Виды автомобильной оптики: устройство фар, лазерные, led и линзованные фонари

Дизайн

В первоначальный период применения электрических фар на автомобилях, когда их светотехнические характеристики были еще недостаточно совершенны, стремились увеличивать диаметр отражателя.В дальнейшем совершенствование и улучшение качества оптики фар позволило ограничить их диаметр, что также отвечало и эстетическим, и компоновочным соображениям. Монтаж фар на автомобиле производился на кронштейнах, и они располагались по бокам радиатора. Позже, в связи с изменением формы кузовов и крыльев, прежде всего у легковых автомобилей, широкое распространение получил встроенный монтаж, при котором фары утапливались в крылья автомобиля до ободков, что упрощало конструкцию их корпуса, создавало более обтекаемые поверхности крыльев и капота, и облегчало мойку автомобиля. Встроенный монтаж (с 1945 г.) обусловил дальнейшее уменьшение диаметра светового отверстия фар, который теперь не превышает 180 мм.

Измененяем вид оптики (тюнинг)

Автолюбители часто производят тюнинг фар авто, улучшая внешний вид. Качественно выполненный тюнинг придает машине модный вид и красоту. Если грамотно подобрать аксессуар, внешность десятки меняется основательно .Самый популярный среди автолюбителей — тюнинг передних фар в виде тонирования. Его проводят разнообразными способами, практически не влияющими на яркость и качество освещение дороги. Виды тонировки передних фар:

• Окраска маски передних фар;
• Окраска стекол;
• Тонирование стекла пленкой.

Процесс такой тонировки лучше всего покажет видео. Для тех, кто не хочет самостоятельно покрасить или тонировать фары, есть фары ProSport. Продаются они уже черными либо хромовыми. Надо лишь установить их вместо штатных фар. Только они не могут похвастаться высоким качеством или ярким светом.

3. Эллипсоидный. Излучатель располагается таким образом, чтобы подавать как можно больше света на определенные точки отражателя. Отражатель за счет правильной эллипсоидной формы собирает свет и фокусирует на прозрачную линзу, которая рассеивает их. КПД – 52%.

Устройство фары

Устройство фары автомобиля примерно одно для всех модификаций. Свечение создаётся за счёт трёх сегментов фары.

Источник света

Излучение лампы не направлено прямо, как фонарь, на самом деле, она скорее светит во все стороны, направляя частицы света на следующий сегмент.

Отражатель

Он бывает разной формы, часто это относительно правильный конус, но может быть множество вариаций в зависимости от конфигурации фары и дизайна передней части машины в целом. Обычно это стекло или пластмасса с небольшим напылением алюминия. Как вполне ясно из внутренней формы слова – основная его задача – отражать, весь свет, который на него попадает. При этом отражении он усиливается. Специальные корректоры в свою очередь ограничивают световую зону, направляя луч света. В плане отражения света можно также выделить три основных подтипа:

1. Параболический отражатель. Самый простой, дешёвый и распространённый. Это статичная конструкция, отражающая свет горящей лампы. Такую фару нельзя подкорректировать, яркость, интенсивность, направление света в них статичны.
2. Рефлектор свободной формы (Free Form Reflector). Такой рефлектор разделён на несколько зон (количество их может сильно варьироваться), каждая отражает и направляет свой пучок света. Свет таких фар также статичен, но более отчётлив, меньше светопотеря при рассеивании, значительно меньше вероятность ослепления других водителей или себя.
3. Линзовая оптика. Свет от лампы в этом случае рассеивается и усиливается специальным эллиптическим светоотражателем, но после этого направляется на второй фокус – специальный щиток, вновь собирающий этот свет. От этой перегородки свет снова рассеивается в сторону линзы, та собирает его, где-то обрезая, где-то перенаправляя. Такая оптика максимально исключает чрезмерную светопотерю и ослепление светом. Линзовая оптика дорога, но очень качественна и обеспечивает максимальную безопасность даже в условиях трудной видимости. Главная проблема – вся эта система довольно динамична, в ходе износа или повреждения стабильность линзы может понизиться, могут возникнуть неисправности, светопотери. В таком случае линза требует специфической корректировки в автосалоне.

