Конструкция и особенности работы матричных фар Ауди

Конструкция и особенности работы матричных фар Ауди

Самые последние разработки проникают ту либо иную сферу не сразу. На это требуется время. Но в автомобилестроение внедрение различных технологических новшеств происходит быстрее, чем в остальных областях. Эволюция автомобильной оптики прошла довольно длительный путь. Многие владельцы автомобилей знакомы с фары, имеющими лампы с нитью накаливания. Затем пришли более совершенные ксеноновые и биксеноновые модели. Они до сих пор используются на современных автомобилях. А последний рывок в области автомобильных световых приборов сделали светодиодные устройства. Поначалу светодиоды стали использоваться в габаритах, поворотниках, ходовых огнях. Эволюция автомобильных фар сделала большой шаг с разработкой матричных фар. Они являются наиболее прогрессивными на сегодняшний день. Компания Ауди занимается одну из ведущих позиций в разработке таких фар. В этой статье мы поговорим об устройстве и принципе работы матричных светодиодных фар Audi.

Матричная оптика и ее особенности

Главная особенность матричной фары – использование светодиодов. В ней совсем нет ни ксеноновых, ни галогеновых ламп. На светодиодах работает и дальний, и ближний свет, и указатели поворотов. У разных производителей они могут располагаться по-разному, форма корпуса также бывает разной, но принцип одинаков, и матричные фары невозможно спутать с обычными – у них оригинальный дизайн, и разделение матриц чётко видно.

Особенностью такой конструкции является и её возросшая функциональность. Управляется освещение с помощью освещения, в этом процессе участвует и бортовой компьютер. Используются всевозможные датчики – поворота руля, дождя, освещения, навигационная система, и даже видеокамера.

На основе полученных данных управляющий блок сам принимает решение, как лучше осветить дорогу. Например, при повороте больше света направляется в сторону поворота, а при обнаружении идущего впереди человека он освещается сильнее и становится заметнее. Видеокамера фиксирует встречные автомобили по свету фар и подстраивает освещение таким образом, чтобы оно не било в глаза водителям, но остальные зоны освещаются по-прежнему ярко.

Если используется бортовая навигационная система, то в расчет идут и данные о местности – рельеф, трасса или населенный пункт, и многое другое.

В матричных фарах нет поворотных элементов. В них группы светодиодов заранее расположены оптимальным образом. Уровень света в какой-либо зоне перед автомобилем меняется с помощью изменения яркости определенной светодиодной группы. Это позволяет, например, ярко освещать дорогу, не ослепляя при этом водителя встречного автомобиля.

Audi-A6_2015_1600x1200_wallpaper_01

Два варианта пружинной подвески, опциональные пневмоопоры и активный задний редуктор для машин с двигателями мощностью от 272 л.с. — все на месте. Полный привод с блокируемым центральным дифференциалом конструктивных изменений не перенес

Обновленное семейство Audi A6 — как отражение их рестайлингового соплатформенника A7 Sportback. У моделей бизнес-класса — а это седан, универсал Avant, «кроссовер» allroad quattro и спорткары S6/RS6 — появились те же опциональные светодиодные фары Audi Matrix LED (адаптивные, но без механики), похожим образом видоизменились задние диодные фонари, более угловатыми стали бамперы, радиаторные решетки и насадки на выхлопные трубы. Вариатор для переднеприводных машин, опять же как и у A7, теперь в прошлом — его заменила новейшая 7-ступенчатая «преселективка», плюс в моторной гамме нашлось место для нового турбодизеля V6 3.0 TDI Clean Diesel. Вопрос — что из всего этого «доедет» до России?

Основные функции освещения матричной оптики

Как уже говорили, матричная оптика не просто освещает дорогу впереди автомобиля, а имеет встроенный интеллект, который способен самостоятельно просчитывать действия водителя на шаг вперед. За счет такого механизма реализовано множество функций освещения. Все производители выделили девять основных типов освещения матричной оптики:

динамический указатель поворота;

подсвечивание пешеходов независимо от местности;

освещение перекрестков во время движения;

режим статического адаптивного освещения;

ближний свет матричной оптики;

адаптивное динамическое освещение;

освещение в любую погоду;

дальний свет (полисегментальный);

Каждая из перечисленных функций считается стандартной и выполняет свое назначение. Динамический указатель поворотов, как и полагается, предназначен для указания выполнения маневра. Для работы система задействует 30 светодиодов, включая блок с периодичностью 150 мс. Такое оповещение о маневре автомобиля хорошо заметно и дает больше информации участникам движения.

