Лазерная головная оптика — как работает, куда устанавливается, машину с такими фарами и можно ли поставить их на свою

Развитие оптики для автомобилей не стоит на месте. В первом десятилетии двадцать первого века водителей поражали фары на светодиодах (LED), но сейчас произошло новое событие — специалисты создали лазерные фары.

Ведущие автомобильные производители пытаются сделать фары головного света в машинах эффективнее. Сами источники света, разумеется, производят компании в сфере электроники — такие как Philips, Valeo, Bosch, Osram, Hella и другие. Эти специалисты даже выделяют специальное направление, которое отвечает за лазерные технологии. Производители автомобилей и фар сотрудничают, для того чтобы создать более яркие источники света с большой дальностью работы, привычной человеческому глазу цветовой температурой и другими преимуществами, которые вносит эта система в индустрию.

История разработки лазерных фар и их место на современном рынке

Впервые идея и возможность создания нового типа освещения для автомобилей появилась в 2011 году. В тот момент BMW презентовали концептуальную на то время модель под названием i8. Машина была оснащена головной оптикой с лазерной системой. Через 3 года спорткар вышел в серийное производство — гибридный двигатель и новая система фар. Модель продаётся с 2014 года, а баварский производитель активно работает над тем, чтобы установить лазерные фары в другие, в том числе более дешёвые автомобили.

Другая компания, которая разрабатывает новую систему освещения и устанавливает её в свои модели — Audi. Первыми автомобилями с лазерным освещением стали R18 E-tron Quattro и концепт-кар Sport Quattro Laserlight с соответствующим названием. Первая модель Audi с новыми фарами доступна уже с 2011 года. Её осветители активируются только при скорости выше 60 километров в час. Такое устройство нужно для того, чтобы не ослеплять других водителей и пешеходов в городе — фары будут работать только на шоссе или за городом. В остальное время дорога будет освещаться обычными светодиодными фонарями. Каждая лазерная фара оснащается четырьмя мощными диодами с шириной светового потока 300 микрометров. Система создаёт синий луч длиной волны 450 нанометров, который преобразуется в белый свет с цветовой температурой 5500 кельвинов. Такой поток больше всего похож на натуральный солнечный, поэтому не заставляет глаза уставать в дороге. Дальность свечения составляет 500 метров.

Впервые лазерные фары на Audi были опробованы на практике именно на гоночном болиде R18 E-tron Quattro. Автомобиль участвует в заездах на выносливость. Лазерная система была создана компанией Osram — подразделением Special Lightning Division. Ауди не смутило то, что дорогостоящее освещение добавляло солидную сумму к стоимости R18 E-tron Quattro — на момент 2016 года автомобиль доступен к покупке. Производители решили, что преимущества, которые получит не только водитель, но и другие участники движения, стоят этих средств. При этом автомобиль оснащается лазерными фарами только сзади (изначальная особенность модели).

Кроме того, в 2014 вышла Audi под названием R8 LMX. Это ограниченная линейка спорт-купе, выпущенная в количестве 99 автомобилей.

Первым серийным автомобилем для повседневного использования, на который устанавливаются лазерные фары, стал BMW i8. На момент 2016 года стоимость этой модели — более 10 миллионов рублей. Компания утверждает, что эта технология даёт луч света длиной примерно 600 метров, а её энергоэффективность на 30% выше чем у светодиодных систем.

Также недавно были подтверждены слухи о том, что БМВ будут выпускать мотоциклы с лазерными световыми установками. На них будут устанавливаться фары, которые выпускаются с 2011 года. Первым мотоциклом с таким оснащением стал люксовый K1600GLT CES. Последняя аббревиатура в названии означает Consumer Electronics Show — это выставка электронных технологий, где и была презентована модель.

BMW считают, что лазерная технология оптики — будущее автомобилестроения. Инженеры компании подготовили несколько прототипов на основе мощных световых систем.

Устройство и принцип работы лазерных фар

Впервые на автомобиль такая система освещения была установлена в 2011 году. Эта машина — BMW i8. Спорткар оснащается двенадцатью синими лазерными лучами — по три в каждой из секций фар.

