Чем матричные фары лучше светодиодных

Как устроена матричная оптика: разбираемся на примере разработок компании HELLA

Постепенный переход на светодиодные источники света в автомобилях уже несомненная тенденция. Лампы накаливания в ближайшем будущем останутся уделом устаревших конструкций. А сейчас высокоэффективные и долговечные фары постепенно отвоевывают позиции у традиционных. В маломощных осветительных приборах светодиоды уже вытеснили конкурентов, а вот в области головного света сражение еще идет. И основное оружие светодиодов — матричная оптика конструкции Hella.

Просто заменить газоразрядный или галогенный источник света на светодиоды — идея не новая. Еще в 2008 году подобная система появилась на машинах Lexus LS, а сейчас построенная по тому же принципу головная оптика стала базовой на многих массовых автомобилях. Например, новый кроссовер Skoda Kodiaq оснащен ею в базовой комплектации, как и соплатформенный VW Tiguan. На базе подобной конструкции можно создать даже адаптивное освещение, и оно не будет ничем принципиально отличаться от использующего газоразрядные источники света. Но настоящий прорыв в эффективности дает только матричная светодиодная оптика.

Качественный головной свет автомобиля должен быть не только ярким, но и освещать исключительно необходимые зоны. Кроме того, не слепить встречных водителей, выделять важные объекты и при этом учитывать особенности человеческого глаза в отношении контрастности освещения и светотеневой границы.

Адаптивное головное освещение на базе единого источника света во многом решает эти сложности, но настоящий прорыв возможен только при использовании матричного освещения, когда за каждую зону отвечает отдельный источник света с регулируемой яркостью, а управляется система интеллектуальным модулем, способным распознавать объекты перед машиной и регулировать освещенность различных зон по ситуации. И именно по этому пути пошла компания Hella при разработке своих матричных светодиодных модулей адаптивного освещения.

Идея использовать много фар для освещения нескольких зон перед машиной в случае традиционных источников света сталкивается с габаритными ограничениями. И газоразрядные источники света, и лампы накаливания имеют достаточно крупные размеры рабочей области и требуют объемной оптической системы.

В случае со светодиодным освещением такая проблема не стоит. Если отказаться от использования сменных светодиодных модулей, то на небольшой плате можно разместить более 50 светодиодов, а поскольку их световой поток имеет явную направленность, то подобная матрица диодов отлично работает с компактной и простой оптической системой.

На практике в оптике Audi Matrix LED с 25 светодиодами адаптивного освещения они собраны в сменные модули по пять светодиодов в каждом, и еще пять модулей используются для статического освещения — ближнего света и статического бокового. В следующем поколении оптических систем Hella, которые с 2016 года устанавливаются на машины Mercedes, применяется целых 84 светодиода на единой плате.

Перспективная LED-оптика разработки Hella по-прежнему имеет «всего» 25 светодиодов на единой плате, но за счет использования в оптической системе фары проекционного LCD-дисплея с разрешением 30 тыс. пикселей с матрицей 100х300 число контролируемых зон освещения возрастает на порядок.

Сложность подобной конструкции легко недооценить. При тех же габаритах, что и у традиционной фары, внутри матричная LED-оптика и ее система управления устроены на порядок сложнее. Чтобы не быть голословным, рассмотрим конструкцию и ее возможности на примере оптики Audi Matrix LED для модели A8 в кузове D4 2013 года. Не самой новой, но зато одной из самых распространенных в России и имеющей много общего со светодиодной матричной оптикой других машин Audi. На следующих поколениях и для других моделей, скорее всего, будет уже лазерный источник света.

Возможности и конструкция

Помимо конструкции самой оптической системы, важную роль для работы адаптивного освещения играет конструкция системы управления. В случае с матричной оптикой самым важным датчиком системы является LiDAR — дальномер оптического диапазона, позволяющий системе управления получить предоставления обо всех источниках света и объектах в зоне освещения головной оптики. Так же используются данные навигационной системы, датчики скорости автомобиля, дождя и освещенности и данные ассистента ночного видения, если он есть в автомобиле. На основании этих данных блок управления может использовать один из множества режимов работы.

Читайте также:  Пленка для фар установка

Дальний свет для движения по автомагистрали включается на основании данных навигационной системы. В этом случае система Matrix Beam включает узкий луч с максимальной дальностью освещения, наилучшим образом подходящий для ночных поездок на высокой скорости.

Ближний свет с классической асимметричной формой светового пучка использует 15 отдельных светодиодов в каждой фаре и включается в населенных пунктах. Может применяться отдельно от адаптивного освещения. Дальняя зона освещения реализуется отдельным набором светодиодов и может быть отключена для реализации туристического или всепогодного режима.

Туристический режим используется при движении в странах с левосторонним движением для машин, созданных для движения правостороннего. Он позволяет уменьшить асимметрию светового луча при включенном режиме ближнего света. Включается режим или автоматически, по данным навигационной системы, или вручную, через меню мультимедийной системы.

Конструкцию основной оптической системы фары можно увидеть на рисунке, но помимо нее в конструкцию входят также модуль указателя поворота (разумеется, со светодиодами), модуль охлаждения, причем со сменным вентилятором, и внутренняя проводка.

Статическое освещение боковой зоны предназначено для облегчения маневрирования и безопасного проезда перекрестков. Специальная секция фары освещает широкую зону спереди-сбоку от автомобиля. Включается автоматически при малой скорости и включении указателя поворотов, а также при угле поворота рулевого колеса более 50 градусов и скорости менее 60 км/ч. При проезде перекрестков срабатывает режим освещения для перекрестков, который включается по данным навигационной системы и скорости менее 60 км/ч.

Всепогодное освещение используется в условиях тумана и снегопада. В этом случае снижается мощность ближнего света и включается статическое освещение боковых зон. Включается режим вручную, кнопкой на панели, а ассистент дальнего света при этом отключается.

Динамическое адаптивное освещение работает на скорости более 60 км/ч вне населенных пунктов. Используется матрица из 25 светодиодов дальнего света, создающая 25 независимых сегментов. Система обеспечивает изменение направления луча света в зависимости от рельефа, не ослепляет встречный и попутный транспорт, снижает яркость в зонах расположения источников с высоким коэффициентом отражения — дорожных знаков и все другие функции адаптивности.

Маркирующая подсветка пешеходов срабатывает вне населенных пунктов и скорости более 60 км/ч, при наличии ассистента ночного видения. Секции дальнего света фар в направлении пешехода мигают, привлекая внимание водителя, а силуэт пешехода подсвечивается красным на дисплее приборной панели.

Помимо датчика LiDAR в работе системы задействованы блок управления корректора фар и блок комфорта бортовой сети. Причем самих корректоров у адаптивной оптики нет по двум причинам. На машинах с матричной LED-оптикой установлена пневмоподвеска и сама оптика имеет высокий запас адаптивности даже в режиме ближнего света за счет разделения зон. Так что блок управления в строгом смысле слова блоком коррекции уровня не является, просто располагается и подключен так же, как блок коррекции на машинах без этой системы. Помимо внешних блоков, используются три блока контроля в самой фаре.

Конструкция модуля охлаждения для светодиодной оптики крайне важна, так как от него зависит долговечность самих светодиодов и он включает в себя индивидуальные воздуховоды для каждой диодной сборки и множество датчиков. Вместо линз в этом поколении оптики используются зеркальные отражатели, имеющие повышенную стойкость к перегреву. Снаружи корпус закрыт общим герметичным колпаком.

В целом развитие автомобильного света уже семимильными шагами идет по пути внедрения интеллектуального светодиодного освещения, в чем корреспонденты журнала «Движок» убедились на практике, сравнив его с адаптивным биксеноновым. Ну а постепенное удешевление конструкции и ее повсеместное внедрение в ближайшем будущем позволит значительно улучшить ситуацию с освещением на дороге, а следовательно, и с безопасностью.

Источник

Матричная оптика машин — преимущества и недостатки

Обзор матричной оптики современных автомобилей: строение фар, принцип работы и основные функции освещения, цена, преимущества и недостатки. В конце статьи видео-обзор матричной оптики. Обзор матричной оптики современных автомобилей: строение фар, принцип работы и основные функции освещения, цена, преимущества и недостатки. В конце статьи видео-обзор матричной оптики.

Читайте также:  Задняя фара для хендай санта фе

С самого начала и по сегодняшний день, первенство в производстве и разработке матричной оптики остается за компанией Audi. Впервые Ауди установили матричную оптику на свои серийные автомобили в 2013 году. В списке они значатся как Matrix LED Headlights. Основой для матричной оптики служат светодиоды разных размеров и характеристик, а так же электроника, которая правильно организовывает работу всего этого комплекса.

Помимо красоты, матричная оптика автомобиля на уровень выше обеспечивает безопасность, и комфорт. Теперь вся электроника на шаг вперед продумывает действия водителя, тем самым не только облегчив управление автомобилем, но и полностью контролирует непредвиденные ситуации.

Матричная оптика и её особенности

Главным отличием матричной оптики от других типов передних фар является использование только светодиодов в конструкции. На основе светодиодов сделано все, дальний свет, габариты и указатели поворотов. Помимо стандартного набора разные производители добавляют свои изюминки, в виде специфической формы и расположение элементов.

По словам автолюбителей, матричную оптику невозможно спутать, она нечем не похожа на привычную оптику с галогенками или ксеноном. Отличия по внешнему виду и форме, как правило, матричная оптика более выраженная по стилю и дизайну, отчетливо видны деления светодиодов на габариты и дальний свет.

Не менее важную роль в матричной оптике выполняет электроника. За счет использования информации с других систем (радары и датчики автомобиля, навигационная система), электроника самостоятельно решает, когда включить ближний свет, а когда переключить дальний. Так же в зависимости от местности электроника автоматически подстроит яркость или сделает светодиоды тусклее, чтоб не заслепить встречный автомобиль и максимально увеличить видимость для водителя. Как видно, отличия достаточно серьезные, что потянуло за собой появление ряда функций, преимуществ и недостатков.

С чего состоит матричная оптика автомобиля и принцип работы

По составным деталям матричная оптика существенно отличается от классической оптики. Первое – это специальная форма, так званая матрица, в которую набирается необходимое количество светодиодов. Стандартного количества элементов нет, каждый производитель рассчитывает и решает самостоятельно, сколько светодиодов установить в каждую оптику, тем самым улучшив освещение и сделав её дороже или выбрав золотую середину и сделав более дешевый вариант.

Как пример тому, для дальнего света одной матричной оптики автомобилей Audi используют порядка 25 светодиодов, а в состав ближнего входит 15 светодиодов. Но есть и исключения, ближний свет Audi A3 организован за счет 9-ти элементов, а дальний за счет 10-ти светодиодов. Инженеры автомобилей Mercedes решили отойти от правил, для дальнего света матричной оптики Multibeam устанавливают по 24 светодиода, а модернизированный вариант для E-Class использует 28 светодиодов.

Помимо дальнего и ближнего света, есть габаритные огни и дневные ходовые огни. Стоит отметить, что каждый блок состоит из 5-ти светодиодов, а последние разработки инженеров позволяют подобрать оттенок свечения или габаритов по вкусу водителя, от ярко белого до более контрастных оттенков. В матричную оптику так же входит блок управления на каждую фару отдельно, воздуховод с вентилятором для охлаждения системы и модуль указателя поворотов. По желанию производитель может добавить другие блоки, например встроенные противотуманки или лазерные радары, чтоб дополнить матричную оптику системами контролю и распознавания.

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);

  • дальний свет на автоматигистрали.
  • 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.

    Читайте также:  Установка противотуманных фар сузуки гранд витара 1998 2005

    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.

    Преимущества и недостатки матричной оптики

    Как и в любой технике есть свои плюсы и минусы. Но если говорить о матричной оптике, то все же преимуществ больше, нежели недостатков. С преимуществ матричной оптики можно отметить отличное качество освещение, интеллектуальную систему, способную предусмотреть все необходимые моменты для освещения и конечно же привлекательный дизайн.

    Выше наведенный список стандартных и основных функций освещения матричной оптики показывает, что действительно инженеры облегчили управление автомобилем в ночное время суток. Система подскажет и поможет подсветить самые необходимые участки дороги, к тому же полисегментное освещение не будет слепить встречные и соседние автомобили.

    С недостатков матричной оптики это естественно цена. В случае ДТП и вы повредили оптику, то сразу придет мысль заменить её на обычную. Средняя цена матричной оптики стартует от нескольких тысяч долларов, до нескольких десятков тысяч долларов. Во многом цена матричной оптики зависит от марки, модели автомобиля и функционального набора. Не меньший минус матричной оптики состоит в её обслуживании, ведь в случае перегорания одного светодиода, с рабочего состояния выйдет вся оптика. Хоть производитель и дает гарантию более 10 лет, но всех ситуаций попросту нельзя предвидеть.

    Как новая технология, матричная оптика на современных автомобилях можно встретить все чаще. Функциональный принцип так же оказался намного лучше, нежели в классических вариантах оптики. Но вот как дальше, через время зарекомендует себя матричная оптика, остается только ожидать и наблюдать за отзывами владельцев.

    Видео-обзор матричной оптики автомобилей:

    Источник

    Поделиться с друзьями
    Светим и рулим