Що корисно знати про фарах і оптиці

Стандарти ECE, DOT і JDM

Фари (або світлові прилади), що задовольняють європейським вимогам "ECE" (Economic Commission of Europe, ЄЕК / ООН), позначаються літерою E і цифрами в гуртку. Цифра вказує на країну, сертифікованих даний продукт (1 - Німеччина, 2 - Франція, 3 - Італія. 22 - Україна). Правилами як ECE, так і DOT регламентується лише регулювання ближнього світла.

Для світла «європейських» автомобілів з 1957 року встановлена ​​«чітка» светотеневая кордон з асиметричним світлорозподілом (права частина піднімається вгору під кутом 15 °, забезпечуючи акцентоване освітлення правого узбіччя). Крім того, стандарт ЄЕК наказує нижчий допустимий рівень засліплення зустрічних водіїв, ніж, наприклад, в США.

На відміну від європейських, світло північноамериканських фар розподіляється майже симетрично. Світлові прилади, призначені для США, маркуються абревіатурою DOT (Department Of Transport, Міністерство транспорту США). Оскільки DOT звертає особливу увагу на освітлення дорожніх знаків і розмітки, в результаті це виражається в більш високому допустимої рівні відблисків (ефект засліплення) для зустрічного транспорту. До того ж, в США фари належить регулювати тільки по вертикалі.

Світлові прилади, призначені для внутрішнього ринку японських автомобілів (JDM, Japan Domestic Market) розраховані на лівосторонній рух, і по суті, задовольняють дзеркальної копії ECE.
Три типу автомобільних фар

Параболічні - найпоширенішими є звичайні фари з параболічним відбивачем. Їх особливість - лампочка розташована в фокусі (фокальній точці), завдяки чому відбивач направляє пучок світла вздовж осі (зручно для дальнього світла). Рассеиватель розширює промінь горизонтально. Корисний вихід світла ( "к.к.д.") таких фар - близько 27%.

FF-рефлектори - еліптичний відбивач "вільної форми" (free form, freie flechen). Прорахована на комп'ютері поверхню рефлектора поділена на окремі сегменти, кожен з яких відповідає за свою частину освітлюваного простору. Луч розподіляється більш цілеспрямовано і підвищується його дальність, а "к.к.д." досягає вже близько 45%.

Проекційні DE. Все більше моделей автомобілів відходять від традиційних параболічних фар, початківців сильно програвати в ефективності. Виробники починають віддавати перевагу фари з еліпсоїдними відбивачами - іменовані в народі точкової або линзовой оптикою. Промені лампи, що знаходиться в першому фокусі, збираються в другому і потім потрапляють в збиральну лінзу. Вперше «лінзові» фари ближнього світла з'явилися в 1986 році на «сімці» BMW. Промені, збираючись у другому фокусі відбивача, «підрізають» екраном, який забезпечує задану светотеневую кордон, а потім ще раз фокусуються лінзою. Їх ККД (Особливо другого покоління) вже починає перевищувати 50%. При цьому разом з прекрасно сфокусованим яскравим світлом лінзова оптика намагається оберігати від нього очі зустрічних водіїв, не допускаючи небезпечного засвічування зустрічної смуги (але про це нижче).
Переваги проекційних фар:
- підвищена світловіддача при кращій економічності.
- поліпшена видимість, більша безпека і оглядовість.
- сучасний стиль вигляд автомобіля.

Недоліки: як правило, досить висока вартість.
світлотіньову межа
За нормативами більшості країн, однією з найважливіших характеристик світлових приладів автомобіля служить так званий "светотеневая кордон" (ближнього світла) - умовна лінія там, де промінь ваших фар закінчується, переходячи в майже повну темряву попереду на дорозі. Як видно з рис. лінія асиметрична: промінь справа заходить трохи далі лівого.

Можна додати сюди ще одну ілюстрацію, по якій видно, що права фара "б'є" яскравіше і далі, а ліва - рівно настільки, щоб не зліпити зустрічний транспорт. Це стандартний європейський зразок світлового плями для правостороннього руху - справа воно довше, щоб краще висвітлювати узбіччя - саме там, де можна очікувати, наприклад, раптової появи несподіваної фігури або вибігають дітей. Очевидно, що реалізація подібного складного світлового профілю - не найпростіше справа, і ясно також, що якість автомобільних фар сьогодні багато в чому залежить від досконалості технологій виробника і від їх точного налаштування.
Як влаштована "лінзова оптика"
Термін "лінзова" має на увазі, що в фарі зараз є лінза - вона дозволяє з меншою поверхні відбивача отримати світловий пучок, що перевершує за властивостями звичайний. В цілому фара проекційного типу - це оптична система, що складається з відбивача еліптичного типу, екрана (шторки) і опуклою (сферичної або еліптичної) лінзи. Вся конструкція нагадує проектор, який просто вставили в фару і прикрили зовні прозорим склом або розсіювачем.

Тут промені джерела світла, що знаходиться в першому фокусі системи, відображаються еліптичних рефлектором і збираються в другому фокусі, де, "обрізані" екраном, потім проектуються лінзою на дорогу.
Що саме відсікає світло зверху?
Відсікання верхнього світла, особливо заважає смузі зустрічного руху, є вимогою ECE з 1957 р В линзовой оптиці, хоча загальний вигляд променя створює відбивач, за відсікання верхнього світла відповідає поміщений у другому фокусі системи екран, що задає в кінцевому підсумку світлотіньовий горизонт. Хтось запитає, чому екран (на рис.) Знизу, якщо світло потрібно обрізати зверху? Все просто як фізика: проектори перевертають "то, що проектують".

Оскільки наказано "різке відсікання", екран знаходиться в фокальній точці відбивача, дозволяючи підтримувати максимальні яскравість і контраст променя поблизу самого кордону світлотіні. Частково світло, що поглинається екраном, переходить в тепло, а відбитий - здатний створювати паразитні ореоли. Однак в цілому, в порівнянні зі звичайними фарами, лінзованной системи забезпечують більш "жорсткий" світлотіньовий горизонт, і відповідно, більш адекватно (в серійних умовах) задовольняють вимогам європейських дорожніх нормативів.
Про налаштування лінзових систем
З попереднього ясно, що лінзові прилади більш вимогливим до точності і налаштування. Але, якщо фари серійні (зокрема, "рідні" для автомобіля), можна цілком довіряти налаштувань виробника.

В інших випадках навіть незначні відхилення можуть вести до того, що світло фар стане небезпечним для зустрічних водіїв, плюс може істотно погіршити вашу власну видимість. Наприклад, швидше за все, мало хто помітять різницю, якщо повернути звичайну фару на 4 градуси. Але поверніть на 4 градуси промінь линзовой оптики - ви тут же виявите, що з вашим світлом щось не в порядку, не кажучи про інших людей.

Як відомо, яскравість світлового потоку ксенонових ламп приблизно вдвічі вищими, ніж звичайні, і фари можуть стати джерелом найсильнішого засліплення. Тому правила ЄЕК недавно доповнені вимогою, щоб лінзованной оптика обов'язково мала автоматичну систему регулювання світлового пучка у вертикальній площині (Automatic Level adjuster), а також омивач фар.

Чому омивач так обов'язковий, може здатися дивним, проте це випливає з результатів досліджень фірм Alferdinck, Hella, Bosch та ін. А саме: бруд, що накопичується на лінзах фар, потенційно збільшує ефект засліплення до 300% в порівнянні з чистими лінзами. Особливо це актуально для фар підвищеної яскравості. В даний час всі серійні автомобілі оснащуються необхідними пристроями.