В основе технологии лежит принцип рассеивания, которое, в свою очередь, достигается благодаря применению специального химического вещества — им заполнена полость фары — жёлтого фосфора. Технически, лазер используется только в качестве источника света — если бы он был основой системы и не рассеивался, осветитель выдавал бы концентрированный луч. Именно благодаря распределению волны устройство можно использовать в качестве осветительного. Такие фары с лазерным генератором не слепят других участников движения и пешеходов, а отлично выполняют свою функцию. Например, в технологии от компании BMW заметно, что источники создают синий луч, проходящий через кубический элемент, который наполнен фосфором. Почти мгновенно свет превращается в яркое рассеянное излучение белого света — такие фары в несколько раз интенсивнее остальных при равном потреблении энергии. Эффективность достигается благодаря отражателю со специальной конструкцией, который концентрирует примерно 99,95% потока в нужном направлении — на дороге перед автомобилем.

Лазеры известны особенностью слепить людей или даже наносить вред различным поверхностям своим направленным лучом — это вызывает большое количество споров и сомнений в такой технологии при использовании в фарах. Но такое освещение не приносит вреда, так как концентрированный поток используется только для «розжига» — на дорогу падает только рассеянный через жёлтый фосфор поток. Таким образом, лазерные фары полностью безопасны и безвредны. Они не провоцируют травм, ослепления или вреда. На тот случай, если автомобиль попадёт в аварию, а его оптические приборы будут разрушены, лазерная система автоматически отключится — нет шанса, что лучи будут светить нерассеянными, а значит, что установка никому не навредит.

Головная оптика всё того же BMW i8 работает таким образом: две фары состоят из двух элементов по три лазера каждая, а лучи, в свою очередь, попадают на небольшие зеркала, после чего перенаправляются на линзу. Под воздействием жёлтого фосфора синий поток превращается в белый с температурой примерно 5500 кельвинов — это самый приближенный к натуральному свету результат, которого удалось добиться инженерам. Такая цветовая температура позволяет лазерным фарам не напрягать глаза водителя и других участников своим светом. После отражения свет перенаправляется на 180 градусов относительно источника и попадает на дорогу в рассеянном виде. Такая конфигурация — лишь одна из множества допустимых, так что вариантов устройства лазерных фар на самом деле очень много. Также почти не ограничена и допустимая форма элементов оптики — дизайнеры и инженеры могут составлять конфигурации почти любого размера и вида.

Полная мощность этих фар такова, что максимально возможный излучаемый свет в тысячу раз интенсивнее того, что производит диодная система. Но лазерные источники используются только вполсилы — это нужно для экономии энергии, так как расход электричества автомобилем очень высокий. При этом заявленный срок службы фар нового поколения такой же, как у LED — 10000 часов.

Преимущества лазерных источников освещения в автомобилях

Сравнивая эту современную технологию с уже известными — лампами накаливания, галогенными, ксеноном и LED (диодными), — можно выделить ряд отличий. Лазерные автомобильные осветители имеют несколько преимуществ, которые вытекают из свойств системы: когерентность, монохромность, интенсивность излучения и других. Плюсы перед «обычными» лампами:

• Лазерный источник формирует концентрированный пучок света, который почти не расширяется (не рассеивается) — это позволяет управлять лучом и освещать конкретные зоны.
• Сила света такого луча в 10 раз больше чем у галогенных, ксеноновых и диодных источников. Дальность излучения лазерной оптики составляет примерно 600 метров, тогда как «обычной» — не более 300, а чаще и вовсе 200 метров. При этом на коротких дистанциях (на которых работает ближний свет — 60–85 метров перед машиной) система не слепит — лучи строго нацелены и при появлении человека вблизи отключается освещение вблизи перед машиной. Деактивируются именно «нужные» элементы, в зоне действия которых находится объект.

• Лазерная установка потребляет на 30% меньше энергии, вырабатывая аналогичное количество света.
• Эти фары — самые компактные из всех доступных на момент 2016 года. Излучающая поверхность луча в 100 раз меньше обычного диода. При схожей отдаче света лазер требует отражатель диаметром 30 миллиметров, тогда как ксенон и галоген — 70 и 120 соответственно. Эта особенность позволяет делать современные фары компактными, при этом не теряя эффективности. На BMW i8 отражатель уменьшился с 9 до менее чем 3 сантиметров — пока что дизайнеры и инженеры не собираются делать размер ещё меньше, но такая возможность есть.

Таким образом, головной лазерный свет всегда работает в совокупности со сложной и функциональной электронной системой. Устройство позволяет отключать часть излучения фары в зависимости от того, есть ли в её «поле зрения» объект, как далеко и где он находится. Лазерная система делает свет более безопасным и комфортабельным для всех участников движения и пешеходов.

Можно ли купить и установить лазерные фары на свой автомобиль

Несмотря на высокую стоимость производства, а следовательно, и продажи, такая система оптики вызвала интерес у множества автолюбителей. К сожалению, в 2016 году лазерная оптика (головная или для габаритных огней) не продаётся. Несмотря на то что в сфере несколько лет работают некоторые компании мирового масштаба, получить такую систему можно только при покупке одного из нескольких автомобилей, которые комплектуются таким освещением, вышедших на данный момент.

Машины с лазерными фарами

На данный момент существует всего 6 автомобилей с такой системой освещения. При этом большая часть является прототипами или имеет ограниченный тираж.

BMW i8

Эта модель — первый гибридный суперкар от компании, а также первый автомобиль с лазерными фарами, запущенный в массовые производство и продажу. Серийная версия была презентована осенью 2013 года на автосалоне во Франкфурте. При этом концепт i8 был показан автолюбителям ещё в 2009 году. BMW утверждают, что этот суперкар — революционная модель в автопроме: сразу для компании, этого класса машин и сферы оптики для машин. БМВ первыми поставили автомобиль с лазерными фарами на поток, чем заняли место в истории индустрии. Модель стоит более 10000000 рублей.

Дизайн i8 очень необычный — футуристическая внешность, которая досталась реальной модели от концепта, выделяет автомобиль даже среди «одноклассников». Кузов имеет плавные изгибы и линии. Как и у всех моделей BMW, у i8 практичные и эргономичные внешность и интерьер. Коэффициент аэродинамического сопротивления кузова — 0,26.

Гибридная система автомобиля состоит из 1,5-литрового бензинового и двух электрических (один нужен только для старта) двигателей общей мощностью 362 л. с. Максимальная скорость — 120 км/ч только на электроэнергии и 250 км/ч в смешанном режиме. Разгон до сотни занимает 4,4 секунды. I8 имеет роботизированную КПП с 6 ступенями.

Audi R18 E-tron Quattro

Эта гоночная модель — продолжение классической линейки Ауди, которая была запущена в 1980 году, и следующее за R15 TDI поколение. По сравнению с прошлой моделью R18 E-tron имеет ряд особенностей. В первую очередь это лазерная оптика сзади. Фары заполнены жёлтым фосфором и работают по такой же системе, как и на других автомобилях. Головная оптика R18 E-tron Quattro по-прежнему состоит из светодиодных источников.

Двигатель в новой модели — V6 TDI с электрическим турбированием, который также получил улучшенные системы аккумулирования и переработки тепла выхлопа в энергию для машины. В процессе разработки R18 инженеры отказались от второго такого устройства, так как оно не увеличило эффективность.

Аэродинамичность новой Ауди значительно возросла. Причиной тому стал уменьшенный на 10 сантиметров в ширину корпус. Монокок автомобиля сделали ещё более прочным с помощью дополнительного материала. Были также добавлены подвеска для колёс и защита на случай столкновения.

Что касается лазерных фар — Ауди заявила, что эта система является новой вехой в развитии заезда Ле-Мана. Таким образом, в компании уверены, что эти фары сделают условия гонок лучше.

Audi Quattro Sport Laserlight

Линейка Quattro — гоночные и дорожные машины, которые выпускает немецкая компания Ауди. Первая модель серии появилась в 1980 году — она выпускалась до 1991. Идея для линейки была дана в 1977 году инженером самой компании.

Концепт Audi Quattro Sport — предшественник вариации Laserlight, которая на этой версии и основана — вышел в 2013 году и был представлен во Франкфурте в честь 30-летия линейки. Модель получила новые рёбра жёсткости, а также квадратные фары с диодными источниками света. Кроме того, Quattro Sport оснащается спойлером под стеклом заднего вида, прямоугольными огнями на «хвосте» машины, 21-дюймовыми дисками и керамико-карбоновыми тормозами. В салоне предшественника Laserlight можно найти многофункциональное спортивное рулевое колесо, 2 трёхмерных дисплея и кондиционер. Крылья и двери автомобиля сделаны из алюминия, а крыша и остальной корпус — из полимера.

Передняя ось Quattro Sport имеет по 5 поддерживающих элементов на каждое колесо, а задняя оснащена контролируемой связью в виде трапеции. Модель оснащается 4-литровым топливным двигателем и электромотором мощностью 552 и 148 лошадиных сил соответственно. Машина разгоняется до сотни за 3,7 секунды и имеет предел 305 км/ч.

Версия Laserlight, которая основана на «обычной» Quattro Sport, отличается именно особым устройством передних фар. При этом ближний свет обеспечивается диодами.