Принцип работы ксеноновых фар

Рассеиватель

Это внешняя часть фары, также из стекла или специального материала. Видели на фото или киносъёмках огромные белые листы на штативе? Назначение автомобильного рассеивателя схожее. Его задачи – защищать фару от внешнего воздействия, а также рассеивать и направлять её свет. Скажем, противотуманные фары светят скорее не прямо вперёд, а как бы «под ноги», вниз — вперёд. Для этих функций форма рассеивателя может быть разной. Несколько иной метод работы у светодиодных и матричных фар, мы рассмотрим эту специфику чуть позже, когда будем говорить о светодиодах отдельно.

Это функциональное распределение фар, одинаковое для любого транспортного средства. Можно их разделить и по принципу устройства. Научный прогресс не стоит на месте, технологи и проектировщики задаются одним важным вопросом: как обеспечить максимальную безопасность и дальность освещения, при этом нивелируя ослепляющим фактором. Также важны принципиально надёжность фары, прочность, длительный ресурс использования, экологичность, не забываем о дизайне.

Общие сведения о наружном освещении автомобиля

Система освещения современного автомобиля объединяет множество осветительных приборов. Кроме внешнего система также обеспечивает освещение салона, капота и даже багажного отделения (в некоторых автомобилях). Внешние осветительные приборы включают: фары ближнего и дальнего света, расположенные спереди, противотуманные фары, фары-поворотники, габаритные огни, стоп-сигналы и осветители номерного знака.

Передние фары

Фары, расположенные спереди, обеспечивают хорошую видимость дороги в условиях отсутствия естественного или искусственного освещения последней либо его недостаточность. Эти фары также предназначены для того, чтобы водители, приближающиеся по встречной полосе, были в курсе наличия встречного движения. На большинстве современных автомобилей передние фары имеют единую конструкцию, в состав которой входит фара дальнего и ближнего света.

Ближний свет фар является ассиметричным и обеспечивает лучшее освещение по бокам дороги. Дальний свет фар, напротив, обеспечивает лучшее освещении впереди, по ходу движения, но его не рекомендуется использовать при наличии встречного потока, так как такой свет очень яркий и может ослепить других водителей. Более того, использование дальнего света после подачи другими водителями специальных сигналов о просьбе переключить на ближний, считается грубым нарушением ПДД и может привести к ДТП и административной ответственности.

Фары-поворотники

Фары-поворотники нередко встраиваются в конструкцию вместе с фарами ближнего и дальнего света. Они управляются рычагом, находящимся на левой стороне от руля. Этот рычаг, при его перемещении, включает один из поворотников, затем, при повороте рулевого колеса, фиксирует положение характерным щелчком и, после завершения маневра, автоматически возвращается в исходное положение. Фары-поворотники устанавливаются как спереди, так и сзади автомобиля. А у некоторых транспортных средств эти фары имеются и по бокам (как правило, у большегрузных и маршрутных транспортных средств). Некоторые дублирующие фары-поворотники устанавливаются в тыловую часть зеркал заднего вида.

Габаритные и дневные ходовые огни

Габаритные огни представляют информацию о размерах автомобиля другим водителям. Они расположены и в передних и в задних блок-фарах. Огни автоматически включаются при торможении автомобиля, а также когда двигатель автомобиля работает на остановке или стоянке.

Дневные ходовые огни значительно улучшают видимость автомобиля другими участниками движения. Отличаются от габаритных более интенсивным светом.

Противотуманные фары

Противотуманные фары не являются обязательными и могут быть установлены, по желанию автовладельца, уже после приобретения автомобиля. Свет этих фар достаточно специфичный и расфокусированный. При движении в тумане, он как будто «прорезает» дымку насквозь, освещая различные препятствия впереди, в виде других транспортных средств, упавших деревьев, камней и т.д. Противотуманные фары, как правило, устанавливаются спереди, снизу от основных осветительных приборов.

