Лазерные фары для авто: что это и как они работают

bmw-m4-concept-iconic-lights_09

Автомобильные фары головного света изготавливаются по различным технологиям. Обусловлено это как требованиями по освещённости дороги, так и ценой вопроса. Дешевеют технические решения лишь по мере массового освоения в крупносерийном производстве. Процесс этот протекает достаточно медленно. Однако в дорогих престижных автомобилях производители всегда стремятся применять всё самое лучшее, не считаясь с затратами.


Сейчас это относится к матричным и лазерным технологиям. Лазерные фары для авто – новый этап развития, они принципиально отличаются от предыдущих конструкций своими свойствами и принципом работы.


Преимущества лазерных фар


Высокий КПД преобразования и миниатюрные размеры пластины люминофора позволяют получить следующие характеристики светоизлучающего элемента фары:
• высокая мощность при минимальных размерах;
• возможность точной фокусировки, вплоть до матричной реализации;
• оптимальная цветовая температура светового пучка, величина в 5500 Кельвин соответствует качественному белому цвету;
• концентрация потока в нужных участках без ослепления встречных водителей.
Недостаток лазерных фар один – пока ещё высокая стоимость. Некоторые проблемы с безопасностью легко решаются установкой защитных шторок, предотвращающих прямой выход наружу лазерного излучения.

Принцип работы лазерных фар 

Работа лазера основана на синхронном излучении световых квантов со строго одинаковой частотой и фазой. Такой пучок света обладает высоким КПД образования и способностью к точной фокусировке. Но для освещения дороги он непригоден сразу по нескольким причинам. Основные из них – это опасность прямого излучения и его однозначная цветовая насыщенность.
Для получения интенсивного света нужного цветового оттенка используется не прямое лазерное излучение, а преобразование энергии лазера через эффект люминесценции. Только так можно избавиться от идеальной монохроматичности лазера, получив привычный белый свет. Как известно из физики, он не имеет собственной длины волны, а является продуктом смешивания излучений с разными частотами.
Технически это реализуется направлением лазерного луча на пластинку специального вещества – люминофора. Принимая когерентное излучение с единственной длиной волны, она излучает уже более рассеянный свет для адекватного восприятия глазом человека. Далее он фокусируется в нужную форму пучка и отправляется на дорогу, потери энергии при этом сведены к минимуму. Это выгодно отличает источник от прочих, светодиодных, ксеноновых, тем более галогенных ламп накаливания.


Разные варианты использования


Полностью лазерная реализация головного света пока ещё не достигла уровня появления товарных автомобильных фар, излучением которых можно управлять подобно матричным светодиодным излучателям. С функциями полной прорисовки световой картины на дороге, подсветки поворотов и прочих удобных способностей. Поэтому лазеры лишь дополняют возможности имеющихся технологий.
Современная фара с применением лазеров использует светодиодную матрицу, состоящую из многочисленных излучателей с автономным управлением. Светодиоды тонко прорисовывают картинку на дороге, а люминофорные пластины размером менее миллиметра генерируют мощное и дальнобойное излучение. Порог видимости отодвигается примерно вдвое по сравнению с чисто светодиодными фарами.
Техника использования лазеров не стоит на месте. По мере отработки технологических вопросов появятся чисто лазерные фары, которые смогут полностью вытеснить традиционные светодиоды. А о газоразрядных и галогенных фарах можно будет полностью забыть. Они не выдерживают конкуренции по экономичности и нежелательному выделению тепла, выпускаясь сейчас только благодаря относительно низкой стоимости.
Одним из направлений дальнейшего развития может стать модуляция светового потока матричным экраном с управляемым светопропусканием. Примерно так устроен современный экран телевизора. На пути потока ставится экран с пиксельной организацией. Каждая его точка управляется автономно, что позволяет рисовать на дороге любую заданную компьютером картину. Затенение отдельных пикселей производится не поглощением энергии, а её отражением, что сохраняет общий КПД фары. Можно будет, например, осветить встречный автомобиль, но при этом не попасть лучом в глаза водителю. Или нарисовать на дороге подсказки в виде разметки или отображения дорожной информации. При этом дальность освещения составит величину порядка 600-1000 метров, что более чем достаточно в любых условиях.
Не составит проблемы и выделение на дороге светом потенциальных источников опасности, замеченных датчиками управляющего компьютера. Даже в поворотах и вне полотна дороги, например, пешеходов за обочинами. Полностью избегая их ослепления мощным источником головного света.