Как работают светодиодные матричные фары audi?

Что из себя представляют матричные фары

В целом, это один из видов конструкции фар с диодной начинкой. Кстати, всем известная компания Audi одной из первых внедрила данное решение в свои модели, назвав его – Matrix LED. Все теми же остаются источники света, но важным отличием при этом является организация работы данных источников.

Читая характеристики матричных фар зачастую производитель акцент делает на задействованном количестве светодиодов. К примеру, каждая мерседесовская фара Multibeam содержит 24 работающих диода, а модернизированный вариант, который нашел использование на новом поколении E-Class, насчитывает уже 28 диодов. Хотя нужно сказать, что в обычной светодиодной оптике количество таких диодов может доходить до нескольких десятков. Возьмем сравнительно доступную модель Audi A3 – девять «светодиодных чипов» тут отвечают за ближний свет, а дальний – на совести десяти светодиодов

Если брать во внимание матричные фары, то тут надо обращать внимание не столько на число диодов, а сколько на их качество

Разновидность функций освещения в матричной оптике

  • постоянный дальний свет;
  • освещение для автомагистралей;
  • ближнее освещение;
  • адаптивное освещение;
  • освещение на перекрестках;
  • освещение в любую погоду;
  • подсвечивание пешеходов;
  • адаптивное динамическое освещение;
  • динамический указатель поворотов.

Полисегментальный дальний свет
позволит водителю двигаться с постоянным включенным дальним светом. В таком случае будут задействованы 25 отдельных светодиодов дальнего света. Так же будет задействована видеокамера, которая в темное время суток следит за встречными и попутными автомобилями по их свету фар. Как только обнаружен автомобиль, блок управления выключает часть светодиодов, которые направлены на движущийся автомобиль. Свободное пространство дороги будет освещаться в прежнем виде. Для уменьшения ослепления водителей яркость оставшегося блока матричной оптики будет уменьшена. По данным с паспорта, блок управления матричных фар одновременно может распознать до восьми автомобилей.

Свет для движения по автомагистрали
основывается на полученную информацию с навигационной системы. Адаптивная система сужает конус дальнего света матричных фар, таким образом, чтоб максимально направить вперед и сделать удобной для других водителей.

Ближнее освещение
имеет традиционную форму, средняя часть дороги освещается меньше, а вот боковая часть и обочина больше. При этом матричная оптика направляется вниз в зависимости от рельефа дороги и населенного пункта.

Адаптивный свет
направлен на лучшее освещение машины спереди и сбоку во время выполнения маневра поворота. В таком случае система матричных фар в каждой из фар задействует по три светодиода, которые включаются или выключаются при повороте руля или срабатывании поворотов.

Освещение перекрестков
предназначено для освещения перекрестков при приближении к ним. В этом случае для матричных фар так же задействована навигационная система, на основе информации которой и определяется перекресток.

Всепогодное освещение
из самого названия говорит о том, что при движении в плохих погодных условиях (туман, дождь, снег) будет меняется качество освещения. Блок управления настроить светодиоды матричной оптики таким образом, чтоб избежать ослепления от своих же фар. Интенсивность светодиодов матричной фары будет меняться в зависимости от видимости.

Подсвечивание пешеходов
в матричных фарах реализовано на высоком уровне. В случае обнаружения пешехода с помощью камеры и системы ночного виденья, на обочине или опасной близости от нее оптика будет троекратно сигнализировать дальним светом об этом. Тем самым предупреждать как водителя, так и пешехода.

Динамическое адаптивное освещение
это предпоследний вариант в матричных фарах. Суть его работы направлена на освещение дороги во время поворота. Поворачивая рулевое колесо, яркость светового пучка перенаправляется с центральной части в сторону поворота. То есть одна часть светодиодов становится тусклее, другая ярче.

Динамический указатель поворотов
матричных фар рассчитан на управляемое движение светодиодов в направлении поворота. Таким образом, 30 последовательных светодиодов оптики включаются последовательно с периодичностью в 150 мс. Со стороны это не только красиво выглядит, но и дает больше информации о том или этом маневре автомобиля.

Видео о принципе работы матричной оптики и её строении:

Матричные фары или Matrix LED headlights впервые начали применяться на автомобилях от компании Audi, которая уже долгие годы является лидером в создании передовых устройств автомобильного освещения.

В 2013 году первые матричные фары были установлены на автомобиль Audi А8.

Самоприспосабливающееся освещение поворотов

Данное освещение еще называют адаптивным, так как оно адаптируется к каждому повороту автоматически, освещая его в большей степени.

Работа данной функции на прямую завязана на работу навигационной системы автомобиля.

Благодаря полученным навигационным данным, в которые входит место начала поворота, его продолжительность, радиус, и место его окончания, система автоматически начинает направлять поток света в нужное направление еще до того, как автомобиль начал входить в поворот.

Это в значительной мере повышает безопасность вождения ночью.

Благодаря матричным фарам, информативность указателей поворотов стала выше. При включении правого или левого поворота, 30 светодиодов с периодом в 150 мс, начинают последовательно мигать в направлении предполагаемого поворота.

Это выглядит не только информативно, но и красиво.

Чтобы матричные фары не вышли из строя, а вернее не перегорели светодиоды, в системе предусмотрен специальный воздуховод с вентилятором, который их охлаждает.

А крепкий герметичный пластиковый корпус надежно защищает их от внешних воздействий.

Пока технология матричных фар внедрена только в модели Audi A8.

Ведь такую же технологию начала внедрять, и компания Opel, здесь она получила название «Matrix Beam». Как говориться, «немцы рулят».

Матричные фары — один из вариантов конструкции светодиодных фар (не зря компания Audi, внедрившая это решение одной из первых, называет его Matrix LED)

Источники света все те же, а важное различие — в том, как организована работа этих источников

В описаниях матричной оптики акцент нередко делают на количестве светодиодов — к примеру, в каждой из мерседесовских фар Multibeam работает 24 диода, а в усовершенствованном варианте, который представят публике вместе с новым поколением Е-класса, их будет уже 28. Однако и в «обычных» светодиодных фарах количество источников света запросто может составлять несколько десятков. К примеру, на сравнительно доступном Audi A3 за ближний свет отвечают девять «светодиодных чипов», а за дальний свет — десять светодиодов

При разговоре о матричных фарах обратить внимание надо не столько на количество, сколько на качество

«Простая» светодиодная оптика воспроизводит структуру, известную нам еще по дедушкиным «Жигулям»: как и раньше, есть отдельные блоки габаритных огней, дальнего и ближнего света — просто устаревшие лампочки уступили место диодам. При переходе речь идет уже не о простом выборе между ближним и дальним, а о создании динамической световой картины, которая постоянно подстраивается под дорожную обстановку. В фаре Matrix LED привычное разделение по типу света существует — но включать, приглушать или выключать можно не только отдельный блок диодов (которых в каждой паре пять), но и каждый отдельный светодиод. В итоге электроника располагает множеством вариантов ближнего и дальнего. Свой световой сценарий найдется практически на все случаи жизни — ведь количество доступных комбинаций приближается к одному миллиарду!

Матричные фары в последнее время начали появляться даже на сравнительно доступных моделях — одной из таких недавно стало семейство Audi A4.

Нетрудно догадаться, что для реализации всех возможностей матричных фар нужны, во-первых, сложная управляющая электроника, а во-вторых, система устройств, считывающих информацию о дорожной обстановке — датчики, видеокамеры и даже навигационная система, которая предупредит о приближении к повороту и расскажет о его конфигурации. А значит, эта новомодная оптика — штука дорогая. И если в прайс-листе в соответствующей графе стоит сравнительно гуманная сумма, то при необходимости за свой счет менять разбитую в аварии фару быстро может прийти в голову в мысль, что не так, может быть, и плохи допотопные галогенки… Не зря же новомодная оптика одной из первых попала в нашу рубрику с говорящим названием «Посчитали — прослезились». Сможете угадать, в какую сумму обойдется замена пары фар? Правильный ответ .

P.S.

Передняя оптика автомобиля способна сменить хоть и не весь его вид, но на 40% как минимум. Многие производители стали использовать светодиодную оптику на своих новых моделях. Расскажем о принципе работы и устройстве матричных фар.

