Лазеры стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни еще в конце 1980-х с изобретением компакт-дисков и оптических приводов. С тех пор мы знаем, что лазеры могут быть очень полезны. Знаем мы также и то, что их излучение не всегда видимо глазу, но способно нанести серьезную травму при прямом попадании. А также то, что лазеры используются в хирургии в качестве скальпеля, а на промышленных производствах запросто режут металл. Все это как-то не вяжется с приятным глазу светом, разверзающим тьму на ночном шоссе.

Секрет в том, что в лазерных фарах собственно лазер служит вовсе не источником света, а поставщиком энергии. Принцип действия любого источника света состоит в том, что атомы излучающего вещества поглощают энергию и испускают фотоны. К примеру, в лампе накаливания вольфрамовая нить нагревается за счет электрической энергии.

Фото демонстрирует преимущество лазерного дальнего света (справа) перед светодиодным (слева). В свете лазерных фар становятся хорошо заметны объекты на расстоянии 600 м от машины, тогда как предел возможности LED-фар — 300 м. При движении днем водитель может видеть предметы на расстоянии до 2 км.

В лазерной фаре BMW i8 три лазерных светодиода создают когерентное (однонаправленное) излучение в голубой области спектра. Мощность этого излучения в десять раз превышает мощность ксеноновой фары. С помощью системы зеркал несколько лазерных лучей фокусируются на линзе, покрытой фосфоросодержащим флуоресцентным составом. Именно этот состав, поглощая энергию лазеров, излучает приятный глазу белый видимый свет.

Яркость такой фары, пусть и не десятикратно, но все же весьма значительно превышает яркость ксеноновых или светодиодных фар. Дальность действия лазерной фары достигает 600 м, в то время как предел возможностей LED-фары — всего 300 м.

Один из демонстрационных прототипов лазерной фары BMW. Дым позволяет увидеть лазерные лучи, направленные на флуоресцентную пластину с помощью системы зеркал. Каждая фара использует энергию трех голубых лазеров.

Мал золотник, да ярок

Лазерная технология предлагает ряд веских конструктивных преимуществ. К примеру, размер рефлектора — вогнутого зеркального отражателя, формирующего световой пучок нужной формы, — напрямую зависит от размеров источника света. Для галогеновой фары необходим как минимум 120-миллиметровый рефлектор, для ксеноновой достаточно 70-миллиметрового. Этим отчасти объясняется тот факт, что для многих автомобилей премиум-класса доступны лишь ксеноновые или светодиодные фары: их дизайн не допускает применения крупной галогеновой оптики.

Флуоресцентная субстанция в лазерной фаре — это практически точечный источник света, для которого достаточно 30-миллиметрового рефлектора. А значит, лазерная оптика может быть очень компактной, что непременно оценят дизайнеры.

Конструкция реальной фары, устанавливающейся на BMW i8, несколько отличается от прототипа, однако принцип действия остается неизменным. Три лазерных светодиода поставляют энергию на фосфоросодержащее вещество, а компактный рефлектор формирует из света точечного источника пучок нужной формы.

Пожалуй, самый существенный недостаток светодиодов — это склонность к перегреву. Значительная часть потребляемой ими энергии расходуется на выделение бесполезного тепла, которое необходимо рассеивать с помощью массивных радиаторов и дорогостоящих вентиляторов. Мало того, интенсивность свечения и долговечность светодиода зависят от рабочей температуры, поэтому сложные интеллектуальные системы охлаждения становятся неотъемлемой частью LED-фар.

Лазерный диод — очень эффективный источник энергии. Он не склонен к перегреву, и для его охлаждения достаточно компактного пассивного радиатора. Это значит, что лазерная оптика экономит драгоценное подкапотное пространство, несколько килограммов веса и весьма значительное количество топлива.

К сожалению, мы вряд ли скоро увидим лазерные фары на автомобилях массового сегмента. И помимо имиджевых соображений для этого есть весьма веские объективные причины. Яркость, а значит, и ослепляющая способность «лазерного» света как минимум вдвое больше, чем у любых современных аналогов. Следовательно, фары такого типа могут применяться только совместно с технологиями «неослепляющего» дальнего света и контроля уровня, которые сами по себе весьма дороги. В глаза встречным водителям ни в коем случае не должен попасть ближний свет авто, показавшегося из-за перегиба дороги, или включенный по ошибке «дальний».

На случай аварии предусмотрена система, отключающая лазеры при разрушении фары: все-таки прямое попадание лазерного луча может представлять опасность.

Прицельный огонь

Согласно статистике, многие водители пользуются дальним светом в исключительно редких случаях, а некоторые не пользуются совсем. Это связано с нежеланием отслеживать появление на дороге встречных автомобилей и постоянно переключаться на «ближний». Между тем на скорости 100 км/ч ближний свет обеспечивает видимость в пределах 70−80 м, в то время как остановочный путь может превышать эту величину.

Так на ночной дороге выглядит животное, подсвеченное узким лучом дальнего света. Яркий мерцающий луч не только оповещает водителя об опасности, но и делает сам автомобиль хорошо заметным.

«Неослепляющий» дальний свет уже прочно обосновался в списках опций люксовых автомобилей. Напомним, что водители машин, оборудованных данной системой, могут не выключать дальний свет даже при появлении встречных авто. Специальный механизм внутри фары меняет свет с дальнего на ближний лишь в узком секторе, в который попадает встречный автомобиль. Остальная часть дороги, включая попутные и встречные полосы, а также обочины, остается освещена «дальним».

Чтобы реализовать эту полезную функцию, производители используют два противоположных подхода. Первый заключается в наличии масок, затеняющих ту или иную часть светового пучка. Маски приводятся в движение быстрыми сервомоторами с точностью позиционирования до 0,1°. Моторы управляются компьютером, который анализирует изображение с высокочувствительной видеокамеры. К таким системам относится, к примеру, BMW Selective Beam.

Применение отдельных источников света (светодиодов) для освещения узких секторов дороги дает возможность избавить от ослепления водителей сразу нескольких встречных или попутных автомобилей, при этом освещая участки между ними ярким дальним светом.

Второй подход предполагает использование отдельных источников света (ксеноновых ламп или светодиодов) для освещения каждого сектора дороги. Противники данной концепции упрекают ее в ощутимом падении общей яркости при отключении отдельных сегментов или в избыточной ширине теневой зоны.

Вряд ли в этом можно упрекнуть фары Audi Matrix LED, опционально устанавливаемые на последнее поколение седана A8. За дальний свет в них отвечают 25 мощных светодиодов, скомпонованных в пяти рефлекторах. Это означает, что пучок дальнего света делится аж на 25 узких секторов, и, управляя ими, можно точно затенять очень узкие участки.

Важное преимущество Matrix LED заключается в способности затенять сразу несколько встречных автомобилей, сохраняя полосы дальнего света между ними. Такая возможность недоступна для фар с моторизированными масками.

Если переключатель света на A8 установлен в положение auto, дальний свет автоматически включается на скорости свыше 30 км/ч за городом и свыше 60 км/ч в населенных пунктах. Для того чтобы отличить проселочные дороги от городских, система обращается за подсказкой к спутниковому навигатору.

Одна из последних модных функций, доступная для обоих типов неослепляющих фар, — подсветка людей и животных при движении с ближним светом. Это стало возможно благодаря появлению на автомобилях представительского класса приборов ночного видения. Если такой прибор обнаруживает человека или животное на дороге или обочине, он посылает в соответствующем направлении узкий мигающий луч дальнего света. Этот «маяк» не только указывает водителю на опасность, но и предупреждает пешехода или зверя о приближении транспорта.

