
10 декабря 2019 11:17

Этот осветительный прибор за десятилетия эволюционировал из банального керосинового фонаря и взрывоопасной ацетиленовой горелки в сложное устройство, использующее лампы или светодиоды, а теперь уже и лазеры. И это не просто стремление автопроизводителей сделать свои автомобили технологичнее и выделиться на фоне конкурентов — работа со светотехникой в целом и с фарами в частности позволяет одновременно вести успешную охоту за двумя зайцами.

Свет как элемент дизайна

Как ни странно, но больше других появлению новых технологий в области автомобильного света радуются дизайнеры. Все потому, что каждое новое решение позволяет им проявлять больше и больше фантазии в создании фирменного стиля марок и моделей. Поскольку раньше все фары были круглыми или прямоугольными и приблизительно одного размера, то приходилось идти на огромные компромиссы по части дизайна. Сейчас же, когда появились компактные источники света, которые позволяют придавать им какую угодно форму, работа дизайнеров стала легче. Однако дизайн водителям не так важен, как безопасность. И это второй аспект, на который непосредственно влияет светотехника.

Лучи безопасности

На пути к конвейеру каждый автомобиль проходит тысячи испытаний, проезжает миллионы километров на испытаниях — и все ради того, чтобы машина была надежной и безопасной. Безопасность бывает пассивной и активной. К пассивной относят силовую структуру кузова, ремни и надувные подушки — словом, все то, что вступает в работу по защите водителя и пассажиров в момент столкновения. На активную безопасность работают системы, которые делают все, чтобы автомобиль в аварию не попадал в принципе. В первую очередь, говоря об активной безопасности, люди вспоминают многочисленных электронных помощников, ассистирующих водителю, но практически никто не вспоминает о фарах. А ведь это — один из важнейших элементов безопасности не только для тех, кто находится в автомобиле, но и для окружающих.

Фары

Каждый, кто получал водительское удостоверение, помнит термин «Недостаточная видимость» (видимость дороги менее 300 м в условиях тумана, дождя, снегопада и тому подобного, а также в сумерки) и требование соблюдать скорость не только с учетом действующего ограничения, но и «метеорологических условий, в частности видимости в направлении движения». Водителям также всегда стоит держать в голове, что остановочный путь автомобиля (расстояние, которое пройдет машина с момента обнаружения водителем опасности до полной остановки) всегда должен быть меньше расстояния видимости — то есть скорость нужно выбирать так, чтобы вы гарантированно могли остановиться, когда на пути появится препятствие. И если в городах и на некоторых трассах, где есть уличное освещение, проблем с этим нет, то на основной части дорог и направлений России полагаться можно только на фары своего автомобиля.

Никакой самодеятельности

Эпоха масляных и ацетиленовых фонарей на машинах стала достоянием истории и сейчас большинство автомобилей оснащаются фарами с лампами накаливания и газоразрядными лампами, а также активно набирают обороты различные технические решения на основе светодиодов. Естественно, что чем современнее фара, тем лучше она освещает дорогу — галогенная лучше традиционной лампы накаливания, ксеноновая (она же газоразрядная), как и светодиодная, превосходит галогенную. И вроде бы все очевидно — если хотите видеть лучше и дальше, установите ксеноновую оптику,  —, но есть несколько нюансов.

Во-первых, конструктивные особенности автомобиля. Каждая модель рассчитана на определенный тип фар, и просто так поменять обычные лампы накаливания на ксеноновые или светодиодные нельзя. Во‑вторых, даже если вы адаптируете новейшие лазерно-люминофорные фары к своему автомобилю, то ваши старания не оценит ГИБДД. Пункт 3 статьи 12.5. КоАП России «Управление транспортным средством при наличии неисправностей или условий, при которых эксплуатация транспортных средств запрещена» дает однозначную оценку такой технической смекалке — от полугода до года ходьбы пешком.

Лучшее за неделю

Запрет на замену источника света распространяется и на светодиодные лампы, которые уже многие производители выпускают в «галогенных цоколях». Светодиоды не просто выглядят красиво, а еще и ярче и долговечнее галогенных ламп из-за того, что в последних невозможно улучшить все эти параметры одновременно. Этим определяется их растущая популярность. Даже если ваши светодиодные лампы от надежного производителя и обеспечивают правильное светораспределение, устанавливать их в фары вместо галогенных запрещает закон. Согласно его букве, галогенная и светодиодная лампы — разные источники света, а фара автомобиля сертифицирована только для одного из них. Соответственно, галогенную лампу нельзя заменить на светодиодную и наоборот. К сожалению, пока в стандарты не внесут изменения, такая замена ламп будет оставаться вне закона.