Изначально базу для матричной оптики положила компания Opel под названием Matrix Beam. В сравнении с обычной оптикой, матричные фары намного сложней. Она состоит из модуля ближнего и модуля дальнего света, так же в наличии есть дневные ходовые огни, габаритные огни и блок поворотов. В дизайнерском решении есть воздуховод с вентилятором для охлаждения механизмов и блок управления, на каждую фару свой.

Почему матричные фары так хороши?

Еще вчера считалось, что нет ничего круче ксенона, потом все заговорили о светодиодных фарах, а затем резко переключились на матричные… И пока всех не ослепило лазерными фарами, имеет смысл кое в чем разобраться вместе с нашими коллегами из «АвтоВести».

Матричные фары – один из вариантов конструкции светодиодных фар (не зря компания Audi, внедрившая это решение одной из первых, называет его Matrix LED)

Источники света все те же, а важное различие – в том, как организована работа этих источников

Матричные фары в последнее время начали появляться даже на сравнительно доступных моделях — одной из таких недавно стало семейство Audi A4.

В описаниях матричной оптики акцент нередко делают на количестве светодиодов – к примеру, в каждой из мерседесовских фар Multibeam работает 24 диода, а в усовершенствованном варианте, который представят публике вместе с новым поколением Е-класса, их будет уже 28. Однако и в «обычных» светодиодных фарах количество источников света запросто может составлять несколько десятков. К примеру, на сравнительно доступном Audi A3 за ближний свет отвечают девять «светодиодных чипов», а за дальний свет – десять светодиодов

При разговоре о матричных фарах обратить внимание надо не столько на количество, сколько на качество

«Простая» светодиодная оптика воспроизводит структуру, известную нам еще по дедушкиным «Жигулям»: как и раньше, есть отдельные блоки габаритных огней, дальнего и ближнего света – просто устаревшие лампочки уступили место диодам. При переходе речь идет уже не о простом выборе между ближним и дальним, а о создании динамической световой картины, которая постоянно подстраивается под дорожную обстановку. В фаре Matrix LED привычное разделение по типу света существует – но включать, приглушать или выключать можно не только отдельный блок диодов (которых в каждой паре пять), но и каждый отдельный светодиод. В итоге электроника располагает множеством вариантов ближнего и дальнего. Свой световой сценарий найдется практически на все случаи жизни – ведь количество доступных комбинаций приближается к одному миллиарду!


Нетрудно догадаться, что для реализации всех возможностей матричных фар нужны, во-первых, сложная управляющая электроника, а во-вторых, система устройств, считывающих информацию о дорожной обстановке – датчики, видеокамеры и даже навигационная система, которая предупредит о приближении к повороту и расскажет о его конфигурации. А значит, эта новомодная оптика – штука дорогая. И если в прайс-листе в соответствующей графе стоит сравнительно гуманная сумма, то при необходимости за свой счет менять разбитую в аварии фару быстро может прийти в голову в мысль, что не так, может быть, и плохи допотопные галогенки…

Электронный блок управления

Электронный блок управления состоит из:

  1. Непосредственно из компьютерного блока (мозг системы);
  2. Входные устройства, которые дают исходную информацию;
  3. Исполнительные элементы, которые непосредственно выполняют нужные действия (дополнительные электронные устройства).

Как уже отмечалось выше к входным устройствам относятся приборы, благодаря которым блок управления получает:

  1. Внешние визуальные данные, как днем, так и ночью (видеокамера, прибор ночного видения);
  2. GPS координаты, наличие поворота, спуска или подъема, данные об общем рельефе местности (навигатор);
  3. Другие данные, которые получаются благодаря различным датчикам.

Блок управления принимает исходную информацию, обрабатывает ее, и в зависимости от дорожной обстановки, дает необходимые команды на исполнительные элементы.

Исполнительные элементы представляют из себя не те, привычные нам рычаги, тяги, тросики и т.д.

Это электронные приборы, которые перенаправляют полученный электрический сигнал от блока управления на определенные блоки светодиодов, тем самым регулируя поток света в нужном для водителя направлении.