На периферии

Инновации затрагивают не только фары головного света, но и вспомогательные световые приборы — габаритные огни, стоп-сигналы, указатели поворотов. К примеру, «поворотники» на той же Audi A8 представляют собой линии из 18 светодиодов спереди и 24 сзади. Они загораются не одновременно, а друг за другом, имитируя движение светящейся линии в сторону поворота.

Любопытно, что «мультипликационные» указатели поворотов вполне вписываются в обычные правила: ведь, загоревшись по очереди с 20-миллисекундным интервалом, огни остаются зажженными в течение еще 250 миллисекунд, а затем гаснут, как и предписано стандартом.

На автомобилях будущих поколений место габаритных огней, а также внутрисалонных осветительных приборов займут органические светодиоды OLED. В отличие от обычных светодиодов, представляющих собой точечный источник света, OLED — это тонкая пленка, излучающая свечение по всей площади. На единицу площади OLED приходится гораздо меньшая тепловая нагрузка и яркость, что, в свою очередь, означает экономию и пространства, и электроэнергии, и в конечном счете — топлива.

Дождался темноты, выехал на суперкаре Audi R8 LMX на загородные немецкие дорожки подальше от Ингольштадта, пропустил всех встречных, врубил дальний - и... где же обещанный лазерный свет? Он срабатывает только после 60 км/ч, и освещенная зона удлиняется почти вдвое - до шестисот метров! Только светит при этом... не совсем лазер.

Были автомобильные фары масляные, потом ацетиленовые, затем с лампами накаливания, потом газоразрядные и светодиодные. А теперь еще и лазерные! Они появились практически одновременно на BMW i8 и на Audi R8 LMX. Литеры LMX - в честь Ле-Мана. Ведь в этом году победные болиды Audi были впервые оснащены «лазерной» головной оптикой, а теперь ее серийный вариант ставится на дорожный R8 в «ле-мановской» версии.

В продажу пойдет лишь 99 таких -купе, которые отличаются от серийной версии V10 plus (АР №19, 2013) форсированным двигателем (570 л.с. вместо 550 л.с.), углепластиковыми деталями кузова (спойлеры, антикрыло, корпуса зеркал и т.д.), спортивными атрибутами в салоне и особой синей окраской. В Германии Audi R8 LMX продается за 210 тысяч евро - на 35 тысяч дороже исходной версии V10 plus. И примерно половина этой доплаты - как раз за «лазерный» свет!

Сравнение световых пучков фар Audi R8 LMX

Почему в кавычках?

Что такое лазер? Если коротко, то это квантовый генератор, вырабатывающий излучение оптического диапазона с недостижимой для других источников света монохроматичностью и когерентностью.

Монохроматичность, то есть постоянство цвета луча, - это следствие фиксированной длины волны. То есть лазерный луч может быть или красным, или синим, или... Но никак не белым, -поскольку белый свет, который и нужен для освещения дороги, - ахроматичес-кий. У белого света нет собственной длины волны, и получается он в результате смешения как минимум трех монохроматических излучений (например, красного, зеленого и синего - как в кинескопах телевизоров).

А когерентность - это синхронность колебаний волн в разных точках пространства и в разное время. Вспомните лазерные указки, работающие от обычных батареек. Мощность такого лазера - не более 5 милливатт, но луч бьет на пару-тройку километров, при этом на «прицельной» поверхности видно лишь небольшое освещенное пятно.

Но для автомобильных фар, наоборот, нужен источник рассеянного света, чтобы освещать большое пространствопередмашиной!

При этом даже дешевые лазерные указки опасны для глаз: сконцентрированный в одной точке луч бесповоротно повреждает клетки сетчатки. А с ростом мощности в «группу риска» попадают и кожа, и даже неорганические материалы.

Так каким образом инженерам немецкой компании Osram, которая разрабатывала новые фары и для Audi, и для BMW, удалось приспособить лазер для освещения дороги?

Косвенно. Лазеры в фарах Audi R8 LMX есть, но их лучи не выходят за пределы корпусов!

