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.

Как устроена матричная оптика: — Журнал Движок.

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.

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.

US наконец позволяет использовать современные матричные фары

Стивен Эдельштейн

16 февраля 2022 г.

Посмотреть галерею

Стивен Эдельштейн

16 февраля 2022 г.

Регулирующие органы США, наконец, разрешают использовать передовые технологии фар в новых автомобилях, ускоряя процесс, начавшийся с принятием нового закона об инфраструктуре в конце прошлого года.

Национальное управление безопасности дорожного движения (NHTSA) официально одобрило использование адаптивных фар во вторник после петиции от Toyota, Об этом сообщает Reuters . Эта петиция была подана в 2013 году и показывает, как долго затянулась нормативная битва за адаптивные фары.

Адаптивные фары, также известные как матричные фары, состоят из множества небольших светодиодных элементов и зеркал, которые могут сложным образом управлять световым лучом. Это позволяет более точно направлять свет, освещая то, что нужно водителю, не ослепляя других автомобилистов, пешеходов или велосипедистов. (Примечание редактора: мы обычно называем адаптивными фарами фары, которые направлены в повороты, чтобы освещать правильный путь, а не вид с дороги. Это определение относится к фарам, которые могут включать и выключать светодиоды, чтобы обеспечить лучший свет впереди, не ослепляя встречных. автомобилей.)

Светодиодные матричные фары Porsche Cayenne 2019

Этот шаг выходит за рамки нынешних автоматических фар дальнего света, которые просто отключают дальний свет при приближении встречного автомобиля. Адаптивные фары могут отключать элементы освещения, обращенные к другим участникам дорожного движения, сохраняя при этом остальную часть пространства перед автомобилем полностью освещенной.

Такие фары противоречили правилу США 1967 года, которое требует, чтобы фары имели отдельные элементы дальнего и ближнего света. Поскольку адаптивные фары используют одни и те же элементы освещения как для дальнего, так и для ближнего света, они нарушили это правило. Национальное управление безопасности дорожного движения (NHTSA) впервые предложило изменить это правило в 2018 году, и новые правила, разрешающие использование адаптивных/матричных фар, в конечном итоге были включены в законопроект об инфраструктуре, подписанный президентом Байденом в ноябре 2021 года9. 0005
Адаптивные фары

уже много лет доступны на других рынках, в том числе на некоторых автомобилях, также продаваемых в США, таких как Mercedes-Benz S-Class, Audi A8 и Audi E-Tron. Постановление NHTSA означает, что технология, наконец, может быть включена на этих и других транспортных средствах в США

.

Метки:

Безопасность автомобиля
Автомобильная техника
Промышленность

Пожертвовать:

• Отправить нам чаевые

• Связаться с редактором

Самые популярные на этой неделе

4 ноября 2022 г.

Первый Chevrolet Corvette Z06 2023 года сходит с конвейера

3 ноября 2022 г. готов к жизни в фургоне

3 ноября 2022 г.

Camaro ’69 Ringbrothers имеет только две части от оригинального

3 ноября 2022 г.

Прочный Porsche 911s поднимается на самый высокий вулкан в мире

3 ноября, 2022

2024 Fiat 500 Abarth EV Spy Shots

7 ноября 2022 г.

Джимми Джонсон выходит из отставки, возвращается в NASCAR

4 ноября 2022 г.

Ringbrothers. 2022 SEMA show

3 ноября 2022

Ford: двигатель Bronco Raptor достаточно большой, уже

Описание адаптивных матричных светодиодных фар

7 апреля 2021 г.

Обзорность — это самое важное при вождении автомобиля. Это не только делает весь процесс более плавным и беззаботным; это часто может иметь значение между жизнью и смертью. С момента зарождения автомобильной промышленности предпринимались многочисленные попытки улучшить видимость. Мы прогрессировали от огромных галогенов до ксенонов и светодиодов. И сегодня мы поговорим о последнем изобретении — адаптивных светодиодных матричных фарах.

Посмотрите нашу последнюю загрузку на канал GoMechanic YouTube

• Основная идея
  

  Матричные светодиодные фары головного света

  Основная идея этих фар заключается в том, что вместо одного компонента в фарах они представляют собой комбинацию ряда различных компонентов, каждый из которых выполняет определенную задачу, и в целом они обеспечивают лучшую видимость для водителя; особенно во время ночных поездок.

• Инженерное дело
  

  Матричные светодиодные фары

  Это очень сложный и изощренный механизм, но мы постараемся объяснить его максимально просто. Принцип работы адаптивных светодиодных матричных фар: цифровое управление дальним светом на уровне пикселей. В отличие от газовых ламп, в светодиодах фотоны проходят через p-n переход. Благодаря этому можно контролировать количество пикселей, проходящих через это соединение, и, таким образом, также можно контролировать интенсивность. Давайте досконально разберемся в этой концепции, поговорив о различных компонентах.

• Адаптивные матричные фары и обычные светодиодные фары

  Адаптивная светодиодная матричная система предназначена для обеспечения водителю быстрого и динамичного контроля видимости в зависимости от условий движения. Мощность света можно постепенно ограничивать, контролируя ток, проходящий через светодиоды. Эти полупроводниковые диоды могут быть запущены сразу же и не требуют времени на прогрев.

  Светодиод выдерживает огромное количество циклов переключения. Феноменальная диммируемость обеспечивает необыкновенную адаптивность светодиодных противотуманных фар. Дальний свет также играет роль дневных ходовых огней. Кроме того, уменьшенный структурный фактор светодиодов, сильный характер состояния и адаптивность в оптическом управлении обеспечивают исключительную возможность проектирования и целесообразность проектирования в этих рамках.

  Традиционная система переднего освещения имеет ограниченную функциональность. Водитель может переключаться между дальним и ближним светом, улучшать видимость с помощью поворотников и все. Даже это не всегда эффективно, так как многое зависит от положения автомобиля, погоды и т. д.

• Рабочий

  Обычная система освещения реагирует на основные системы управления автомобилем, такие как скорость вращения шин и рулевое колесо. Адаптивная светодиодная система поднимает его на ступеньку выше.