ПОПУЛЯРНОЕ У ЧИТАТЕЛЕЙ: Шелкография на стекле — новый элемент автомобильного тюнинга

Благодаря внедрению матричной технологии фар, стали доступны функции, которые трудно реализуемы на автомобилях с другими типами осветительных приборов.

К данным функциям относится:

  1. Изменение направления светового потока;
  2. Указатели поворотов, работающие в динамическом режиме;
  3. Распознавание автомобилей и автоматическое уменьшение интенсивности их освещения;
  4. Распознавание и подсвечивание пешеходов, животных, дорожных знаков;
  5. Самоприспосабливающееся освещение поворотов.

Матричная оптика и ее особенности

Главная особенность матричной фары – использование светодиодов. В ней совсем нет ни ксеноновых, ни галогеновых ламп. На светодиодах работает и дальний, и ближний свет, и указатели поворотов. У разных производителей они могут располагаться по-разному, форма корпуса также бывает разной, но принцип одинаков, и матричные фары невозможно спутать с обычными – у них оригинальный дизайн, и разделение матриц чётко видно.

Особенностью такой конструкции является и её возросшая функциональность. Управляется освещение с помощью освещения, в этом процессе участвует и бортовой компьютер. Используются всевозможные датчики – поворота руля, дождя, освещения, навигационная система, и даже видеокамера.

На основе полученных данных управляющий блок сам принимает решение, как лучше осветить дорогу. Например, при повороте больше света направляется в сторону поворота, а при обнаружении идущего впереди человека он освещается сильнее и становится заметнее. Видеокамера фиксирует встречные автомобили по свету фар и подстраивает освещение таким образом, чтобы оно не било в глаза водителям, но остальные зоны освещаются по-прежнему ярко.

Если используется бортовая навигационная система, то в расчет идут и данные о местности – рельеф, трасса или населенный пункт, и многое другое.

В матричных фарах нет поворотных элементов. В них группы светодиодов заранее расположены оптимальным образом. Уровень света в какой-либо зоне перед автомобилем меняется с помощью изменения яркости определенной светодиодной группы. Это позволяет, например, ярко освещать дорогу, не ослепляя при этом водителя встречного автомобиля.

Технологичный и стильный интерьер

Как и следовало ожидать, ради стиля пришлось поплатиться комфортом. Наиболее очевидной жертвой является высота потолка в районе заднего дивана, которая упала на 20 мм. Объем багажника также сократился до 1655 литров, когда задние сидения сложены. Зато тут есть передний багажник, вмещающий еще 60 литров ваших вещей.

При этом сам интерьер на 100% узнаваем. Он высокотехнологичен и оснащен 12,3-дюймовой цифровой панелью приборов, 12,1-дюймовой информационно-развлекательной системой и нижним 8,6-дюймовым дисплеем, который обеспечивает доступ к климат-контролю и прочим настройкам.

Список опций включает обогреваемые и вентилируемые передние сиденья с массажем, светодиодное освещение и аудиосистему премиум-класса Bang & Olufsen. Клиенты также могут заказать ряд систем помощи водителю, включая адаптивный круиз-контроль, помощь при парковке, систему ночного видения и панорамный обзор.

Определение матрицы передачи луча


В матричном анализе с переносом лучей (ABCD) оптический элемент (здесь, толстая линза) обеспечивает преобразование между входной плоскостью и моментом, когда луч достигает выходной плоскости.(Икс1,θ1){\ displaystyle (x_ {1}, \ theta _ {1})}(Икс2,θ2){\ displaystyle (x_ {2}, \ theta _ {2})}

Метод трассировки лучей основан на двух опорных плоскостях, называемых входной и выходной плоскостями, каждая из которых перпендикулярна оптической оси системы. В любой точке оптического поезда определяется оптическая ось, соответствующая центральному лучу; этот центральный луч распространяется, чтобы определить оптическую ось дальше в оптической цепочке, которая не обязательно должна быть в том же физическом направлении (например, при изгибе призмой или зеркалом). Поперечные направления x и y (ниже мы рассматриваем только направление x ) затем определяются как ортогональные к приложенным оптическим осям. Луч света входит в компонент, пересекающий его входную плоскость на расстоянии x 1 от оптической оси, перемещаясь в направлении, которое составляет угол θ 1 с оптической осью. После распространения на выходную плоскость этот луч находится на расстоянии x 2 от оптической оси и под углом θ 2 по отношению к ней. n 1 и n 2 — показатели преломления среды во входной и выходной плоскости соответственно.

