Optica automobilelor a parcurs un drum lung de la introducerea pe vehicule. Data nașterii dispozitivelor de iluminat pentru automobile poate fi considerată 1896 ani.
Până în prezent, optica a suferit numeroase modificări și îmbunătățiri. Și acum sistemele optice adaptive sunt larg răspândite.
Nu este nici un secret faptul că de iluminat și de semnalizare luminoasă dispozitivele într-un mod în care am folosit pentru a le vedea pe mașinile moderne, nu a apărut o dată, dar numai de curând. Optica automobilelor a parcurs un drum lung de la introducerea pe vehicule. Dacă nu iau în considerare luminile, care lucrează la kerosen, care nu sunt acoperite de drumuri, ci mai degrabă a servit pentru a desemna un vehicul în mișcare, data nașterii dispozitivelor de iluminat auto pot fi luate în considerare în 1896 - a fost apoi că aeronava Louis Bleriot a propus să fie utilizate pe vehicule, lămpi cu acetilenă.
Pentru a "porni" o astfel de simplă proiectare a farurilor necesare timp și unele abilități. În primul rând, a fost necesar să se umple carbură de calciu F (Figura 1) în rezervor, apoi se toarnă apă prin dopul H. Prin intermediul supapei G, este posibil să se controleze cantitatea de apă furnizată în tubul reactorului. În timpul reacției de carbură cu apă, a fost eliberat gazul de acetilă inflamabil, care a fost alimentat prin furtunul D către arzătorul A din far. După un timp după ce a început reacția, a fost posibil să se aprindă arzătorul cu un meci. Flacăra arzătorului se reflectă din oglinda B și se focaliza pe drum.
Fig. 1. Dispozitivul unui far de acetilină
Lumina de la lampa de acetilenă a fost spectrul cald (fig. 2) și, datorită reflector parabolic, inventat de Ivan Kulibin, iluminarea drumului în fața mașinii de o sută de metri. Principalul dezavantaj al acestui tip de interval a fost mică în timpul funcționării din cauza necesității de a reface carbid și apă, și scos din arzător și reflector funingine și funingine.
Fig. 2. Farul de acetilină
Evoluția ulterioară a farurilor auto a devenit faruri cu lămpi cu incandescență. Primul far de acest tip a fost fabricat în 1899 de către compania franceză Bassee Michel ». Ea a făcut pentru un model de filament de carbon Edison (figura 3) Cu toate acestea, acest design sa dovedit fără succes și nepotrivit pentru vehicul -. Un consum mare de energie necesară prezența vehiculului bateriile grele, care, la rândul său, are nevoie de încărcare frecvente - generatoare pe de momentul în care mașinile nu au fost aplicate. În plus, filamentele de carbon ale lămpilor cu incandescență au fost foarte sensibile la agitarea pe nereguli și au eșuat repede.