Подсвечивание пешеходов независимо от местности позволяет водителю избежать столкновения, а пассажиру сигнализирует о приближении автомобиля. В матричной оптике данная функция реализована, как максимально важная и параллельно использует другие системы безопасности машины. Для этого используется система ночного виденья, радары и датчики движения. В случае обнаружения пешехода, матричная оптика трижды подаст сигнал дальним светом и подсветит пешехода, тем самым предупредив водителя и пешехода.

Освещение перекрестков во время движения – это не менее полезная функция. Как только автомобиль приближается к перекрестку, система автоматически поворачивает матричную оптику в сторону поворота руля или увеличивая угол освещения. В пару с матричной оптикой работает навигационная система, предупреждая о наличии перекрестков спереди.Режим статического адаптивного освещения организовано на основе подсветки перекрестков. Система матричной оптики улучшает освещение пространства сбоку и спереди машины в момент выполнения поворота. Для этого задействуют по три светодиода, которые задействуются в момент включения поворота или поворота рулевого колеса.

Ближний свет матричной оптики автомобиля это традиционная асимметричная форма. Ближе к середине освещение меньше, а вот обочина дороги освещается больше, инженеры сделали такое для того, чтоб можно было вовремя среагировать на помеху сбоку.

Адаптивное динамическое освещение матричной оптики чаще всего используется на скорости, в таком случае, пучок дальнего света переносится с центральной части оптики в сторону поворота. Такой эффект достигается за счет изменения яркости светодиодов оптики, одни становятся тусклее, а другие более яркими.

Плохие погодные условия – еще один нюанс, когда водителю плохо видно дорого. Освещение в любую погоду это достижение инженеров матричной оптики, система рассчитывает мощностью светодиодов так, чтоб можно было избежать ослепления своими же фарами. В таком случае, снижается интенсивность основных светодиодов и включается подсветка статического адаптивного освещения.

Полисегментальное освещение самое главное в матричной оптике. Для данной функции используется несколько вспомогательных систем автомобиля, включая переднюю видеокамеру. Основную функцию выполняет блок электронного управления. Определив встречный автомобиль, электроника тушит определенные светодиоды, направленные на встречную машину, а вот остальные продолжают работать в прежнем режиме. Если определен впереди идущий автомобиль, то система автоматически рассчитывает насколько нужно приглушить яркость светодиодов. По данным производителя, система одновременно может маскировать до восьми машин, тем самым освещая дорогу, не ослепив других водителей.

Свет матричной оптики для автомагистрали базируется на основе информации полученной от навигационной системы. В случае движения по автомагистрали, электроника матричной оптики сужает пучок света и конус света фар, чтоб максимально осветить дорогу впереди, но при этом так же используется система полисегментного освещения. На первый взгляд матричная оптика красивая по дизайну, но копнув глубже, видим, что за счет инженерных систем она очень помогает водителю в самых непредсказуемых ситуациях.

Электронный блок управления состоит из:

1. Непосредственно из компьютерного блока (мозг системы);
2. Входные устройства, которые дают исходную информацию;
3. Исполнительные элементы, которые непосредственно выполняют нужные действия (дополнительные электронные устройства).

Как уже отмечалось выше к входным устройствам относятся приборы, благодаря которым блок управления получает:

1. Внешние визуальные данные, как днем, так и ночью (видеокамера, прибор ночного видения);
2. GPS координаты, наличие поворота, спуска или подъема, данные об общем рельефе местности (навигатор);
3. Другие данные, которые получаются благодаря различным датчикам.

Блок управления принимает исходную информацию, обрабатывает ее, и в зависимости от дорожной обстановки, дает необходимые команды на исполнительные элементы.

Исполнительные элементы представляют из себя не те, привычные нам рычаги, тяги, тросики и т.д. Это электронные приборы, которые перенаправляют полученный электрический сигнал от блока управления на определенные блоки светодиодов, тем самым регулируя поток света в нужном для водителя направлении.

