Матричная оптика машин

Принцип работы матричных фар: их преимущества и недостатки

Ни для кого не секрет, что в последние годы прогресс начал развиваться стремительными темпами. Особенно это касается автомобильного производства и в частности, оптики. Сегодня оптика автомобиля — это не просто лампа с отражателем, а устройство, которое может выполнять ряд полезных функций. Матричные фары можно назвать одной из таких высокотехнологичных разработок, благодаря которой стало возможным в темное время суток чувствовать себя автомобилисту намного комфортнее и безопаснее при передвижении.

В чем особенность матричной оптики?

В матричной оптике предусмотрено использование светодиодов. То есть в таких осветительных приборах полностью отсутствуют ксеноновые и галогеновые лампы. На светодиодах работают дальний и ближний свет, а также указатели поворотов. Несмотря на то, что у разных производителей место их расположения и форма корпуса могут отличаться, спутать матричные фары с другой оптикой практически невозможно. Матричные фары многофункциональны, в них управление освещением происходит освещением с участием бортового компьютера, всевозможных датчиков и даже видекамеры. В таких устройствах нет поворотных элементов. Группы светодиодных элементов в них расположены изначально оптимальным образом. Что касается уровня света, то он в них меняется с помощью яркости конкретной светодиодной группы. Благодаря чему ярко освещается дорога без ослепления водителя встречного автомобиля потоком исходящего света.

Плюсы и минусы матричной оптики

Среди положительных свойств матричных фар можно выделить их удобство, интеллектуальное управление и повышенную безопасность. Особенно в темное время суток и в условиях плохих погодных условий. За счет матриц светодиодов обеспечивается более яркий свет и главное в нужном направлении. Среди недостатков таких фар выделяется их очень высокая стоимость. За одну фару можно выложить тысячи а то и десятки тысяч долларов, что далеко не всем по карману. Причем, в плане эксплуатации такие фары требуют к себе очень бережного отношения. Иногда только один небольшой удар может стать причиной необходимости их замены. Кроме того, если в такой оптике из строя выходит даже один светодиод, всю фару придется менять. и это вне зависимости от того, что производители подобных осветительных приборов всегда выдают гарантию на них на 10 лет.

Подробнее о матричных фарах пойдет речь в этом видеоматериале:

Как устроена матричная оптика: разбираемся на примере разработок компании HELLA

Постепенный переход на светодиодные источники света в автомобилях уже несомненная тенденция. Лампы накаливания в ближайшем будущем останутся уделом устаревших конструкций. А сейчас высокоэффективные и долговечные фары постепенно отвоевывают позиции у традиционных. В маломощных осветительных приборах светодиоды уже вытеснили конкурентов, а вот в области головного света сражение еще идет. И основное оружие светодиодов — матричная оптика конструкции Hella.

Просто заменить газоразрядный или галогенный источник света на светодиоды — идея не новая. Еще в 2008 году подобная система появилась на машинах Lexus LS, а сейчас построенная по тому же принципу головная оптика стала базовой на многих массовых автомобилях. Например, новый кроссовер Skoda Kodiaq оснащен ею в базовой комплектации, как и соплатформенный VW Tiguan. На базе подобной конструкции можно создать даже адаптивное освещение, и оно не будет ничем принципиально отличаться от использующего газоразрядные источники света. Но настоящий прорыв в эффективности дает только матричная светодиодная оптика.

Качественный головной свет автомобиля должен быть не только ярким, но и освещать исключительно необходимые зоны. Кроме того, не слепить встречных водителей, выделять важные объекты и при этом учитывать особенности человеческого глаза в отношении контрастности освещения и светотеневой границы.

Адаптивное головное освещение на базе единого источника света во многом решает эти сложности, но настоящий прорыв возможен только при использовании матричного освещения, когда за каждую зону отвечает отдельный источник света с регулируемой яркостью, а управляется система интеллектуальным модулем, способным распознавать объекты перед машиной и регулировать освещенность различных зон по ситуации. И именно по этому пути пошла компания Hella при разработке своих матричных светодиодных модулей адаптивного освещения.

Идея использовать много фар для освещения нескольких зон перед машиной в случае традиционных источников света сталкивается с габаритными ограничениями. И газоразрядные источники света, и лампы накаливания имеют достаточно крупные размеры рабочей области и требуют объемной оптической системы.

В случае со светодиодным освещением такая проблема не стоит. Если отказаться от использования сменных светодиодных модулей, то на небольшой плате можно разместить более 50 светодиодов, а поскольку их световой поток имеет явную направленность, то подобная матрица диодов отлично работает с компактной и простой оптической системой.

На практике в оптике Audi Matrix LED с 25 светодиодами адаптивного освещения они собраны в сменные модули по пять светодиодов в каждом, и еще пять модулей используются для статического освещения — ближнего света и статического бокового. В следующем поколении оптических систем Hella, которые с 2016 года устанавливаются на машины Mercedes, применяется целых 84 светодиода на единой плате.

Перспективная LED-оптика разработки Hella по-прежнему имеет «всего» 25 светодиодов на единой плате, но за счет использования в оптической системе фары проекционного LCD-дисплея с разрешением 30 тыс. пикселей с матрицей 100х300 число контролируемых зон освещения возрастает на порядок.

