типи фар

Фари автомобіля мають першорядне завдання оптимально висвітлювати дорожнє полотно, щоб забезпечувати безпечний рух. Тим самим фари, включаючи і їх джерела світла, є важливими для безпеки деталями автомобіля, для застосування яких вимагається офіційний дозвіл і на яких не допускаються недозволені маніпуляції. Вид і місце установки фар, їх функцій освітлення, а також конструкція, джерела світла, кольору і світлотехнічні параметри регламентуються законодавством.

Як правило всі фари мають корпус, який може бути виконаний разом зі склом фари, і відбивач (рефлектор). На деяких фарах відбивач і скло виконані як єдине ціле і є оптичним елементом фари. Матеріали, з яких виготовляються елементи фари залежать від багатьох факторів, таких як температура всередині і зовні фари, можливість її вентиляції та охолодження, зовнішні впливи на фару і ін.

У сучасних фар розподіл світла на дорозі базується на основних світлотехнічних технологіях: відображення. заломлення і оптичної проекції. Для цього використовуються відбивачі (рефлектори), розсіювачі і лінзи. Якщо системи відображення являють собою рефлектори з великою площею під гладким або рифленим склом фари, то системи оптичної проекції мають мале світлове отвір фари з характерною лінзою.

Поверхня рефлектора має форму еліптичного параболоїда обертання. У параболоїда є властивість: промені, що потрапляють на внутрішню поверхню параболоїда, паралельні головній осі, при відображенні збираються в одну точку - фокус, або, навпаки, формується паралельний пучок випромінювання від знаходиться в фокусі джерела. Тобто якщо помістити джерело світла в фокус параболічного відбивача, світло, відбите від нього матиме вигляд променя (світло прожектора).

Далі світло потрапляє на розсіювач, який є і покривним склом фари. Оптичні елементи в розсійнику виконують розподіл світла згідно з нормативними вимогами. Це здійснюється за допомогою двох різних форм оптичних елементів: циліндричні вертикальні збирають лінзи для горизонтального розподілу світла, в тому числі зі змінним профілем і призматичні елементи для розподілу світла по висоті. Найчастіше застосовується поєднання цих елементів. В даний час параболоїдні рефлектори застосовуються в обмеженому спектрі фар. Це стандартні фари з лампою H4 або H13 з ближнім і дальнім світлом, фари-прожектори, фари-шукачі, додаткові фари дальнього світла, класичні протитуманні фари. У прожекторах розсіювач, як схема оптичного розподілу світла, не використовується. У додаткових фарах дальнього світла і протитуманних фарах розсіювач на покривному склі фари створює широкий промінь в горизонтальній площині і спеціально профільований у вертикальній, для оптимального освітлення дорожнього полотна.

При переміщенні джерела світла далі від вершини параболи світло буде розходитися в сторони, відбиваючись від поверхні паралельними променями через оптичну вісь.

Відображення під певним кутом, в залежності від положення джерела світла лежить в основі фар з лампою H4. Нитка лампи, яка відповідає за дальнє світло, знаходиться у фокусі параболоїда, тому її світло поширюється паралельно осі фари. Нитка фари, що відповідає за ближнє світло, розташована далі від вершини параболоїда і її світло, якщо дивитися на фару збоку, відбивається від верхньої половини відбивача вниз, через оптичну вісь. Нижня половина відбивача в режимі ближнього світла не використовується. Світло на неї не потрапляє завдяки екрану в лампі. Рассеиватель фари параболоидного типу для ближнього світла оснащений чіткими оптичними елементами і створює типове розподіл світла.

FF-фари мають вільно формуються в просторі поверхні рефлектора, котроие розділений на сегменти, що відповідають за висвітлення різних ділянок дороги і навколишнього простору. Поверхні орієнтовані так, що світло від всіх сегментів рефлектора відбивається з відповідно до вимог до світла фари. Відхилення світлових променів і розсіювання світла забезпечуються безпосередньо поверхнями рефлектора.

Такі фари можуть розраховуватися і оптимізуватися тільки за допомогою комп'ютера. При цьому розраховуються форма і просторове положення до 50000 елементів поверхні. При цьому розсіювач, як правило, не використовується. Завдяки спеціальному конструктивному виконанню майже всі поверхні рефлектора використовуються при формуванні світлового променя. Світлотіньову межа і освітлення правого краю дороги створюються горизонтально розташованими сегментами рефлектора. Розподіл світла по поверхні дороги може адаптуватися до спеціальних побажань і вимог, а також вільна форма відбивача дозволяє виготовляти фари різних форм і розмірів. Тому можливе застосування гладких, не оснащених рифленням стекол фар, що створює додаткові дизайнерські переваги. При проектуванні форми відбивача в розрахунок береться тип використовуваної лампи, враховується форма, розмір, положення джерела світла, необхідний розподіл світла фари в просторі.

Т ипи чное використання поверхні відбивача в FF фарах. Вигляд спереду.

Помаранчевим світлом виділена поверхня, яка використовується при формуванні світлового променя. Сірим кольором виділена не використовувана поверхня - місце установки лампи.

Принцип роботи заснований на властивості дзеркала у вигляді витягнутого еліпсоїда обертання: промені світла, що йдуть від одного з фокусів еліпсоїда, після відображення зберуться в іншому фокусі. Рефлектор у вигляді еліпсоїда відображає світло лампи, яка знаходиться в одному з фокусів еліпсоїда на другий фокус, який одночасно є фокусом лінзи. Лінза в свою чергу далі формує світловий промінь, проектуючи його на дорожнє полотно. Лінза може бути гладкою або рифленою. В даний час еліпсоїдний відбивач в DE фарах майже не використовується. Замість нього застосовується відбивач, виконаний по FF-технології. За допомогою рефлектора (і екрану) світло формується так, що розподіл світла виникає в фокальній площині лінзи, яке лінза проектує на дорогу.

Вся оптична система (відбивач, екран, лінза) утворюють модуль, який може бути складовою частиною фар, або готовим виробом.

У фарах дальнього світла площа відбивача використовується цілком. У фарах ближнього або протитуманного світла в фокальній площині лінзи встановлений екран, який відсікає світло, відбите від нижньої частини відбивача, тим самим створюючи светотеневую кордон у верхній частині світлового променя. Форма верхньої кромки екрану визначає форму світлотіньової межі. Для ближнього світла екран має форму скошеної сходинки.

В Бі-модулях перемикання між ближнім і дальнім світлом здійснюється переміщенням екрану. У режимі ближнього світла екран створює світло-тіньову кордон, в режимі дальнього екран забирається і не обмежує проходженням світла. Перевага такої системи перемикання полягає в тому, що по-перше, для ближнього і дальнього світла використовується одна лампа, наприклад, ксеноновая. По-друге, при включенні дальнього світла, зона освітлення ближнім світлом не пропадає.

Використовувана поверхня рефлектора в світловому вікні (лінзі) і форма екрану при ближньому світлі.

Сірим кольором виділена зона не використовується поверхні відбивача - місце установки лампи.

Розподіл ближнього світла фари з DE-технологією у вигляді діаграми дороги Isolux

FF-технологія в DE системах робить можливими більш широке розсіювання і поліпшене освітлення країв дороги. Світло щільно зосереджується на світлотіньової межі, завдяки чому можна досягти більшої дальності світла і комфорту при нічному водінні. Майже всі нові системи оптичної проекції ближнього світла в даний час оснащені рефлекторами з FF-поверхнями. Застосовуються лінзи діаметром від 40 до 80 мм. Лінзи більшого діаметра дають збільшену світлову потужність.

Дуже компактні розміри, чудове формування світлового променя, дуже низькі втрати на переломлення і розсіювання світла, можливість повороту DE-модуля в корпусі фари, динамічна зміна світлотіньової межі і ширини освітлюється простанства - ось переваги саме такої системи фар. На основі таких фар працюють системи AFS (Adaptive Frontlighting System) - серійно встановлюється на Mercedes Benz E-класу і DLA (Dynamic Light Assist) - неслепящій дальнє світло, встановлюється на Volkswagen Touareg.

Приклади фар з DE-технологією:

При цьому в кожному конкретному випадку, при розробці фар і ліхтарів може бути використана комбінація всіх типів оптичних схем.

зображення: Hella KGaA Hueck Co. "Флагман-В"