Преимущества и недостатки матричной оптики

Большим плюсом нового типа фар является удобство, интеллектуальное управление, повышенная безопасность в темное время суток или при плохих погодных условиях. Расположенные матрицами светодиоды обеспечивают более яркий свет в нужном направлении. Всё это, конечно, нравится водителям.

Но у матричных фар есть один большой недостаток – стоимость. Они могут стоить тысячи и десятки тысяч долларов за штуку. Стоит только нечаянно стукнуть и придётся покупать очень дорогостоящую деталь, притом её придётся заказывать у производителя. Кроме того, при выходе из строя даже одного светодиода придётся менять всю фару. Хотя производитель и даёт гарантию в 10 лет, но это может случиться.

Несмотря на это, функционал матричных фар настолько превосходит обычные, что всё больше автопроизводителей внедряют эту технологию на своих автомобилях. Со временем, возможно, и цена на них заметно снизится.

Перечислим плюсы лазерных фар

• Это позволяет формировать пучок света, который очень близок по своей сути к параллельному, (дает возможность освещать конкретную зону).

• Лазерный луч в десять сильнее по сравнению с галогенками, а также ксеноном и светодиодами. Протяженность лазерного луча достигает отметки в 600 метров, при том, что обычный дальний свет может похвастаться только 200-300 мет­рами (а ближний и того хуже всего 60–85 метров).
• Лазерные фары не слепит так как ксенон, поскольку луч света направлен строго в ту точку, которая должна освежаться. В случае попадания в область освещения живого существа, например, человека часть диодов тут же отключится и подсветит все кроме той области в которой находится живой объект.
• Фары лазерные имеют на 30% меньшее энергопотребление нежели классические аналоги.
• Компактность еще один «плюс» в пользу лазерных фар, их по праву можно смело назвать самыми компактными из всех сущест­вующих. Площадь светоизлучения лазерного диода в сто раз меньше по сравнению с обычным светодиодом, в этой связи при одинаковой светоотдаче лазерная фара требует отражателя размером всего 30 мм в диаметре (для сравнения у ксенона – 70 мм, у галогенок вообще — 120 мм). Такие способности лазерных фар позволили инженерам существенно уменьшить размер фар, не потеряв при этом а наоборот прибавив эффективности освещения.

Преимущества матричных фар в сравнении с ксеноновыми

Матричные фары обретают все большую популярность среди водителей. Они отличаются прорывными технологиями, а в качестве элемента освещения работают светодиоды.

Свет таких ламп отличается от ксеноновых аналогов и превосходит их по надежности. О преимуществах матричных фар, в сравнении с аналогами, следует рассказать подробнее.

Миллион комбинаций освещения. В основе работы матричных фар лежит принцип возникновения фотонов при прохождении электрического тока через полупроводник. В качестве материалов используется кристалл, а свет образуется благодаря сложной реакции.

Во время прохода электрического тока через полупроводник диод создает фотоновое излучение, не нагревая при этом плазму. Температура остается на одном уровне, а для такой реакции необходимо затрачивать минимум энергии. Матричные светодиодные фары создаются на основе многих видов составляющих. В сравнении с ксеноновыми фарами, матричные имеют миллион вариантов, применяемых для освещения дороги, тогда как аналоги только несколько вариантов свечения. Автомобили премиальных брендов уже имеют в своем оснащении высокотехнологичные фары. Среди них Range Rover Velar.

Несколько блоков матрицы. Матричные фары легко узнать, если поднести вблизи ладонь или какой-либо плоский предмет черного цвета. На поверхности отразится несколько пучков света ярко-белого оттенка. Это лучи, испускаемые светодиодами внутри фар, формирующие светоиспускающую матрицу, состоящую из нескольких блоков.

