НВ последние десять лет в светотехнике автомобилей произошли кардинальные изменения. Они вызваны как стремлением повысить безопасность, так и веяниями автомобильной моды. О том, как справляются создатели светотехники с возрастающими к ней требованиями, мы узнали в одном из технических центров компании Valeo.

По пути в отдел проектирования фар у нас возник извечный вопрос: что первично – форма или содержание, то есть кто диктует условия при создании автомобильной оптики. Оказывается, все просто – инженеры работают в очень жестких рамках, которые устанавливают автомобильные дизайнеры. Именно они определяют геометрические размеры и желаемый дизайн блок-фары.

В XXI веке первый этап проектирования осуществляется, естественно, в виртуальном пространстве. Отражатели (рефлекторы) фар моделируют с помощью двух мощных компьютеров со специальными программами. Одна помогает инженерам создать геометрию рефлектора с учетом дизайнерских ограничений, а с помощью второй – так называемого оптического симулятора (имитатора), проверяются плотность и распределение светового потока, который формирует спроектированный рефлектор. Симулятор представляет собой компьютер со специальной программой, которая имитирует работу фары в гараже длиной 25 м. К компьютеру подключены большой монитор и дублирующий его огромный экран (диагональ – несколько метров). Все стены виртуального «гаража» окрашены в черный цвет, что позволяет точнее определять, насколько хорошо поток света освещает различные зоны. Кроме того, программа позволяет показать форму светового пятна сверху, что очень важно. Инженеры анализируют, насколько равномерно распределяется свет. Если обнаруживаются недостатки – плохо освещается та или иная зона, рефлектор продолжают совершенствовать. Делается это все очень быстро. В реальном времени инженер изменяет геометрию рефлектора в определенных зонах и уже через считанные минуты проверяет, как изменилось качество освещения. Такая технология проектирования фар в 90% случаев исключает доработку рефлектора после испытаний макета оптики.

По утверждению создателей светооптики, самые большие трудности связаны с тем, что дизайнеры оставляют для фар очень мало места, да еще и придают им причудливую форму. Несмотря на помощь интеллектуальной электроники, вычислить оптимальную геометрию рефлектора при этом очень сложно.

Проверка на прочность

После испытаний спроектированной блок-фары в виртуальном пространстве ее делают «в натуре» и подвергают многочисленным проверкам. Например, производятся ресурсные испытания в разных условиях – от 50-градусной жары до 30-градусного мороза, при сухом и влажном воздухе. Во время такой проверки модуля фары с управляемым световым потоком AFS ее привод работает в течение нескольких часов. Кстати, эти испытания проводятся и для оптики без какой-либо механики. Устойчивость блок-фары к ударным нагрузкам проверяют на специальном вибростенде, а ее герметичность – в «дождевой» камере.

Для проверки температурного режима отражателя и стекла новой фары ее устанавливают на стенд с инфракрасной камерой, которая фиксирует температуру изучаемой поверхности. Делается это для обнаружения зон перегрева. Если температура в них превышает 160 градусов по Цельсию, велика вероятность появления трещин при попадании на стекло (стеклопластик) холодной воды. В этом случае оптику еще раз отправляют на доработку, после чего производятся повторные испытания.

Справка

Подразделение концерна Valeo по разработке и созданию элементов освещения автомобиля включает в себя 13 технических центров, в которых работают около 10 тысяч человек. Суммарный оборот подразделения – около 2 млрд. евро ежегодно. 
 
Катакомбы Valeo

Нам предложили побывать и в подземелье научно-исследовательского центра. Здесь находится испытательный полигон для светотехники – тоннель длиной около 200 м и шириной около 20 м. Покрытие пола – асфальтобетон, на который нанесена обычная дорожная разметка. Посередине «дистанции» находятся механизмы, которые размещают на дороге макеты пешеходов. Тоннель оснащен гидросистемой, которая способна имитировать не только дождь, но и туман. А чтобы максимально приблизить условия теста к реальным, оптику устанавливают непосредственно на автомобиле.

Согласно европейской статистике, несмотря на то, что на вождение ночью приходится лишь 10% времени, в темное время суток происходит 33% всех аварий, причем 47% из них – со смертельным исходом. 
 
Во время нашей экскурсии в подземелье тестировали систему ночного видения, которая уже устанавливается на некоторые модели, выпускаемые для американского и японского рынков. В Европе внедрение данных систем пока готовится на законодательном уровне.

Универсальный ксенон

Последние 3-4 года ксеноновые лампы активно вытесняют галогенные. Еще несколько лет назад получить из одного ксенонового излучателя и ближний, и дальний свет было невозможно. Это стало реальным благодаря новой конструкции оптики Bi-Xenon, которая имеет специальную шторку, перекрывающую в режиме ближнего света часть рефлектора. В режиме дальнего света шторка открывается, и свет отражается от всей рабочей поверхности рефлектора. 
 
Зачем ксенону омыватель 

 Ксеноновый свет очень легко рассеивается в слое грязи, которая накапливается на стекле фары. В результате качество освещения дороги заметно снижается, кроме того, свет фары начинает больше слепить водителей встречных машин. Именно поэтому, согласно европейским требованиям, все ксеноновые фары должны оснащаться системами очистки стекла. 
 
«Умный» свет

На криволинейной траектории AFS позволяет гораздо лучше оценивать дорожную обстановку.

Система адаптивного, или «интеллектуального», света AFS включает в себя две подсистемы DBL и FBL. Первая обеспечивает поворот ксеноновой фары типа Bi-Xenon в горизонтальной плоскости на угол до 15 градусов. Работает она как с ближним светом, так и с дальним. DBL активизируется на средних и больших скоростях, когда автомобиль движется по кривой. Водитель при таком освещении хорошо видит те участки дороги, которые обычные фары в повороте осветить не могут. FBL – подсистема с фиксированным фонарем, оснащенным галогенной лампой. Ее луч направлен в горизонтальной плоскости под углом 45 градусов к продольной оси автомобиля. FBL вступает в работу на малых скоростях при повороте руля на перекрестках и маневрировании при парковке. 
 
Яркость и опасность

Для BMW 6-й серии инженеры Valeo разработали стоп-сигналы, яркость которых зависит от интенсивности торможения. При нормальном, плавном торможении в каждом фонаре срабатывают 15 светодиодов, то есть стоп-сигнал светит в обычном режиме. При экстренном торможении в работу вступают пять дополнительных диодов, и стоп-сигнал загорается значительно ярче. При этом водители едущих сзади машин быстрее реагируют на изменение обстановки.
 
Армейские технологии

При большой интенсивности дорожного движения в ночное время суток уменьшается возможность езды с дальним светом. Соответственно, водителям во избежание ДТП приходится существенно снижать скорость движения. Для решения данной проблемы инженеры Valeo разработали и испытывают систему активной инфракрасной подсветки, точнее – ночного видения. Как утверждают ее создатели, новый продукт обеспечивает такую же видимость, как и фары дальнего света – до 200 м, но при этом не ослепляет водителей встречных автомобилей. Система состоит из трех основных элементов – бифункционального, (двухрежимного) модуля фары, инфракрасной камеры и электронного «мозга», который обрабатывает сигналы, преобразовывает их и передает в реальном времени на специальный экран, интегрированный в нижнюю часть лобового стекла.

Модуль фары с галогенной лампой является источником как видимого спектра света, так и невидимого инфракрасного. Камера, чувствительная к инфракрасному излучению, интегрирована в салонное зеркало заднего вида. Это позволяет обнаружить на дороге даже те препятствия, которые остаются невидимыми при работе ксеноновых фар.
 
Эра светодиоднов

Разработка светодиодных фонарей и фар – наиболее прогрессивное и интенсивно развивающееся направление: почти каждый месяц создается новое поколение светодиодов. Столь стремительное развитие вызвано желанием автопроизводителей полностью перейти от ламп накаливания на светодиоды. Зачем это нужно?

Использование светодиодов в светотехнике автомобиля позволит:

 - на 0,2 секунды ускорить срабатывание фонарей по сравнению с лампами накаливания, что очень важно для стоп-сигналов);
 -  сделать конструкцию более компактной – толщина фонарей может составить всего несколько сантиметров и при этом они могут быть различной формы (в угоду постоянно ужесточающимся требованиям дизайнеров);
 - в пять раз снизить расход электрической энергии, что очень важно для современного автомобиля;

В настоящее время светодиоды все чаще применяются в задних фонарях, однако через три-четыре года их начнут использовать и в передней оптике. Изначально светодиоды не излучали необходимое количество света, поэтому для каждой функции, например, заднего фонаря, их устанавливали по несколько десятков штук. А так как эти источники света постоянно совершенствуются, потребность в использовании большого количества светодиодов снижается. В компании Valeo разработали несколько технологий, которые для одних и тех же целей предусматривают использование разного количества светодиодов: CHMSL – от 12 до 16, LED CHMSL – 4, LED – запатентованная Valeo технология одиночного электролюминесцентного диода. По прогнозам специалистов, последняя разработка позволит использовать по одному светодиоду для ближнего и дальнего света.