Остальные световые приборы

Особыми внешними световыми приборами являются проблесковые маячки. Эти приборы устанавливаются на автомобили специальных служб (МВД, ФСБ, МЧС, скорая медицинская помощь и т. д.) и предназначены для привлечения внимания других участников дорожного движения, чтобы те были готовы в нужный момент уступить дорогу такому транспортному средству. Эти приборы представляют собой два маячка, вращающихся вокруг своей оси.

Маячки, как правило, бывают синего и красного цвета. Кроме вышеупомянутых транспортных средств, проблесковые маячки также устанавливают на транспортные средства, перевозящие опасные грузы и водители специальных инженерных машин

Но такие маячки не дают им преимущества в движении, а лишь информируют водителей о необходимости соблюдения осторожности

Отдельной категорией внешних световых приборов являются световозвращающие элементы (знак аварийной остановки, обозначения габаритов груза и т. д.). Но их регулировка не вызывает особого труда, т. к. они всегда устанавливаются вручную и временно.

Способы управления головным светом

Способ включения передних блок-фар в автомобиле зависит от марки, модели и комплектации машины. В бюджетных вариантах предусмотрен ручной способ управления оптикой. Водитель использует специальный переключатель, который может быть установлен под рулем или на панели управления.

В более современных и дорогих моделях присутствует устройство, автоматически включающее свет фар при определенных условиях. Например, оптика может начинать работу в момент запуска двигателя. Иногда устройство включения фар объединено с датчиком дождя или специальными элементами, реагирующие на уровень освещенности.

Как и другие элементы автомобиля, передние блок-фары продолжают совершенствоваться. Они приобретают не только яркий и технологичный дизайн, но и улучшенные световые характеристики. Однако главная задача головных фар остается неизменной и заключается в обеспечении безопасности водителя, его пассажиров и других участников дорожного движения в темное время суток.

(1 оценок, среднее: 5,00 из 5) системе освещения автомобиля занимают передние блок-фары (головного света). Они обеспечивают безопасность поездок в вечернее и ночное время, освещая дорогу перед транспортным средс. » />

Содержит все компоненты фары – кабель, отражатель, лампу и т.д. Устанавливается в кузов автомобиля, защищает лампу от перегрева, влажности и механических повреждений. Изготавливается из термопластика.

2. Отражатель.

Лампа излучает неполяризованный свет, лучи которого не имеет одного направления, а испускаются во все стороны. Отражатель собирает лучи и направляет его в сторону дороги. Внутренняя поверхность сделана из латуни, пластика или стекла и покрыта отражающим слоем серебра, хрома или алюминия.

3. Рассеиватель.

Бывает двух видов: с рисунком и прозрачным покрытием.

2. Рассеиватель с прозрачным покрытием не имеет оптических элементов. Используется для 3 типов фар: с биксеноновыми лампами, с дополнительной рассеивающей линзой, для фар свободной формы. Основная функция – защищать лампу от грязи и воды. Изготавливаются из стекла или пластика. Пластик имеет ряд преимуществ: более прочный, более легкий, из пластика легче сделать фару любого дизайна.

4. Излучатель.

1. Лампа накаливания. Традиционный излучатель. Внутри стеклянной колбы создан вакуум, внутри которого вольфрамовая нить нагревается электрическим током до 2000 град С.

2. Галогенная лампа. Стеклянная колба заполнена буферным галогенным газом – йодом или бромом. Благодаря галогенам работает до 1000 часов. Галогены – 17 группа элементов в таблице Менделеева. Обладают общими свойствами – неметаллы, сильные окислители.

3. Газоразрядная лампа (HID). Свет излучает нагретый газ (ксенон). Работает до 2000 часов. Ксенон – благородный газ. Не имеет вкуса, цвета или запаха. Применяется в лампах накаливания, для лечения травм головного мозга, медицинской диагностики, как рабочее тело лазеров.