В конструкцию матричных фар входят:

• Модули, в каждом из которых располагаются 25 согласованных светодиодов
• Светодиоды разделены на 5 групп, состоящих из 5 диодов каждая
• Каждая секция оснащена электронным управлением, специальными отражателями и системой для охлаждения
• Задача каждой группы выполнять свои специфические функции
• Светодиоды обладают переменной мощностью для создания вариантов освещения

Преимущества матричных фар. Благодаря своей технологии создания света, матричные фары хорошо освещают дорожное полотно даже при полной темноте в лесу. Тест-драйв Range Rover Velar доказывает это. Когда освещенность дороги близка к нуля, система автоматически включается на всю мощность, создавая свет, подобный издаваемому военными прожекторами системы противовоздушной обороны. Среди преимуществ матричных фар:

• Дальность освещения, во время тест-драйва она достигала 200 метров
• Белые лучи фар не блекнут во время движения в пыли
• Свет не поглощается листьями деревьев и хорошо пробивает темноту в лесу
• Отчетливо видны границы освещенной зоны
• При встречном движении пучки лучей расходятся, а движущийся навстречу автомобиль остается в тени
• Дальний прожектор хорошо освещает обочины по ходу движения и дорогу

Вывод. Матричные фары обречены на успех на рынке автомобилей, благодаря своим передовым технологиям и вариантам создания освещения. Программисты признаются, пока им удалось использовать потенциал инновационной системы приблизительно только на половину, а потому в будущем она станет еще более прогрессивной. Не удивительно, что множество водителей отдают предпочтение матричным фарам в сравнении с ксеноновыми.

• Премиальный подход к практичности. Тест-драйв Volvo V90 Cross Country

Смотреть все фото новости >>

Как работают светодиодные фары LED?

Ксеноновые фары в своё время стали чуть ли не революционным решением в головном свете автомобиля — они гораздо лучше галогеновых ламп освещают дорогу, производят приятный естественный белый свет, потребляя меньше энергии, и служат гораздо дольше. Светодиодные фары, которые используют в основе своей работы светодиоды, выводят все эти принципы и преимущества на следующий уровень. Но светодиодные лампы также могут предложить больше функциональных возможностей. Например, они могут освещать более широкую область дороги при прохождении поворотов, меньше слепят водителей встречного транспорта и в то же время проецируют свет немного выше, освещая дорогу дальше. Но, хотя они, конечно, предлагают больше преимуществ, они могут быть весьма дорогостоящим вариантом на некоторых автомобилях, а ещё дороже Вам обойдётся их замена.

Как работают светодиодные фары, достаточно сложно объяснить, но, говоря простыми словами, они работают за счёт отрицательных электронов, движущихся против положительных «провалов» через полупроводник. Когда свободный электрон попадает в такой «провал», который находится на более низком энергетическом уровне, он теряет свою энергию, которая как раз и высвобождается в виде фотона (мельчайшая фракция, непосредственно представляющая собой свет) в процессе, называемом электролюминесценцией. Умножьте этот процесс на миллионы раз в секунду, и Вы получите непрерывный яркий свет, излучаемый от «фиговины» шириной всего около 2 мм — светоизлучающего диода (LED).

Самый важный аспект, когда речь заходит о светодиодных фарах заключается в том, что они нуждаются в очень низкой мощности для работы по сравнению с классическими галогеновыми лампами. Светодиоды, например, используются на моделях Toyota Prius и других гибридах, в которых электричество играет ключевую роль — и не только для фар. Но первые производственные единицы LED фар были установлены на Audi R8 в 2004 году.

Вообще говоря, светодиодные фары относительно своей мощи свечения укладываются в между галогеном и газоразрядными (ксеноновыми) лампами. Но в то же время они обеспечивают гораздо более сфокусированные лучи, чем даже ксенон, а также могут быть воспроизведены, создавая различные формы потока лучей света. Кроме того, благодаря своим малым размерам, светодиоды позволяют производить с собой больше манипуляций, давая производителям возможность создавать все виды форм и сборок фар, которые только могут позволить их дизайнерские отделы. В общем, больше никаких уродливых купольных отражателей!

Биксеноновая и светодиодная фара Honda Accord

Но есть ещё целый ряд вопросов, которые следует отметить. Например, несмотря на то, что светодиоды не излучают тепло в то время, как они горят, как галогеновые фары, они создают определённое количество тепла в нижней части эмиттера (в основном, в чипе), когда через них проходит электричество, создавая тем самым потенциальный риск для соседних узлов и проводов. Это веская причина, почему светодиодным фарам нужна система охлаждения, чтобы удержать их от плавления. И давайте не будем забывать, что фары расположены в моторном отсеке — не самом прохладном месте машины.

Ещё одна веская причина , почему светодиодные фары сложнее разработать и внедрить в автомобили — они существенно дороже ксеноновых фар и намного дороже галогеновых.