За минувшее столетие эволюция автомобильного освещения прошла путь от ацетиленовых горелок и лампочек Ильича до современной оптики, построенной на светодиодах. Адаптивными фарами головного света сегодня в той или иной мере могут похвастать многие автопроизводители, но немногие из них не копируют друг друга, а предлагают что-то по-настоящему прорывное. Компании Audi и BMW почти одновременно начали работу над технологиями так называемого лазерного света (и даже немного поссорились на тему того, кто был первым), и обеим удалось воплотить свои идеи в стандартных автомобилях.

Минимальная цена

4,49 млн руб

Максимальная цена

13,97 млн руб

Правда, если Audi оснастила лазерной оптикой только 99 экземпляров суперкара R8 LMX, то в случае с BMW никакого эксклюзива нет. Заходишь в конфигуратор нового поколения 7 Серии, ставишь галочку напротив опции BMW Laserlight, отстегиваешь 251 200 рублей за эту опцию и получаешь немного автомобильного будущего, если, конечно, можешь себе позволить. Чем же отличается лазерное освещение от обычного светодиодного, раз за него просят такие деньги?

Во-первых, правильнее называть такую оптику не лазерной, а лазерно-люминофорной. Конструкция устроена таким образом, что несколько лазерных диодов подсвечивают люминофор - специальный компонент, который преобразовывает энергию в световое излучение. В результате образовывается сверхмощный световой пучок, который направляется на дорогу через преломления и систему отражателей. Так что сам по себе лазер дорогу не освещает, а лишь вырабатывает необходимую энергию.

Во-вторых, лазерное освещение не работает на городских скоростях - для таких сценариев освещения у BMW 7 Серии присутствует обычный дальний и ближний светодиодный свет, который и так работает эффективно. Лазерный режим активируется вдобавок к основным источникам при долговременном движении со скоростью свыше 70 км/ч, когда поблизости нет других источников света, встречки и попутного транспорта. При этом лазерный модуль не подсвечивает дорогу веерным способом - помимо обычного пучка создается узкий световой тоннель, который "стреляет" вперед более чем на полкилометра. Идеальный режим для движения на высокой скорости по магистралям!

Вот как описывает работу BMW Laserlight сам производитель:

В режиме дальнего света лазерные фары BMW освещают зону до 600 метров, что почти в два раза больше дальности света обычных светодиодных фар. Данный режим автоматически включается по достижении скорости 70 км/ч. В состав фар входит светодиодный ближний свет и светодиодный дальний свет с лазерным модулем. Благодаря неослепляющей системе управления дальним светом BMW и встроенной системе адаптивного освещения поворотов лазерные фары BMW делают ночные поездки еще более приятными и безопасными. Неослепляющая система управления дальним светом BMW распознает наличие других участников дорожного движения и целенаправленно исключает их ослепление.

Из маркетинговых материалов компании BMW.

Иначе говоря, BMW продает клиентам действительно полезную технологию, которая прямо повышает безопасность движения. Здесь отлично работает правило - хорошего освещения много не бывает (бывает мало денег). А мы, в свою очередь, просто обязаны выяснить, сколько стоит подобный лазерный свет в реальной жизни. Не установленный с завода, а купленный с полки российского продавца BMW. Например, при восстановлении автомобиля даже после легкой аварии или в случае банального вандализма. Автоворы научились прекрасно разбираться в дорогих и востребованных деталях.

Топовую оптику BMW Laserlight легко отличить по горизонтальным шторкам синего цвета.

Посчитать, во сколько обойдется новая оптика, мы традиционно попросили официальных дилеров марки BMW в Москве на примере седана BMW 730Ld 2017 года выпуска с соответствующим опциональным освещением. Новость первая: только одна передняя фара BMW Laserlight будет стоить сумасшедшие 339 560 рублей, то есть эту цифру придется умножать на два. Новость вторая: при проблемах с оптикой придется какое-то время поездить вслепую, поскольку срок ожидания детали из Германии составляет около 3 недель. Прибавим сюда стоимость установки и адаптации фар силами официального сервиса - 6 800 рублей, и получим итоговую цифру 685 920 рублей!

Система освещения автомобиля развивается стремительными темпами, обеспечивая все новые и новые уровни безопасности и комфорта движения. Впечатляет эволюция источников автомобильного света: галоген, ксенон, светодиоды и вот, наконец, лазеры. Источниками света на основе лазерных диодов в настоящее время занимаются две автомобильные компании – BMW и Audi, представившие лазерные фары на своих спортивных автомобилях.

Лазерная фара в ее нынешнем виде фарой, как таковой, не является, а представляет собой лазерный модуль дальнего света в составе матричной фары . В перспективе вся автомобильная оптика может перейти на лазерные источники света. Преимуществами лазерных фар, обеспечивающими их широкое применение в будущем, являются:

• большая дальность освещения (до 600 м);
• четкая светотеневая граница;
• компактность конструкции;
• низкое потребление энергии.

Помимо адаптивного дальнего света лазерные фары могут выполнять и другие функции:

• взаимодействие с пешеходами (помощь, предупреждение);
• активная дорожная разметка (разделительные полосы, обочина);
• маркировочный свет (подсветка пешеходов, животных на проезжей части);
• точное затемнение встречных и попутных автомобилей;
• указание габаритов автомобиля в стесненных условиях.

С развитием системы коммуникации между автомобилями перечень функций лазерных фар будет только расширяться.

Конструкция лазерной фары (лазерного модуля матричной фары) включает блок лазерных диодов, зеркальную матрицу, люминофор и линзу. Лазерные диоды от фирмы Osram формируют лазерные лучи длиной 450 нм, которые преобразуются (преломляются) DMD-матрицей (Digital Micromirror Device, дословно – цифровое микрозеркальное устройство), состоящей из более 100000 микрозеркал.

Матрица от фирмы Bosch построена на кремниевой технологии и имеет электромеханическое управление, позволяющее каждому из микрозеркал поворачиваться в горизонтальной и вертикальной плоскости. Это дает возможность изменять площадь и интенсивность освещения с высокой скоростью в широком диапазоне. Люминофор преобразует синие лазерные лучи в белое свечение. На выходе линзы получается мощный световой пучок высокой цветовой температуры, соизмеримой с дневным светом.

Управление лазерной фарой осуществляет электронный блок, который изменяет положение микрозеркал на основании сигналов от радара и видеокамеры . При низких скоростях движения свет распределяется на большой площади проекции, и дорога освещается в широком диапазоне. На высоких скоростях угол раствора уменьшается, а интенсивность света увеличивается.

Ждем появления лазерных фар на массовых автомобилях и это, по всей видимости, не за горами.

Недавно фирмой Audi была представлена новая версия суперкара R8. Она получила обозначение LMX. Новинку оснастили фарами головного света, конструкция которых содержит лазерные светодиоды. По словам представителей бренда, купе LMX можно считать первым в мире серийным авто, оснащенным лазерной оптикой «с завода».

Скоро должны выпустить и гибридный суперкар BMW i8, прототип которого был представлен еще в 2011-м году. Данный автомобиль тоже получит лазерные фары, но только в качестве опции. Возникает вопрос, не опасна ли новая технология для глаз, и целесообразно ли применять ее на практике. Ответить на подобные вопросы мы попытаемся далее.

Конструкция

Каждая фара Audi LMX содержит массив из четырех светодиодов. Луч лазера, идущий от каждого светодиода, попадает на люминофор, который излучает видимый свет с температурой 5500 K. Световой поток, излучаемый люминофором, больше напоминает свет галогенных ламп, и не имеет ничего общего с лазерным излучением. Значит, какой-либо опасности для глаз человека инновационная оптика не представляет, несмотря на то, что основным источником энергии в ней является лазер.

Спрашивается, зачем нужны все эти сложности, такие как лазеры, фосфоресцирующий экран и так далее. В действительности дальность освещения, получаемого с использованием лазерных модулей, вдвое превосходит показатели, характерные для LED или ксенона. Что является хорошим аргументом для применения рассматриваемой технологии именно в автомобильной оптике. Разумеется, что дальнобойный лазерный свет нельзя будет задействовать, когда используется режим ближнего света. Это можно считать еще одной гарантией того, что новая технология является безвредной.

Только в суперкарах

Вряд ли рассмотренная здесь технология в реальности получит повсеместное распространение. Лазерные фары в автомобиле Audi LMX активизируются на скорости 60 км/ч, но суперкар обладает системой, обнаруживающей встречные машины и отключающей лазерный модуль в случае необходимости. Наверняка подобная кибернетическая система является дорогостоящей, а без наличия подобных систем использовать лазерную оптику будет неправомерно.

