Как работают лазерные фары

24.03.2021 0 Редакция Steelgrey

Когда мы думаем о поступательном развитии автомобильных технологий, обычно на ум не приходят фары.

| Newssky.com.ua

Все больше внимания уделяется двигателям, топливной экономичности и переходу на электроэнергию. Однако это не означает, что тысячи инженеров по всему миру изо дня в день работают над улучшением состояния автомобильного освещения.

Фары с герметичным светом уступили место более современным конструкциям после ослабления нормативных требований, в то время как лампы накаливания перешли от простых галогенных к ксеноновым HID, а в последнее время и светодиодам.

Теперь на сцену выходит новая технология – лазеры!

Лазерные фары?!

| Newssky.com.ua

Испытания прототипов лазерных фар BWM.

Первый образ, который приходит на ум при слове «лазерные фары», – это изображение лазерных лучей, выходящих из передней части автомобиля.

Очевидно, когерентные пучки монохроматического света будут способствовать плохому освещению за пределами очень специфической точки на некотором расстоянии. К счастью для наших глаз, лазерные фары работают не таким образом.

Вместо этого лазерные фары состоят из одного или нескольких твердотельных лазерных диодов, установленных внутри фары. Эти синие лазеры излучают желтый люминофор, аналогичный тому, который используется в белых светодиодах.

Это дает мощный, яркий белый свет, который затем может отражаться от отражателей и от фар в сторону дороги.

| Newssky.com.ua

Футуристический i8 от BWM был одним из первых автомобилей с технологией лазерных фар.

Построенные таким образом лазерные фары обладают рядом преимуществ. Они более энергоэффективны, чем светодиоды, которые излучают такое же количество света, но при этом более рациональны.

Лазерные фары все еще являются новой технологией и пока используются только в некоторых автомобилях BMW, Audi и других отборных автомобилях.

Технология BMW была разработана в сотрудничестве со специалистами по освещению OSRAM.

На практике используется обычная светодиодная лампа ближнего света, а лазер используется для создания невероятно яркого и сфокусированного пятна, используемого для дальнего света.

Это может обеспечить освещение на расстоянии до 600 метров перед автомобилем, вдвое больше, чем у обычных светодиодных лучей дальнего света.

В светильниках используются диодные лазеры на нитриде индия-галлия, которые изначально использовались в проекторах, с уровнями мощности более 1 Вт. Одной из проблем при внедрении такой технологии в автомобильную среду является необходимость ее работы при экстремальных температурах.

В то время как исследовательские лазеры и лазерные указки могут в основном использоваться при типичных комнатных температурах, автомобильные фары должны выдерживать все температуры от 40 градусов ниже нуля до 50 градусов C.

К счастью, высокая эффективность лазера означает, что он не имеет большой собственной тепловой мощности, чтобы еще больше усложнить ситуацию.

Другие инженерные задачи связаны с адаптацией корпуса оптики к суровым условиям и высокой вибрации, характерным для автомобильной промышленности.

Также важно гарантировать, что, как и в случае с любым таким устройством, конечный пользователь не подвергнется воздействию вредного лазерного излучения в случае аварии или неисправности.

Разбор лазерной фары

| Newssky.com.ua

Маркетинговое изображение, показывающее конструкцию светодиодной / лазерной фары для вторичного рынка. Мы бы отнеслись к мощности лазера с недоверием – трудно представить, как лазер мощностью 10 Вт светит прямо на некоторые маленькие светодиоды, не проплавив отверстие в плате в короткие сроки.

Возник и рынок запчастей с восхитительно инновационным дизайном. На Alibaba легко доступны комбинированные лазерные / светодиодные фары, разработанные как модульная замена лампы для проекторов на существующих автомобилях.

В них часто используется светодиодный луч ближнего света и комбинированный светодиодный / лазерный дальний свет, когда лазерный диод стреляет прямо в светодиодный люминофор, чтобы взвинтить его, а не использует свой собственный.

Эти устройства часто также поставляются с вентиляторным охлаждением, чтобы поддерживать температуру лазера и светодиодов ниже максимальной рабочей температуры.

Такие разработки впечатляют, хотя важно опасаться характеристик неизвестных фар вторичного рынка. Многие «апгрейды» светодиодных фар на вторичном рынке не проходят проверку, когда дело доходит до реальных характеристик, и нет оснований полагать, что гибридные светодиодные / лазерные конструкции будут отличаться.

Однако один из мастеров случайно наложил руки на запчасти BMW и запасные части, разбирая их все в своей мастерской, чтобы посмотреть, чем они примечательны.

Различия многочисленны при разборе. Часть AliExpress относительно проста, монтирование ничем не отличается от обычной фары. Интересно, однако, что в этих частях постоянно работает схема дальнего света лазера.

Чтобы не ослепить других участников дорожного движения, установлена ​​заслонка, блокирующая свет, который смещается в сторону с помощью соленоида, когда водитель включает переключатель дальнего света.

В то время как часть вторичного рынка немного необычна, дизайн BMW – совсем другое дело.

Ультрасовременные фары подключаются с помощью нескольких разъемов и более 30 проводников, при этом большая часть электроники драйвера находится во внешнем контроллере.

Во многом это связано с управлением различными светодиодами и шаговыми двигателями для поворота фар при рулевом управлении.

Однако лазерная сборка сопряжена со своими сложностями. Внутри встроены двойные световые датчики для отслеживания лазерного луча, а специальный металлический блокирующий рычаг находится прямо перед диодом, предположительно, чтобы остановить лазерный свет, покидающий фару, в случае прорыва люминофорного покрытия.

Это действительно дико – заглянуть внутрь фары современного роскошного автомобиля и увидеть, как далеко мы ушли от старых времен простых герметичных балок.

Стоимость и производительность

| Newssky.com.ua

Высокая светоотдача лазерных фар в компактном корпусе дает инженерам большую свободу при проектировании передней части автомобиля.

Несмотря на имеющийся прирост эффективности, технология остается дорогой. В конце концов, мощные лазерные диоды недешевы.

Однако по мере того, как технология переходит к моделям более низкого уровня, вполне вероятно, что мы увидим, что эффект масштаба изменится к лучшему.

Действительно, если национальные власти начнут требовать в стандартной комплектации фары с более высокими характеристиками, мы можем увидеть, что лазерные фары станут нормой, а не дорогой роскошью.

Эта технология, естественно, может быть применена также к домашнему и коммерческому освещению – хотя мы подозреваем, что потенциальные выгоды настолько ограничены, что светодиодное освещение останется нормой в течение некоторого времени.

В настоящее время привлекательность новой технологии в большей степени связана с преимуществами упаковки, которая дает автомобильным дизайнерам большую свободу в выборе области фар.

Такие проблемы не так важны, когда речь идет об осветительных приборах в доме или офисе, да и вообще в недорогих автомобилях. Тем не менее, это захватывающее новое применение для лазеров, и мы обязательно увидим его в будущем.

Материалы:

  1. https://hackaday.com/2021/03/22/how-laser-headlights-work/

Поделиться статьей:

Подписаться на новости:




В тему: