Мимикрия в природе. Мимикрия

Прикосновение к будущему, первое знакомство с тем, что скоро станет обыденностью. Вот что такое лазерные фары. Реально в качестве дополнительного оборудования пока их предлагают только для BMW i8, а серийно ими оснастили 99 экземпляров суперэксклюзивного Audi R8 LMX. Обозначение модели как бы намекает на Ле-Ман, и неспроста. С одной стороны, это дань 15-летию победы в известной 24-часовой гонке, с другой — прямое указание на техническое решение, которым до сих пор мог похвастать только «боевой» R18. Quattroruote решил проверить, как работают лазерные фары и чем они хороши. Для этого R8 приехал на ночные тесты.

Новое слово автомобильной науки всего лишь дополняет традиционное освещение: если верить изготовителю, лазерные фары позволяют осветить дорогу на 500-600 м. В каждой фаре установлено четыре светодиода, излучающих свет с длиной волны 450 нанометров. Свет концентрируется фосфорным отражателем, изменяющим цвет луча с синего на белый. В результате получается мощный пучок света, по температуре приближающегося к дневному: 5500 Кельвинов.

До полукилометра

Расставив на прямом участке трека щиты через каждые 100 м, делаем несколько заездов. От наших испытателей, собственно, ничего особенного не требуется: две дополнительные фары включаются по команде электроники, управляющей дальним светом. Вводные же электроника получает от установленной на ветровом стекле телекамеры, которая следит за дорогой.

На практике оказалось, что лазерные фары включаются только на скоростях выше 60 км/ч, только на неосвещенных участках и только при условии, что впереди нет попутных и встречных автомобилей. Как только камера замечает на обочине включенный фонарь, электронная система автоматически переходит на ближний свет: фары светодиодные, и их вполне хватает. Когда же система, наконец, решает, что пора, сначала включаются обычные фары дальнего света (они сами по себе гарантируют видимость на расстоянии до 300 м), а через мгновение дорогу заливает дальнобойный свет лазерных прожекторов.

Результат поразительный. Мы не можем безоговорочно подтвердить, что дорога, как это заявляет производитель, освещается на 600 м, но что луч света уходит за полкилометра — факт. Ну и, конечно, ощущения: когда работают лазерные фары, контроль над дорогой полный. Исключительно из любопытства (на дороге это делать категорически не следует) мы решили проверить, насколько быстрее позволяют ехать лазерные фары. В качестве точки отсчета взяли собственные ощущения при движении на скорости 130 км/ч со светодиодными фарами.

Потом включили лазерные. Прикинули, посчитали и пришли к выводу, что новое изобретение позволяет контролировать дорогу ничуть не хуже на скоростях до 260 км/ч и даже больше.

Не говоря об ограничениях, которые накладывает закон, и о здравом смысле, мы считаем, что есть вполне убедительная причина не повторять подобные экзерсисы на дорогах общего пользования: если телекамера вдруг обнаружит, что навстречу едет другой автомобиль, система моментально выключит лазеры. Оказаться на темной дороге на такой скорости с одними светодиодами — участь незавидная.

Последние достижения

В увлекательном мире автомобильного света уже несколько месяцев как появилась еще одна новинка. Вещь дорогая, эксклюзивная, хотя и гораздо дальше, чем лазерные фары, отстоящая от области научной фантастики. Мы ведем речь о светодиодных матрицах. Впервые такие появились несколько месяцев назад на рестайлинговом Audi А8, а сегодня их предлагают и для моделей пусть недешевых, но все же более доступных, вроде ТТ. По тому же пути идут и конструкторы из Штутгарта.

В данном случае речь идет не о количестве испускаемого света — по этому показателю матричные фары ничем не отличаются от обычных светодиодных, — а о том, как этим количеством управлять. Включаются фары дальнего света, когда соответствующую команду выдает камера на ветровом стекле. При этом, если по встречной полосе приближается другой автомобиль, дальний свет не выключается. Возможно такое? Да, возможно: выключаются только светодиоды, которые теоретически способны ослепить водителя встречного транспортного средства. Остальная часть дороги остается освещенной, а на полосе, по которой движется встречный автомобиль, образуется темное пятно, которое перемещается вместе с ним.

