Что нам светит: какой будет автомобильная оптика

 

За последние годы Audi вложила в разработку головной оптики десятки миллионов евро. Светодиодные ходовые огни, которые в последнее время стали появляться и на моделях бюджетного сегмента, придумали именно в Ингольштадте. Внезапно двери одного из боксов открываются и оттуда прямо в проход выезжает… BMW 5-Series. «Oops» с немецким акцентом – и машину закатывают обратно, спешно закрывая ворота. «Это абсолютно нормальная история: компании закупают модели конкурентов и коллективно изучают их у себя», - объяснил позже представитель одного из отечественных автопроизводителей. 


Светодиодная оптика и ксеноновый свет уже в прошлом - в ближайшем будущем такие фары вытеснят лазерно-матричные. Модуль оптики состоит из нескольких тысяч микрозеркал, каждое из которых регулируется отдельно. Блок управления делит лучи на крохотные пиксели. Таким образом, лазерно-матричная технология позволяет на любой поверхности создавать идеальный световой рисунок. В теории фары можно будет использовать в качестве видеопроектора и выводит на асфальт заданное изображение. Например, подсказки навигации. 

«Более 10 лет назад Audi превратила автомобильную светотехнику в элемент дизайна, который безошибочно идентифицируется, - говорит член совета директоров по техническому развитию Audi проф. Д-р Ульрих Хаккенберг. – Уже тогда мы прекрасно понимали, насколько важны светотехнические системы для активной безопасности». 

В будущем органические светодиоды интегрируют в кузов. По мере того, как владелец машины будет к ней приближаться, система подсветит отдельные части кузова. 

В 2004 году на Audi A8 дебютировали светодиодные ходовые огни. Это был первый в мире автомобиль с подобной оптикой. Уже через 4 года немцы разработали полностью светодиодные фары, которыми оснастили Audi R8. В начавшейся эре лазерно-матричного света нет ничего удивительного, хотя еще недавно такое техническое решение было сложно себе представить, говорит глава департамента светотехнических функций и инноваций Штефан Берлитц: «Лазерный свет и матричные светодиоды в фарах автомобилей всего 10 лет назад были чем-то из области научной фантастики. В ближайшие 10-15 лет мы узнаем об инновационных решениях, которые на сегодняшний момент трудно себе представить». 

Представители Audi хоть и говорят преимущественно о дизайне оптики, но базовое предназначение фар остается прежним – они должны просто эффективно освещать дорогу. По умолчанию ближний свет лазерных фар ничем не отличается от ксенонового – такое же ярко-белое пятно со строгими границами. Главная особенность оптики нового поколения – в механизме работы дальнего света. Здесь «дальний» освещает дорогу вперед на 500 метров. Такое расстояние даже избыточно для водителя, потому как препятствия на дороге чаще всего не имеют собственной подсветки, из-за чего распознать их на таком расстоянии практически невозможно. 


В каждом модуле фары установлено четыре лазерных диода диаметром 0,3 миллиметра. Они формируют единый монохромный синий луч света, который при помощи фосфорного конвертера преобразуется в белый. Прожектор дальнего света активируется на скорости выше 60 километров в час. Система при помощи камер и датчиков определяет встречные автомобили и автоматически приглушает свет. Нечто подобное только без лазеров применяется и на многих массовых моделях. Опция, получившая название «Автоматическое управление дальним светом», часто вызывает нарекания – система переключается на «ближний», даже если увидит вдалеке уличный фонарь. Поэтому в Audi решили доработать оптику таким образом, чтобы водителю не пришлось отвлекаться на постоянные переключения. 

В результате лазерные фары для большей эффективности совместили с матричным светом. В подземелье Ингольштадта создали систему под названием Digital micromirror device (DMD). Она работает на основе матрицы, состоящей из 4 тысяч микрозеркал. Сам луч дальнего света формируется небольшими светодиодами, расположенными по группам. Например, у Audi A8 пять групп по 5 светодиодов, у TT – 3 группы по 4 светодиода. 

Динамические указатели поворотов дебютировали на серийной Audi еще два года назад. По признаю представителей бренда, им пришлось сначала доказать законодателям эффективность этого решения, прежде чем мерцающие «поворотники» разрешили отправить в производство. 

DMC сама активирует дальний свет за пределами населенных пунктов на скорости выше 30 километров в час. Система работает на основе данных, полученных от камеры и навигации. Если электроника «увидит», что к автомобилю приближается встречный транспорт, контроллер моментально выключит отдельные светодиоды или приглушит их, чтобы не ослепить встречного водителя. Иными словами, окружающие автомобили попадают в световой вакуум, при этом водителю не приходится переходить на ближний свет – он может всегда ездить на «дальнем». 

Одна из проблем лазерно-матричной оптики заключается в том, что защитное стекло фары греется не так сильно, как у обычных ксеноновых или галогенных. При отрицательных температурах на стекле могла образоваться наледь, влияющая на эффективность оптики. Чтобы этого избежать, инженеры встроили в фару отдельный блок, регулирующий воздушные потоки таким образом, чтобы направить теплый воздух как раз в сторону стекла. 

Благодаря тому, что DMC работает в паре с навигационной системой, матрично-светодиодные фары способны еще подсвечивать повороты. Оптика заранее меняет фокусировку до того, как водитель повернет руль и войдет в поворот. 

«Хотите узнать, каким мы видим головной свет в 2030 году?», - спрашивает в конце технического семинара глава департамента светотехнических функций и инноваций Audi Штефан Берлитц. 

 

На огромном экране появляется пока еще несуществующая модель Audi, над которой летит дрон с мощным лазерным проектором. «Если серьезно, то матрично-лазерные технологии сохраняют немалый потенциал. Мы будем использовать системы, получающие сигнал от видеокамер, для максимально точного управления светом. Там, где заканчивается наше собственное поле зрения, мы можем использовать технологии Car-to-X, то есть существует обмен информацией с другими автомобилями и объектами инфраструктуры», - рассказал Берлитц. 

В Ингольштадте работают не только над совершенствованием головной оптики. Например, уже известно, что в ближайшем будущем фонари автомобилей будет светить не обычными диодами, а органическими. В световом модуле несколько органических светодиодных поверхностей расположены друг за другом. Такой модуль может создавать трехмерные эффекты. 

Органические материалы представляют собой пасту, которую наносят на идеально ровную поверхность тонким слоем. Например, на отполированное стекло. При подаче электричества молекулы пасты излучают фотоны, а поверхность материала начинает светиться. В зависимости от того, как распределить электрический сигнал, свечение может быть либо равномерным, либо чередующимся. 

Инженеры Audi рассказали еще об одной разработке – лазерных противотуманных фонарях. Благодаря лазерному диоду, свет которого направлен под углом к дороге, на асфальте проецируется красная полоса. При этом ширина полосы зависит от дистанции до следующего автомобиля. Например, на расстоянии 30 метров полоса примерно соответствует габаритам машины. Несмотря на готовность проекта, отправить изобретение в серию пока невозможно – существуют определенные проблемы с законодательством. 

«В серию лазерные противотуманные фонари можно отправить хоть завтра, если бы не законодательство. Это не фонарь в привычном виде и не противотуманка, поэтому нам нужно сначала доказать преимущества этого изобретения, прежде чем нам дадут зеленый свет», - досадует глава департамента дизайна светотехнических приборов Мунтада Роуда.