Другая компания, которая разрабатывает новую систему освещения и устанавливает её в свои модели - Audi. Первыми автомобилями с лазерным освещением стали R18 E-tron Quattro и концепт-кар Sport Quattro Laserlight с соответствующим названием. Первая модель Audi с новыми фарами доступна уже с 2011 года. Её осветители активируются только при скорости выше 60 километров в час. Такое устройство нужно для того, чтобы не ослеплять других водителей и пешеходов в городе - фары будут работать только на шоссе или за городом. В остальное время дорога будет освещаться обычными светодиодными фонарями. Каждая лазерная фара оснащается четырьмя мощными диодами с шириной светового потока 300 микрометров. Система создаёт синий луч длиной волны 450 нанометров, который преобразуется в белый свет с цветовой температурой 5500 кельвинов. Такой поток больше всего похож на натуральный солнечный, поэтому не заставляет глаза уставать в дороге. Дальность свечения составляет 500 метров.

Впервые лазерные фары на Audi были опробованы на практике именно на гоночном болиде R18 E-tron Quattro. Автомобиль участвует в заездах на выносливость. Лазерная система была создана компанией Osram - подразделением Special Lightning Division. Ауди не смутило то, что дорогостоящее освещение добавляло солидную сумму к стоимости R18 E-tron Quattro - на момент 2016 года автомобиль доступен к покупке. Производители решили, что преимущества, которые получит не только водитель, но и другие участники движения, стоят этих средств. При этом автомобиль оснащается лазерными фарами только сзади (изначальная особенность модели).

Кроме того, в 2014 вышла Audi под названием R8 LMX. Это ограниченная линейка спорт-купе, выпущенная в количестве 99 автомобилей.

Первым серийным автомобилем для повседневного использования, на который устанавливаются лазерные фары, стал BMW i8. На момент 2016 года стоимость этой модели - более 10 миллионов рублей. Компания утверждает, что эта технология даёт луч света длиной примерно 600 метров, а её энергоэффективность на 30% выше чем у светодиодных систем.

Также недавно были подтверждены слухи о том, что БМВ будут выпускать мотоциклы с лазерными световыми установками. На них будут , которые выпускаются с 2011 года. Первым мотоциклом с таким оснащением стал люксовый K1600GLT CES. Последняя аббревиатура в названии означает Consumer Electronics Show - это выставка электронных технологий, где и была презентована модель.

BMW считают, что лазерная технология оптики - будущее автомобилестроения. Инженеры компании подготовили несколько прототипов на основе мощных световых систем.

Устройство и принцип работы лазерных фар

Впервые на автомобиль такая система освещения была установлена в 2011 году. Эта машина - BMW i8. Спорткар оснащается двенадцатью синими лазерными лучами - по три в каждой из секций фар.

В основе технологии лежит принцип рассеивания, которое, в свою очередь, достигается благодаря применению специального химического вещества - им заполнена полость фары - жёлтого фосфора. Технически, лазер используется только в качестве источника света - если бы он был основой системы и не рассеивался, осветитель выдавал бы концентрированный луч. Именно благодаря распределению волны устройство можно использовать в качестве осветительного. Такие фары с лазерным генератором не слепят других участников движения и пешеходов, а отлично выполняют свою функцию. Например, в технологии от компании BMW заметно, что источники создают синий луч, проходящий через кубический элемент, который наполнен фосфором. Почти мгновенно свет превращается в яркое рассеянное излучение белого света - такие фары в несколько раз интенсивнее остальных при равном потреблении энергии. Эффективность достигается благодаря отражателю со специальной конструкцией, который концентрирует примерно 99,95% потока в нужном направлении - на дороге перед автомобилем.

Лазеры известны особенностью слепить людей или даже наносить вред различным поверхностям своим направленным лучом - это вызывает большое количество споров и сомнений в такой технологии при использовании в фарах. Но такое освещение не приносит вреда, так как концентрированный поток используется только для «розжига» - на дорогу падает только рассеянный через жёлтый фосфор поток. Таким образом, лазерные фары полностью безопасны и безвредны. Они не провоцируют травм, ослепления или вреда. На тот случай, если автомобиль попадёт в аварию, а его оптические приборы будут разрушены, лазерная система автоматически отключится - нет шанса, что лучи будут светить нерассеянными, а значит, что установка никому не навредит.

Головная оптика всё того же BMW i8 работает таким образом: две фары состоят из двух элементов по три лазера каждая, а лучи, в свою очередь, попадают на небольшие зеркала, после чего перенаправляются на линзу. Под воздействием жёлтого фосфора синий поток превращается в белый с температурой примерно 5500 кельвинов - это самый приближенный к натуральному свету результат, которого удалось добиться инженерам. Такая цветовая температура позволяет лазерным фарам не напрягать глаза водителя и других участников своим светом. После отражения свет перенаправляется на 180 градусов относительно источника и попадает на дорогу в рассеянном виде. Такая конфигурация - лишь одна из множества допустимых, так что вариантов устройства лазерных фар на самом деле очень много. Также почти не ограничена и допустимая форма элементов оптики - дизайнеры и инженеры могут составлять конфигурации почти любого размера и вида.

Полная мощность этих фар такова, что максимально возможный излучаемый свет в тысячу раз интенсивнее того, что производит диодная система. Но лазерные источники используются только вполсилы - это нужно для экономии энергии, так как расход электричества автомобилем очень высокий. При этом заявленный срок службы фар нового поколения такой же, как у LED - 10000 часов.

Преимущества лазерных источников освещения в автомобилях

Сравнивая эту современную технологию с уже известными - лампами накаливания, галогенными, ксеноном и LED (диодными), - можно выделить ряд отличий. Лазерные автомобильные осветители имеют несколько преимуществ, которые вытекают из свойств системы: когерентность, монохромность, интенсивность излучения и других. Плюсы перед «обычными» лампами:

• Лазерный источник формирует концентрированный пучок света, который почти не расширяется (не рассеивается) - это позволяет управлять лучом и освещать конкретные зоны.
• Сила света такого луча в 10 раз больше чем у галогенных, ксеноновых и диодных источников. Дальность излучения лазерной оптики составляет примерно 600 метров, тогда как «обычной» - не более 300, а чаще и вовсе 200 метров. При этом на коротких дистанциях (на которых работает ближний свет - 60–85 метров перед машиной) система не слепит - лучи строго нацелены и при появлении человека вблизи отключается освещение вблизи перед машиной. Деактивируются именно «нужные» элементы, в зоне действия которых находится объект.

• Лазерная установка потребляет на 30% меньше энергии, вырабатывая аналогичное количество света.
• Эти фары - самые компактные из всех доступных на момент 2016 года. Излучающая поверхность луча в 100 раз меньше обычного диода. При схожей отдаче света лазер требует отражатель диаметром 30 миллиметров, тогда как ксенон и галоген - 70 и 120 соответственно. Эта особенность позволяет делать современные фары компактными, при этом не теряя эффективности. На BMW i8 отражатель уменьшился с 9 до менее чем 3 сантиметров - пока что дизайнеры и инженеры не собираются делать размер ещё меньше, но такая возможность есть.

Таким образом, головной лазерный свет всегда работает в совокупности со сложной и функциональной электронной системой. Устройство позволяет отключать часть излучения фары в зависимости от того, есть ли в её «поле зрения» объект, как далеко и где он находится. Лазерная система делает свет более безопасным и комфортабельным для всех участников движения и пешеходов.

Можно ли купить и установить лазерные фары на свой автомобиль

Несмотря на высокую стоимость производства, а следовательно, и продажи, такая система оптики вызвала интерес у множества автолюбителей. К сожалению, в 2016 году лазерная оптика (головная или для габаритных огней) не продаётся. Несмотря на то что в сфере несколько лет работают некоторые компании мирового масштаба, получить такую систему можно только при покупке одного из нескольких автомобилей, которые комплектуются таким освещением, вышедших на данный момент.

Машины с лазерными фарами

На данный момент существует всего 6 автомобилей с такой системой освещения. При этом большая часть является прототипами или имеет ограниченный тираж.

Эта модель - первый гибридный суперкар от компании, а также первый автомобиль с лазерными фарами, запущенный в массовые производство и продажу. Серийная версия была презентована осенью 2013 года на автосалоне во Франкфурте. При этом концепт i8 был показан автолюбителям ещё в 2009 году. BMW утверждают, что этот суперкар - революционная модель в автопроме: сразу для компании, этого класса машин и сферы оптики для машин. БМВ первыми поставили автомобиль с лазерными фарами на поток, чем заняли место в истории индустрии. Модель стоит более 10000000 рублей.

Дизайн i8 очень необычный - футуристическая внешность, которая досталась реальной модели от концепта, выделяет автомобиль даже среди «одноклассников». Кузов имеет плавные изгибы и линии. Как и у всех моделей BMW, у i8 практичные и эргономичные внешность и интерьер. Коэффициент аэродинамического сопротивления кузова - 0,26.

Гибридная система автомобиля состоит из 1,5-литрового бензинового и двух электрических (один нужен только для старта) двигателей общей мощностью 362 л. с. Максимальная скорость - 120 км/ч только на электроэнергии и 250 км/ч в смешанном режиме. Разгон до сотни занимает 4,4 секунды. I8 имеет роботизированную КПП с 6 ступенями.

Эта гоночная модель - продолжение классической линейки Ауди, которая была запущена в 1980 году, и следующее за R15 TDI поколение. По сравнению с прошлой моделью R18 E-tron имеет ряд особенностей. В первую очередь это лазерная оптика сзади. Фары заполнены жёлтым фосфором и работают по такой же системе, как и на других автомобилях. Головная оптика R18 E-tron Quattro по-прежнему состоит из светодиодных источников.

Двигатель в новой модели - V6 TDI с электрическим турбированием, который также получил улучшенные системы аккумулирования и переработки тепла выхлопа в энергию для машины. В процессе разработки R18 инженеры отказались от второго такого устройства, так как оно не увеличило эффективность.

Аэродинамичность новой Ауди значительно возросла. Причиной тому стал уменьшенный на 10 сантиметров в ширину корпус. Монокок автомобиля сделали ещё более прочным с помощью дополнительного материала. Были также добавлены подвеска для колёс и защита на случай столкновения.

Что касается лазерных фар - Ауди заявила, что эта система является новой вехой в развитии заезда Ле-Мана. Таким образом, в компании уверены, что эти фары сделают условия гонок лучше.

Линейка Quattro - гоночные и дорожные машины, которые выпускает немецкая . Первая модель серии появилась в 1980 году - она выпускалась до 1991. Идея для линейки была дана в 1977 году инженером самой компании.

Концепт Audi Quattro Sport - предшественник вариации Laserlight, которая на этой версии и основана - вышел в 2013 году и был представлен во Франкфурте в честь 30-летия линейки. Модель получила новые рёбра жёсткости, а также квадратные фары с диодными источниками света. Кроме того, Quattro Sport оснащается спойлером под стеклом заднего вида, прямоугольными огнями на «хвосте» машины, 21-дюймовыми дисками и керамико-карбоновыми тормозами. В салоне предшественника Laserlight можно найти многофункциональное спортивное рулевое колесо, 2 трёхмерных дисплея и кондиционер. Крылья и двери автомобиля сделаны из алюминия, а крыша и остальной корпус - из полимера.

Передняя ось Quattro Sport имеет по 5 поддерживающих элементов на каждое колесо, а задняя оснащена контролируемой связью в виде трапеции. Модель оснащается 4-литровым топливным двигателем и электромотором мощностью 552 и 148 лошадиных сил соответственно. Машина разгоняется до сотни за 3,7 секунды и имеет предел 305 км/ч.

Версия Laserlight, которая основана на «обычной» Quattro Sport, отличается именно особым устройством передних фар. При этом ближний свет обеспечивается диодами.

Эта модель - ответ BMW на запуск автомобиля с лазерными фарами в серийное производство. Audi R18 E-tron Quattro и Quattro Sport Laserlight являются гоночными прототипами, а R8 LMX вышла в тираж (правда, всего в 99 экземплярах). Автомобиль призван нести свет в массы, причём в прямом смысле, ведь его система освещения - одна из самых интересных особенностей модели.

Именно Audi первыми начали задумываться и работать над тем, чтобы оснастить машину лазерными фарами. Они начали создавать их до BMW, которые, стоит отметить, первыми выпустили эту оптику в общий доступ. Лазерные фары R8 LMX выполнены из следующих элементов: ходовые огни, основные диоды (ближнего света), боковое освещение, вспомогательные источники дальнего света, небольшой лазерный генератор и светодиодная полоса габаритных огней. Устройство фар LMX такое же, как у i8, но элементов у Ауди на 1 больше для каждого сектора - 4 против 3 у БМВ. Так или иначе, свет всех источников сводится в общий пучок и подаётся на специальную плоскость, которая перенаправляет синий свет и «окрашивает» его в более светлый, близкий к белому оттенок.

Лазер включается при наборе скорости и активируется после 60 километров в час. Свет бьёт на 500 метров вперёд - это расстояние намного дальше, чем большинство ровных отрезков дороги без поворотов. Поэтому, возможно, эта система освещения является даже слишком мощной.

Модификация R8 с лазером не является принципиально новой моделью, поэтому имеет компоненты предшественника. Это 5,2-литровый двигатель (правда, форсированный - до 570 л. с. с 550), а также АКПП («механику» устанавливать перестали). Внешне машина также соответствует предшественнику и общей концепции Ауди.

Немецкое купе с современной системой освещения, которое было презентовано в 2015 году. БМВ решила не останавливаться в плане оснащения своих моделей лазерной оптикой и готовит к выпуску новую версию M4 (предшественник вышел в 2013 году). Автомобиль почти не отличается от варианта без современных фар.

Дизайн M4 с лазерными фарами соответствует мотивам всей линейки. Спортивные бамперы и увеличенная колея с колёсами разной ширины под диски 18 дюймов придают автомобилю «мускулистый» вид. В основе M4 используется лёгкий карбон - это нужно для повышения управляемости путём снижения массы машины.

Как и предыдущее поколение - BMW M3 - четвёртое оснащается 3-литровым бензиновым мотором с турбонаддувом. Двигатель обеспечивает мощность в 431 лошадиную силу. Крутящий момент на фоне прошлых версий вырос на 25%. Аналогично на четверть снизился расход топлива. Купе оснащается одной из КПП - механической на 6 ступеней или роботизированной на 7. Шасси автомобиля настроено при участии профессиональных гонщиков, а ходовая часть дополняется электронным дифференциалом и технологией Servotronic для лучшего рулевого управления.

Лазерные фары в этой модели устанавливаются в качестве головной оптики. На фотографиях концепта их излучение имеет синий оттенок, но БМВ утверждает, что свет близок к дневному. Дистанция работы фар - 600 метров.

Фольксваген - первый и пока что единственный на момент 2016 года производитель, помимо БМВ и Ауди, который стал работать с лазерными фарами. Это восьмое поколение Гольф, для которого дизайнеры создают принципиально новый дизайн. Выход модели ожидается в 2017 году. Лазерные фары, как предполагается, будут устанавливаться только в самую дорогую комплектацию.

Предполагается, что Golf 8 будет построен на базе платформы MQB, которая используется для Skoda Octavia и Seat Leon. Производители могут отказаться от трёхдверной версии, так как она не пользуется популярностью на вышедших поколениях в последние годы. В салоне будет установлена информационная система, которая управляется жестами.

Внешность новой модели будет иметь более агрессивный перед кузова и острые линии. Планируется добавить в передний бампер диодные дневные ходовые огни. Анонс восьмого поколения Фольксваген Гольф произошёл в 2016 году.

Итог

Уже сейчас лазерная система оптики впечатляет своим компактным размером. Эти и другие свойства (яркость, потребление энергии и точность направления луча) будут улучшаться, что позволит делать очень эффективные и удобные источники света. Также развиваются и сопутствующие технологии. Например, система, которая отслеживает объекты в зоне действия и подстраивается таким образом, чтобы не светить на них и не ослеплять людей. Лазерная система имеет преимущества как для владельца автомобиля, так и для других участников движения - водителей и пешеходов.

Представьте себе картину: вы подходите к пешеходному переходу и ожидаете, когда машины остановятся, чтобы пропустить вас. Автомобили замирают, и прямо на «зебре» появляется движущаяся стрелка, приглашающая вас перейти дорогу в полной безопасности. Откуда берется это изображение? В дорогу встроен защищенный дисплей, на фонарном столбе установлен проектор?

Нет, анимация демонстрируется фарами автомобиля, который остановился, чтобы вас пропустить. Эту и многие другие перспективные технологии «Популярной механике» продемонстрировали специалисты компании Audi, которые убеждены: фары для автомобиля — что глаза для человека, и средство общения, и зеркало души.

Применив устройство с микрозеркалами DMD, аналогичное используемым в видеопроекторах, инженеры наделили лазерную фару практически безграничными возможностями, среди которых создание неограниченного количества теневых зон и проецирование графики на дорогу.

Дорожный кинотеатр

О том, как устроены лазерные фары, мы подробно писали в июле прошлого года. Таким прожектором уже щеголяет пусть и редкий, но все же серийный спорткар Audi R8 LMX. Четыре лазерных светодиода диаметром всего 0,3 мм каждый формируют единый монохромный синий луч с длиной волны 450 нм. Лазерный луч не является источником света, а служит лишь поставщиком энергии для фосфорного конвертера. Его флуоресцирующий состав излучает видимый свет.

Преимущества лазерных фар мы по достоинству оценили в тоннеле: их ближний свет буквально заливал все пространство, в то время как светодиодные фары лишь проявляли очертания удаленных объектов в сумерках. Дальность действия лазерных фар вдвое больше, чем у традиционных аналогов, и может достигать 600 м. Важно, что их свет по цветовой температуре (5500 К) максимально близок к дневному, приятен для глаз и не вызывает усталости.

Очевидно, что столь мощный прожектор может применяться лишь совместно с автоматической системой управления дальним светом: ослепление встречных водителей по невнимательности должно быть полностью исключено. На Audi R8 LMX видеокамера постоянно отслеживает присутствие встречного и попутного транспорта и при необходимости мгновенно приглушает свет.

Создавая перспективную технологию матрично-лазерных фар, инженеры пошли дальше и объединили конструкции лазерного прожектора и видеопроектора. От последнего фаре достался DMD (digital micromirror device) — устройство с цифровыми микрозеркалами. Оно представляет собой матрицу из сотен тысяч микроскопических зеркал, каждое размером в несколько сотых миллиметра. Зеркала крепятся на полупроводниковой подложке-микросхеме посредством микропетель. С помощью электростатического поля они могут поворачиваться на разные углы с частотой до 5000 раз в секунду, отражая больше или меньше света от фосфорного корректора в фокусирующую линзу.

Превратив фару в видеопроектор, инженеры Audi убили сразу двух зайцев. Во‑первых, они наилучшим образом решили проблему ослепления других участников движения. Матрично-лазерная фара может создавать для них неограниченное количество теневых зон, при этом непрерывно освещая дорогу ярчайшим дальним светом.

Световая сфера изготовлена по технологии объемной формовки печатных плат MID. Она содержит 52 интегрированных светодиода и все необходимые проводники для питания и управления ими. Также на фото OLED-пластины, световые волокна, оптоволоконная ткань.

Во-вторых, DMD превращает фару в средство коммуникации и помощи водителю. Мощный лазерный дальний свет требуется только за городом на скоростях свыше 60 км/ч. В городе же он может служить подсказкой. В узких местах строительных зон и тесных парковок фара может проецировать прямо на дорогу линии габаритов машины, чтобы было проще соотнести ширину кузова с имеющимся пространством. В сумерках она подсветит дорожные знаки, чтобы они не остались незамеченными.

Возможно, в будущем такие фары будут проецировать на дорогу контрастный узор непосредственно перед автомобилем, чтобы предупреждать о его появлении из-за угла. А движущиеся стрелки на «зебре» подскажут пешеходу, что автомобиль полностью остановился и можно смело переходить дорогу.

Световой росчерк

Оказывается, живые концерты могут давать не только музыканты, но и художники. Глава департамента дизайна светотехнических приборов Сезар Мунтада Роура, собрав журналистов вокруг своего стола, берет большой лист фактурного черного картона и белым карандашом подчеркнуто размашистыми движениями воссоздает динамичный образ Audi TT. Он объясняет, как не больше десятка ниспадающих линий определяют агрессивный и узнаваемый стиль спортивного автомобиля. А затем финальным аккордом Сезар наносит буквально пару штрихов, демонстрируя, насколько полно те же ценности можно передать с помощью дизайна фар.

Концепция световой подписи Audi предполагает, что каждая модель фирмы будет щеголять собственным уникальным рисунком дневных ходовых огней, раскрывающим характер автомобиля, от агрессивных диагоналей ТТ до основательных параллелей Q7. Эволюция дневных ходовых огней на моделях Audi последних лет наглядно демонстрирует, насколько быстро развиваются световые технологии: если в 2008 году ходовые огни состояли из нескольких отчетливо различимых светодиодов, то сегодня они представляют собой абсолютно однородные (или, как говорят специалисты, гомогенные) светящиеся полосы.

Для рассеивания света в таких случаях применяется полимерный материал, внешне напоминающий оргстекло, внутри которого содержится множество воздушных пузырьков. От диаметра и количества этих полостей зависят характеристики светового элемента — гомогенность, яркость, экономичность. Современные рассеиватели позволяют использовать намного меньше светодиодов, располагая их на расстоянии более десяти сантиметров друг от друга. Перспективным материалом для рассеивателей считаются вспененные полимеры, подкупающие своим малым весом и полной свободой в изготовлении сложных форм.

Скульптура «Матрица органических светодиодов Audi» призвана наглядно продемонстрировать, что специалисты компании подразумевают под 3D-дизайном световых приборов. По мере того, как зритель движется вокруг, она постоянно изменяется, и только в одном ракурсе десятки маленьких пластинок складываются в четкую надпись Audi.

Вероятно, следующее поколение дневных ходовых огней будет использовать световые волокна — гибкие нити, изготовленные из полимерных материалов или кварцевого стекла. Они удобны в плане компоновки, так как позволяют размещать источник света глубоко внутри корпуса фары. Волокна могут излучать свет с торца (оптоволоконный проводник) или по всей длине. Из них можно создавать тканые светящиеся полотна.

Специалисты Audi считают одной из главных тенденций в дизайне световых приборов трехмерность: с разных ракурсов они должны выглядеть по‑разному, создавая причудливую игру сложных форм. Реализовать непростые художественные идеи поможет технология формованных печатных плат MID (molded interconnected device). Трехмерный каркас MID отливается из металла, покрытого полимером. Электрическая схема наносится на него с помощью лазера: полимер испаряется, обнажая металл. Получившиеся металлические контуры усиливаются с помощью гальванизации — теперь они могут питать мощные светодиоды.

Новый спорткар Audi R8 получил лазерные фары в качестве серийного оснащения. Они оснащены как лазерным, так и светодиодным модулем дальнего света. В зависимости от дорожной ситуации используется свет разной интенсивности.

Важнейшая технология фар будущего — кремниевые линзы. Они позволяют создавать очень малые радиусы кривизны, что, в свою очередь, означает малые размеры самой линзы по сравнению со стеклянным аналогом. Кремний легче стекла и лучше переносит высокие температуры.

Голубая мечта инженеров и дизайнеров Audi — автомобиль, целиком покрытый слоем из органических светодиодов OLED, весь светящийся и демонстрирующий видеоэффекты высокого разрешения. Теоретически это возможно, так как отдельные излучающие свет элементы OLED имеют микроскопические размеры и могут наноситься на подложку очень тонким слоем. Однако добиться такого на практике в обозримом будущем не удастся: органические светодиоды слишком чувствительны к перепаду температур и не выносят контакта с водой. Поэтому пока что они требуют защиты толстым слоем стекла, которое можно изгибать только в одной плоскости.

Лазерный противотуманный фонарь (на фото), скорее всего, появится на рынке очень скоро — как только будет одобрен регулирующими органами. Трехмерные габаритные огни на основе изогнутых OLED-пластин также весьма близки к серии. А вот взбалмошная анимация во всю заднюю дверь всего лишь имитирует с помощью проекции гибкое OLED-покрытие, которое, возможно появится в отдаленном будущем.

Хайтек под присмотром

Кроме концептуальных световых приборов, которые если и пойдут в серию, то только через десяток-другой лет, в лабораториях Audi разрабатываются остроумные решения, которые готовы к этому уже завтра. Один из самых впечатляющих образцов — лазерный противотуманный фонарь. Он представляет собой красный сканирующий лазер, рисующий на дороге позади автомобиля тонкую поперечную полоску. Только и всего.

В ясную погоду эта полоска практически незаметна другим участникам движения. В отличие от традиционной задней противотуманки, она не слепит водителей и не отвлекает их, даже если нерадивый хозяин забыл ее выключить. Зато в тумане становится виден сам лазерный луч, и за автомобилем проявляется яркий красный треугольник.

Светотехника — весьма консервативная отрасль. Работа световых приборов имеет самое непосредственное отношение к безопасности движения, поэтому их строение и характеристики жестко регламентированы государственными органами. В тесном контакте с дизайнерами и технологами работают лоббисты, демонстрирующие чиновникам новые разработки и обосновывающие их пользу для безопасности дорожного движения.

Для некоторых разработок, таких как лазерный противотуманный фонарь, именно законодательство является основным или единственным препятствием для внедрения в серию. К счастью, опыт показывает, что это препятствие временное. Иначе мы не увидели бы на наших дорогах автомобили Audi, щеголяющие динамическими указателями поворотов и мерцающими при резких торможениях стоп-сигналами.