Этакий прожектор наоборот: темная зона в центре участка, ярко освещенного фарами дальнего света. Но это не все: система способна одновременно отслеживать несколько «мишеней», создавая комфортные зоны, например, для водителей двух автомобилей и мотоцикла, двигающихся по встречной полосе, плюс для водителя попутного автомобиля,следующего впереди. Для матричных фар это не проблема, темных пятен может быть несколько. Ну а если вдруг в темной зоне система обнаружит человека, она предупредит об этом водителя: сначала три раза ярко мигнет, а потом осветит фигуру.

Лазерные фары видно далеко

Чтобы понять, на что способны лазерные фары, достаточно взглянуть на приведенную ниже схему и сравнить освещаемую ими зону с зонами, которые освещаются фарами ближнего и дальнего света (речь идет о светодиодных фарах последнего поколения). Следует заметить, что пучок света лазерных фар гораздо уже, чем мы привыкли.

• Фары ближнего света «бьют» примерно на 150 м. Пучок их света асимметричен, встречная полоса не освещается.
• Фары дальнего света, как ксеноновые, так и светодиодные, освещают дорогу перед автомобилем на 200-300 м.
• При небольшом тумане (что для нашего полигона в итальянском Ваирано в определенное время года не редкость) сразу заметен своеобразный острый и резкий свет лазерных фар.

Дальность света лазерных фар согласно документации производителя может достигать 600 м. Обратите внимание на форму светового пятна — оно узкое и длинное.

Эксклюзив во всем

На заказ лазерные фары предлагают для BMW i8. Именно на этой модели они дебютировали в 2013 году. Как это возможно, если продажи фар только начинаются? Все просто: в июне 2013 года лазерные фары были в эксклюзивном порядке установлены на восьми первых серийных экземплярах немецкого спорткара, переданных счастливым владельцам в ходе специально устроенной в Мюнхене церемонии. В техническом плане решение мало чем отличается от того, что мы видели на Audi R8, да и поставщик у BMW тот же — Osram. На i8 лазерные фары дальнего света тоже установлены не вместо традиционных, а в дополнение к ним, и включаются лишь при наличии соответствующих условий. Ну а вам мы предоставляем полную свободу в выборе выражений, уместных в отношении цены опции -9750 евро (в Европе).

Матричные фары. Игра свети и тени

Здесь задачи другие: не светить, как лазер, как можно дальше, а уберечь других участников движения от ослепления дальним светом. Сначала матричные фары ставили только на А8, но по прошествии нескольких месяцев подход стал более демократичным: сегодня, к примеру, их можно заказать и для ТТ последнего поколения. Правда, опция не дешевая — 2585 евро (в Европе).

• Несмотря на наличие встречного автомобиля, эта зона остается полностью освещенной.
• Темная зона перемещается вместе со встречным автомобилем.
• Серая зона, ограниченная пунктирной линией, освещена фарами ближнего света.
• Система распознает и автомобили, движущиеся в попутном направлении. Чтобы не слепить их водителей, матричные фары также создают темные зоны.
• Матричные фары — это 25 светодиодов, которые по команде электроники включаются, выключаются или просто снижают яркость.

Mersedes тоже выбрал матрицу

В 2010 ГОД У Mercedes CLS второго поколения стал первым в мире автомобилем, у которого в фонарях и фарах стояли только светодиоды. После недавнего рестайлинга штутгартский седан обзавелся опцией Active Multibeam Led — такие же матричные фары, как у Audi, и работают они по тому же принципу. Управление фарами осуществляется раздельно, что позволяет точно контурировать освещаемые и неосвещаемые участки перед автомобилем. Светодиоды корректируют размеры темных пятен очень быстро и точно, при этом левая и правая фары работают независимо друг от друга. Каждую секунду электронные блоки сто раз рассчитывают оптимальную конфигурацию светового пятна. Исходную информацию система получает от камеры, размещенной в верхней части ветрового стекла. Как правило, система Active Multibeam Led предлагается в качестве опции. Исключение составляют модификации AMG, штатно оснащаемые матричными фарами.

По сравнению с фарами с другими источниками света (лампами накаливания, газоразрядными, классическими светодиодами) лазеры имеют целый ряд преимуществ. Лазерное излучение имеет высокую пространственную когерентность, т. е. излучение может быть направлено в виде узкого луча.

Однако лазерные фары - это собственно не лазеры белого света, а люминесцентные источники, освещаемые мощными синими или ультрафиолетовыми полупроводниковыми лазерами.

На самом деле, существуют лазеры белого цвета на основе эффекта генерации суперконтинуума , но их использование в фарах серийных автомобиле невозможно из-за очень высокой цены (более 10 000 долларов за штуку).

Использование лазерной подсветки фосфОра позволило создать очень яркие и компактные фары с узконаправленным лучом.

Лазерные фары самые компактные из всех сущест-вующих. Светоизлучающая площадь поверхности излучающего фосфОра в сто раз меньше, чем у обычного светодиода. Поэтому при одной и той же светоотдаче лазерной фаре нужен отражатель диаметром 30 мм, для ксенона - 70 мм, а для галогенной лампы - 120 мм. Благодаря этому лазерные фары можно делать намного меньшими без потерь эффективности освещения дороги. В случае с BMW i8 высота отражателя снизилась с 9 до менее 3 сантиметров. Хотя дизайнеры пока не планируют уменьшать ее, так как новые возможности позволят более удобно располагать фары, моделировать лучший дизайн автомобиля.

Лазерный головной свет будет работать в паре с «цифровым помощником», который препятствует ослеплению водителей встречных и попутных машин. Оптика на основе лазеров обеспечивает более точную форму светового пучка, что делает передний свет более безопасным и комфортным для автомобилистов, движущихся во встречном направлении.

В корпусе каждой фары расположены три источника лазерного излучения мощностью около 1 Вт каждый. Лучи направляют при помощи системы зеркал на элемент из флуоресцентного материала. При поглощении последним энергии выделяется белое свечение, из которого формируется световой пучок.

Светодиодная указка

Лазерные технологии в автомобильной светотехнике подтолкнули баварцев на создание еще одной интересной технологии, получившей название Dynamic Light Spot - динамическое точечное освещение. Новая система способна обнаруживать пешехода или другое препятствие на дороге и направлять на него усиленный луч свет. Так водитель получает информацию о потенциальной опасности. Причем такая подсказка выскакивает раньше, чем объект появляется в лучах ближнего света фар. Следовательно, сидящий за рулем получает фору в несколько секунд или десятков метров, которых часто не хватает, чтобы затормозить или объехать человека. Система Dynamic Light Spot может держать в поле зрения несколько объектов. Лишь только в объектив инфракрасной камеры попадет человек или животное, луч света сразу укажет на него.

В свете последних публикаций (технологии Вольво , технологии Мерседес), читатели Хабра попросили рассказать более подробную информацию о технологических новинках автомобилестроения. Мне кажется, что одна из самых интересных и перспективных разработок на данный момент - лазерные фары от БМВ.

В сентябре 2011 года БМВ представила новую технологию автомобильных фар, основанную на использовании синих лазеров. Эта технология впервые применяется на автомобиле BMW i8, который был показан на Франкфуртском автосалоне в 2009 году. В фаре используется не один, а сразу три лазера, всего в автомобиле их 12 - по 3 в каждой из 2 секций фары. Чтобы понять как эта технология работает посмотрите на диаграмму.