Fig. 3. Lampă cu incandescență cu filament de carbon (stânga) și prima incandescentă cu filament de tungsten
Fig. 4. Cadillac Model 30 Self Starter
Farurile cu lămpi cu incandescență au dat naștere la o altă problemă - au stralucit lumina puternică a șoferilor. La început au încercat să lupte cu o metodă mecanică - instalând din exteriorul farurilor diverse șuruburi și jaluzele. Deci, firma "Zeiss" a oferit optica, in care, cu ajutorul electromagnetilor, un filtru de sticla galben a iesit in fata bulbului. Apoi luminozitatea luminii a început să scadă, inclusiv în sistem o rezistență suplimentară, care a redus incandescența filamentului. În 1919, Bosch a găsit cea mai bună soluție - a fost un bec cu două filamente, pentru distanțe lungi și fazele de întâlnire. Apoi, în loc de sticla obișnuită, un difuzor cu lentile prismatice, deflectând lumina în jos, se aplica pe drum. De atunci, designerii au două sarcini opuse: să ilumineze cât mai mult drumul și să împiedice orbirea soferilor. La aproximativ același timp, lămpile cu incandescență au fost umplute cu un amestec de argon și azot, ceea ce a împiedicat evaporarea tungstenului din filament, ceea ce a influențat favorabil longevitatea lămpilor. În anii 1950, viața lor de serviciu a început să fie prelungită cu ajutorul halogenurilor - compuși gazoși de iod sau brom. Într-o astfel de lampă, gazul halogen a intrat într-un compus cu tungsten evaporat, apoi la temperaturi ridicate acest compus sa dezintegrat în substanțe constitutive, iar atomii de tungsten s-au stabilit pe o spirală. Prima lampă cu halogen în 1962 pe piața automobilelor a fost prezentată de firma "Hella". Tehnologia de umplere a balonului cu halogeni a permis ridicarea temperaturii de funcționare de la 2500K la 3200K. Acest lucru a sporit eficiența luminii cu un factor de 1,5 - de la 15 lm / W la 25 lm / W. În acest caz, durata de viață a lămpilor sa dublat, transferul de căldură a scăzut de la 90% la 40% și dimensiunile au devenit mai mici (ciclul de halogen necesită apropierea filamentului și a becului de sticlă). Principalul pas în rezolvarea problemei de orbire a fost făcut în 1955 - firma franceză Cibie a propus ideea unei distribuții asimetrice a fasciculului de întâlnire astfel încât partea dreaptă a drumului să fie luminată mai departe din stânga. Iar în doi ani lumina asimetrică din Europa a fost legalizată. Până în 1961, farurile mașinii au fost de formă circulară - pentru prima dată, farurile rectangulare au fost instalate pe Citroen AMI 6 (Figura 5). Astfel de faruri au fost mai greu de fabricat, necesitau un compartiment motor mai mare, dar împreună cu dimensiuni verticale mai mici, aveau o suprafață mare de reflector și o luminozitate mai mare.
Fig. 5. Citroen AMI 6
Pentru a face ca un asemenea far să strălucească cu dimensiuni mai mici, era necesar să dai reflectorul parabolic (în faruri rectangulare - un paraboloid trunchiat) o adâncime mai mare. Acest lucru a fost laborios, astfel încât circuitele obișnuite de optică pentru dezvoltarea ulterioară nu au fost bune. Apoi, firma engleza Lucas a propus utilizarea unui reflector homophofal - o combinație de două paraboloide trunchiate cu lungimi focale diferite, dar cu un accent comun. Una dintre primele noutăți a încercat pe Austin-Rover Maestro în 1983. În același an, compania "Hella" a prezentat un proiect conceptual - faruri "triaxiale" cu un reflector în formă de elipsoid (DE, DreiachsEllipsoid). Ideea este că reflectorul elipsoid are două focuri deodată. Razele eliberate de lampa cu halogen de la prima focalizare sunt colectate în cel de-al doilea, de unde sunt îndreptate spre obiectivul de colectare. Acest tip de far este numit o proiector. Eficiența farului elipsoid în modul fasciculului de întâlnire a depășit parabolic cu 9% (farurile obișnuite au fost trimise la destinație doar 27% din lumină) cu un diametru de numai 60 de milimetri. Aceste faruri au fost destinate pentru ceață și trecere (în al doilea foc a fost un ecran care creează o linie asimetrică întreruptă). Și prima mașină serială cu faruri "triaxiale" a devenit BMW-ul celei de-a șaptea serii la sfârșitul anului 1986 (figura 6). Doi ani mai târziu, Hella a prezentat farurile elipsoidale Super DE. De această dată, profilul reflectorului era diferit de forma pur elipsoidală - era "liber", calculată astfel încât partea principală a luminii trecea peste ecranul responsabil pentru fasciculul de întâlnire. Eficiența farurilor a crescut la 52%.