Сложность подобной конструкции легко недооценить. При тех же габаритах, что и у традиционной фары, внутри матричная LED-оптика и ее система управления устроены на порядок сложнее. Чтобы не быть голословным, рассмотрим конструкцию и ее возможности на примере оптики Audi Matrix LED для модели A8 в кузове D4 2013 года. Не самой новой, но зато одной из самых распространенных в России и имеющей много общего со светодиодной матричной оптикой других машин Audi. На следующих поколениях и для других моделей, скорее всего, будет уже лазерный источник света.

Возможности и конструкция

Помимо конструкции самой оптической системы, важную роль для работы адаптивного освещения играет конструкция системы управления. В случае с матричной оптикой самым важным датчиком системы является LiDAR — дальномер оптического диапазона, позволяющий системе управления получить предоставления обо всех источниках света и объектах в зоне освещения головной оптики. Так же используются данные навигационной системы, датчики скорости автомобиля, дождя и освещенности и данные ассистента ночного видения, если он есть в автомобиле. На основании этих данных блок управления может использовать один из множества режимов работы.

Дальний свет для движения по автомагистрали включается на основании данных навигационной системы. В этом случае система Matrix Beam включает узкий луч с максимальной дальностью освещения, наилучшим образом подходящий для ночных поездок на высокой скорости.

Ближний свет с классической асимметричной формой светового пучка использует 15 отдельных светодиодов в каждой фаре и включается в населенных пунктах. Может применяться отдельно от адаптивного освещения. Дальняя зона освещения реализуется отдельным набором светодиодов и может быть отключена для реализации туристического или всепогодного режима.

Туристический режим используется при движении в странах с левосторонним движением для машин, созданных для движения правостороннего. Он позволяет уменьшить асимметрию светового луча при включенном режиме ближнего света. Включается режим или автоматически, по данным навигационной системы, или вручную, через меню мультимедийной системы.

Конструкцию основной оптической системы фары можно увидеть на рисунке, но помимо нее в конструкцию входят также модуль указателя поворота (разумеется, со светодиодами), модуль охлаждения, причем со сменным вентилятором, и внутренняя проводка.

Статическое освещение боковой зоны предназначено для облегчения маневрирования и безопасного проезда перекрестков. Специальная секция фары освещает широкую зону спереди-сбоку от автомобиля. Включается автоматически при малой скорости и включении указателя поворотов, а также при угле поворота рулевого колеса более 50 градусов и скорости менее 60 км/ч. При проезде перекрестков срабатывает режим освещения для перекрестков, который включается по данным навигационной системы и скорости менее 60 км/ч.

Всепогодное освещение используется в условиях тумана и снегопада. В этом случае снижается мощность ближнего света и включается статическое освещение боковых зон. Включается режим вручную, кнопкой на панели, а ассистент дальнего света при этом отключается.

Динамическое адаптивное освещение работает на скорости более 60 км/ч вне населенных пунктов. Используется матрица из 25 светодиодов дальнего света, создающая 25 независимых сегментов. Система обеспечивает изменение направления луча света в зависимости от рельефа, не ослепляет встречный и попутный транспорт, снижает яркость в зонах расположения источников с высоким коэффициентом отражения — дорожных знаков и все другие функции адаптивности.

Маркирующая подсветка пешеходов срабатывает вне населенных пунктов и скорости более 60 км/ч, при наличии ассистента ночного видения. Секции дальнего света фар в направлении пешехода мигают, привлекая внимание водителя, а силуэт пешехода подсвечивается красным на дисплее приборной панели.

Помимо датчика LiDAR в работе системы задействованы блок управления корректора фар и блок комфорта бортовой сети. Причем самих корректоров у адаптивной оптики нет по двум причинам. На машинах с матричной LED-оптикой установлена пневмоподвеска и сама оптика имеет высокий запас адаптивности даже в режиме ближнего света за счет разделения зон. Так что блок управления в строгом смысле слова блоком коррекции уровня не является, просто располагается и подключен так же, как блок коррекции на машинах без этой системы. Помимо внешних блоков, используются три блока контроля в самой фаре.

Конструкция модуля охлаждения для светодиодной оптики крайне важна, так как от него зависит долговечность самих светодиодов и он включает в себя индивидуальные воздуховоды для каждой диодной сборки и множество датчиков. Вместо линз в этом поколении оптики используются зеркальные отражатели, имеющие повышенную стойкость к перегреву. Снаружи корпус закрыт общим герметичным колпаком.

В целом развитие автомобильного света уже семимильными шагами идет по пути внедрения интеллектуального светодиодного освещения, в чем корреспонденты журнала «Движок» убедились на практике, сравнив его с адаптивным биксеноновым. Ну а постепенное удешевление конструкции и ее повсеместное внедрение в ближайшем будущем позволит значительно улучшить ситуацию с освещением на дороге, а следовательно, и с безопасностью.

Матричные фары

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.

Устройство и принцип работы матричных фар

Еще недавно в системах освещения автомобилей массово использовали только галогенные или газоразрядные лампы (ксенон). Позже производители начали переход на светодиодные источники света. Но настоящим прорывом стало появление матричных фар. Устройства позволяют освещать только нужные для вождения зоны, не ослепляя пешеходов и встречных водителей.