Тонкая наука автомобильного освещения

Визуально лампа в фаре автомобиля практически не отличается от привычных нам бытовых лампочек, но на самом деле лампы в светотехнике машин более сложные по конструкции и должны соответствовать более широкому и жесткому перечню требований сертификационных органов.

Начнем с основ. Все лампы характеризуются четырьмя основными параметрами:

  • световым потоком (вся мощность излучения источника света, измеряется в люменах);
  • силой света (интенсивность излучаемого в определенном направлении света, измеряется в канделах);
  • освещенностью (отношение светового потока к освещенной поверхности, измеряется в люксах);
  • яркостью (яркость источника света или освещаемой поверхности, измеряется в канделах на квадратный метр).

Для водителя наиболее важна именно освещенность — то количество света, которое от фары попадет на дорогу и улучшит видимость, — поэтому производители автомобильных ламп уделяют этому параметру повышенное внимание. Зачастую автовладельцы ставят в приоритет показатели светового потока и ориентируются на количество люменов, но это ошибочный подход. Для обычной бытовой лампы это действительно важный показатель, потому что она должна светить во все стороны, но автомобильная лампа должна направлять максимум света в одном конкретном направлении и поэтому здесь на первый план выходит именно уровень освещенности.

Автомобильные фары

Конструктивно галогенная лампа устроена не слишком сложно, но эта простота обманчива. На правильное распределение света влияет в первую очередь расположение вольфрамовой нити в колбе — в некачественных лампах положение этого элемента может заметно отличаться от заданных стандартов. Из-за этого на четкую светотеневую границу и равномерное освещение дороги без ослепления встречных водителей владелец машины, сэкономивший на лампах, может даже не надеяться. Качество света зависит не только от качества сборки лампы, но и от качества вольфрамовой нити и газа в колбе.

Газ (пары брома или йода) позволяет избежать осаждения частиц вольфрама на колбе лампы — нить при нагревании высвобождает атомы вольфрама, которые из-за разницы температур стремятся оказаться на стекле лампы. Если газа не будет, то колба очень быстро почернеет и лампа утратит эффективность. А пары брома или йода вступают в обратимую реакцию, создавая соединения, которые не оседают на стекле, но позволяют атомам вольфрама возвращаться на нить — рабочая температура спирали может быть выше, увеличивая яркость света, а срок службы самой лампы становится больше.

Процесс незамысловатый, но сам принцип работы галогенной лампы вынуждает инженеров расставлять приоритеты — получить более яркий свет или увеличить срок службы. Одновременно добиться и того и другого нельзя. Поэтому появляются разные линейки ламп со своими сильными сторонами.

В стремлении к галогенному совершенству

Например, для увеличения срока службы в колбы закачивается более концентрированный газ — большее количество атомов брома или йода увеличивают шанс сначала на «встречу» с атомом вольфрама, а затем на его возврат к нити накаливания. Это напрямую влияет на то, как долго лампа сохранит свою эффективность. Тем не менее эти меры ведут к значительному повышению давления в колбе, что добавляет производителям головной боли. Osram, например, в своих лампах с добавленными характеристиками использует кварцевое стекло вместо тугоплавкого, чтобы оно справлялось с давлением. Также источники света дополнительно защищают от вибраций, которые неизбежны во время движения автомобиля и также снижают срок службы лампы.

Повышение яркости галогенной лампы также не дается просто так. Здесь применяется более тонкая вольфрамовая нить. Это одновременно увеличивает и количество витков нити, и силу проходящего по ней тока, что на выходе обеспечило больше света. Но из-за этого лампа быстрее перегорает, поэтому не удивляйтесь, что через 3−4 месяца активного использования ваши Night Breaker Laser +150% придется менять. Чтобы хоть как-то продлить срок службы супер ярких галогенок, Osram, например, добавляет в состав газовой смеси ксенон, который эффективно концентрирует тепло вблизи нити накала и за счет величины своих атомов не дает атомам вольфрама улетать от нити слишком далеко, тем самым замедляя ее деградацию. Добавленная яркость также накладывает необходимость корректировки светового потока, поэтому можно заметить на таких лампах специальный фильтр синего света на колбе, который позволяет привести лампу в соответствие со всеми сертификационными нормативами.