Fig. 6. BMW Seria 7 E32
Fig. 7. Lampa cu descărcare în gaz
Lămpile de descărcare de pe cap sunt mai eficiente decât lămpile incandescente cele mai perfecte - nu încălzirea utilă consumă 40% din electricitate aici, dar numai 7-8%. În consecință, lămpile cu descărcare în gaz consumă mai puțină energie (35 W față de 55 W în halogen) și strălucesc de două ori mai luminoase (3200 lumeni față de 1500 lumeni). Și deoarece nu există fir, atunci nu este nimic de ars - lămpile cu descărcare în gaz cu xenon sunt mult mai lungi decât de obicei. Dar lămpile cu descărcare în gaz sunt mai complicate. Sarcina principală este de a lumina descărcarea gazului. Aceasta necesită un impuls scurt de 25 kilovolți - și un curent alternativ, cu o frecvență de până la 400 Hz! În acest scop este utilizată o unitate de aprindere specială. Când lampa este aprinsă (este nevoie de ceva timp pentru încălzire), electronica reduce tensiunea la 85 volți, suficientă pentru a menține descărcarea. Ieșirea de lumină mare a surselor de lumină cu descărcare în gaz necesită introducerea unui corector automat de înclinare a fasciculului, precum și o mașină de spălat cu faruri de înaltă presiune (figura 8). Fără toate acestea, este posibilă o orbire puternică a șoferilor care se apropie.
Fig. 8. Dispozitiv de spălare a farurilor
Complexitatea designului și inerția în timpul aprinderii au limitat utilizarea inițială a lămpilor cu descărcare în gaz în modul de trecere a luminii. Faza lungă a folosit o lampă cu halogen. Combinați lumina apropiată și foarte departe într-un designer de faruri în șase ani și există două modalități de a obține un "bixenon". Dacă utilizați Spotlight Spotlight (cum ar fi cel care a venit cu «Hella»), modurile de comutare de lumină se realizează ecran, situat în al doilea central al reflectorului elipsoidală: în modul de fază scurtă, se taie de pe o parte a fasciculului. Când fasciculul de drum este pornit, ecranul se ascunde și nu interferează cu fluxul luminos. În cazul tipurilor reflectorizante, "acțiunea dublă" a lămpii cu descărcare de gaz este asigurată de mișcarea reciprocă a reflectorului și a sursei de lumină. Ca urmare, după distanța focală, distribuția luminii se schimbă și ea. Dar, conform companiei franceze Valeo, folosirea lămpilor separate cu gaze de descărcare pentru lumină scurtă și luminoasă, puteți obține o iluminare cu 40% mai bună decât "bixenonul". Adevărat, modulele de aprindere nu necesită încă două, însă patru - astfel de faruri au un Volkswagen Phaeton W12, de exemplu (Figura 9).
Fig. 9. Farul Volkswagen Phaeton W12
În ciuda numeroaselor avantaje ale lămpilor cu descărcare în gaz peste toate celelalte, ele își pierd treptat popularitatea, dând naștere LED-urilor. Până de curând, producția lor de lumină era prea mică pentru a fi utilizată ca lumină principală, astfel încât la început au fost utilizate în lumini de zi. Tehnologia sa dezvoltat însă rapid și, pentru prima dată, a apărut fasciculul de culoare plin de culoare pe Audi A8. Noile faruri LED Matrix LED - una dintre cele mai notabile inovații ale Audi A8 modernizate și nu numai vizibile în aspect. Principalul lucru - umplerea lor: o matrice de 25 de LED-uri de mare putere (Figura 10.), comutarea independentă și de oprire care permite forma farurilor fasciculului de lumină și pentru a preveni orbirea conducătorilor din sens opus și să ofere transformă iluminare de fundal.
Fig. 10. LED-ul pentru faruri cu LED-uri Audi A8
În ciuda complexității designului, tehnologiile similare încep deja să introducă în mașinile lor unii producători de segment premium. De exemplu, noul KIA Quoris aruncă două matrice de patru LED-uri (Figura 11). Chiar și LED-urile au un mare dezavantaj - sunt foarte sensibile la temperatura mediului și necesită răcire în timpul funcționării.
Fig. 11. matrice LED KIA Quoris
Printre cele mai recente inovații - lămpile cu laser BMW i8. Sub lumină laser, bavarezii înseamnă fosfori cu excitație laser. În fiecare far, trei diode laser microscopice (ele sunt mai compacte decât cele tradiționale de zece ori) cu radiații albastre (lungimea de undă 450-480 nm). Este direcționat către un semiconductor luminiscent - un fosfor. Acesta este un punct de fosfor de 0,4 mm în diametru, care fasciculele laser se încălzesc până la 200 ° C! Radiațiile albastre trec prin fosfor, amplifică o mie de ori și se transformă într-un fascicul de lumină albă care lovește reflectorul. De asemenea, este ultra-compact: o înălțime de numai 30 mm față de cea nouăzeci de obicei. Întunericul astfel de lumini tăiate în ochiul plăcut, cu o lumină albă strălucitoare, și iluminează drumul mult mai eficient decât farurile cu descărcare în gaz (acestea sunt pe fotografia din stânga). Faza lungă este eficientă la o distanță de până la 600 m (Figura 12)! Deoarece lumina laser este monocromă, fasciculul este foarte clar. Acesta poate fi configurat extrem de precis. Pentru aceasta este responsabil de Asistentul High Beam, care asigură faptul că fasciculul principal nu orbeste atât șoferii care se apropie, cât și trecerea.
Fig. 12. Luminile fluorescente luminoase BMW i8 în modul de apropiere (stânga) și fascicul principal
Puteți îmbunătăți infinit sursele de lumină în farurile auto, dar puteți îmbunătăți eficiența luminii capului în alte moduri! Încă din a doua jumătate a secolului trecut, inginerii au încercat să adapteze farurile la condițiile de trafic. Deci, în 1967, pe Citroën DS23 au existat faruri gemene, amplasate sub o lentilă obișnuită. În același timp, cea interioară a fost rotită împreună cu volanul, iar cea exterioară și-a schimbat înclinarea, în funcție de încărcătura mașinii (Figura 13).
Fig. 13. Turnul luminilor Citroën DS23
Mai larg a fost principiul iluminării rotirii lămpii de ceață corespunzătoare sau a unei secțiuni adiționale în far (figura 14).
Fig. 14. Secțiunea suplimentară pentru iluminare întoarce farul (indicat printr-o săgeată)
Odată cu apariția surselor de lumină cu descărcare în gaze a farurilor, a fost necesară ajustarea dinamică a unghiului de înclinare a fasciculului luminii pentru a exclude orbirea celorlalți șoferi. Sistemul este alcătuit dintr-un senzor de poziție a corpului, care este, de obicei, conectat la axul spate al mașinii, modulul de direcție și servomotorul de înclinare al farului. După aceea, farul a fost "învățat" să rotească lentila nu numai în plan vertical, ci și în plan orizontal. Acest lucru a făcut posibilă ajustarea dinamică a unghiului de rotație a farului, în funcție de volan. Optica modernă poate schimba fasciculul de lumină în fața mașinii, în funcție de viteza automobilului, de condițiile meteorologice (ploaie, ceață). De exemplu, farurile Skoda A7 au următoarele moduri de iluminare: oraș, rute, autostradă, viraj și intersecție (Figura 15).
Fig. 15. Moduri de lucru pentru iluminarea capului Skoda A7: "răscruce" în 1 mod; Modul 2-oraș; 3-modul "traseu"; Treaptă în 4 moduri; 5-modul "autostrada"
cei mai importanți producători de mașini din lume au mers mai departe - ele sunt „predate“ optică pentru a schimba direcția fasciculului de lumină în funcție de modul de control al luminii din sens opus sau de circulație a vehiculelor, pietonilor, în legătură cu sistemul de navigație, pentru a avansa culminant se transformă.
Tehnologia nu se oprește. Nu cu mult timp în urmă, au apărut lămpi cu laser-fosfor, dar vor intra și în uitare, iar noi surse de lumină vor veni la mașini.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: