Передняя оптика автомобиля способна сменить хоть и не весь его вид, но на 40% как минимум. Многие производители стали использовать светодиодную оптику на своих новых моделях. Расскажем о принципе работы и устройстве матричных фар.

Содержание статьи:

Ведущую позицию в области оптики держит компания Audi. Начиная с 2013 года Audi стали устанавливать матричную оптику или более известные как Matrix LED headlights на обновленную модель A8. Как утверждают инженеры компании, они поднимают уровень безопасности и облегчают управление автомобилем.

Изначально базу для матричной оптики положила компания Opel под названием Matrix Beam. В сравнении с обычной оптикой, матричные фары намного сложней. Она состоит из модуля ближнего и модуля дальнего света, так же в наличии есть дневные ходовые огни, габаритные огни и блок поворотов. В дизайнерском решении есть воздуховод с вентилятором для охлаждения механизмов и блок управления, на каждую фару свой.

Модули дальнего и ближнего света матричной оптики

Не смотря на сложность технологии, матричные фары вмещают в себе модуль дальнего и ближнего света. Каждый блок уникален по своему, как по строению, так и по управлению. Набор дальнего света матричных фар состоит из 25 светодиодов, объединенных по пять штук в группу. Совокупно они образуют матрицу дальнего света. Каждый блок матричный фар из пяти светодиодов имеет свой отдельный радиатор и отражатель. Благодаря такому инженерному решению, с помощью матриц реализовано порядка миллиарда разных комбинаций по распределению света.

Что ж касается модуля ближнего света, то он располагается под дальним светом. В его составе 15 светодиодов. Так же по пять светодиодов в блоке, но более слабые по мощности. В самом низу оптики разместились дневные ходовые огни, габариты и светодиоды указателей поворотов. Всего в таком блоке матричной фары можно насчитать 30 последовательных светодиодов.

Как устроена матричная фара

С наведенной информации видно, что в основе матричной фары лежат светодиоды и никаких других осветительных приборов. Действительно, такое строение выдаст намного больше света, чем ранее известные виды оптики.

Для лучшего вида элементы матричной оптики подчеркнули дизайнерским обрамлением в современном стиле. Все части оптики, включая блок управления и принудительную вентиляцию, помещены в пластмассовый корпус, который так же является основой и защищает от воздействия внешних факторов. Лицевую часть матричной фары закрывает прозрачный рассеиватель.

Становится понятно, что при наличии блока управления, вся система контроля и управления будет электронной, по традиции включая входные устройства и исполнительные элементы. В качестве входных устройств считаются различные датчики и видеокамера.

Видеокамера дает информацию о наличии других автомобилей на дороге. Таким образом, блок управления будет переключать дальний и ближний свет автоматически, регулировать угол и яркость оптики. Если же говорить о датчиках матричной оптики, то зачастую они используются от других систем, таких как угол поворота руля, датчик скорости автомобиля, датчик просвета дорожного, датчик освещения и датчик дождя. Именно эти датчики отвечают за комфортную езду и своевременное срабатывание различных систем.

Если же в автомобиле есть навигационная система, то в блок управления матричных фар будет использовать данные с маршрута, характер вождения автомобиля, рельеф дороги и местности, а так же учитывать проезд по населенным пунктам.

Главную роль в матричных фарах несет блок управления. Он обрабатывает информацию, полученную от входных устройств, и зависимо от полученных данных включает или выключает определенный ряд светодиодов. Новшеством стоит отметить то, что в матричной оптики не используются поворотные механизмы, как это было у ксеноновых фарах. Все функции выполняют благодаря статическим светодиодам и электронике матричных фар.

Разновидность функций освещения в матричной оптике

Чем сложней устроена конструкция оптики, тем больше функций она может выполнять. В матричной оптики насчитывают девять разновидностей функций освещения:

• постоянный дальний свет;
• освещение для автомагистралей;
• ближнее освещение;
• адаптивное освещение;
• освещение на перекрестках;
• освещение в любую погоду;
• подсвечивание пешеходов;
• адаптивное динамическое освещение;
• динамический указатель поворотов.

Список не малый как видим, рассмотрим по каждому пункту отдельно, как устроен и принцип освещения.

Полисегментальный дальний свет позволит водителю двигаться с постоянным включенным дальним светом. В таком случае будут задействованы 25 отдельных светодиодов дальнего света. Так же будет задействована видеокамера, которая в темное время суток следит за встречными и попутными автомобилями по их свету фар. Как только обнаружен автомобиль, блок управления выключает часть светодиодов, которые направлены на движущийся автомобиль. Свободное пространство дороги будет освещаться в прежнем виде. Для уменьшения ослепления водителей яркость оставшегося блока матричной оптики будет уменьшена. По данным с паспорта, блок управления матричных фар одновременно может распознать до восьми автомобилей.

Свет для движения по автомагистрали основывается на полученную информацию с навигационной системы. Адаптивная система сужает конус дальнего света матричных фар, таким образом, чтоб максимально направить вперед и сделать удобной для других водителей.

Ближнее освещение имеет традиционную форму, средняя часть дороги освещается меньше, а вот боковая часть и обочина больше. При этом матричная оптика направляется вниз в зависимости от рельефа дороги и населенного пункта.

Адаптивный свет направлен на лучшее освещение машины спереди и сбоку во время выполнения маневра поворота. В таком случае система матричных фар в каждой из фар задействует по три светодиода, которые включаются или выключаются при повороте руля или срабатывании поворотов.

Освещение перекрестков предназначено для освещения перекрестков при приближении к ним. В этом случае для матричных фар так же задействована навигационная система, на основе информации которой и определяется перекресток.

Всепогодное освещение из самого названия говорит о том, что при движении в плохих погодных условиях (туман, дождь, снег) будет меняется качество освещения. Блок управления настроить светодиоды матричной оптики таким образом, чтоб избежать ослепления от своих же фар. Интенсивность светодиодов матричной фары будет меняться в зависимости от видимости.

Подсвечивание пешеходов в матричных фарах реализовано на высоком уровне. В случае обнаружения пешехода с помощью камеры и системы ночного виденья, на обочине или опасной близости от нее оптика будет троекратно сигнализировать дальним светом об этом. Тем самым предупреждать как водителя, так и пешехода.

Динамическое адаптивное освещение это предпоследний вариант в матричных фарах. Суть его работы направлена на освещение дороги во время поворота. Поворачивая рулевое колесо, яркость светового пучка перенаправляется с центральной части в сторону поворота. То есть одна часть светодиодов становится тусклее, другая ярче.

Динамический указатель поворотов матричных фар рассчитан на управляемое движение светодиодов в направлении поворота. Таким образом, 30 последовательных светодиодов оптики включаются последовательно с периодичностью в 150 мс. Со стороны это не только красиво выглядит, но и дает больше информации о том или этом маневре автомобиля.

Многие производители уже готовят свои автомобили под внедрение подобной технологии матричной оптики, но насколько это удастся, пока никто не может сказать. На данный момент компания Audi является единственным правообладателем подобной технологии в оптике и захочет ли она делиться с другими производителями остается под вопросом.

Видео о принципе работы матричной оптики и её строении:

]

Свет с интеллектом: чем интересны фары нового VW Touareg

Новый Touareg не зря носит гордое имя флагмана линейки автомобилей Volkswagen. Он соткан из инновационных решений: от мехатронного шасси до обширного набора систем помощи водителю. Одной из инноваций, оказывающей большое влияние на безопасность движения, является система головного света, самая «продвинутая» версия которой, носящая название IQ. Light, предлагается опционально.

текст: Станислав Шустицкий / фото: Volkswagen / 04.07.2018

Светодиодные матричные фары, разработанные в сотрудничестве с инженерами компании Hella, представляют собой триаду, объединяющую в одном блоке дневные ходовые огни, активные указатели поворотов и адаптивное освещение поворотов. При этом фары головного света не только максимально функциональны, но и выполнены на высоком уровне с точки зрения дизайна и органично вписались в облик нового . Матрица ближнего света состоит из 48 светодиодов, дальнего - из 27. Если же суммировать все источники света, то в каждой блок-фаре установлено по 128 светодиодов. Семь светодиодов, расположенных в пяти отражающих камерах, освещают ближний сектор, еще три подсвечивают повороты. Командует системой головного освещения электронный блок, который принимает и анализирует сигналы фронтальной камеры, систем навигации и GPS, данные о скорости движения и угле поворота рулевого колеса. Все эти данные моментально обрабатываются, после чего, в зависимости от ситуации, задействуются соответствующие группы светодиодов. «Вручную» водитель может пользоваться лишь системой автоматического управления дальним светом Dynamic Light Assist, а все остальные функции головного освещения возьмет на себя интеллектуальная система IQ. Light. Кстати, коль скоро мы заговорили о режиме дальнего света, то благодаря матричным светодиодным фарам длина светового пучка, в сравнении с ксеноновыми фарами предыдущего поколения Volkswagen Touareg, увеличилась более чем на 100 метров.

Теперь более детально о возможностях матричных фар IQ. Light. В городе, при скорости до 50 км/ч, фары обеспечивают широкий сектор освещения с концентрацией света по краям зоны. На загородных дорогах при использовании ближнего света также освещается широкий сектор с акцентом на освещение обочин. Если же Volkswagen Touareg движется на высокой скорости по автостраде, то фары ближнего света обеспечивают узкий световой луч с возможностью освещения максимально дальнего отрезка. Таким же образом на автостраде работают светодиоды дальнего света, но только в том случае, если отсутствует вероятность ослепления водителей автомобилей встречного или попутного направления.

В то же время нет необходимости переключать дальний свет на ближний при движении по загородной дороге даже при наличии встречного транспорта - интеллектуальная система сформирует оптимальный световой поток, не ослепляющий водителей встречных автомобилей. Четко сработает система и при обгоне: она точно сфокусирует свет, предотвратив ослепление водителя попутного автомобиля, а затем добавит освещенности при выезде вашего автомобиля на соседнюю полосу. Система управления матричными светодиодными фарами IQ. Light учитывает даже отражение света фар от мокрого дорожного покрытия, причем как собственного автомобиля, так и автомобилей других участников движения, а также препятствует ослеплению водителя светом, отраженным от дорожных знаков. В первом случае режим активируется датчиком дождя, а во втором снижается мощность дальнего света, и световой пучок, попадающий на дорожный знак, точечно фокусируется.

Задние светодиодные фонари нового Volkswagen Touareg выполняют сразу две функции: во-первых, они являются интересным дизайнерским решением и подчеркивают стиль автомобиля, во-вторых, на все сто процентов выполняют свою функцию - они хорошо видны в любое время суток. Опционально предлагаются фонари с функцией мигания, а модели в максимальной комплектации оснащаются динамическими указателями поворотов.

УВИДЕТЬ И ПРЕДУПРЕДИТЬ

Наверное, среди автомобилистов нет ни одного, у кого хоть раз не сжималось сердце, когда ночью перед капотом его автомобиля внезапно появлялся пешеход. Разработчики матричных фар IQ. Light предусмотрели и это, наделив их функцией маркерного освещения пешеходов, которая доступна в комплексе с системой ночного видения Night Vision. Встроенный в переднюю часть Volkswagen Touareg тепловизор на расстоянии от 10 до 130 метров регистрирует исходящее от людей или животных инфракрасное излучение. Если объект находится вне зоны риска, его черно-белое изображение, выведенное на экран приборной панели, подсвечивается желтым контуром, а если он перемещается в опасную зону, контур становится красным.

Если система Night Vision неактивна, а автомобиль движется со скоростью свыше 50 км/ч, то при возникновении угрозы столкновения экран автоматически переключается в режим ночного видения. Если опасность возникает на скорости менее 50 км/ч, то на панели загорается красный сигнал, который дублируется на проекционном дисплее. Вместе с этим следует звуковое предупреждение и включается система аварийного торможения Brake Assist. Что касается матричных фар IQ. Light, то при возникновении опасности, обнаруженной системой Night Vision, они короткими вспышками подсвечивают находящихся в опасной зоне пешеходов, тем самым акцентируя на них внимание водителя.

Ведущие позиции в области технологий освещения принадлежат компании Audi. С 2013 года Audi устанавливает матричные фары (Matrix LED headlights) на свою флагманскую модель - Audi А8. Матричные фары поднимают на новый уровень безопасность дорожного движения и комфорт управления автомобилем. Пилотный проект матричных фар (Matrix Beam) разрабатывает компания Opel.

Матричная фара от Audi объединяет матричный модуль дальнего света фар, модуль ближнего света фар, модуль дневных ходовых огней, габаритных огней и указателя поворота, дизайнерское обрамление фары, воздуховод с вентилятором и блок управления.

Модуль дальнего света фар состоит из 25 светодиодов, объединенных в группы по 5 штук и в совокупности образующих матрицу . Каждая группа имеет свой отражатель и металлический радиатор для охлаждения. С помощью матрицы из светодиодов реализовано около одного миллиарда различных комбинаций распределения света.

Модуль ближнего света фар расположен под модулем дальнего света фар и состоит из 15 светодиодов, поделенных на несколько сегментов. В самом низу фары размещен модуль дневных ходовых огней, габаритных огней и указателя поворота. Конструктивно модуль включает 30 последовательных светодиодов.

Расположение модулей освещения подчеркнуто дизайнерским обрамлением. В матричной фаре расположен и электронный блок управления. Для принудительного охлаждения светодиодов фара оснащена воздуховодом с вентилятором.

Все конструктивные элементы матричной фары помещены в пластмассовый корпус, который служит основой для размещения элементов и защищает их от внешних воздействий. С лицевой части корпус закрыт прозрачным рассеивателем.

Матричные фары имеют электронную систему управления, традиционно включающую входные устройства, блок управления и исполнительные элементы. Входными устройствами являются видеокамера и ряд датчиков. Видеокамера представляет информацию о других автомобилях на дороге. В интересах матричных фар работает множество датчиков других систем автомобиля: датчик угла поворота рулевого колеса , датчик скорости движения, датчик дорожного просвета, датчик освещения, датчик дождя .

При наличии в автомобиле навигационной системы в управлении матричными фарами используются маршрутные данные (характер движения, рельеф дороги, населенные пункты).

Электронный блок управления обрабатывает информацию от входных устройств и в зависимости от дорожной ситуации активирует (дезактивирует) определенные светодиоды. Необходимо отметить, что в матричных фарах не используются поворотные механизмы, как в ксеноновых фарах. Все рабочие функции выполняются с помощью электроники и статических светодиодов.

В матричных фарах реализовано несколько функций освещения:

1. полисегментальный дальний свет;
2. дальний свет для автомагистрали;
3. ближний свет;
4. статическое адаптивное освещение;
5. освещение перекрестков;
6. всепогодное освещение;
7. подсвечивание пешеходов;
8. динамическое адаптивное освещение;
9. динамические указатели поворотов.

Полисегментальный дальний свет позволяет двигаться с постоянно включенным дальним светом фар. Луч дальнего света фары объединяет 25 отдельных сегментов (по числу светодиодов).

При движении в темное время суток видеокамера обнаруживает встречные и попутные автомобили по их освещению. Как только автомобиль обнаружен, система управления выключает светодиоды, направляющие свет на транспортное средство. Остальное пространство дороги освещается полностью. Кроме того, для исключения ослепления других водителей, яркость включенных светодиодов может быть уменьшена. Матричные фары одновременно могут маскировать до 8 автомобилей.

Дальний свет для движения по автомагистрали реализуется при получении от навигационной системы информации, что автомобиль движется по автомагистрали. Система управления фарами сужает световой конус дальнего света фар, что соответствует данному типу дороги и движению по нему.

Ближний свет фар имеет традиционную ассиметричную форму: средняя часть освещается меньше, обочина дороги освещается больше.

Статическое адаптивное освещение предназначено для лучшего освещения пространства спереди и сбоку автомобиля при выполнении поворота. Для этого в каждой из фар задействуется по три светодиода, которые включаются при повороте рулевого колеса или включении указателя поворотов.

Функция освещения перекрестков служит для лучшего освещения приближающего перекрестка. Приближение перекрестка определяется с помощью навигационной системы, после чего включаются светодиоды статического адаптивного освещения в обеих фарах.

При движении в плохих погодных условиях (снег, туман, дождь) используется функция всепогодного освещения . Она позволяет избежать ослепление водителя от света своих фар. При нажатии соответствующей клавиши снижается интенсивность ближнего света фар, и включаются светодиоды статического адаптивного освещения в обеих фарах.

Матричные фары способны в темноте подсвечивать пешеходов и животных , находящихся на дороге или в опасной близости от нее. Для этого фары объединены с системой ночного видения . При обнаружении пешехода фары троекратно сигнализируют дальним светом, предупреждая как пешехода, так и водителя.

При включенном дальнем свете фар задействуется динамическое адаптивное освещение поворотов . При повороте рулевого колеса яркость светового пучка дальнего света переносится с центральной части в сторону поворота за счет изменения яркости светодиодов.

Динамический указатель поворотов представляет собой управляемое движение огней в направлении поворота. Для реализации данной функции 30 последовательных светодиодов последовательно включаются с периодичностью 150 мс. Как утверждает производитель, динамический указатель поворотов значительно повышает информативность системы освещения автомобиля.

Матричные фары - один из вариантов конструкции светодиодных фар (не зря компания Audi, внедрившая это решение одной из первых, называет его Matrix LED). Источники света все те же, а важное различие - в том, как организована работа этих источников.

В описаниях матричной оптики акцент нередко делают на количестве светодиодов - к примеру, в каждой из мерседесовских фар Multibeam работает 24 диода, а в усовершенствованном варианте, который представят публике вместе с новым поколением Е-класса, их будет уже 28. Однако и в "обычных" светодиодных фарах количество источников света запросто может составлять несколько десятков. К примеру, на сравнительно доступном Audi A3 за ближний свет отвечают девять "светодиодных чипов", а за дальний свет - десять светодиодов. При разговоре о матричных фарах обратить внимание надо не столько на количество, сколько на качество.

«Простая» светодиодная оптика воспроизводит структуру, известную нам еще по дедушкиным «Жигулям»: как и раньше, есть отдельные блоки габаритных огней, дальнего и ближнего света - просто устаревшие лампочки уступили место диодам. При переходе речь идет уже не о простом выборе между ближним и дальним, а о создании динамической световой картины, которая постоянно подстраивается под дорожную обстановку. В фаре Matrix LED привычное разделение по типу света существует - но включать, приглушать или выключать можно не только отдельный блок диодов (которых в каждой паре пять), но и каждый отдельный светодиод. В итоге электроника располагает множеством вариантов ближнего и дальнего. Свой световой сценарий найдется практически на все случаи жизни - ведь количество доступных комбинаций приближается к одному миллиарду!

Матричные фары в последнее время начали появляться даже на сравнительно доступных моделях - одной из таких недавно стало семейство Audi A4.

Нетрудно догадаться, что для реализации всех возможностей матричных фар нужны, во-первых, сложная управляющая электроника, а во-вторых, система устройств, считывающих информацию о дорожной обстановке - датчики, видеокамеры и даже навигационная система, которая предупредит о приближении к повороту и расскажет о его конфигурации. А значит, эта новомодная оптика - штука дорогая. И если в прайс-листе в соответствующей графе стоит сравнительно гуманная сумма, то при необходимости за свой счет менять разбитую в аварии фару быстро может прийти в голову в мысль, что не так, может быть, и плохи допотопные галогенки… Не зря же новомодная оптика одной из первых попала в нашу рубрику с говорящим названием "Посчитали - прослезились". Сможете угадать, в какую сумму обойдется замена пары фар? Правильный ответ .

P.S. За последние полтора года мы ответили уже на 48 простых вопросов (их полный список ) - и не хотим останавливаться. Вы по-прежнему можете оставлять интересующие вас вопросы в комментариях - а мы по-прежнему будем искать ответы.

Технология Matrix LED в автомобилях Audi последнего поколения если и не совершила революцию в стандартах освещения дороги (все-таки у главных конкурентов тоже есть классные решения), то вышла на самое-самое острие прогресса. Машина, оснащенная светодиодными фарами с матричными модулями, способна сама распознавать автомобили на дороге, виртуозно жонглируя световым пучком.

Давайте посмотрим, как описывает свою разработку сам производитель:

Технология Audi Matrix LED, состоит в том, что дальний свет, излучаемый светодиодами, разделен на несколько отдельных сегментов. Отдельные светодиоды, работающие одновременно с линзами или отражателями, обеспечивают освещение неизменно высокого качества, при этом нет необходимости в поворотном механизме - вместо этого светодиоды по отдельности включаются, отключаются или приглушаются.

Из пресс-релиза Audi

Светодиодные фары Audi Matrix LED получают необходимую информацию от камеры, навигационной системы или других датчиков. Когда камера распознает другие транспортные средства, дальний свет, разделенный на несколько зон, в определенных подзонах блокируется. Даже в сложных ситуациях фары могут освещать зоны между несколькими автомобилями. Дальний свет фактически ведет водителя по дороге.

Из пресс-релиза Audi

Светодиодные фары Audi излучают свет с температурой 5500 Кельвинов, что почти соответствует дневному освещению. Это помогает вашим глазам в ночное время суток воспринимать окружение более контрастным и снимать с них нагрузку.

Из пресс-релиза Audi

Сложно не согласиться - будущее однозначно за светодиодными фарами, которые долговечнее и экономичнее галогеновых и газоразрядных (ксеноновых) аналогов. Тем более, что АвтоВести уже успели протестировать несколько автомобилей Audi с матричными фарами и лично убедились в их эффективности. Освещение дороги равномерное, свет яркий, а встречных водителей как будто защищает невидимая рука, закрывая нужный участок фары. Если раньше подобные системы просто выключали дальний свет или открывали шторку, то сейчас это действительно интеллектуальная система контроля света.

На новом Audi A6 доплата за светодиодную оптику Matrix LED составляет вроде бы не заоблачные 128 тысяч рублей. Судите сами - даже опциональная "музыка" Bang&Olufsen здесь потянет аж на 340 тысяч. А добавьте дорогую кожаную отделку - и уже полмиллиона сверху.

Минимальная цена

Максимальная цена

Но неспроста наша новая постоянная рубрика называется "Посчитали-прослезились". Пускай ни с того ни с сего оптику обычно не меняют, а срок службы светодиодов составляет около 20 лет, мы то и дело видим перегоревшие фары и фонари на новых машинах. Да и возможность попадания в аварию никто не отменял. А раз так, АвтоВести решили запросить у официального представительства марки Audi стоимость замены столь высокотехнологичных фар...

После анализа полученных цифр можно вполне обойтись без нарезания лука - здесь любой заплачет коровьими слезами. Только лишь одна светодиодная фара с матричным модулем потянет на 254 175 рублей, а две - это уже 508 350 рублей. Работа по замене обеих фар в официальном сервисе обойдется в 9 600 рублей, итого - 517 950 рублей!

Запчасти

Работа по замене

Числа особенно впечатляют, если принять во внимание стоимость "обычной" биксеноновой головной оптики, которая присутствует в базовом оснащении Audi A6, и на эффективность которой, между прочим, никто не жалуется. Одна фара для газоразрядной лампы стоит всего 63 135 рублей за штуку - в четыре раза дешевле светодиодных!

Впрочем, окончательно терять в надежду светодиодного будущего пока рано. Во-первых, светодиоды действительно исключительно надежны. Поэтому шанс на их поломку весьма низок. Во-вторых, первое время фары защищены гарантией, а затем программой "куланц", которая как раз покрывает стоимость дефектных запчастей. В-третьих, цены на современные источники света падают по нашим подсчетам в 2 раза каждые 4 года, так что к 2018 году новенькие фары уже не подойдут для объекта исследования в наших исследованиях. Будем считать лазерные!

P.S. Если вы думаете, что в вашем автомобиле ничего такого страшно затратного нет - то вы просто не читали наши новые исследования, следите за обновлениями. Новые слезы обещаем каждую неделю. :)