Принцип действия.

В общем, процесс излучения света фарой состоит в следующем: Излучатель испускает рассеянный свет, лучи которого направлены во все стороны. Отражатель собирает лучи и направляет их на рассеиватель. Рассеиватель снова распыляет лучи, чтобы получить свет нужной направленности.

По типу отражателя различают параболоидную систему, свободную форму и супер DE.

1.Пораболоидная система. Отражатель имеет пораболоидную форму. Старейшая технология, которая используется для распределения света, но редко применяющаяся сейчас. Для ближнего света используется верхняя часть отражателя, для дальнего – обе. Источник света расположен таким образом, что свет сначала попадает на верхнюю часть отражателя, затем идет на рассеиватель. Вертикальные оптические элементы в линзе распределяют свет в горизонтальном направлении, а призматические элементы распределяют свет на наиболее важные участки дороги. КПД – 27%.

Какие бывают лампочки?

Если Вы, уважаемые читатели, заметили, то, упоминая о ближнем и дальнем свете, мы использовали слово «прибор», а не лампа или что-то ещё. Почему? Дело в том, что источники света в современных автомобилях могут быть разными, а именно:

• лампы накаливания; • галогенные лампы; • ксеноновые лампы; • светодиоды; • лазерные светодиоды.

Самые простые приборы наружного освещения автомобиля укомплектованы, конечно же, обыкновенными лампами накаливания — это вольфрамовая нить в стеклянной колбе, из которой откачан воздух.

Ничего примечательного они собой не представляют – светят слабо, перегорают часто, да и в последнее время в качестве основных источников света практически не используются автопроизводителями.

Немного более совершенными являются галогенные лампы. Они схожи конструктивно с лампами накаливания, но в них вольфрамовая нить находится в окружении галогенного газа (йода или брома). Благодаря этому они светят ярче своих предшественников и перегорают реже.

Принципиально другая конструкция у следующего типа фар – ксеноновые. Они горят благодаря тому, что под воздействием высокого напряжения газ ксенон начинает светиться.

Делает он это очень ярко, поэтому такие фары пользуются довольно большой популярностью у компаний, выпускающих машины и у производителей опционального оборудования.

Главный недостаток – необходимость в дополнительных узлах, обеспечивающих розжиг и функционирование лампочек.

Передовой технологией по праву можно назвать светодиодные фары. Благодаря тому, что полупроводниковые светодиоды становятся всё мощнее и доступнее, такие приборы наружного освещения автомобиля можно встретить чаще и чаще, хотя цена на них ещё остаётся достаточно высокой.

Достоинств у них масса – это и небольшие габариты, и низкое энергопотребление, и высокая яркость, и длительный срок эксплуатации.

Помимо этого, на базе светодиодов создают матричные фары, которые могут под управлением интеллектуальной электроники формировать различные конфигурации светового пятна в зависимости от дорожной и погодной ситуации.

Что же касается лазерных светодиодов, то это пока ещё редкость. Увидеть такую оптику можно только у топовых моделей топовых марок, да и то далеко не у всех.

Эти приборы крайне эффективны, обладают скромным энергопотреблением, а также выдают очень яркий и равномерный световой поток. К примеру, расстояние, которое они могут с лёгкостью осветить, составляет более 600 метров.

Какой размер штрафа?

За все нарушения Основных положений Правил дорожного движения, за исключением исключений, когда применяется специальная норма более строгой ответственности, в Административном кодексе  – штраф 500 рублей или вынесение предупреждения по части 1 статьи 12.5.

То есть за цвет передних фар, отличный от белого, красного или оранжевого, вам с большой долей вероятности назначат денежный штраф (предупреждение выносится очень редко). Но только если речь не идёт о красном цвете. За него как раз и применяется специальная норма.

Часть 3 этой же статьи уже лишение прав на срок от полугода до года за красные огни в передней части автомобиля. Также при этом будет применена конфискация световых приборов (ламп).

Выше мы писали об ответственности за управление автомобилем с нарушениями цвета ламп или фар в целом. Но кроме этого, наказание предусмотрено и за установку таких световых приборов – часть 1 статьи 12.4 КоАП в размере 3 000 рублей за это. И применяется она вне зависимости от состава нарушения по вождению машины. То есть может быть вынесено 2 наказания: первое – за управление, второе – за сам факт установки.

Но установку нужно ещё доказать, ведь презумпция невиновности и конституционная возможность не свидетельствовать против себя не обязывает водителя сознаваться, что это он сам установил красные фары, даже если он собственник автомобиля. Поэтому наказания по этой норме на практике 2023 года выносятся редко.

Обратите внимание, что и вместо штрафа 500 рублей вас могут лишить прав. Такое практиковалось долгое время – суды утверждали, что если режим работы нарушен, то применяется часть 3 статьи 12.5

Но точку в этом споре поставил Верховный суд, указав на незаконность этого. Тем не менее, и в 2023 году бывают случаи лишения прав за несоответствующий цвет огней.

СВЕТОДИОДНЫЕ ФАРЫ

С появлением технологии, основанной на сверхпроводнике, появились и фары на основе светодиодов. Благодаря компактной электрической системе, установить светодиодов на одну фару можно разное количество. Этот вид фар обладает множеством преимуществ, основные из них:

• Источник света очень маленький, поэтому автомобильной фаре можно придать любое очертание и форму, которая будет лаконично сочетаться с дизайном.
• Срок службы таких фар значителен, около 15 000 часов работы. Имеется вероятность, что замена ламп не потребуется никогда.
• Тепловыделение таких источников света невероятно низкое.
• Такие фары очень экономны и практически не создают нагрузку на электрическую сеть машины.
• Количество источников света и их яркость можно отрегулировать, изменив их мощность, а, значит, такая система освещения может переплюнуть ксеноновые образцы.

Однако у этого типа есть один большой недостаток — их стоимость, и она гораздо выше, чем у ксенона. Поэтому сказать, что лучше, ксенон или светодиоды на этом этапе технического прогресса очень трудно. Команды инженеров работают над возможностью снижения стоимости таких ламп, более того, уже имеются прототипы. Самый популярный из них может менять свет в зависимости от погодной обстановки или желания водителя. Также разработаны на светодиодной основе фары, которые могут проецировать изображение на стену дома, вот и возможность посмотреть фильм на природе с друзьями, просто натянув простынь перед автомобилем.

«Ближний-дальний»

