Історія автомобільних фар: з чого починалося автосвітло і яким воно стало сьогодні

Автомобільні фари пройшли довгий еволюційний шлях. За цей час якість освітлення покращилася в десятки, а можливо навіть в сотні разів. Ми вирішили коротко згадати історію та поговорити про прогрес автосвітла. Розповідаємо, якими були конструкції світлових приладів, чому автомобільні фари так складно влаштовані та які фари краще світять зараз.

З чого починалося автосвітло

Перші фари (якщо їх, звісно, ​​можна назвати) фактично повторювали домашні світильники. У них також горів ґніт, змочений гасом. Дорогу освітлювати ці пристрої не могли, проте хоча б позначали транспорт у темний час доби. Трохи пізніше на зміну ґнітам прийшли ацетиленові пальники. Їх доводилося періодично заправляти карбідом кальцію і водою (щоб отримати цей ацетилен). Складно, клопітно, зате якість освітлення зросла.

Електричні фари

Приблизно в 1910-х роках з'явилися вже електричні фари — зрозуміло, на дорогих автомобілях на кшталт Rolls-Royce Silver Ghost. Освітлювати дорогу такі прилади стали набагато краще. Хоча самі лампочки тоді були недосконалими і слабкими, а інженери намагалися максимально використовувати їхнє світло. Саме тому фари початку ХХ століття були такими величезними.

Більш-менш високої ефективності досягли, але прогрес приніс іншу проблему. Яскраві фари сліпили водіїв зустрічного транспорту, через що страждала безпека руху. Своє рішення запропонували інженери Bosch: вони випустили лампу із двома спіралями, які можна було включати незалежно. Сьогодні такі нікого не здивують, але для 1919 року це була інновація.

Так з'явилася можливість використовувати ближнє та дальнє світло. А в середині ХХ століття народилася ще одна ідея: зробити асиметричний пучок світла. Оскільки зустрічний транспорт рухається ліворуч від автомобіля, пучок «урізали» з цього боку — точніше, спрямували його сильніше вниз. А праворуч, де знаходиться узбіччя, дозволили фарам світити далі. Новатором стала французька фірма Cibie, яка розробила прототип таких фар. У підсумку вони стали стандартом у Європі, але в Америці ще довго автомобілі висвітлювали дорогу симетрично.

Галогенові лампи

Коли проблеми з засліпленням вирішилися, почали шукати способи зробити світло яскравішим, і водночас – збільшити термін служби лампи. У 1962 році компанія Hella випустила перші галогенові лампи – в них порожнина колби була заповнена газоподібними сполуками йоду або брому. Вони знижували інтенсивність випаровування вольфраму з нитки, але це дозволило без втрати ресурсу нагрівати її сильніше, а отже, і світила така лампа яскравіше. У підсумку «галоген» служив приблизно вдвічі довше і приблизно в 1,5 рази зросла світловіддача.

Ксенонові лампи

Але швидкості автомобілів зростали, і освітлювати дорогу потрібно було ще краще. Прагнучи підвищити безпеку руху, у 1990-х компанія Philips створила нову лампу. У ній взагалі не було класичної спіралі: світло випромінювала високовольтна дуга між двома електродами, поміщеними в газове середовище. Цим газом був ксенон — їм заповнювали колби ламп, і він став  загальним ім'ям для такого світла.

«Ксенон» вигравав у звичайних галогенових ламп практично за всіма параметрами. По-перше, його світло було ближче до природного денного, а ось у галогенових є зміщення до теплих відтінків. По-друге, він набагато яскравіший. По-третє, відсутність такого ненадійного елемента, як нитка, яка боїться вібрацій і сильних прискорень, а ще сильно нагріває все навколо себе, найкраще позначилося на ресурсі фар — він також значно виріс.

Але ксенонова лампа має й один, дуже істотний недолік: розмір дуги більше, ніж спіралі. Ба більше, денне світло при відображенні або проходженні через скло розсіюється сильніше за жовтий галогеновий. Через це ксеноновий пучок набагато складніше сфокусувати і направити в потрібний бік — на узбіччя, а не на зустрічну смугу.

Особливо очевидним це стало, коли власники старих автомобілів кинулися змінювати галогенові лампи на ксенонові у своїх фарах, на них не розрахованих. Такий «ксенон» дуже сліпив зустрічних водіїв. Через деякий час влада перейнялася цією проблемою і стала жорстко штрафувати за самостійне встановлення ксенонових ламп. Тож питання, які лампи краще поставити у фари, навіть не стоїть — лише ті, що передбачені конструкцією.

А автовиробникам та їхнім постачальникам, щоб «поховати» ксенонове світло, довелося йти на всілякі хитрощі: розробляти фари нового типу з фокусною лінзою та екранами, впроваджувати автоматичні коректори світла та ефективні фароочисники (бруд на склі розсіює ксенонове світло сильніше, ніж галогенове).

Світлодіодні фари

На початку XXI століття дедалі більшого поширення почали набувати світлодіоди. Вони повільно, але чітко витісняють традиційні джерела світла — насамперед через свою ефективність (економічність) та довговічність. Не дивно, що LED-світло з'явилося і в автомобільній світлотехніці.

Світлодіоди могли забезпечити як мінімум той самий рівень освітленості, водночас не вимагали використання складних блоків розпалювання як ксенонові лампи. Ресурс наблизився до терміну служби автомобіля, а енергоспоживання знизилося.

Як і все нове, світлодіодні фари почали з'являтися спочатку на преміум-моделях. Але дуже швидко справа дійшла і до масового сегменту — сьогодні світлодіоди фактично витіснили з автомобілів і ксенон, і лампи розжарювання. Хоча й мають свої недоліки. Насамперед вони вимогливі до температури (при перегріві світлодіод «деградує», тобто втрачає яскравість), тому потужні джерела світла у фарах вимагають хорошого охолодження. Та й розмір у світлодіода, який можна порівняти за яскравістю з ксеноновою дугою, теж немаленький. Але тут у інженерів знайшовся вихід: замість одного великого використати багато маленьких джерел.

Матричні фари

А потім розробникам світлотехніки спала на думку відмінна ідея: кожен із численних світлодіодів може висвітлювати свою ділянку дороги, а включати та вимикати їх можна незалежно один від одного. Так з'явилися матричні фари. Від звичайних світлодіодних вони відрізняються прогресивною системою керування.

Камера, встановлена ​​на вітровому склі автомобіля, стежить за дорожньою обстановкою та визначає наявність інших учасників руху: наприклад, зустрічного транспорту або попутного, який ви наздогнали. Керуючий фарами комп'ютер розуміє, які світлодіоди відповідальні за освітлення ділянки зі стороннім транспортом, і вимикає їх, зберігаючи світло на вільних ділянках. Таким чином, водій чудово бачить дорогу, але не сліпить інших.

Лазерні фари

Найбільш просунутим сьогодні типом головної оптики можна назвати лазерні фари. Але лазерні промені з них не виходять. Вони спрямовані всередину фари, на дзеркало з шаром люмінофора – спеціальної речовини, яка при взаємодії з лазером починає випускати світло. Тому саме дзеркало вважається у лазерній фарі джерелом випромінювання.

 Що дає застосування лазера у фарах? Насамперед збільшилася дистанція, яку може освітлювати автомобіль, — вона перевищила півкілометра. І сьогодні це найяскравіші фари. Причому світло можна зібрати у вузький пучок, тому «лазери» – ідеальне дальнє світло. Бонусом знизилося енергоспоживання та зменшилися розміри фари порівняно з будь-якими іншими типами. Головний недолік — величезна ціна. Наприклад, зараз одна оригінальна лазерна фара (нова) для BMW X5 коштує мінімум 3 тисячі доларів.

Не всі фари однакові

До речі, світло фар залежить не тільки від їхнього типу. Тобто навіть галогенові фари для однієї моделі можуть світити по-різному. Причина — у відмінностях стандартів світлорозподілу та яскравості для різних країн.

Європейський стандарт передбачає асиметричну пляму світлорозподілу. Якщо посвітити такою фарою на вертикальну поверхню, буде помітно, що правий бік пучка світить вище, а лівий – нижче. Така геометрія має практичне значення: саме на узбіччі (тобто праворуч при правосторонньому русі) з'являються перешкоди та пішоходи, там же розташовані дорожні знаки. А ось зліва — зустрічний транспорт, водіїв якого засліплювати не можна.

В американському стандарті пучок симетричний. Фари світять на однакову відстань, спрямовуючи основну частину світла прямо перед автомобілем, а межа світлового пучка розмита.

Як відрізнити фари європейського та американського стандарту? Перші мають маркування у вигляді літери «Е» в кружечку, другі — напис «DOT» та «SAE». Але чому американці так легковажно ставляться до проблеми засліплення водіїв?

Справа в американській організації дорожнього руху. Наприклад, у США набагато ліберальніше ставляться до місця встановлення дорожніх знаків — зовсім необов'язково, що табличка буде на правому узбіччі. А його теж треба освітлювати. На противагу «симетрії» заокеанські стандарти жорсткіше обмежують яскравість фар – світло американських машин традиційно вважається «темнішим».

Втім, це справедливо для рефлекторної оптики, яка все рідше використовується у сучасних автомобілях. Діодні та матричні фари дозволяють точно керувати світловим пучком і без будь-яких стандартів, тому проблема поступово зникає сама собою.

Варто згадати і про фари автомобілів з правим розташуванням керма. На вигляд вони схожі на європейські аналоги, але узбіччя для таких машин знаходиться зліва, тому і асиметричний пучок виглядає фактично дзеркальним відображенням звичного нам. Нашими дорогами їздити з такими фарами просто небезпечно. Хоча і тут прогрес не стоїть на місці: у багатьох сучасних автомобілях переключити діодне світло на потрібний бік дороги можна буквально декількома кліками на борткомп'ютері.

Отже, якщо коротко:

• За роки розвитку автомобілів їхні фари пройшли довгий шлях від гасових ламп до високотехнологічних пристроїв із вбудованими лазерами та комп'ютерним керуванням.
• При створенні фар інженери-світлотехніки змушені вирішувати два протилежні завдання: якомога яскравіше освітлити дорогу і щонайменше засліплювати водіїв зустрічних машин.
• Ба більше, яскравість автомобільного світла та його розподіл на дорозі регулюються державними стандартами. Ці правила у різних країнах відрізняються один від одного.
• Технологія головного світла автомобіля серйозно залежить від ціни. Бюджетні моделі і сьогодні ще випускаються з галогеном, який потрібно налаштовувати вручну. З іншого боку, вони і коштують значно менше, ніж пара лазерних фар люксової машини.

Придбати автомобільні фари можна в АвтоНова-Д.

Більше цікавого контенту в Telegram-каналі АвтоНова-Д!