Не убий, не ослепи: системы освещения

«Человечков мы используем, только чтобы покрасоваться перед журналистами, — говорит Франц-Джозеф Кальце, глава светового исследовательского подразделения компании Hella. В подтверждение его слов фигуры плавно уходят в стену. — В работе мы ориентируемся на низкие квадратные таблички». Сооружение Hella — самый большой световой тоннель в мире, используемый для объективной экcпериментальной оценки света автомобильных фар. Здесь есть все, чтобы на практике прочувствовать тонкую разницу между осветительными приборами разных модификаций.

У входа в тоннель располагается граненый барабан шириной в несколько метров. На его гранях можно закрепить десятки комплектов фар. По команде оператора барабан поворачивается на строго определенный угол, точно позиционируя фары относительно дорожного полотна тоннеля. Для настройки светового пучка используется экран, автоматически опускающийся напротив барабана. Похожая установка, только поменьше, спускается с потолка на заданном расстоянии от наблюдателей, чтобы имитировать встречный свет фар.

В ходе исторического светового шоу мы смогли собственными глазами оценить, насколько сильно отличается свет ламп накаливания, галогеновых, ксеноновых и светодиодных фар, ближнего и дальнего света, рефлекторов и прожекторов. Однако это была лишь закуска. В качестве основного блюда специалисты Hella приготовили нам рассказ о том, что фары, которые мы привыкли каждый день видеть на вполне современных автомобилях, уже безнадежно устарели.

Ближний свет фар, с которым мы ездим большую часть времени, — это сплошной компромисс, девиз которого «не ослепи ближнего своего». Даже собственную полосу движения он освещает лишь на 60 м вперед, а на соседней и вовсе светит «себе под ноги» (20—30 м). И все равно в плотном потоке ближний свет фар внедорожника может попадать прямиком в салонное зеркало спортивного купе, ослепляя водителя.

По мнению специалистов Hella, вместо традиционного «дальнего» и «ближнего» света нам необходимо не менее пяти различных режимов работы фар. Допустим, мы выезжаем из гаража и движемся вдоль родного поселка со скоростью 40 км/ч. Здесь большая дальность не нужна, свет фар все равно потонет в уличном освещении и сможет лишь ослепить водителя впереди идущей машины на светофоре. Главное при движении в населенном пункте — освещение обочин, и правой, и левой. Именно оттуда может внезапно появиться велосипед, выбежать ребенок или животное. Если автомобиль оснащен дополнительными боковыми фарами для освещения поворотов, в городе они должны гореть постоянно.

Выезжаем на широкую дорогу и разгоняемся до 80 км/ч. Здесь нам уже не нужно освещать обочины — среагировать на внезапно возникшее препятствие мы все равно не успеем, а водителей встречного транспорта ослепим. Оптимальным будет обычный ближний свет, дополненный адаптивной функцией: при отсутствии автомобилей он должен светить высоко, а при появлении попутного или встречного транспорта постепенно становиться ниже, освещая дорогу лишь до соседей. Эта концепция получила название Adaptive Cut-off Light, фара с адаптивной границей светового пучка.

На автобане пригодится так называемый Motorway Light. Его основное отличие от ближнего света — симметричность. «Ближний» хорошо освещает свою полосу движения, но обделяет соседнюю слева, предполагая наличие на ней встречного транспорта. На широких автострадах слева чаще находится попутная полоса. Обделяя ее освещением, мы рискуем не заметить препятствие при перестроении.

Разумеется, на неосвещенных загородных трассах незаменим старый добрый дальний свет. А еще один режим, который предписывается правилами дорожного движения многих стран, в том числе и России, — это дневные ходовые огни, призванные сделать автомобиль более заметным для других участников движения в светлое время суток. Дневные огни, в отличие от всех остальных режимов, специально предназначены для того, чтобы светить в глаза водителей и пешеходов, а вовсе не на дорогу.

Неужели в ближайшем будущем, вместо того чтобы переключаться между ближним и дальним светом, водителю придется постоянно тыкать в пять разных кнопок? Разумеется, нет. Управлять режимами освещения будет бортовой компьютер.

Все адаптивные системы освещения Hella основываются на двух китах: это видеокамера и модуль VarioX. Камера располагается у основания внутрисалонного зеркала и отслеживает все огни в поле зрения: уличные фонари, габариты попуток и фары встречных автомобилей. Информацию о скорости блок управления светом получает от бортового компьютера автомобиля. Кроме того, полезная информация поступает и от спутниковой навигационной системы, которая может точно сказать автомобилю, находится он в городе, на загородной трассе или на автобане.

Едем со скоростью 40 км/ч и горят уличные фонари — компьютер включает городской свет. Разгоняемся до 80 км/ч и видим встречных — переходим на ближний свет (Country Light). Едем еще быстрее, а вокруг одни попутки — включаем Motorway Light. Камера точно определяет расстояние до ближайшего автомобиля, а точнее — высоту его фар или габаритных огней. Компьютер соответственно опускает или поднимает световой пучок ближнего света, чтобы не ослепить соседей по потоку, но также не отдать ни пяди земли темноте.