Первоначально фары, спроектированные для хорошего освещения дороги вдаль, при появлении встречного автомобиля переводились в режим «встречного разъезда» следующими способами:а) понижением накала нитей ламп и их светового потока путем включения последовательно с ними добавочных сопротивлений (1916-1920 гг.);б) наклоном фар или их отражателей при помощи тросового привода или электромагнита таким образом, чтобы ось светового пучка пересекала поверхность дороги на расстоянии 15 — 20 м перед автомобилем (1921-1936 гг.).При этом большей частью отклонялся отражатель наружной (правой) фары, так что ее световой пучок, кроме наклона вниз, смещался несколько вправо, освещая обочину; внутренняя (левая) фара выключалась и оставались лишь габаритные огни, указывающие ширину автомобиля;в) на автомобилях высокого класса применялись два комплекта фар: один для дальнего освещения с лампами мощностью 20-35 Вт и выше, и почти горизонтальным направлением оси светового пучка, другой — для неслепящего встречного или ближнего света с лампами 10 — 20 Вт и большим наклоном оси светового пучка к поверхности дороги. Подобные вспомогательные фары устанавливались либо на крыльях, либо под главными фарами и использовались также и для освещения на стоянке, чтобы стоящий автомобиль и его габарит были хорошо видны ночью остальным участникам дорожного движения.В 1924 г. в Европе изобрели фары с двухнитевыми лампами, в которых световой пучок дальнего света создавался главной нитью лампы, расположенной в фокусе отражателя; при разъезде с встречными автомобилями вместо главной включалась вспомогательная нить лампы, расположенная вне фокуса и создающая световой пучок ближнего света, в котором слепимость для водителей встречных автомобилей была смягчена.Такой принцип стал широко применяться в автомобилестроении, подвергаясь лишь некоторым видоизменениям.Работы по созданию фар с асиметричным ближним светом раньше всего развернулись в США. С 1932 г. стали появляться различные системы подобных фар, в которых за счет деформирования отражателя и специального расчета рассеивателя световой пучок каждой фары ограничивался по ширине и освещал лишь половину ширины дороги. При этом фары устанавливались так, что световые пучки их перекрещивались, т. е. правая фара освещала левую полосу движения, а левая — правую. Подобная система пригодна при изменении порядка переключения фар как для правостороннего, так и для левостороннего движения; однако конструкция описанных специальных фар значительно усложняется, при их изготовлении требуются очень жесткие допуски и они обходятся дорого. Подобные системы применялись в США в 1935-1940 гг. на автомобилях высокого класса, но в дальнейшем перестали разрабатываться.В 1940 г. в США была разработана и введена в эксплуатацию лампа-фара, или, иначе, неразборный оптический элемент. Стеклянный отражатель и стеклянный же рассеиватель спаяны вместе. Внутренняя полость заполнена инертным газом, а держатели нитей накала впаяны в заднюю часть отражателя. Таким образом, оптическая система фары, включая источник света — нити накала, представляет собой одно неразборное целое. В Европе работы по асимметричному ближнему свету начались позже, и только в 1957 г. была введена система асимметричного ближнего света на основе прежней конструкции лампы «Билюкс» с экраном.С 1957 г. в США получила распространение четырехфарная система, являющаяся возрождением старой четырехфарной системы с раздельными фарами для дальнего и ближнего света, но на новом техническом уровне.При двухфарной системе каждая фара может создавать как дальний, так и ближний свет, и поэтому при расчете элементов рассеивателя приходится искать компромисс между требованиями дальнего и ближнего света. В четырехфарной системе две фары с однонитевыми лампами мощностью 37,5 Вт используются только для дальнего света. Другие две фары, расположенные ближе к плоскостям бокового габарита автомобиля, имеют двухнитевые лампы, у которых основная нить мощностью в 50 Вт используется для ближнего света при встречном разъезде; вторая нить мощностью 37,5 Вт включается только одновременно с фарами дальнего света и служит для дополнительной подсветки ближних участков дороги при дальнем свете. Таким образом, при дальнем свете горят четыре фары, потребляя 150 Вт, при ближнем свете — две фары — 100 Вт. Описанное разделение назначения фар облегчает конструирование рассеивателей, позволяя придать им оптимальные характеристики, так как теперь к ним предъявляются однозначные требования.Четырехфарная система, основанная на описанных выше принципах, получила широкое применение в США, а несколько позже и в Европе.

Какая ответственность за установку ксеноновых ламп в фары с отражателями?

Как мы уже сказали установка ксеноновых источников света в автомобильные фары, оборудованные отражателями под галогеновые лампы, запрещено.

Так, в соответствии с частью 3 статьи 12.5 КоАП РФ, управление транспортным средством, на передней части которого установлены световые приборы с огнями красного цвета или световозвращающие приспособления красного цвета, а равно световые приборы, цвет огней и режим работы которых не соответствуют требованиям Основных положений по допуску транспортных средств к эксплуатации

и обязанностей должностных лиц по обеспечению безопасности дорожного движения влечет лишения водительских прав сроком от 6 месяцев до 1 года с конфискацией ксенонового оборудования и ламп.

То есть, другими словами, если вы не законно установите на свою машину ксеноновые лампы в фары, которые не предназначены для данного вида источников света, то вас не оштрафуют, а сразу лишат водительского удостоверения, а после окончания срока лишения вам предстоит пересдать теоретический экзамен.