Будущее инноваций в автомобильном освещении кажется безоблачным. Часть 1

Журнал РАДИОЛОЦМАН, декабрь 2019

Sam Davis

Power Electronics

В ближайшие годы световые приборы автомобилей будут служить повышению безопасности, а также станут средством общения и взаимодействия

«Мы прилагаем все усилия, чтобы повысить безопасность в условиях ночной езды», – говорит Матиас Тамм (Mathias Thamm), глава подразделения Volkswagen по технологиям и инновациям. По его словам, это очень важно, поскольку около 30% всех несчастных случаев, связанных с травмами, происходят ночью, а их тяжесть намного выше, чем днем. Более того, по мере сокращения количества световых часов к концу года последствия инцидентов становятся еще хуже.

Фары являются важным фактором обеспечения безопасного вождения в ночных условиях. У первых поколений автомобилей Volkswagen Golf были галогенные фары, которые становились все ярче и ярче. За ними последовали первые ксеноновые фары, затем светодиодные задние огни, светодиодные дневные ходовые огни, а теперь и светодиодные фары.

Концерн Volkswagen в партнерстве с немецким производителем автокомпонентов Hella разработал светодиодные фары IQ.LIGHT. Volkswagen всегда готов предложить новинки в системах освещения. В новом люксовом кроссовере Touareg используются матричные светодиодные фары IQ.LIGHT.

Для точного и оптимального распределения света и его интенсивности в этих адаптивных матричных фарах (Рисунок 1) используется целевое управление 128 светодиодами. Volkswagen утверждает, что по сравнению с обычными системами освещения светодиодные матричные фары повысят безопасность и комфорт вождения, поскольку они позволят водителям раньше распознавать детали и возможные препятствия на дороге в ночных условиях, что даст им больше времени для реагирования.

Рисунок 1.	Эти интерактивные светодиодные матричные фары IQ.LIGHT имеют централизованное управление.

Фары содержат индивидуально управляемые светодиоды, которые соединяются в световые матрицы в модулях дальнего и ближнего света. Для ближнего света используется матрица из 48 светодиодов, расположенных на общей плате. На плате дальнего света установлено 27 светодиодов. В совокупности эти 75 светодиодов образуют адаптивный матричный источник света.

Еще 53 дополнительных светодиода обеспечивают остальные функции освещения, включая свет перед автомобилем, а также дневные ходовые огни, виражные фары, габаритные огни и указатели поворота. В общей сложности, в передних фонарях нового Volkswagen Touareg будет использоваться 256 светодиодов.

Работе фар помогает передняя цифровая камера, которая анализирует дорожные условия, фиксирует встречные транспортные средства и т.д. Эти данные, в сочетании с координатами GPS, а также информацией о скорости и угле поворота, будут использоваться для выбора светодиодов в матрице, чтобы менее чем за секунду обеспечить идеальное освещение фарами дороги и прилегающей территории.

Система на основе камер реагирует на дорожные знаки, временно снижая яркость светодиодов, чтобы избежать появления бликов, мешающих водителю. Камера не может оценивать влажность дорожного покрытия. При плохой погоде водителю необходимо активировать функцию освещения вручную.

В автомобиле Touareg система светодиодных матричных фар автоматически выполняет выбор светодиодов и режимов их свечения, используя динамическое управление дальним светом «Dynamic Light Assist». Система включает и выключает светодиоды независимо друг от друга и регулирует освещение в соответствии с текущей обстановкой, топографией и дорожной обстановкой.

Эта совокупность данных позволяет автомобилю распознавать, движется ли он по городу или по проселочной дороге, по шоссе или по бездорожью, и предсказывать, где в настоящее время могут находиться другие участники дорожного движения. Система помогает водителю выбирать наилучший режим освещения из возможных, не создавая при этом помех другим участникам движения.

Светодиодные матричные фары IQ.Light имеют следующие режимы работы:

• Городской свет:
  Особенно широкий световой луч, сфокусированный по бокам; активен при скорости до 50 км/ч.
   
• Свет проселочной дороги:
  Ближний свет с широким распределением в направлении обочины.
   
• Динамическое маскирование дальнего света:
  Динамическое управление дальним светом при движении по проселочным дорогам без ослепления других участников дорожного движения.
   
• Ближний свет на автомагистралях:
  Более узкий луч, фокусирующийся на дальней дистанции при более высоких скоростях.
   
• Дальний свет на автомагистралях:
  Более узкий луч, фокусирующийся на дальней дистанции на высоких скоростях, не ослепляющий других участников дорожного движения.
   
• Свет при обгоне:
  Точный дальний свет для обгона без ослепления. Система обнаруживает, что автомобиль смещается в сторону, и эта боковая область теперь освещается более ярко.
   
• Свет при завершении обгона:
  Акцент на освещение правой стороны проезжей части при движении с замаскированным динамическим управлением дальним светом и при приближении встречного транспорта. Таким образом, световой поток в большей степени направлен на полосу движения водителя.
   
• Дальний свет:
  Ручное включение всех 75 светодиодов фары для максимальной освещенности. Световой луч шире, чем в режиме дальнего света на автомагистрали.
   
• Свет при плохой погоде:
  Уменьшает количество бликов от автомобиля ночью и от других транспортных средств на мокрой дороге. Отвлекающие отражения света фар от мокрой поверхности дороги непосредственно перед автомобилем снижаются с помощью фар «IQ.LIGHT», которые уменьшают интенсивность освещения в этой области. Кроме того, проезжая часть освещается более широко. Эту функцию водитель может активировать или деактивировать самостоятельно.
   
• Контроль бликов дорожных знаков:
  Точное затемнение дальнего света на знаках, чтобы отраженный свет фар не ослеплял водителя.
   
• Свет для бездорожья:
  Особенно мощная статическая фара ближнего света, формирующая световой пучок, расходящийся на угол до 90 градусов для лучшего распознавания препятствий в зоне.
   
• Маркирующий свет (для «ночного видения»):
  Сфокусированное освещение, не ослепляющее людей, обнаруживаемых «Ночным видением» (инфракрасной камерой), облегчающее водителю их распознавание.
   
• Последовательное освещение при повороте:
  Позволяет оптимально распределять ширину светового луча во многих из вышеупомянутых режимов путем выборочного включения и выключения светодиодов и различных уровней диммирования. Кроме того, при повороте пучок света быстро «расширяется» и затем медленно вновь «сужается».

Чтобы быть готовым к решению текущих задач и будущим вызовам, в 2014 году Volkswagen открыл собственный центр компетенции по технологиям освещения на своем заводе в Вольфсбурге (Германия). В научно-исследовательском отделе центра был построен световой туннель длиной 100 метров, шириной 15 метров и высотой 5 метров (Рисунок 2). В этом туннеле современные и перспективные системы освещения тестируются в смоделированных условиях реальной дорожной обстановки. Испытания могут повторяться и воспроизводиться с высокой точностью. Сравнение и оценка систем в световом туннеле выполняются лучше, чем когда-либо прежде.

Рисунок 2.	Световой туннель на заводе в Вольфсбурге.

Центр компетенции также является идеальным местом для изучения восприятия света водителями и пешеходами. Кроме того, здесь могут быть протестированы в воспроизводимых условиях внутренние системы, такие как подсветка салона, проекционные дисплеи на лобовом стекле и информационно-развлекательные системы. Снизив количество ночных поездок, требующих много времени, световой туннель сократил время разработки новых фар, задних фонарей и систем внутреннего освещения. Это позволяет быстрее внедрять разработки в области освещения в технологии серийного производства.

Окончание