Audi R8 LMX

Эта модель — ответ BMW на запуск автомобиля с лазерными фарами в серийное производство. Audi R18 E-tron Quattro и Quattro Sport Laserlight являются гоночными прототипами, а R8 LMX вышла в тираж (правда, всего в 99 экземплярах). Автомобиль призван нести свет в массы, причём в прямом смысле, ведь его система освещения — одна из самых интересных особенностей модели.

Именно Audi первыми начали задумываться и работать над тем, чтобы оснастить машину лазерными фарами. Они начали создавать их до BMW, которые, стоит отметить, первыми выпустили эту оптику в общий доступ. Лазерные фары R8 LMX выполнены из следующих элементов: ходовые огни, основные диоды (ближнего света), боковое освещение, вспомогательные источники дальнего света, небольшой лазерный генератор и светодиодная полоса габаритных огней. Устройство фар LMX такое же, как у i8, но элементов у Ауди на 1 больше для каждого сектора — 4 против 3 у БМВ. Так или иначе, свет всех источников сводится в общий пучок и подаётся на специальную плоскость, которая перенаправляет синий свет и «окрашивает» его в более светлый, близкий к белому оттенок.

Лазер включается при наборе скорости и активируется после 60 километров в час. Свет бьёт на 500 метров вперёд — это расстояние намного дальше, чем большинство ровных отрезков дороги без поворотов. Поэтому, возможно, эта система освещения является даже слишком мощной.

Модификация R8 с лазером не является принципиально новой моделью, поэтому имеет компоненты предшественника. Это 5,2-литровый двигатель (правда, форсированный — до 570 л. с. с 550), а также АКПП («механику» устанавливать перестали). Внешне машина также соответствует предшественнику и общей концепции Ауди.

BMW M4

Немецкое купе с современной системой освещения, которое было презентовано в 2015 году. БМВ решила не останавливаться в плане оснащения своих моделей лазерной оптикой и готовит к выпуску новую версию M4 (предшественник вышел в 2013 году). Автомобиль почти не отличается от варианта без современных фар.

Дизайн M4 с лазерными фарами соответствует мотивам всей линейки. Спортивные бамперы и увеличенная колея с колёсами разной ширины под диски 18 дюймов придают автомобилю «мускулистый» вид. В основе M4 используется лёгкий карбон — это нужно для повышения управляемости путём снижения массы машины.

Как и предыдущее поколение — BMW M3 — четвёртое оснащается 3-литровым бензиновым мотором с турбонаддувом. Двигатель обеспечивает мощность в 431 лошадиную силу. Крутящий момент на фоне прошлых версий вырос на 25%. Аналогично на четверть снизился расход топлива. Купе оснащается одной из КПП — механической на 6 ступеней или роботизированной на 7. Шасси автомобиля настроено при участии профессиональных гонщиков, а ходовая часть дополняется электронным дифференциалом и технологией Servotronic для лучшего рулевого управления.

Лазерные фары в этой модели устанавливаются в качестве головной оптики. На фотографиях концепта их излучение имеет синий оттенок, но БМВ утверждает, что свет близок к дневному. Дистанция работы фар — 600 метров.

Volkswagen Golf

Фольксваген — первый и пока что единственный на момент 2016 года производитель, помимо БМВ и Ауди, который стал работать с лазерными фарами. Это восьмое поколение Гольф, для которого дизайнеры создают принципиально новый дизайн. Выход модели ожидается в 2017 году. Лазерные фары, как предполагается, будут устанавливаться только в самую дорогую комплектацию.

Предполагается, что Golf 8 будет построен на базе платформы MQB, которая используется для Skoda Octavia и Seat Leon. Производители могут отказаться от трёхдверной версии, так как она не пользуется популярностью на вышедших поколениях в последние годы. В салоне будет установлена информационная система, которая управляется жестами.

Внешность новой модели будет иметь более агрессивный перед кузова и острые линии. Планируется добавить в передний бампер диодные дневные ходовые огни. Анонс восьмого поколения Фольксваген Гольф произошёл в 2016 году.

Итог

Уже сейчас лазерная система оптики впечатляет своим компактным размером. Эти и другие свойства (яркость, потребление энергии и точность направления луча) будут улучшаться, что позволит делать очень эффективные и удобные источники света. Также развиваются и сопутствующие технологии. Например, система, которая отслеживает объекты в зоне действия и подстраивается таким образом, чтобы не светить на них и не ослеплять людей. Лазерная система имеет преимущества как для владельца автомобиля, так и для других участников движения — водителей и пешеходов.