Матрица ABCD, представляющая компонент или систему, связывает выходной луч со входом в соответствии с

(Икс2θ2)знак равно(АBCD)(Икс1θ1),{\ displaystyle {x_ {2} \ choose \ theta _ {2}} = {\ begin {pmatrix} A&B \\ C&D \ end {pmatrix}} {x_ {1} \ choose \ theta _ {1}},}

где значения четырех матричных элементов, таким образом, определяются как

Азнак равноИкс2Икс1|θ1знак равноBзнак равноИкс2θ1|Икс1знак равно,{\ displaystyle A = {x_ {2} \ over x_ {1}} {\ bigg |} _ {\ theta _ {1} = 0} \ qquad B = {x_ {2} \ over \ theta _ {1} } {\ bigg |} _ {x_ {1} = 0},}

и

Cзнак равноθ2Икс1|θ1знак равноDзнак равноθ2θ1|Икс1знак равно.{\ displaystyle C = {\ theta _ {2} \ over x_ {1}} {\ bigg |} _ {\ theta _ {1} = 0} \ qquad D = {\ theta _ {2} \ over \ theta _ {1}} {\ bigg |} _ {x_ {1} = 0}.}

Это связывает векторы лучей на входной и выходной плоскостях с помощью матрицы передачи лучей (RTM) M , которая представляет оптический компонент или систему, присутствующую между двумя опорными плоскостями. Термодинамика аргумент , основанный на чернотельном излучении может использоваться , чтобы показать , что определитель из RTM является соотношением показателей преломления:

Det(M)знак равноАD-BCзнак равноп1п2.{\ displaystyle \ det (\ mathbf {M}) = AD-BC = {n_ {1} \ over n_ {2}}.}

В результате, если входная и выходная плоскости расположены в одной и той же среде или в двух разных средах, которые имеют одинаковые показатели преломления, то определитель M просто равен 1.

Для векторов лучей можно использовать другое соглашение. Вместо использования θ≈sin θ, вторым элементом лучевого вектора является n sin θ, который пропорционален не углу луча как таковому, а поперечной составляющей волнового вектора . Это изменяет матрицы ABCD, приведенные в таблице ниже, где присутствует рефракция на границе раздела.

Использование передаточных матриц таким образом аналогично матрицам 2 × 2, описывающим электронные , в частности, различным так называемым матрицам ABCD, которые можно аналогичным образом умножать для решения для каскадных систем.

Фокус с фокусом

Увы, опытный путь для достижения результата не всегда лучший и кратчайший, а попытаться достичь совершенства Volkswagen, Opel или Audi, у которой в моделях А8 или R8 установлены светодиодные фары стоимостью по несколько тысяч евро за единицу, гарантированно не выйдет. Добраться до уровня Peugeot или Kia тоже вряд ли получится — и там все непросто.

Дело не только в той самой «птичке», которую каждый из нас видел на фокусировочном стенде — основном параметре правильной настройки фар. Нечто похожее получить можно со светодиодами, и световое пятно будет по форме сносным.

Световое пятно оставляет желать мгного лучшего

Казалось бы, и температура светодиода правильная (4500–5000 К), и яркость колоссальная (до 3000 лм) при потребляемой мощности в 20–30 Вт, а все равно фары будут или светить посредственно, или слепить. И дело тут не только в яркости источника света, а еще и в его геометрических характеристиках. Во многом от формы, размера и ориентации вольфрамовой спирали накаливания зависит то, что мы увидим в свете фар.

Такие параметры обязательны для правильной работы фары.