Три лазера (A) установлены на треугольную форму и светят на маленькие зеркала (В), которые перенаправляют луч на линзу(С). Внутри линзы (С) находится желтый фосфор, который под воздействием синего лазера излучает яркий белый свет. Этот свет излучаемый фосфором, перенаправляется линзой на отражатель (D), который отбрасывает свет на 180 градусов на дорогу перед автомобилем. Внутренности фары созданы специальным образом так, что весь созданный свет отражается на поверхность перед автомобилем. Вверху справа на фотографии вы можете увидеть как работает один из 6 лазеров, хоть его луч и перекрыт карточкой. Учтите, что такая конфигурация лишь одна из возможных и можно сделать фары почти любого размера и формы.

На этой фотографии вы можете увидеть как фары работают на полную мощность. БМВ заявляет, что эти фары в 1000 раз ярче чем диодные фары, которые используются сейчас, но используют лишь половину яркости, чтобы снизить потребление электричества автомобилем. Так же, представители компании заявляют, что срок службы фар не менее 10 000 часов, такой же как у LED фар. Что важно, возможность изменения размера фар позволит дизайнерам более свободно создавать форму фар и их размер.

Конечно, первое, что мы знаем о лазерах это то, что их не надо никому направлять в глаза, чтобы не повредить сетчатку глаза. С этими фарами это просто невозможно, БМВ просит не беспокоиться. Лазер опасен тем, что его свет очень сконцентрированный и сфокусированный. Свет же, производимый желтым фосфором не такой, а чтобы это доказать инженер БМВ посмотрел прямо в луч света создаваемый фарами и пригласил журналистов сделать то же самое. Несмотря на то, что свет фар очень яркий, ни автор текста, ни кто-либо другой не пострадал от этой демонстрации.
Так же исключается возможность того, что свет фар может поджечь объекты перед автомобилем (несмотря на то, что инженер поджег ароматическую палочку от одного из лазеров автомобиля, чтобы продемонстрировать его мощность) по той же причине. Свет создаваемый фарой не является лучом лазера исходя из другой природы самого получения света. Если вы боитесь лазеров, которые вылетят из фары при аварии и начнут разрушать всё вокруг - не беспокойтесь, БМВ позаботилась и об этом, в случае ДТП, так же как и с ксеноновыми фарами - сразу отключается подача электроэнергии на фары.

BMW так же не упустила возможность представить новую технологию Dynamic LightSpot system, которая подсвечивает пешеходов, которые находятся у вас на пути. На технической модели, которую нам показывали эти прожекторы были встроены в установочное место противотуманок и приводятся в движение системой аналогичной адаптивному освещению поворотов. Система использует те же технологии, что используются в системе ночного видения БМВ, которая использует инфракрасные сенсоры и камеры, чтобы распознать человека по температуре тела и силуэту.
Если камера ночного видения обозначит пешехода значком на дисплее развлекательной системы, то система LightSpot более активная и подсветит пешехода одним лучом из места противотуманок. Поскольку в автомобиле две противотуманки, автомобиль может следить сразу за двумя пешеходами, а так же она может вести свет за пешеходом, переходящим дорогу в темноте перед вами.

Чтобы не отвлекаться на пешеходов, не мешающих движению автомобиля, система имеет достаточно узкое поле зрения. Компьютер следит за всеми пешеходами, которые есть перед автомобилем, но система подсветит только тех, что будут пересекаться с траекторией автомобиля или будет угроза пересечения этой траектории. BMW заявляет, что система может двигать луч быстрей чем может бежать любой человек, так что возможности убежать от луча у вас не будет. Правда, в БМВ говорят, что система пока что испытывает трудности на серпантине, где автомобиль постоянно меняет траекторию движения. Именно по-этому это все еще прототип. И все же, компания говорит, что эта система значительно упрощает водителями жизнь и позволяет увидеть пешеходов в среднем на 34 метра раньше чем без нее. Встречные водители так же будут избавлены от любого ослепления, потому что у БМВ есть система Active High Beam, которая следит за встречным трафиком и не позволит ослепить водителей.

Пока что обе системы - прототипы. Dynamic LightSpot дойдет до потребителя первой, хоть БМВ и не говорит когда. Но возможно, скоро придет время когда лазерные фары станут так же распространены как галогенные или ксеноновые фары распространены сегодня.