Практической реализацией команд компьютера занимается модуль VarioX. Чтобы понять, как он работает, достаточно знать, как работает обычная биксеноновая фара. Фактически она представляет собой проектор — лампу и линзу. Только вместо слайда кинопленки в нем находится металлическая пластина. Ее профиль определяет форму и границы светового пучка, именно он проецируется фарой на дорогу. Потяните подрулевой рычаг на себя — и электромотор уберет пластину, переключая тем самым фару с ближнего света на дальний.

В модуле VarioX на месте пластины установлен барабан сложной формы. По команде компьютера он плавно поворачивается, варьируя форму светового пучка, делая его выше или ниже, от городских огней до неограниченного дальнего света.

Такая система под названием AFS (Adaptive Front Light System, адаптивное переднее освещение) уже успешно реализована Hella на серийном автомобиле Mercedes E-класса. В AFS модули VarioX располагаются на поворотных основаниях, что позволяет реализовать как адаптивное освещение в поворотах (фары светят туда, куда повернут руль), так и варьирование ширины светового пучка (городской свет намного шире, чем загородный).

За ужином доктор Михаэль Кляйнкес, вице-президент Hella по развитию технологий освещения, пообещал явить нам чудо. Дождавшись темноты, мы сели в автомобиль, оборудованный тестовой рамой — это что-то вроде уменьшенной копии барабана из светового тоннеля, прикрепленное прямо к бамперу. Водитель выехал на загородную трассу и включил бескомпромиссный дальний свет. Его мощь мы могли оценить по деревьям, плотной стеной выстроившимся вдоль дороги: при желании можно было рассмотреть каждую веточку на расстоянии пары сотен метров.

Не выключая дальнего света, мы догнали впередиидущий автомобиль. Его водитель не проявил ни капли недовольства. А на ярко освещенных деревьях прямо за попуткой образовалась узкая тень. Мы проходили повороты, и тень неотрывно следовала за машиной. Повсюду пылал дальний свет, и лишь в узкой полосе между нами и машиной впереди горел ближний. Когда попутка свернула с дороги, темная полоса исчезла.

Точно так же «неослепляющий дальний свет» поступал и со встречными машинами. Ни один водитель, беспечно въехавший в наш световой поток, не помигал нам фарами с просьбой переключиться на «ближний».

Технология Dynamic Light Assist (DLA) действует благодаря той же камере, VarioX и поворотным основаниям фар. Форма барабана VarioX такова, что ровно половина светового пучка фары не имеет границ (дальний свет), а вторая половина представляет собой регулируемый по высоте ближний свет. Каждая фара снаружи (от оси автомобиля) светит дальним светом, а внутри — ближним. Если повернуть обе фары ближе к центру, получим просто дальний свет. Если развести их в стороны, получим широкую тень посередине. Повернем барабаны вниз — тень станет длиннее, повернем вверх — короче. Наконец, поворачивая фары синхронно в стороны, мы можем управлять направлением тени.

Автомобиль с фарами Hella DLA уже выпускается серийно — это Volkswagen Touareg.

Демонстрация в световом тоннеле ни у кого не оставила сомнений: будущее за светодиодами. Они ярче и экономичнее ксеноновых ламп, дают мощный световой поток, цветовая температура которого соответствует дневному свету.

Применение светодиодов требует несколько иного подхода к реализации адаптивного освещения. Диодам не нужен VarioX. Светодиодная фара состоит из множества ламп, каждая из которых освещает лишь небольшой участок дороги. Включая и выключая отдельные диоды, можно реализовать и адаптивное освещение в поворотах, и AFS, и DLA. Фара может быть построена и как набор светодиодов с собственными небольшими рефлекторами, и как массив светодиодов на одной плате за единой линзой.

Полностью светодиодные фары Hella с AFS можно увидеть на автомобиле Audi A8. Десять светодиодов с собственными проекционными линзами отвечают за ближний свет, причем три из них служат для адаптивной подсветки поворотов. Отдельные группы диодов отвечают за дальний свет и Motorway Light. Специальная оптоволоконная технология позволила совместить дневные ходовые огни, передние габариты и указатели поворота в единой тонкой полосе Light-Guide. Водитель может активировать специальный режим освещения для движения в странах с левосторонним движением. Теперь, чтобы легализовать использование автомобиля в праворульной части света, достаточно одного нажатия на кнопку.

К сожалению, при всей значимости для безопасности дорожного движения продвинутые системы освещения не слишком быстро набирают популярность. Специалисты связывают это с отсутствием wow-эффекта. «когда на глазах у изумленной публики перевернулся mercedes A-класса, все сразу же бросились заказывать систему курсовой устойчивости ESP. ДТП, произошедшие из-за недостаточной видимости, чаще списывают на человеческий фактор», — говорит Михаэль Кляйкенс. Поэтому, скорее всего, в ближайшее время адаптивный свет и светодиодная оптика останутся привилегией автомобилей представительского класса.