Портал простежив за тим, як змінювалася конструкція автомобільних фар, і з’ясував, якою буде світлотехніка на масових авто в недалекому майбутньому.
Сьогодні в це складно повірити, але на перших автомобілях пристроїв, які зараз офіційно іменуються «світловими приладами», не було зовсім! Їзда на «самобіглих екіпажах» за часів Готтліба Даймлера і Карла Бенца була вельми ризикованим заняттям і в світлий час доби. А вже про те, щоб їздити вночі, мало хто думав.
Однак із початком ери масового поширення автомобілів проблему освітлення дороги безпосередньо перед машиною, що рухається, вирішувати було просто необхідно.
«Гасинки»
Перші автомобільні фари являли собою просто-напросто гасові лампи. Їхніми головними перевагами на той момент була проста, як правда, конструкція, а також можливість максимальної уніфікації зі світильниками, масово поширеними в побуті.
На цьому, однак, всі плюси «керосинок» для автомобіліста закінчувалися, оскільки зі своїм основним завданням такі фари справлялися огидно. Вони не стільки висвітлювали шлях перед машиною, скільки позначали її присутність на дорозі. На автомобілях тих років застосовували також масляні світильники, і за ефективністю вони відповідали «гасникам». Заміну їм було розроблено досить швидко.
З паровоза на автомобіль
У 1896 році, лише через 10 років після того, як Карл Бенц отримав патент на свій перший автомобіль, авіаконструктор Луї Блеріо запропонував використовувати на машинах ацетиленові фари. Аналогічної конструкції прожектори активно застосовувалися в той час на… паровозах!
Фото: Tomislav Medak/Wikipedia.org
Дорогу такі фари освітлювали вже цілком стерпно, але активне їх використання супроводжувалося для водія «танцями з бубном». Щоб увімкнути головне світло, потрібно було відкрити кран подачі ацетилену, потім відкрити скляні ковпаки самих фар і, нарешті, запалити сірником пальники. Ацетилен при цьому вироблявся прямо на ходу: в окремому баку, розділеному на два відсіки, в який перед поїздкою потрібно було засипати карбід кальцію і залити воду.
Ацетиленові світильники, до речі, застосовують і досі. Наприклад, на розташованих у віддалених районах маяках — у разі, якщо для них неможливо або невигідно вести окрему лінію електропередачі або ставити автономний генератор.
Плюс електрифікація всіх авто
Добре знайомі нам електричні фари стали широко застосовуватися на автомобілях з початку 20-х років XX століття. Утім, на моделях класу «люкс» їх почали використовувати навіть раніше: з середини 10-х рр. — практично відразу після винаходу. Одними з перших електрофари в стандартній комплектації отримали Cadillac Model 30 і легендарний Rolls-Royce Silver Ghost.
По суті, перші подібні фари були електричними прожекторами, і з основним своїм завданням вони, природно, справлялися на ура. Виникла, однак, інша проблема: водії, які їхали вночі зустрічними курсами, нещадно засліплювали один одного. Так з’явилися перші коректори фар, причому різних типів: важільні, тросові, гідравлічні. Деякі виробники виводили на передню панель важіль реостата, яким водій міг відрегулювати яскравість ламп.
До чого дійшов прогрес…
На перший погляд сучасні автомобільні фари далеко «поїхали» від прожекторів початку 20-х. Частково це справді так, але… Як кажуть в Одесі, ви сміятиметеся: загалом конструктивна схема фар головного світла і сьогодні залишається тією самою! Вони донині складаються з корпусу, відбивача, розсіювача і лампи — джерела світла
Прогрес, однак, на місці не стоїть, і в рамках цієї нехитрої принципової схеми конструкцію автомобільної фари регулярно доповнювали важливими елементами, які робили її дедалі функціональнішою, довговічнішою, зручнішою і безпечнішою у використанні.
Так, у 1919 році компанія Bosch представила лампу з двома нитками розжарювання. Укупі з винайденим на той час розсіювачем це був важливий крок на шляху розв’язання проблеми, над якою билися конструктори всі попередні десятиліття: як ефективно висвітлювати дорогу і при цьому не сліпити зустрічних?
У середині 50-х французька фірма Cibie запропонувала революційне на ті часи рішення, яке застосовується досі. Ідея полягала у створенні асиметричного пучка світла, щоб з боку водія фари світили ближче, ніж з боку пасажира. З 1957 року подібний розподіл світла входить в усі європейські технічні регламенти для автомобілів масового виробництва.
У 1962 році компанія Hella представила першу автомобільну галогенну лампу. Колба такої лампи заповнюється галогенідами — газоподібними сполуками йоду або брому, що перешкоджають активному випаровуванню вольфраму з нитки розжарювання. У підсумку світловіддача «галогенки» зросла в півтора раза порівняно з лампами колишніх поколінь, ресурс — відразу вдвічі, знизилася тепловіддача, та ще й сама лампа стала набагато компактнішою! Галогенні лампи досі залишаються «золотим стандартом» у галузі автомобільної світлотехніки.
Приблизно в ті самі роки стали виробляти автомобілі з фарами прямокутної форми. Потім, із впровадженням технологій комп’ютерного моделювання, конструктори отримали можливість створювати комбіновані рефлектори складної форми: з розподілом на сегменти, кожен з яких по-різному фокусує світловий пучок.
У 1993 році Opel вперше застосував на масовому автомобілі (модель Omega) пластиковий полікарбонатний розсіювач. Це поліпшило світлопропускання фари і радикально знизило її загальну масу: майже на кілограм.
Наприкінці 90-х — на початку 2 000-х почалося широке застосування так званих поворотних фар, світловий пучок в яких спрямовувався вправо/вліво слідом за відповідним поворотом рульового колеса. Перші експерименти в цьому напрямі почалися практично одразу після винаходу електричних фар. Однак незабаром потрапили ледь не під законодавчу заборону: технології того часу не давали змоги змінювати напрямок світлового потоку так швидко, як це було необхідно під час руху автомобіля.
Довести ідею до розуму однією з перших змогла компанія Citroen за технічної підтримки вже згаданої фірми Cibie. Перші поворотні фари дальнього світла з’явилися в 1968 році на легендарній моделі DS.
До речі, сьогодні функція освітлення траєкторії руху в повороті аж ніяк не завжди реалізується завдяки прожектору, що повертається. На недорогих машинах це завдання покладається на додаткові бічні лампочки або «протитуманки».
Утім, навіть найбільш «просунутий» варіант поворотного світла — комбінований, за якого на малих швидкостях вмикаються бічні лампи, а на високих — прожектори, що повертаються, — перестав бути долею моделей класу «Люкс». Такі фари доступні і на автомобілях гольф-класу. Хоча опція ця — аж ніяк не дешева…
Нині ж ми спостерігаємо, по суті справи, занепад «кар’єри» лампи розжарювання як основного джерела світла в автомобільних фарах. Ефектну крапку в ній покликані поставити газорозрядні лампи. Навіть у найпростішому варіанті використання ксенону — як заповнювача колби лампи розжарювання — ефективність освітлення істотно зростає, а світловий потік наближається за спектром до сонячного випромінювання.
Максимальної ж ефективності роботи традиційних фар можна домогтися під час використання ксенонових газорозрядних ламп, у яких світиться не вольфрамова нитка, а сам газ під час подачі високої напруги. «Ксенон» споживає значно менше енергії, світить удвічі яскравіше, ніж звичайні “галогенок”, а служить при цьому набагато довше за рахунок принципової відсутності крихкої нитки.
«Безлампове» майбутнє
Але, хоч би якими ефективними були ксенонові лампи, — майбутнє, на думку фахівців, за фарами на основі світлодіодів. Інженери Philips, наприклад, заявляють, що вже найближчим часом такі фари витіснять не тільки «ксенон», а й галогенові лампи.
Фото: компанія Hella
Світлодіоди споживають менше енергії, ніж традиційні лампи, а служать чи не на порядок довше. Але головне — будова світлодіодних фар простіша, ніж ксенонових, а крім того, у них практично відсутня характерна для «ксенону» інерція під час увімкнення.
Першими серійними автомобілями з оптикою на світлодіодах були, як водиться, люксові моделі. У 1992 році BMW 3-Series Cabrio отримав центральний світлодіодний стоп-сигнал, на початку 2000-х на Audi A8 W12 з’явилися світлодіодні денні ходові вогні. А на Lexus LS 600h 2008 року передні блок-фари вперше у світі стали повністю світлодіодними.
Ну а сьогодні такі системи головного освітлення вже не є екзотикою. Повністю світлодіодні фари (щоправда, поки що тільки як опцію) отримав, наприклад Seat Leon нового покоління.
Здається, мине зовсім небагато часу — і подібні фари будуть настільки ж звичними на масових авто, як і сьогоднішні «галогенки»…
Ще один «стандарт майбутнього», про який не можна не сказати: на концептах німецьких виробників — Audi і BMW — вже використовуються лазерні фари.
І якщо Audi зі слів виконавчого директора Руперта Штадлера має намір оснащувати лазерною оптикою серійні моделі, але не називає жодних конкретних дат, то в BMW вже пропонують лазерні фари як опцію для спортивного гібрида i8, серійний випуск якого призначено на 2014 рік.
У січні поточного року на виставці споживчої електроніки CES у Лас-Вегасі під час демонстрації концепт-кара Audi Sport quattro, оснащеного інноваційними фарами, компанія виробник розповіла про відмінні риси лазерних діодів від традиційних, згадавши дальність освітлення — фантастичні 500 метрів!
Економічність, компактність і могутня інтенсивність світла — ось безумовні козирі лазерної оптики. Звісно, ніхто не світитиме лазером в очі зустрічному потоку, тим паче що рішення, як зробити роботу таких елементів безпечною, вже є. Зустрічаємо майбутнє!