1. Что такое матричные фары
2. Преимущества перед остальными типами фар
3. Основные функции матричных фар
4. Из каких элементов состоит матричная фара
5. Логика и принцип работы системы освещения
6. Какие производители применяют подобные фары
7. Преимущества и недостатки

Что такое матричные фары

Матричные фары — нашумевшая во всем мире технология на основе светодиодов, разработанная и популяризированная компанией Audi. Полное название системы «Audi Matrix LED». Устройство реализует основные функции головного освещения автомобиля, включая дальний и ближний свет.

Внешний вид матричной фары Audi Matrix LED

В отличие от стандартной оптики, матричные фары представляют собой сложную систему из светодиодов, контроллеров и интеллектуальных модулей. В случае с обычными фарами, водитель только включает определенный режим, а освещение работает согласно установленным параметрам. Матричная же оптика делится на функциональные сегменты и в автоматическом режиме регулирует яркость и освещенность определенных зон в зависимости от дорожной ситуации.

Водителю больше не нужно думать про переключение режимов света, поскольку управлением занимается встроенная интеллектуальная система.

Преимущества перед остальными типами фар

Как мы уже упоминали, светодиодные источники света стали постепенно вытеснять традиционные. Причиной послужила их экономичность и более длительный срок эксплуатации. И если говорить про матричные фары, то они обладают целым рядом дополнительных преимуществ:

1. Габаритные размеры — галогенная и газоразрядная оптика требуют большого пространства для установки, а светодиоды легко разместить даже на маленькой плате.
2. Срок эксплуатации — система состоит из минимального набора элементов, которые подвержены сбоям и выходу из строя.
3. Яркость освещения — показатель регулируется количеством установленных светодиодов.
4. Управление освещенностью зон — с помощью датчиков и систем распознавания автомобиля происходит автоматический анализ объектов и изменение световых режимов.

Работа системы в темное время суток

В зависимости от режима работы матричные фары могут обеспечить яркий и тусклый свет, а также изменять фокус.

Основные функции матричных фар

Матричные фары регулируются с помощью электронного блока управления, который обеспечивают работу следующих функций освещения:

• сегментальный дальний свет;
• ближний свет с асимметричной формой;
• статичное адаптивное освещение;
• дальний свет для автомагистрали;
• освещение перекрестков;
• динамическое освещение поворотов;
• всепогодный свет;
• динамический указатель поворотов.

Распознавание пешехода системой Volkswagen IQ Light

Система может подсвечивать пешеходов и животных, находящихся на дороге или в непосредственной близости на обочине.

Из каких элементов состоит матричная фара

Поскольку в основе матричной фары лежат светодиоды, они являются неотъемлемой частью конструкции. Использование данного вида источников света позволяет улучшить качество и яркость освещения. В список конструктивных элементов фары входят:

• светодиодные матрицы ближнего и дальнего света;
• модули ДХО, указателей поворота и габаритов;
• пластмассовый корпус с прозрачным рассеивателем;
• вентилятор охлаждения;
• декоративная решетка;
• блок управления.

Конструктивные особенности матричной оптики

Поскольку система управляется автоматически, блок управления обменивается сигналами с другими модулями автомобиля, а также датчиками движения и видеокамерой.

Переключение угла освещения, яркости и режима работы фар происходит на основе информации с датчиков и навигационных систем транспортного средства.

Логика и принцип работы системы освещения

Рассмотрим пример работы матричной оптики в рамках разработки Audi Matrix LED. Каждая фара автомобиля состоит из 5 секций, которые оснащены пятью светодиодами. В общей сумме получается 25 элементов на одного устройство. При этом для каждой группы светодиодов предусмотрена собственная линза, позволяющая изменять фокус, яркость и направленность освещения.

Блок управления контролирует и управляет работой матричных фар. Специально для отслеживания дорожной ситуации в передней части автомобиля расположен датчик, позволяющий обнаруживать приближение встречного автомобиля. При поступлении сигнала от сенсора система изменяет количество рабочих секций, чтобы не ослеплять водителей, но поддерживать достаточный уровень освещенности.

Системы света с матричной оптикой синхронизированы с устройствами навигации, а также получают данные о внешней среде от видеокамеры. Это позволяет увеличить количество режимов работы, а также распознавать объекты и фокусироваться на них.

Какие производители применяют подобные фары

Автопроизводители стараются активно внедрять новые решения в свою технику. И если говорить о матричных фарах, то на текущий момент их использует ряд компаний:

1. Matrix Beam от Opel, которая корректирует работу оптики исходя из погодных условий, скорости и маршрута движения, загруженности транспорта.
2. Matrix LED от Audi устанавливается только в новые автомобили марки A8. Технология доступна исключительно для дорогих машин.
3. Светодиодные матричные фары от Volkswagen IQ Light — каждое устройство состоит из 128 светодиодов. Работоспособность освещения гарантирует интеллектуальная система, приспособленная к любым режимам движения.

Технология матричной оптики Opel Matrix Beam

Преимущества и недостатки

Хотя использование матричной оптики, на первый взгляд, может показаться излишеством, технология имеет ряд неоспоримых преимуществ:

• увеличение комфорта и безопасности движения;
• не нужно думать о режиме работы освещения;
• отсутствие ослепляющего эффекта для встречных водителей;
• адаптивная работа света при движении по прямой и в поворотах;
• обнаружение пешеходов;
• динамические указатели повторов.

Из недостатков оптики можно выделить только высокую стоимость и использование технологии в автомобилях премиум-класса.

Матричные фары значительно упрощают езду на дорогах, особенно в плохих погодных условиях или ночью. Водителю не нужно переключать режимы работы света, а повороты становятся легкими и безопасными. Остается только дождаться, пока разработка дойдет до массового рынка и будет устанавливаться на все автомобили.

Преимущества матричных фар в сравнении с ксеноновыми

Матричные фары обретают все большую популярность среди водителей. Они отличаются прорывными технологиями, а в качестве элемента освещения работают светодиоды.

Свет таких ламп отличается от ксеноновых аналогов и превосходит их по надежности. О преимуществах матричных фар, в сравнении с аналогами, следует рассказать подробнее.

Миллион комбинаций освещения. В основе работы матричных фар лежит принцип возникновения фотонов при прохождении электрического тока через полупроводник. В качестве материалов используется кристалл, а свет образуется благодаря сложной реакции.

Во время прохода электрического тока через полупроводник диод создает фотоновое излучение, не нагревая при этом плазму. Температура остается на одном уровне, а для такой реакции необходимо затрачивать минимум энергии. Матричные светодиодные фары создаются на основе многих видов составляющих.
В сравнении с ксеноновыми фарами, матричные имеют миллион вариантов, применяемых для освещения дороги, тогда как аналоги только несколько вариантов свечения. Автомобили премиальных брендов уже имеют в своем оснащении высокотехнологичные фары. Среди них Range Rover Velar.

Несколько блоков матрицы. Матричные фары легко узнать, если поднести вблизи ладонь или какой-либо плоский предмет черного цвета. На поверхности отразится несколько пучков света ярко-белого оттенка. Это лучи, испускаемые светодиодами внутри фар, формирующие светоиспускающую матрицу, состоящую из нескольких блоков.

В конструкцию матричных фар входят:

• Модули, в каждом из которых располагаются 25 согласованных светодиодов
• Светодиоды разделены на 5 групп, состоящих из 5 диодов каждая
• Каждая секция оснащена электронным управлением, специальными отражателями и системой для охлаждения
• Задача каждой группы выполнять свои специфические функции
• Светодиоды обладают переменной мощностью для создания вариантов освещения

Преимущества матричных фар. Благодаря своей технологии создания света, матричные фары хорошо освещают дорожное полотно даже при полной темноте в лесу. Тест-драйв Range Rover Velar доказывает это. Когда освещенность дороги близка к нуля, система автоматически включается на всю мощность, создавая свет, подобный издаваемому военными прожекторами системы противовоздушной обороны. Среди преимуществ матричных фар:

• Дальность освещения, во время тест-драйва она достигала 200 метров
• Белые лучи фар не блекнут во время движения в пыли
• Свет не поглощается листьями деревьев и хорошо пробивает темноту в лесу
• Отчетливо видны границы освещенной зоны
• При встречном движении пучки лучей расходятся, а движущийся навстречу автомобиль остается в тени
• Дальний прожектор хорошо освещает обочины по ходу движения и дорогу

Вывод. Матричные фары обречены на успех на рынке автомобилей, благодаря своим передовым технологиям и вариантам создания освещения. Программисты признаются, пока им удалось использовать потенциал инновационной системы приблизительно только на половину, а потому в будущем она станет еще более прогрессивной. Не удивительно, что множество водителей отдают предпочтение матричным фарам в сравнении с ксеноновыми.

Матричные фары

На уровне с иными производителями автомобилей и автомобильной светотехники, компания Audi занимает лидирующие позиции. Данный производитель за последнее время сумел разительно отличиться от иных. Показательной стала работа над современной разработкой – матричными фарами. Фары стали не только уникальным достижением, но и настоящей изюминкой автомобилей известного завода.

Больше безопасности с Ауди

Подобное достижение имеет не столько эстетические совершенства, сколько технические. Так уровень безопасности при передвижениях по автострадам вышел на новый уровень.

Матричные фары также придают процессу вождения и дополнительный комфорт, что также имеет большое значение. Теперь водители могут не просто управлять любимым автомобилем, но и получать недюжинное удовлетворение от самого процесса.

Немного истории и общих данных

Установка и производство матричных фар датируется 2013 годом. Впервые новшество вышло в свет под названием Matrix LED headlights. Установка была произведена на флагман – модель А8. А разработкой пилотного проекта таких фар стала компания Opel (Matrix Beam).

Из чего же состоит матричная фара?

В автомобилях марки Ауди фары объединяют несколько модулей:

• модуль дальнего света
• модуль ближнего света
• модуль ДХО
• габаритных огней
• указателей поворота

Также присутствует дизайнерское оформление (специальное обрамление) фары, воздуховод с вентилятором, блок управления.

Матричная фара и ее конструктивные особенности

Элементы фары. Все конструктивные элементы, которые имеются в фаре помещаются в специальный пластмассовый корпус. Данный подход обеспечивает не только полноценную защиту всех элементов фары, но и дает возможность правильно их разместить. С пластмассовым корпусом у неблагоприятных погодных условий нет никаких шансов испортить конструкцию. Также для полного обеспечения безопасности корпус фары покрыт (закрыт) прозрачным рассеивателем.

Система управления фарами. Фары матричные отличаются тем, что имеют полностью электронную систему управления. Такая система традиционно включает в себя специальные входные устройства, блоки по управлению и различные исполнительные элементы.

Входные устройства:

1. Видеокамера. Устройство предназначено для подачи подлинной информации о других машинах, которые передвигаются по трассе.

2. Навигационная система. Фары оснащены данной системой специально для того, чтобы она подавала сведения о рельефе дорожного пути, а именно, о всяческих поворотах, спусках, подъёмах и прочее.

3. Датчики. С датчиками матричные фары становятся наиболее управляемыми. К стандартной комплектации датчиков относятся:

• датчик угла поворота рулевого колеса
• датчик скорости движения
• датчик дорожного просвета
• датчик освещения
• датчик дождя

4. Электронный блок управления. Подобный механизм предназначен для обработки данных, поступающих напрямую от входных устройств. Учитывая то, какая складывается дорожная ситуация, устройство может активизировать или отключать определенные светодиоды.

Но! В подобных матричных фарах не используется система поворотных механизмов в отличие от ксеноновых фар. Все рабочие процессы выполняются полностью при помощи электроники и статических диодов.

Прогрессивные функции в фарах

• Фары имеют реализованные функции распознавания иных машин, а также изменения светового луча
• Фары могут вычислять присутствие пешеходов, а также изменять функцию подсветки
• Имеется адаптивное подсвечивание поворотов
• Наличие динамических указателей поворотов

Основные особенности матричных фар

Видеонаблюдение. Камера, которая снимает видео, служит специальным средством для обнаружения встречных транспортных средств и пешеходов. Таким образом происходит обнаружение не только встречного, но и попутного транспорта. Камера отслеживает все объекты по их свету фар. При первом же обнаружении встречного транспорта система автоматически выключает светодиоды, которые направляли ранее свой свет на авто. Но остальное пространство пути остается освещаемым. Особенностью такой системы служит и принцип ее работы: так, чем ближе встречный транспорт, тем меньше диодов активны. Такой подход дает отличную возможность избавиться от ослепления участников дорожного движения. Одновременно матричные фары могут маскировать до 8 автомобилей.

Распознавание объектов в любое время. Еще одной отличительной особенностью матричных фар служит полное и абсолютное распознавание пешеходов, животных. Определяются только те объекты, которые находятся на дорожной полосе или же в зоне критичной близости к дороге.

Для того чтобы фары могли воспроизводить подобную функцию, они соединены с системой ночного видения. При первом же обнаружении пешехода, фары подают специальный троекратный световой сигнал (активизируется дальний свет). Этот фактор служит специальным сигналом не только для водителя, но и для самого пешехода.

Адаптивное освещение. В данном случае играет значительную роль в матричных фарах навигационная система. Таким образом функция адаптивного освещения поворотов реализована с ее помощью.

Воспроизводится технология за счет навигационных данных: получается, что еще до непосредственного вращения рулевого колеса, которое производит водитель авто, поворотник начинает автоматически включаться. Адаптивное освещение поворотов дает возможность многократно улучшить безопасность при управлении транспортным средством, а также освещение дорожно полотна.

Динамический указатель поворотов. Устройство, управляющее движением огней в направлении поворота. Для того чтобы реализовать эту функцию 30 светодиодов в последовательном порядке включаются. Периодичность включений составляет 150 мс. Производители уверены, что информативность системы освещения машины повышает именно динамический указатель поворотов.

Матричная оптика машин — преимущества и недостатки

Обзор матричной оптики современных автомобилей: строение фар, принцип работы и основные функции освещения, цена, преимущества и недостатки. В конце статьи видео-обзор матричной оптики.

Содержание статьи:

• Что такое матричная оптика
• Основные детали оптики
• Главные функции для освещения
• Преимущества и недостатки
• Видео-обзор

С самого начала и по сегодняшний день, первенство в производстве и разработке матричной оптики остается за компанией Audi. Впервые Ауди установили матричную оптику на свои серийные автомобили в 2013 году. В списке они значатся как Matrix LED Headlights. Основой для матричной оптики служат светодиоды разных размеров и характеристик, а так же электроника, которая правильно организовывает работу всего этого комплекса.

Помимо красоты, матричная оптика автомобиля на уровень выше обеспечивает безопасность, и комфорт. Теперь вся электроника на шаг вперед продумывает действия водителя, тем самым не только облегчив управление автомобилем, но и полностью контролирует непредвиденные ситуации.

Матричная оптика и её особенности

Главным отличием матричной оптики от других типов передних фар является использование только светодиодов в конструкции. На основе светодиодов сделано все, дальний свет, габариты и указатели поворотов. Помимо стандартного набора разные производители добавляют свои изюминки, в виде специфической формы и расположение элементов.

По словам автолюбителей, матричную оптику невозможно спутать, она нечем не похожа на привычную оптику с галогенками или ксеноном. Отличия по внешнему виду и форме, как правило, матричная оптика более выраженная по стилю и дизайну, отчетливо видны деления светодиодов на габариты и дальний свет.

Не менее важную роль в матричной оптике выполняет электроника. За счет использования информации с других систем (радары и датчики автомобиля, навигационная система), электроника самостоятельно решает, когда включить ближний свет, а когда переключить дальний. Так же в зависимости от местности электроника автоматически подстроит яркость или сделает светодиоды тусклее, чтоб не заслепить встречный автомобиль и максимально увеличить видимость для водителя. Как видно, отличия достаточно серьезные, что потянуло за собой появление ряда функций, преимуществ и недостатков.

С чего состоит матричная оптика автомобиля и принцип работы

По составным деталям матричная оптика существенно отличается от классической оптики. Первое – это специальная форма, так званая матрица, в которую набирается необходимое количество светодиодов. Стандартного количества элементов нет, каждый производитель рассчитывает и решает самостоятельно, сколько светодиодов установить в каждую оптику, тем самым улучшив освещение и сделав её дороже или выбрав золотую середину и сделав более дешевый вариант.

Как пример тому, для дальнего света одной матричной оптики автомобилей Audi используют порядка 25 светодиодов, а в состав ближнего входит 15 светодиодов. Но есть и исключения, ближний свет Audi A3 организован за счет 9-ти элементов, а дальний за счет 10-ти светодиодов. Инженеры автомобилей Mercedes решили отойти от правил, для дальнего света матричной оптики Multibeam устанавливают по 24 светодиода, а модернизированный вариант для E-Class использует 28 светодиодов.

Помимо дальнего и ближнего света, есть габаритные огни и дневные ходовые огни. Стоит отметить, что каждый блок состоит из 5-ти светодиодов, а последние разработки инженеров позволяют подобрать оттенок свечения или габаритов по вкусу водителя, от ярко белого до более контрастных оттенков. В матричную оптику так же входит блок управления на каждую фару отдельно, воздуховод с вентилятором для охлаждения системы и модуль указателя поворотов. По желанию производитель может добавить другие блоки, например встроенные противотуманки или лазерные радары, чтоб дополнить матричную оптику системами контролю и распознавания.

Основные функции освещения матричной оптики

Как уже говорили, матричная оптика не просто освещает дорогу впереди автомобиля, а имеет встроенный интеллект, который способен самостоятельно просчитывать действия водителя на шаг вперед. За счет такого механизма реализовано множество функций освещения. Все производители выделили девять основных типов освещения матричной оптики:

• динамический указатель поворота;
• подсвечивание пешеходов независимо от местности;
• освещение перекрестков во время движения;
• режим статического адаптивного освещения;
• ближний свет матричной оптики;
• адаптивное динамическое освещение;
• освещение в любую погоду;
• дальний свет (полисегментальный);
• дальний свет на автоматигистрали.

Каждая из перечисленных функций считается стандартной и выполняет свое назначение. Динамический указатель поворотов, как и полагается, предназначен для указания выполнения маневра. Для работы система задействует 30 светодиодов, включая блок с периодичностью 150 мс. Такое оповещение о маневре автомобиля хорошо заметно и дает больше информации участникам движения.

Подсвечивание пешеходов независимо от местности позволяет водителю избежать столкновения, а пассажиру сигнализирует о приближении автомобиля. В матричной оптике данная функция реализована, как максимально важная и параллельно использует другие системы безопасности машины. Для этого используется система ночного виденья, радары и датчики движения. В случае обнаружения пешехода, матричная оптика трижды подаст сигнал дальним светом и подсветит пешехода, тем самым предупредив водителя и пешехода.

Освещение перекрестков во время движения – это не менее полезная функция. Как только автомобиль приближается к перекрестку, система автоматически поворачивает матричную оптику в сторону поворота руля или увеличивая угол освещения. В пару с матричной оптикой работает навигационная система, предупреждая о наличии перекрестков спереди.

Режим статического адаптивного освещения организовано на основе подсветки перекрестков. Система матричной оптики улучшает освещение пространства сбоку и спереди машины в момент выполнения поворота. Для этого задействуют по три светодиода, которые задействуются в момент включения поворота или поворота рулевого колеса.

Ближний свет матричной оптики автомобиля это традиционная асимметричная форма. Ближе к середине освещение меньше, а вот обочина дороги освещается больше, инженеры сделали такое для того, чтоб можно было вовремя среагировать на помеху сбоку.

Адаптивное динамическое освещение матричной оптики чаще всего используется на скорости, в таком случае, пучок дальнего света переносится с центральной части оптики в сторону поворота. Такой эффект достигается за счет изменения яркости светодиодов оптики, одни становятся тусклее, а другие более яркими.

Плохие погодные условия – еще один нюанс, когда водителю плохо видно дорого. Освещение в любую погоду это достижение инженеров матричной оптики, система рассчитывает мощностью светодиодов так, чтоб можно было избежать ослепления своими же фарами. В таком случае, снижается интенсивность основных светодиодов и включается подсветка статического адаптивного освещения.

Полисегментальное освещение самое главное в матричной оптике. Для данной функции используется несколько вспомогательных систем автомобиля, включая переднюю видеокамеру. Основную функцию выполняет блок электронного управления. Определив встречный автомобиль, электроника тушит определенные светодиоды, направленные на встречную машину, а вот остальные продолжают работать в прежнем режиме. Если определен впереди идущий автомобиль, то система автоматически рассчитывает насколько нужно приглушить яркость светодиодов. По данным производителя, система одновременно может маскировать до восьми машин, тем самым освещая дорогу, не ослепив других водителей.

Свет матричной оптики для автомагистрали базируется на основе информации полученной от навигационной системы. В случае движения по автомагистрали, электроника матричной оптики сужает пучок света и конус света фар, чтоб максимально осветить дорогу впереди, но при этом так же используется система полисегментного освещения. На первый взгляд матричная оптика красивая по дизайну, но копнув глубже, видим, что за счет инженерных систем она очень помогает водителю в самых непредсказуемых ситуациях.

Преимущества и недостатки матричной оптики

Как и в любой технике есть свои плюсы и минусы. Но если говорить о матричной оптике, то все же преимуществ больше, нежели недостатков. С преимуществ матричной оптики можно отметить отличное качество освещение, интеллектуальную систему, способную предусмотреть все необходимые моменты для освещения и конечно же привлекательный дизайн.

Выше наведенный список стандартных и основных функций освещения матричной оптики показывает, что действительно инженеры облегчили управление автомобилем в ночное время суток. Система подскажет и поможет подсветить самые необходимые участки дороги, к тому же полисегментное освещение не будет слепить встречные и соседние автомобили.

С недостатков матричной оптики это естественно цена. В случае ДТП и вы повредили оптику, то сразу придет мысль заменить её на обычную. Средняя цена матричной оптики стартует от нескольких тысяч долларов, до нескольких десятков тысяч долларов. Во многом цена матричной оптики зависит от марки, модели автомобиля и функционального набора. Не меньший минус матричной оптики состоит в её обслуживании, ведь в случае перегорания одного светодиода, с рабочего состояния выйдет вся оптика. Хоть производитель и дает гарантию более 10 лет, но всех ситуаций попросту нельзя предвидеть.

Как новая технология, матричная оптика на современных автомобилях можно встретить все чаще. Функциональный принцип так же оказался намного лучше, нежели в классических вариантах оптики. Но вот как дальше, через время зарекомендует себя матричная оптика, остается только ожидать и наблюдать за отзывами владельцев.

Видео-обзор матричной оптики автомобилей:

Газ или светодиоды? Что такое матричные фары и чем они лучше ксеноновых

До сих пор фары делились на две большие группы: галогенные и ксеноновые. В галогенной лампе вольфрамовая нить помещена в колбу с галогенным газом (йод, бром), за счет чего поднимается яркость ее свечения. Такие фары устанавливаются на подавляющее большинство автомобилей.

Ксенононовые фары принципиально отличаются по конструкции. В них светится газ под высоким давлением в колбе из кварцевого стекла с электродами из вольфрама. Основной поток света излучается плазмой возле катода. Не удивительно, что при работе лампы колба значительно нагревается. Такие фары обладают низким КПД, но выдают яркий поток белого света, близкий по спектру к дневному.

Милион комбинаций

Матричные фары — это настоящий прорыв и технологическая революция в мире автопроизводителей. Они построены на новых принципах и в качестве светимого элемента используют светодиоды. Из «лампы» излучают свет совсем не так как ксенон. Диод состоит из полупроводникового кристалла. В момент прохождения электрического тока в результате сложного процесса в нем образуются фотоны света. Диод не нагревает плазму, а излучает фотоны во время перехода энергии через полупроводник. Поэтому температура диода не повышается и для образования света он тратит минимум энергии. На основе множества светодиодов и создаются матричные фары.

Если ксеноновые фары имеют лишь несколько режимов работы, то матричные прожектора способны воспроизвести до миллиона комбинаций освещения дорожного полотна.

Благо пришлось познакомиться с ними вблизи. Подобные фары ставятся на ряд моделей премиальных брендов. Есть они и в арсенале Land Rover. Матричные фары идут, к примеру, на внедорожник Range Rover Velar. Вместе с ним мы и познакомились с возможностями новой техники.

Белый прожектор

Матричные фары определяются просто. Если подойти к ним и поставить в сантиметре ладонь или черный предмет с плоской площадкой, то на поверхности будет отражаться несколько световых пучков ярко-белого цвета. Это лучи светодиодов, расположенных внутри фары и формирующих светоиспускаюшую матрицу. Она состоит из нескольких блоков.

К примеру, автомобиль едет по загородной трассе в полной темноте в лесу и вдали от населенных пунктов. Тогда матрица включает максимальную мощность, и фары освещают дорогу, как военные прожектора системы противовоздушной обороны. Белые лучи матричных фар не настолько белые, как у ксеноновых, отчего не теряются и не блекнут в пыли в окружающей дымке. Свет по своему спектру таков, что не поглощается листвой и хорошо пробивает темноту леса. Когда смотришь вперед, то видишь отчетливые границы освещенной зоны, которая далеко залезает на обочину, поднимается по стволам деревьев и превращается впереди в серую белесую арку.

Путешествуя на Velar, видишь дорогу примерно метров на 200 вперед. За рулем перестаешь чувствовать то напряжение, что обычно присутствует, когда тусклые галогеновые фары светят под нос машины. Но вот впереди появляется встречный автомобиль. Камера в основании внутрисалонного зеркала замечает огни, проводит их анализ и вычисляет траекторию движения приближающейся машины. Видно, как лучи расходятся в стороны и на месте несущегося навстречу автомобиля образуется область тени. Машина закрывается черным прямоугольником. Зато обочины и дорога по ходу движения остаются по-прежнему освещены дальним прожектором. Ничего лучше и представить невозможно.

Причем за время нашего 1000-километрового пробега ни один встречный автомобиль не моргнул нам в просьбе переключиться на ближний. Матричные фары не слепили водителя.

Подсветка пешеходов

Ближний свет матрицы устроен немного по-другому. Модуль с вентиляцией состоит из 30 светодиодов, которые разбиты уже на 6 групп. Размещается модуль внизу основной фары, вместе с полоской дневных ходовых огней и динамических поворотников. Они не следят за встречным транспортом, однако тоже способны на чудеса.

В общем, матрица из 30 светодиодов позволяет адаптировать световой поток в зависимости от обстановки. Возможности матричных светодиодных фар безграничны. Программисты не придумали еще такое количество алгоритмов их использования, чтобы загрузить потенциал фар хотя бы наполовину.

Правда матричные фары имеют существенный недостаток. Они еще дороги, хотя и наметился устойчивый тренд в сторону их удешевления. То, что увидено нами на Velar, вскоре будет применяться повсеместно. Эксперты отмечают, что в массовом сегменте такие фары начнут активно использоваться уже через 5-7 лет.

Матричные фары: преимущества и принцип работы

Эволюция автомобильного освещения совершила грандиозный рывок с появлением матричных фар. На сегодняшний день – это самый прогрессивный и высокотехнологичный вариант автомобильной оптики. В чем преимущества матричных светодиодных фар и каков принцип их работы?

В области технологий освещения, ведущие позиции принадлежат Audi. Последней разработкой компании являются матричные фары, благодаря которым комфорт управления и уровень безопасности движения поднимается на качественно новый уровень.

Матричные фары от Audi объединяют в себе блок управления, воздуховод с вентилятором, дизайнерское обрамление, модуль габаритных огней, дневных огней и указателя поворота, и, конечно же, модуль ближнего света фар и модуль дальнего света фар.

Принцип работы матричных фар

Модуль дальнего света фар состоит из двадцати пяти светодиодов, которые объединены в группы по пять штук, образующих матрицу. Каждая группа обладает своим металлическим радиатором для охлаждения и своим отражателем. Благодаря матрице, из светодиодов реализуется порядка миллиарда разных комбинаций распределения света.

Что касается модуля ближнего света фар, то он расположен над модулем дальнего света. Он тоже состоит из светодиодов, которые разделены на несколько групп. В самой нижней части фары расположен модуль указателя поворота, габаритных огней и дневных ходовых огней. Включает модуль тридцать последовательных светодиодов.

Дизайнерское обрамление подчеркивает расположение модулей освещения. Кроме этого в матричной фаре размещен электронный блок управления. В целях принудительного охлаждения светодиодов, фары вооружены воздуховодом с вентилятором.

Матричные фары оснащены электронной системой управления, которая традиционно включает в себя блок управления, входные устройства и исполнительные элементы. Под входными устройствами подразумеваются GPS навигационная система, видеокамера и ряд датчиков. Навигационная система предоставляет водителю сведения о рельефе дороги (подъемы, спуски, повороты), а видеокамера дает информацию о прочих автомобилях, находящихся на дороге.

В «интересах» фар работает большое количество датчиков прочих систем автомобиля, таких как датчик угла поворота рулевого колеса, датчик дорожного просвета, датчик скорости движения, датчик дождя и датчик освещения. Информация, поступающая от входных устройств, обрабатывается электронным блоком управления, который в зависимости от ситуации на дороге активирует определенные светодиоды или дезактивирует их.

Поворотные механизмы в матричных фарах не используются подобно тому как они используются в ксеноновых фарах. Все рабочие функции матричных фар выполняются только с помощью статических светодиодов и электроники.

Преимущества матричных фар

Матричные фары реализуют ряд прогрессивных функций:

• Обнаружение пешеходов и их подсвечивание;
• Распознавание автомобилей, а также изменение светового луча;
• Динамические указатели поворотов;
• Адаптивное освещение поворотов.

Во время движения автомобиля по дороге в темноте, видеокамера обнаруживает попутные и встречные автомобили по их освещению. Сразу же по обнаружении автомобиля, системой управления включаются светодиоды, которые направляют на обнаруженную машину свет. Все оставшееся пространство дороги полностью освещается. При этом стоит отметить, что чем ближе обнаруженный автомобиль, тем сильнее включаются светодиоды. Однако при этом ослепление водителя едущего навстречу транспортного средства полностью исключено. Одновременно матричные фары способны выявлять до восьми машин.

Кроме автомобилей матричные фары могут обнаруживать в темноте животных и пешеходов, причем как тех, что находятся на дороге, так и тех, которые находятся поблизости от нее. Именно с этой целью матричные фары соединены с системой ночного видения.

С помощью навигационной системы реализуется адаптивное освещение поворотов. На основе данных навигационной системы, поворот освещается еще до того, как водитель начнет поворачивать руль. Благодаря адаптивному освещению, обеспечивается лучшая видимость и, соответственно, повышается безопасность движения на дороге.

Динамический указатель поворотов является управляемым (в направлении поворота) движением огней. Чтобы реализовать эту функцию, тридцать светодиодов последовательно включаются с периодичностью в сто пятьдесят миллисекунд. И, согласно заявлениям производителя, благодаря динамическому указателю поворотов информативность системы освещения транспортного средства существенно повышается.