Высвечиваем будущее опытными фарами Фольксвагена
Считается, что вероятность попасть в аварию в тёмное время суток втрое выше, чем в светлое. Около половины смертей при ДТП происходят в темноте, хотя мы ездим в таких условиях в четыре раза реже, чем днём.
В опытно-исследовательском центре Фольксвагена в Вольфсбурге царит секретность: камеры на телефонах и ноутбуках заклеены, не приветствуется даже малейшее отклонение от заданного маршрута. Вот-вот нам покажут новейшие наработки в области освещения ― перспективные фары, фонари и прочее. Первым слово берёт кто-то из шеф-дизайнеров. Вторым — тоже дизайнер, но рангом пониже. Говорят, как им важно играть пластикой осветительных приборов, их наполнением, иметь свободу формы. Только этим в компании занимаются 15 художников. А инженеры на третьих ролях?
Исторически вроде бы нет. Вообще, прорывом в области головного света стало внедрение галогенной двухнитевой лампы H4 в 1971 году. Её номинальный световой поток ближнего света в 1000 люмен был недостижим, и по сей день H4 применяется во многих бюджетных автомобилях, включая начальные версии седана Volkswagen Polo. Именно количество света от источника в основном определяет то, как хорошо фара освещает дорогу. А площадь отражателя, его форма и качество поверхности, оптические свойства рассеивателя — нюансы.
Световые технологии обычно тестируют на полноразмерных компьютерных симуляторах, а затем проверяют в специальных тоннелях. Этот, фольксвагеновский, стометровой длины и 15-метровой ширины, работает с 2014 года.
До начала 90-х годов мир (за исключением США с их собственными стандартами) довольствовался лампой H4 и некоторыми другими галогенками. К этому времени конструкторы научились добиваться лучшего использования светового потока за счёт формы отражателя или установки проекторных модулей. Затем появились новые лампы, включая популярнейшую однонитевую H7 (1500 люмен) ― такая ставится в фары ближнего и дальнего света средних комплектаций калужских Polo. Правда, Kia Rio/Hyundai Solaris используют лампы HB3 (аж 1860 люмен), а рекорд производительности среди галогенок держит Н9 дальнего света, генерирующая 2100 люмен.
Характерное разнообразие фар: у базового Polo ― одна двухнитевая галогенка H4, в средних версиях ― две лампы H7 на сторону, а в топе ― светодиодная оптика. Но тоже бюджетная ― раз нет омывателя, значит световой поток ближнего света не превышает 2000 люмен.
В 1991 году ― снова благодаря инженерам ― появилась революционная технология ксеноновых ламп номиналом 3200 люмен, более чем в три раза больше, чем у Н4. Источником света стала электрическая дуга, а не разогретая нить. Никак не отличаясь внешне, ксеноновые фары поставили массу технических вызовов: выросли требования к точности оптики, наличие блоков розжига усложнило компоновку узлов. Чуть позже для ксенона стали обязательны автоматический корректор и система фароочистки. Всё это очень дорого, зато эффективно, особенно в сочетании с системами поворота луча (с 2000-х годов).
Golf четвёртого поколения с фарами с отражателями свободной формы и гладким стеклом. Смотрятся до сих пор современно, но светят никудышно: пучок ближнего света узкий и «рваный». На такой машине из музея VW тоже удалось прокатиться в рамках семинара.
Лет 15–20 назад дизайнеры вышли из тени. Сначала они играли «внутренним наполнением» фары. Помните, как при схожей форме отличались фары «третьего» и «четвёртого» Гольфов? Как свежо смотрелись прозрачный пластик без оребрения и нарядные «кругляши» внутри? Потом фары вытягивают, плющат, сужают ради хищного взгляда… А какие горизонты открыл «световой дизайн», когда меняется собственно форма светящихся элементов! Сейчас, чтобы выполнить все пожелания эстетов, в фаре просто не остаётся места для лампы. Поэтому курс ― на светодиоды, и не только у Фольксвагена.
Любопытно, что ксеноновые технологии умирают, но ещё не мёртвы. Придуман новый стандарт ламп мощностью 25 Вт вместо классического 35-ваттного ксенона. Это позволяет вписать световой поток в регламентные 2000 люмен, не требующие дорогущих автокорректора и омывателя. Увы, свет таких фар моего бусика Citroen SpaceTourer скорее разочаровывает. Выигрыш относительно хороших галогенок ― разве что в более приятном глазу холодном свете. Поговаривают, что кашу с 25-ваттным ксеноном заварили производители ламп для загрузки простаивающих мощностей.
Маломощный 25-ваттный ксенон ставился на такие автомобили, как Audi A1, Skoda Rapid, Citroen DS5. Сегодня он сохранился, например, в версии Premium седана Kia Cerato прошлого поколения (на фото), остающейся в продаже с приставкой Classic.
Но инженерам тоже нравится глобальный переход на светодиодные технологии, ведь снижается энергопотребление и увеличивается срок службы. Цена уже не пугает. Простенькая фара с малым числом диодов (как на Polo в «топе») стоит лишь чуть больше среднестатистической галогенки. Но 25-ваттная ксеноновая без корректора ― почти вдвое дороже. Кусаются пока матричные фары: в них десятки диодов позволяют гибко изменять светораспределение попеременным подключением. Можно, например, затенить встречный автомобиль при включённом дальнем. Но и они вот-вот подешевеют.
Светодиодные матричные фары IQ.Light LED Matrix нового Туарега ориентируются на показания карты и GPS, скорость машины, угол поворота руля и данные с фронтальной камеры. Фары умеют затенять встречных, высвечивать пешеходов и «расплющивать» пучок в дождь.
Матричный модуль фары IQ.Light новейшего Туарега размером с полблока сигарет содержит плату, радиатор с вентилятором, 48 диодов ближнего света и 27 ― дальнего. Вкупе с дополнительными боковыми элементами работает этот ансамбль классно, словно протягивая щупальцы света ко всем неосвещённым участкам дороги, оставляя встречных в тени. Режимы светораспределения зависят от массы факторов: погоды, скорости, траектории… Дальнобойность ― на 100 метров лучше, чем у 35-ваттного ксенона.
На левом фото ― блок матричного света, изготавливаемый фирмой Hella, в частности для Мерседесов. Заменить почти сотню светодиодов уже скоро будет возможно с помощью одного компактного «микропиксельного» светодиода (справа).
Ту же эффективность уже обеспечивает компактный «микропиксельный» светодиод размером 4х4 мм. Я подержал такой в руках и оценил работу оснащённой им фары, не заметив существенной разницы в силе света. Впечатляет точность управления пучком: прогресс относительно фар Туарега такой же, как между ними и устаревшими всего за четыре года фарами Пассата с механической шторкой. Довольны и дизайнеры, и инженеры: имея в фаре три «пиксельных» диода, дающих 1024 индивидуальных мини-луча, можно играть матрицей на 3072 ячейки вместо нынешних 75–80.
Компоненты фары Micro-pixel HD LED: 1 — внешняя линза, 2 — световод, 3 — корпус, 4 и 8 — дизайнерские крышки, 5 — блок Micro-pixel LED, 6 — держатели линз, 7 — система линз, 9 — модуль ближнего света, 10 — держатель модуля Micro-pixel, 11 — радиатор охлаждения.
Возможно, развитие света пойдёт в другом направлении. Источники света размножаться не станут, а светораспределением займутся промежуточные фильтры-матрицы с разрешением до 30 000 пикселей. Этого достаточно, чтобы не просто искусно менять пучок, но и проецировать на дорогу надписи, символы, подсказки… Например, показывать в вираже коридор, в котором автомобиль поедет при текущем повороте руля, или дублировать на асфальт сигналы поворота. Но на мой взгляд, это утопия. Дороги и так переполнены визуальным мусором, провести такую идею через сертификационные дебри малореально, а чуть грязь ― и вся красивая «картинка» поплывёт.
Такие поставщики световых решений, Hella и Osram, предлагают проекции на полотно. Основное препятствие ― омологация таких световых приборов. Пока на дороги путь им закрыт.
Совершенствуются и простые светодиоды. В специальном чёрном ангаре, оборудованном для испытания систем освещения, нам показали прототип с высокомощными диодами, потребляющими 3–4А против примерно 1А у нынешних. Света действительно становится больше, а это значит, им также можно управлять более гибко. Если сузить пучок дальнего света таких фар, он прошьёт 550 метров темноты, что под силу только лазерным фарам, где свет «выбивается» из люминесцентной фосфорной пластины лазерными лучами.
Лазерно-люминесцентная фара купе BMW i8: три лазерных луча собираются линзой, чтобы извлечь свет при попадании на люминофорную зеркальную пластинку. Света в несколько раз больше, чем от полноценного ксенона, а заявленная дальнобойность дальнего света ― 600 м.
Такая технология на рынке присутствует около пяти лет ― помимо BMW, как раз у фольксвагеновских коллег по концерну, фирмы Audi. Однако её появление на «народных автомобилях» VW маловероятно. Из-за специфичных материалов и технологий такие фары безумно дороги (в случае с седаном Audi A8 ― на 215 тысяч рублей дороже и без того недешёвых матричных), а перспектив снижения стоимости не видно. Кроме того, лазерно-люминесцентный источник даёт очень мощный, но узкий пучок, применение которого ограничено дальним светом.
Теоретически лазерный свет также можно совместить с матричными технологиями, чтобы управлять пучком в широких пределах ― Audi делилась подобной идеей ещё больше трёх лет назад. Но цена выходит за рамки разумного.
Какую картину освещённости вообще предпочитает потребитель? Наиболее противоречивые оценки обычно вызывает именно дальний свет. В Скандинавии предпочитают дальнобойный пучок, а в остальной Европе ― широкий, создающий иллюзию большой мощности. Volkswagen надеется со временем предложить водителю выбор разных пучков. Ближний свет существенно зарегламентирован, хотя кто-то предпочитает чёткую границу света и тени (характерную для проекторных фар), а кто-то ― плавную. Объективно они одинаково эффективны, и это чисто дело вкуса. Немцы стараются сделать переход «слегка сглаженным», чтобы понравиться всем.
Светодиоды высокой мощности (HP LED) позволяют почти достичь возможностей лазерных фар при меньшей цене. Volkswagen заявляет, что разработал эту технологию сам, без помощи сторонних поставщиков.
А вот отдельные противотуманные фары — вымирающий динозавр. Угадаете, кому они помешали в борьбе за чистоту линий кузова? Полноценно компенсировать потерю противотуманок можно только применением дорогого адаптивного света основных фар, умеющего расширять пучок при плохой погоде и при поворотах. В случае недорогих машин нас просто лишают дополнительного источника света. Причём россиянам должно быть особенно обидно: в отличие от Европы применение противотуманок у нас законно в любое время суток, а дополнительный свет весьма полезен на неустроенных дорогах.
Эффективность струйных фароомывателей вызывает смех у тех водителей, кто помнит щёточные очистители, например, Саабов и Volvo вплоть до начала 2000-х. От них пришлось отказаться в основном из-за требований по безопасности при наезде на пешехода.
Не ожидается прогресса в области фароочистки. Нынешние струйные системы устраивают Volkswagen, поскольку вписываются в сертификационные требования, по которым фара загрязняется тарированным составом. Всем ясно, что в химическом грязном тумане российских реагентов омыватели малоэффективны, но никто не станет разрабатывать новую технологию специально для нас. Ещё важный момент ― температура стекла фары. Светодиоды холодны и не растапливают снег так, как ксенон и особенно галогенки. Поэтому если в автомобиле использованы мощные LED-элементы, требующие вентилятора охлаждения, идущий от него поток стараются направить по стеклу.
Дизайнерская вариация на тему того, как световые приборы могут пригодиться беспилотникам. Световые «башенки» показывают, что ведёт машину автопилот, а встроенный в заднее стекло стоп-сигнал горит на тем большей площади, чем выше интенсивность замедления.
Ещё один подводный камень ― надёжность и долговечность светодиодов. Теоретически это как раз их сильная сторона. Но все диодные фары и фонари «запаяны» и не подразумевают замену светящихся элементов. Только недавно появились первые сообщения, что Toyota внедряет заменяемые LED-модули в фонарях новой Короллы. Расчётный срок службы диодов хоть и больше, чем у ламп, но тоже конечен. Volkswagen рассчитывает на 8000 часов работы, это примерно 11 лет, если жечь фары по два часа в день. Или меньше года, если держать их включёнными круглосуточно, например в такси. Затем неизбежно потускнение.
Это уже серийная технология ― слева фонари Пассата, справа ― Туарега. Немцы называют её «клик-клак»: нажатие тормоза не только зажигает сигналы, но и меняет световой рисунок фонарей, привлекая больше внимания едущих сзади. Потом ― это красиво…
И всё же пути назад нет. Лет через пять на Фольксвагенах останутся только диоды. Дизайнеры в экстазе, конструкторы будут искать новые поля применения технологий. Например, для коммуникации между беспилотникам. Сейчас мы бы хотели знать, что на уме у другого водителя, и световые сигналы могут помочь. Уже готова проекция на асфальт активных парковочных линий. Скоро можно будет отправить соседям по потоку текстовые, визуальные сообщения на экранах или в светодиодном поле задних фонарей…
Ещё одна проекционная технология сомнительной полезности ― индикация траектории при парковке. При наличии камеры заднего вида водителю она не нужна. Разве что пешеходов предупредить, чтобы разбегались.
Главный потребительский вывод из всего сказанного ― не покупайтесь на догмы. Ошибочно думать, что галогенки ― самые ущербные фары по определению, а светодиоды лучше ксенона. Внутри каждого из типов есть лидеры и аутсайдеры. Базовые LED-модули запросто могут светить хуже топовых галогенок. Помните, что если у фары нет омывателя, световой поток ближнего света гарантированно меньше 2000 люмен. Слова «светодиодная фара» могут означать как продукт высоких технологий, так недорогую поделку. Одно бесспорно: фары становятся всё красивее и красивее.
За кадром
Головное предприятие Фольксвагена в Вольфсбурге — крупнейший автозавод в мире. Его окружает гигантский комплекс, включающий не только исследовательский центр, но и фирменный музей. Это не очень типичная марочная экспозиция, потому что на нескольких этажах выставлены как Фольксвагены, так и эпохальные машины других марок. Многие из них я показываю в видеоролике, включая особенно тронувший меня Saab 99 Turbo ― почти как мой.
Никита Гудков,
три часа назад.
Фото Драйва и компаний Audi, BMW, Hella, Osram, Skoda, Volkswagen
Источник: