История автомобильного света

Автомобильные осветительные приборы берут своё начало с 19-го столетия. А история происхождения линзованых фар имеет корни ещё с 18-го столетия... Ну, давайте рассмотрим всё по порядку!
Автомобильная светотехника — комплекс световой техники, использующийся для сигнализации и освещения. Автомобильное освещение монтируется в передней, в задней, а также в боковых частях транспортного средства в виде фар или фонарей. Установка может быть как выступающим элементом кузова автомобиля, так и спрятана заподлицо. 
Ещё со времён создания первых транспортных средств, лошадиных карет и повозок, встал вопрос о круглосуточном использовании этих средств для выполения тех или инных задач. Вот и тогда уже люди стали придумывать решения как освещять дорогу в ночное время для безопасного движения. Первыми светильниками стали фонари на краях карет из металла и стекла со свечными и масляными горелками. Это было крайне не эффективно и вскоре были заменены керосиновыми горелками. Света от которых горелок было больше, но все равно не достаточно.

Лётчик и авиаконструктор Луи Блерио в 1896 году предложил использовать ацетиленовые светильники. Подобные светильники к тому времени использовались в качестве паровозных прожекторов. Ацетилен - это газ, который получается очень простым путем. Вспомним детство, мы "тащили" со стройки карбид. Прятали в пластиковую банку из под стирального порошка с отверстием. Заливали карбит водой или слюной, плотно закрывали крышку и через несколько секунд подносили горящую спичку к отверстию в банке. Происходил ошеломляющий взрыв. Мало кто из нас тогда понимал, что через отверстие в банке как раз и выделялся газ - ацетилен.

Так вот, в то время, для получения ацетилена использовался специальный бак, установленный на подножке кареты со стороны водителя, в который засыпался карбид кальция и вода. Для включения фар водителю приходилось открывать кран подачи ацетилена, открывать фары и зажигать встроенные в них фитили спичкой. 
Редкое фото американская карбидная лампа конца XIX начала XX века. Их устанавливали на кареты, автомобили и даже на велосипеды.

В 1879 году американский изобретатель Томас Едисон патентует лампу с платиновой нитью. В 1880 году он возвращается к угольному волокну и создаёт лампу с временем жизни 40 часов. Подбирая материал для нити, Эдисон провёл около 1500 испытаний различных материалов, а затем ещё около 6000 опытов по карбонизации различных растений. А в  1890-х годах учёный А.Н. Лодыгин изобретает несколько типов ламп с нитями накала из тугоплавких металлов. Лодыгин предложил применять в лампах нити из вольфрама (именно такие применяются во всех современных лампах) и молибдена и закручивать нить накаливания в форме спирали. Он предпринял первые попытки откачивать из ламп воздух, что сохраняло нить от окисления и увеличивало их срок службы во много раз. Первая американская коммерческая лампа с вольфрамовой спиралью впоследствии производилась по патенту Лодыгина компанией General Electric. Также им были изготовлены и газонаполненные лампы (с угольной нитью и заполнением азотом).

Начиная с 1920 годов стали использоваться электрические лампы не только в быту, а и в автомобильной промышлености. Фары, имеющие лампы накаливания, представляли собой прожекторы, которые слепили встречных водителей. При разъезде со встречным автомобилем водителю приходилось наклонять фары вниз, используя для этих целей специальный рычаг с тросовым или гидравлическим механизмом. В последствии данный вид манипуляции стал называться коррекцией света фар. Другой способ снижения ослепления был основан на уменьшении интенсивности свечения путём снижения тока накала ламп с помощью реостата. Но все эти ухищрения отвлекали водителя, и не давали возможности установить фары после изменения в исходное положение.

На более дорогие машины устанавливались индивидуальные фары для ближнего и дальнего света. Мощность таких фар была различна: для ближнего света составляла 30 Вт, для дальнего 50 Вт. Угол пучка фар ближнего света устанавливался для освещения дороги на 15-20 метров вперед, в то время как свет дальних — на 40-60 метров. Это позволяло водителю намного удобнее переключать фары на нужный режим освещения.

Мощность и дальность света удалось увеличить используя разработки Ивана Петровича Кулибина (1735 - 1818 г.ж.) в области параболического отражателя. Таким образом фара имеющая параболический рефлектор и линзы могла освещать на несколько сотен метров и при этом не ослепляла встречных водителей. 
Дальше конструктора не остановились на достигнутом. В 1925 году фирма Bocsh выпустила первую двунитиевую лампу которая совмещала в себе ближний и дальний свет. Это была лампа прадед современного типа лампы с цоколем Н4. В это же время голландская фирма Philips сделала тоже самое.

В 1962 году компания Hella представила первую автомобильную галогенную лампу. Колба такой лампы заполняется галогенидами – газообразными соединениями йода или брома, препятствующими активному испарению вольфрама с нити накаливания. В итоге светоотдача «галогенки» выросла в полтора раза по сравнению с лампами прежних поколений, а ресурс – сразу вдвое, снизилась теплоотдача, да еще и сама лампа стала гораздо компактнее! Галогенные лампы до сих пор остаются «золотым стандартом» в области автомобильной светотехники.

 
Другое направление модернизации осветительной техники заключалось в изменении формы фары. Если раньше все фары имели круглый профиль, то начиная с 1961 года Citroen попробовал квадратные фары. Это позволило улучшить аэродинамику автомобиля и усилить световой поток благодаря светоотражателю Hella эллипсоидной формы с двумя осями, где две пары лучей из разных фокусов соединялись в одну собирающую линзу. А в 1986 году на автомобили BMW устанавливали трёхосные фары.

По данным учёных и инженеров конструкторов именно линзованные фары дают максимальный эффект свечения фар и наименьший процент ослепления встречных водителей. Но из-за недешёвого производства - не все модели авто могут себе позволить иметь линзованную оптику в фарах.
Благодаря росту производства автомобильных линз, не предназначеных для штатных фар, сейчас практически любой владелец автомобиля может себе позволить установить линзы в фары. Да, эту процедуру должны проводить только квалифицированные СТО и автосервисы, но сам факт - это реально. 
Свет линзованых фар.

По началу в линзованых фарах применялись галогеновые лампы. Первым серийным автомобилем который использовал ксеноновые лампы был BMW 750і 1991 года выпуска.

Но, как бы ни были эффективны ксеноновые лампы, – будущее, по мнению специалистов, за фарами на основе светодиодов. Инженеры Philips, например, заявляют, что уже в ближайшее время такие фары вытеснят не только «ксенон», но и галогеновые лампы. Светодиоды потребляют меньше энергии, нежели традиционные лампы, а служат едва ли не на порядок дольше. Но главное – устройство светодиодных фар проще, чем ксеноновых, а также у них практически отсутствует характерная для «ксенона» инерция при включении.

Первыми серийными автомобилями с оптикой на светодиодах были, как водится, люксовые модели. В 1992 году BMW 3-Series Cabrio получил центральный светодиодный стоп-сигнал, в начале 2000-х на Audi A8 W12 появились светодиодные дневные ходовые огни. А на Lexus LS 600h 2008 года передние блок-фары впервые в мире стали полностью светодиодными.
 

Еще один "стандарт будущего", о котором нельзя не сказать: на концептах немецких производителей – Audi и BMW — уже используются лазерные фары.

И если Audi со слов исполнительного директора Руперта Штадлера собирается оснащать лазерной оптикой серийные модели, но не называет никаких конкретных дат, то в BMW уже предлагают лазерные фары в качестве опции для спортивного гибрида i8.

На выставке потребительской электроники CES в Лас-Вегасе во время демонстрации концепт-кара Audi Sport quattro, оснащенного инновационными фарами, компания производитель рассказала про отличительные особенности лазерных диодов от традиционных, упомянув дальность освещения – фантастические 500 метров!

Экономичность, компактность и могучая интенсивность света — вот безусловные козыри лазерной оптики. Естественно никто не будет светить лазером в глаза встречному потоку, тем более что решение, как сделать работу таких элементов безопасным, уже есть. И вполне возможно, что когда-нибудь мы будем зажигать лазеры в своих автомобилях столь же привычно, как сейчас включаем обычные фары. С ними теплее и светлее даже в самую темную и холодную ночь. Кто-то мне сказал, что  "Если двигатель - это сердце автомобиля, то фары — его душа". Лучшего определения не придумаешь.
А пока самым прогрессивным и доступным на нынешний день остаються Bi-Led линзы. Это сочетание линзы и светодиода - прекрасный симбиоз двух технологий и пожалуй самый успешный!!!

Все материалы (ресурсы, информация) и программные продукты, размещенные на сайте smpower.com.ua взяты из открытых источников. Автор: Сергей Кричун.