Если говорить о лампах белого цвета, то их особенностью является более высокая, по сравнению с обычными галогенными лампами (около 3200 кельвинов), цветовая температура — она составляет 4200−5000 кельвинов, и это делает свет лампы ближе к естественному белому дневному свету, в отличие от бело-желтого цвета стандартной лампы. Повысить цветовую температуру галогенных ламп просто так нельзя — для этого требуется особый фильтр на колбе, который позволяет делать стандартный желтый цвет вольфрамовой нити более белым — чем темнее синий цвет фильтра лампы, тем белее свет фары. Но и здесь не обошлось без компромисса: синий фильтр значительно снижает освещенность, поэтому нужно увеличивать яркость, а это приводит к снижению срока службы, о чем мы говорили выше.

Но всему есть предел. Например, сделать галогенную лампу на 6000 кельвинов нельзя, потому что потребуется еще более темный фильтр, а он невозможен без увеличения мощности лампы —, а этого уже не позволяют требования закона. Поэтому более белый цвет — вотчина светодиодов.

Светила науки на службе водителей

Если вам кажется, что все пропало и единственный способ видеть за рулем — это покупка нового автомобиля, то вы заблуждаетесь. По всему миру эксплуатируются сотни тысяч машин, которые конструктивно рассчитаны на применение конкретного типа ламп в фарах. Производители светотехники прекрасно знают о проблемах водителей и делают все, чтобы дорожное движение было безопасным в любую погоду.

Конкретной иллюстрацией этого утверждения может служить немецкая компания Osram, которая уже больше века работает в сфере освещения, являясь одним из крупнейших в мире производителей светотехнических продуктов. Во многих легковых и грузовых автомобилях, мотоциклах и скутерах на заводах производителей устанавливаются лампы головного света этого производителя. Вполне логично, что, поставляя свою продукцию на конвейеры мировых автоконцернов, специалисты немецкой фирмы задумались и о том, как облегчить жизнь владельцев автомобилей, которые уже не один год эксплуатируют авто.

Учитывая множество факторов, которые необходимо постоянно держать в уме, разрабатывая новые решения, помня о технических и административных ограничениях, об удержании стоимости готового продукта на приемлемом уровне — работу инженеров простой никак не назвать. Но в итоге множества научных исследований и технических ноу-хау появились три семейства галогенных ламп Osram: Night Breaker Laser, Cool Blue Intense и Ultra Life.

Лампы Night Breaker Laser были созданы для того, чтобы «уничтожать темноту» — и это не просто красивое название, а короткое описание возможностей этих ламп. Галогенная лампа дает на 150% (луч до 150 м) больше яркости, а ксеноновая — на все 200% (луч длиной до 250 м) более яркая, чем минимальные требования нормативов. Кроме того, излучаемый свет ламп Night Breaker Laser до 20% белее, а это важно для снижения нагрузки на глаза водителя — приближенное к естественному дневному свету освещение фар позволяет меньше напрягать зрение в поездках, повышая безопасность на дороге.

Лучшее за неделю

Для владельцев автомобилей с галогенными фарами разработали линейку ламп Cool Blue Intense с нейтрально-белым светом температурой 4200 кельвинов. Оптика с такими лампами не только на 20% ярче обычных фар со среднестатическими галогенными фарами, но и, как и Night Breaker Laser, обеспечивает более естественное освещение. А для тех, кому важна долговечность ламп, создано семейство Ultra Life — оно работает вчетверо дольше средней галогенной лампы. В цифрах это порядка 100 000 км пробега (среднегодовой пробег 14 259 км и фары включены 60% времени), что важно для тех, кто часто отправляется в дальние поездки и не готов рисковать надежностью своей машины и безопасностью в пути.

Забота обо всех и о каждом

Эффективность новых ламп не стали приносить в жертву универсальности. Решения Osram, во‑первых, сертифицированы и отвечают всем мировым стандартам, во‑вторых, подходят любым автомобилям. «Любым» в случае с немецкими лампами означает действительно любым, независимо от марки, модели и возраста машины. Одной заменой лампы без каких-либо доработок фар (что запрещено, еще раз напомним, законодательством) можно в 2−3 раза улучшить качество головного света.

Поверьте, куда разумнее заранее поменять лампы и прозреть на дороге, чем тратиться на ремонт подвески из-за пропущенной в темноте ямы или лечить нервы, чудом избежав аварии на неосвещенной трассе. Для России, где большую часть года идут дожди и валит снег, а абсолютное большинство дорог не может похвастать наружным освещением, это очень актуально.

Ещё больше по темам

Обсудить 0

Лучшее за неделю

Популярная Механика прочитано 2503 раза