Видите секцию «лазерного» света? А она есть! Дуло лазерно-люминофорной «пушки» (показано стрелкой) - диаметром всего 2 см и прикрыто миниатюрными жалюзи, которые открываются по команде электронного блока при включении

Во-первых, головная оптика здесь прежде всего светодиодная: полупроводниковые источники света отвечают и за ближний свет, и за дальний. Но вдобавок в каждой фаре есть и четыре миниатюрных лазерных диода мощностью 1,6 Вт каждый (в фарах BMW i8 таких диода три - и это единственное принципиальное отличие от Audi). Лазеры генерируют тонкие, с волос, лучи синего цвета (длина волны - 450 Нм). С помощью линз эти лучи собираются в один и... попадают на люминофор - желтую фосфорную пластину площадью всего 0,5х0,5 мм. Это и есть истинный источник света! Поглощая энергию лазерного излучения, он испускает пучок практически белого света (цветовая температура - 5500 К), который через систему отражателей падает на дорогу.

От выхода «чистых» лазерных лучей наружу предохраняет многоступенчатая система безопасности, отрубающая питание при малейшем повреждении или «подозрении» на нештатную ситуацию. Жалюзи в фарах - тоже часть этой системы.

То есть лазер здесь - лишь источник энергии, и корректнее называть такие фары лазерно-люминофорными. А если учесть, что «лазерная» секция автоматически подключается к светодиодной только после 60 км/ч, то... О стыд, Osram? Но кого нынче интересует техническая корректность? Не будешь же называть эти фары «светодиодно-лазерно-люминофорными». Длинно и малопонятно. А скажешь «лазерные» - и вау-эффект обеспечен!

А какая технология лучше?

На сегодняшний день - матричная, - без тени сомнения отвечает Штефан Берлитц, главный специалист Audi по головному свету.

Герр Берлитц имеет в виду светодиодную оптику Audi Matrix LED, которая устанавливается, к примеру, на Audi A8 (АР №21, 2013): 25 мощных светодиодов с компьютерным управлением автоматически регулируют форму светового пучка, избегая ослепления встречных водителей. Лазерно-люминофорная оптика этого не умеет. Зато бьет на 500-600 метров! А у штатных светодиодных фар Audi R8 заявленная дальнобойность - всего около 300 м.

Но светодиодные матричные фары на обновленном Мерседесе CLS (АР №15-16, 2014) «по паспорту» светят на 485 м, лишь немного уступая лазерным фарам Audi.

И мы, и наши коллеги из Мерседеса уже научились делать хорошие светодиодные фары, - объясняет Штефан Берлитц. - А «лазерный» свет пока может похвастать лишь дальнобойностью и миниатюрными размерами. Но мы только начали работу над ним, дальше будет интереснее!

Не сомневаюсь. Ведь и ксеноновые фары сперва были крайне дорогими, а теперь это вчерашний день. А будущее - или светодиодное, или люминофорное. И однозначно - яркое.

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!

В свете последних публикаций (технологии Вольво , технологии Мерседес), читатели Хабра попросили рассказать более подробную информацию о технологических новинках автомобилестроения. Мне кажется, что одна из самых интересных и перспективных разработок на данный момент - лазерные фары от БМВ.

В сентябре 2011 года БМВ представила новую технологию автомобильных фар, основанную на использовании синих лазеров. Эта технология впервые применяется на автомобиле BMW i8, который был показан на Франкфуртском автосалоне в 2009 году. В фаре используется не один, а сразу три лазера, всего в автомобиле их 12 - по 3 в каждой из 2 секций фары. Чтобы понять как эта технология работает посмотрите на диаграмму.

Три лазера (A) установлены на треугольную форму и светят на маленькие зеркала (В), которые перенаправляют луч на линзу(С). Внутри линзы (С) находится желтый фосфор, который под воздействием синего лазера излучает яркий белый свет. Этот свет излучаемый фосфором, перенаправляется линзой на отражатель (D), который отбрасывает свет на 180 градусов на дорогу перед автомобилем. Внутренности фары созданы специальным образом так, что весь созданный свет отражается на поверхность перед автомобилем. Вверху справа на фотографии вы можете увидеть как работает один из 6 лазеров, хоть его луч и перекрыт карточкой. Учтите, что такая конфигурация лишь одна из возможных и можно сделать фары почти любого размера и формы.

На этой фотографии вы можете увидеть как фары работают на полную мощность. БМВ заявляет, что эти фары в 1000 раз ярче чем диодные фары, которые используются сейчас, но используют лишь половину яркости, чтобы снизить потребление электричества автомобилем. Так же, представители компании заявляют, что срок службы фар не менее 10 000 часов, такой же как у LED фар. Что важно, возможность изменения размера фар позволит дизайнерам более свободно создавать форму фар и их размер.

Конечно, первое, что мы знаем о лазерах это то, что их не надо никому направлять в глаза, чтобы не повредить сетчатку глаза. С этими фарами это просто невозможно, БМВ просит не беспокоиться. Лазер опасен тем, что его свет очень сконцентрированный и сфокусированный. Свет же, производимый желтым фосфором не такой, а чтобы это доказать инженер БМВ посмотрел прямо в луч света создаваемый фарами и пригласил журналистов сделать то же самое. Несмотря на то, что свет фар очень яркий, ни автор текста, ни кто-либо другой не пострадал от этой демонстрации.
Так же исключается возможность того, что свет фар может поджечь объекты перед автомобилем (несмотря на то, что инженер поджег ароматическую палочку от одного из лазеров автомобиля, чтобы продемонстрировать его мощность) по той же причине. Свет создаваемый фарой не является лучом лазера исходя из другой природы самого получения света. Если вы боитесь лазеров, которые вылетят из фары при аварии и начнут разрушать всё вокруг - не беспокойтесь, БМВ позаботилась и об этом, в случае ДТП, так же как и с ксеноновыми фарами - сразу отключается подача электроэнергии на фары.

BMW так же не упустила возможность представить новую технологию Dynamic LightSpot system, которая подсвечивает пешеходов, которые находятся у вас на пути. На технической модели, которую нам показывали эти прожекторы были встроены в установочное место противотуманок и приводятся в движение системой аналогичной адаптивному освещению поворотов. Система использует те же технологии, что используются в системе ночного видения БМВ, которая использует инфракрасные сенсоры и камеры, чтобы распознать человека по температуре тела и силуэту.
Если камера ночного видения обозначит пешехода значком на дисплее развлекательной системы, то система LightSpot более активная и подсветит пешехода одним лучом из места противотуманок. Поскольку в автомобиле две противотуманки, автомобиль может следить сразу за двумя пешеходами, а так же она может вести свет за пешеходом, переходящим дорогу в темноте перед вами.

Чтобы не отвлекаться на пешеходов, не мешающих движению автомобиля, система имеет достаточно узкое поле зрения. Компьютер следит за всеми пешеходами, которые есть перед автомобилем, но система подсветит только тех, что будут пересекаться с траекторией автомобиля или будет угроза пересечения этой траектории. BMW заявляет, что система может двигать луч быстрей чем может бежать любой человек, так что возможности убежать от луча у вас не будет. Правда, в БМВ говорят, что система пока что испытывает трудности на серпантине, где автомобиль постоянно меняет траекторию движения. Именно по-этому это все еще прототип. И все же, компания говорит, что эта система значительно упрощает водителями жизнь и позволяет увидеть пешеходов в среднем на 34 метра раньше чем без нее. Встречные водители так же будут избавлены от любого ослепления, потому что у БМВ есть система Active High Beam, которая следит за встречным трафиком и не позволит ослепить водителей.

Пока что обе системы - прототипы. Dynamic LightSpot дойдет до потребителя первой, хоть БМВ и не говорит когда. Но возможно, скоро придет время когда лазерные фары станут так же распространены как галогенные или ксеноновые фары распространены сегодня.

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.