Скажем, нить длиной строго 4,1 мм обязательна для лампы с цоколем H7 и не только. Причем расстояние от опорной площадки цоколя до нижнего края спирали должно быть ровно 25 мм! Под них разработана система рассеивания и фокусировки фар подавляющего большинства автомобилей: или прожекторная — с традиционной конструкцией отражателей и рассеивателей, или в просторечье линзованная — проекторная. Но никак не под светящиеся квадратики, прямоугольнички и овалы светодиодов.

Для светодиодных конструкций головного освещения пока применяются специальные проекторные схемы фокусировки, принципиально знакомые как по галогенным, так и по ксеноновым фарам. На автомобилях премиум-сегмента стали использоваться матричные конфигурации формирования и управления пучком, требующие сложнейших расчетов и дорогой вспомогательной электроники.

Матричная светодиодная фара Audi плод труда сотен конструкторов и инженеров

Даже самые простые светодиодные лампы требуют импульсного, стабилизированного питания и системы охлаждения — основы для правильной, долгой и бесперебойной работы устройства. Не говоря уже об упомянутых фокусирующих конструкциях, которые на коленке не сделать.

Так выглядит правильная светодиодная оптика для Lada 4×4

Да, появились компании, освоившие производство светодиодных фар в сборе. Например, в линейке немецкой Herth+Buss есть версия для нашей «Нивы». Правда, комплект обойдется аж в 44 тыс. руб.! Опять же германская Hella, американская J.W. Speaker и другие фирмы наладили выпуск проекторных фокусирующих светодиодных модулей, которые монтируются в определенные типы фар. Но к массовому производству все это пока не имеет отношения.

Проекционный светодиодный модуль пока еще не дешев.

Прежде чем мудрить с фарами, нелишне обратиться к школьному учебнику физики за 7-й класс. Почитать об освещенности, силе света, коэффициентах отражения различных поверхностей. Можно, наконец, ознакомиться с , где представлены некоторые запатентованные конструкции фар.

Свет в конце туннеля?

Материалы по теме

Светодиодные фары: диоды в массы

Так что, нет у нас шансов получить отличный свет фар при разумных затратах? Если говорить о светодиодном ближнем и дальнем, то на сегодняшний день это так. Пока не появится унифицированная конструкция фар под LED-лампы, удовольствие это будет или безумно дорогим, или малоэффективным.

Но выход все равно есть, даже с пресловутыми галогенками. Качественно выполненная, исправная и отрегулированная фара даже при 55-ваттной лампочке будет давать безопасное освещение в большинстве случаев. Естественно, если стекло фары не облеплено грязью, отражатель не облупился, а напряжение в автомобильной сети не менее 12 В.

Если при всех выполненных условиях вас не устраивает работа штатных фар, можно попробовать поставить аналоги от альтернативных производителей, если таковые найдутся. Правда, если вам приглянутся тюнинг-фары с измененной начинкой, готовьтесь к тому, что скорее всего они будут китайскими или тайваньскими. Для владельцев вазовской продукции — отечественными.

Примерная стоимость фар для популярных моделей автомобилей в России, руб./шт.

Марка авто Оригинал Depo (Тайвань) Hella (Германия) Direct parts (Китай) Magneti Marelli (Италия) Alkar (Испания)
Hyundai Solaris 8340 4800
Renault Duster 5209 2994 4059
Renault Logan 4441 1955 2409
VW Polo седан 9841 5037 10 775 7952
Lada Granta 4900
Skoda Octavia 9190 10 012
Chevrolet Cruze 16 390 4194 9336
Nissan Qashqai 10 924 7480 9190
Kia cee’d 29 430
Nissan Almera 13 120 5810

Сфера применения

Характеристики устройств делают их актуальными в различных сферах: начиная от карманных фонариков и заканчивая уличным освещением. Современная матрица обладает ресурсом до 50 000 часов непрерывной работы. Это качество делает их актуальными в условиях охраняемых стоянок, подсветки для улицы и заднего двора. Производители предлагает сразу несколько вариантов, рассчитанных на мощность: 5, 10, 12, 20 и до 500 В. Применимы также для декоративного освещения, открывая перед дизайнерами множество возможностей. Особенно актуальны RGB светильники, способные выдавать различные расцветки.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий