Адаптивная система освещения по сравнению с обычной, позволяет приспосабливаться к изменяющимся условиям движения и автоматически переключать свет с дальнего на ближний или наоборот, освещать проезжую часть не только спереди, но и сбоку, при повороте автомобиля или при проезде перекрестков.
По своей сути, данная система представляет собой электронное устройство, которое включает в себя следующие элементы:
входные устройства. Они предоставляют системе данные, на основании которой она способна распознавать разнообразные режимы движения. Входными устройствами являются видеокамера, GPS навигационная система и ряд датчиков. Видеокамера представляет информацию о других автомобилях на дороге. Навигационная система дает сведения о рельефе дороги (повороты, спуски, подъемы). К входным устройствам относится множество датчиков других систем автомобиля: датчик угла поворота рулевого колеса, датчик скорости движения, датчик дорожного просвета, датчик освещения, датчик дождя и т.д.;
блок управления. Электронный блок управления обрабатывает информацию от входных устройств и в зависимости от дорожной ситуации;
исполнительные механизмы. Они получают обработанные сигналы от блока питания и выполняют работу по созданию того или иного типа освещения. К исполнительным механизмам относятся, к примеру, модули ксеноновых фар.
Примером адаптивной системы освещения является система биксеноновых фарам. Название биксеноновая фара получила потому что в ней применяется не две, а одна лампа, которая обеспечивает ближний и дальний свет. В этих фарах имеется специальный механизм, например электродвигатель или электромагнит с механической шторкой который позволяет менять направление свечения (рис. 15.12).
При включении дальнего света шторка находится в нижнем положении и не перекрывает светового потока лампы. При включении ближнего света включается электродвигатель (электромагнит), при этом механическая шторка приподнимается и перекрывает часть светового потока ксеноновой лампы, что позволяет обозначить необходимую световую границу.
Кроме того, весь проекционный модуль, состоящий из рефлектора, линзы, газоразрядной лампы и подвижных экранов, может поворачиваться электродвигателем относительно вертикальной оси. За счёт этого реализуется динамическое адаптивное освещение при проезде поворотов (рис. 15.13).
На магистрали такие фары могут поворачиваться в сторону виража в зависимости от скорости автомобиля и угла поворота рулевого колеса. При этом левый и правый световые пучки поворачиваются на разные углы.
Примером адаптивного (бокового) освещения может служить статическое освещение с применением светодиодов в автомобилях Audi A8 (рис. 15.14). Для этой системы в фаре установлен рефлектор с четырьмя светодиодами, которые включаются дополнительно к ближнему свету.
Для включения дополнительных светодиодов необходимыми условиями является работа указателя поворота при скорости не более 40 км/ч или поворот рулевого колеса на достаточно большой угол при скорости не более 70 км/ч.
Широкое распространение в качестве адаптивных находят ксеноновые фары, имеющие специальную шторку и матричные фары. При движении в темное время суток видеокамера обнаруживает встречные и попутные автомобили по их освещению (рис. 15.15). Как только автомобиль обнаружен, система управления включает передвижение шторки или выключает светодиоды, направляющие свет на транспортное средство. Остальное пространство дороги освещается полностью.
Использование матричных фар позволяет дополнительно к основному освещению включать боковые светодиоды, позволяющие видеть водителю не только объекты, находящиеся впереди, но справа и слева. От навигационной системы поступают данные о приближении к перекрёсткам. В таком случае включается дополнительная подсветка перекрестков (рис. 15.16).
При повороте автомобиля на основе навигационных данных поворот начинает освещаться до того, как водитель начнет вращать рулевое колесо.
Электронная система сама следит за дорогой и передвигает шторку или отключает часть светодиодов таким образом, чтобы встречная машина всегда находилась в тени. Система может автоматически следить сразу за несколькими автомобилями, поэтому водитель сможет спокойно ехать по загородной трассе с включенным дальним светом, что должно повышает безопасность движения. При этом программа управления светом может распознавать тип дороги и приспосабливаться к данной конкретной обстановке (рис. 15.17).
Освещение для движения по дорогам местного значения (рис. 15.17, а). Ассиметричный пучок ближнего света создаётся с помощью газоразрядных ламп. Режим освещения для движения по загородным дорогам местного значения включается при достижении скорости 50 км/ч. Если скорость автомобиля в течение достаточно длительного времени превышает 110 км/ч, включается режим освещения для скоростной автомагистрали.
Освещение для движения по автомагистрали (рис. 15.17, б). Ассиметричный пучок ближнего света создаётся с помощью газоразрядных ламп. Полоса слева от занимаемой автомобилем освещается более широко. Режим освещения для движения по скоростной автомагистрали включается, когда скорость движения автомобиля достаточно долго превышает 110 км/ч или же сразу, как только скорость движения превысит 130 км/ч. В автомобилях с навигационной системой режим освещения для скоростной автомагистрали включается, когда скорость автомобиля превышает 80 км/ч, а навигационная система распознаёт движение по скоростной автомагистрали. В режиме освещения для скоростной автомагистрали может работать функция динамического адаптивного освещения в поворотах.
Дальний свет (рис. 15.17, в). Симметричный пучок дальнего света создаётся с помощью газоразрядных ламп. Дальний свет включается подрулевым переключателем дальнего света.
Освещение для движения в населённом пункте (рис. 15.17, г). Симметричный пучок света, освещающий ближнюю зону перед автомобилем, создаётся с помощью газоразрядных ламп, при этом проекционные модули фар слегка поворачиваются в стороны и приопускаются вниз. Освещение для города включается при скорости от 5 км/ч до 50 км/ч. При наличии системы навигации — от 0 км/ч до 60 км/ч, если, согласно картам, автомобиль движется в черте города. В «городском» режиме функция динамического адаптивного освещения в поворотах не работает.
Всепогодное освещение — это создаваемый газоразрядной лампой и оптикой ассиметричный пучок света, который освещает ближнюю зону и меньше ослепляет водителя (рис. 15.17, д). Проекционный модуль левой фары при этом слегка поворачивается влево и приопускается вниз, дальность освещения с левой стороны уменьшается.
Статическое адаптивное освещение (рис. 15.17, е) создаётся включением с одной стороны лампы накаливания и включается при скоростях ниже 70 км/ч и большом угле поворота рулевого колеса или при включённом указателе поворота при скорости ниже 40 км/ч. Включается дополнительно к освещению для движения по местной загородной дороге или к освещению для движения в городе.
Освещение для проезда перекрёстков (рис. 15.17, ж). В автомобилях с навигационной системой дополнительно может применяться режим освещения для проезда перекрёстков и пересечений дорог. Освещение для перекрёстков заключается во включении обоих фонарей статического адаптивного освещения. Режим освещения для проезда перекрёстков всегда используется только в дополнение к какому-либо другому режиму освещения. При езде в городе он включается в дополнение к «городскому» режиму освещения, а при поездке по местной загородной дороге на скорости до 60 км/ч — в дополнение к режиму освещения для дорог местного значения.
Инфракрасное освещение. Чем больше на дорогах машин, тем реже удается подсветить себе путь дальним светом. А ближний, пусть и идеально отрегулированный, его не заменит. Компания «Валео» предложила интересное решение – не выключать дальний свет, а закрыть его светофильтром, пропускающим только инфракрасные лучи. В качестве излучателя пригодна обычная галогеновая лампа – она хорошо светит и в ИК-диапазоне (рис. 15.18).
В качестве фильтра применяется специальное стекло, состоящее из тончайших слоев таких материалов, как MgF2, NaзAlF6, ZnS, TiO2, Ta2O5, Nb2O5. Проходя через множество слоев, световые волны разной длины изменяют фазу и на выходе складываются таким образом, что-либо гасят, либо усиливают интенсивность. В итоге фильтр пропускает свет строго с длины волны 780 нм. Фара с таким стеклом выглядит выключенной, но только для глаза.
Встречные водители будут видеть только ближний свет, в то время как ИК-излучение воспринимает «третий глаз» – видеокамера, установленная за зеркалом в салоне. Полученная картинка проходит цифровую обработку, отсеивающую шумы и повышающую четкость изображения. Затем ее выводят на отдельный монитор или непосредственно на ветровое стекло.
Система способна не только отображать объекты на дисплее приборного щитка, но и вести селекцию. Например, когда электроника определяет, что перед машиной человек, и он находится вне траектории движения автомобиля, его силуэт отмечается жёлтой рамкой (рис. 15.19). Как только система поймёт, что человек на пути автомобиля, его фигура станет очерчиваться красной рамкой, при этом раздастся предупреждающий звуковой сигнал.
Система ночного видения. Такая система помогает водителю в тёмное время суток своевременно обнаружить теплоизлучающие объекты, например, людей и животных на дороге перед автомобилем (рис. 15.20). Раннее обнаружение помогает водителю своевременно отреагировать на опасную ситуацию.
Рисунок наглядно показывает, какие преимущества даёт водителю использование ассистента ночного видения. Пешеход, движущийся по дороге, только начинает появляться в поле зрения, если смотреть через ветровое стекло. Однако на экране системы ночного видения он уже различим в полный рост. Фигура пешехода отчётливо выделяется светлой окраской на окружающем фоне и для предупреждения об опасности столкновения окружена красной рамкой.
Система ночного видения позволяет быстрее и отчётливее просматривать ближнюю зону перед автомобилем и дополняет непрерывно совершенствующиеся осветительные приборы автомобиля. Дальность действия этой системы значительно больше, чем у дальнего света (рис. 15.21). В хороших условиях максимальная дальность системы ночного видения составляет около 300 м. При плохой погоде дальность действия ассистента ночного видения сильно ограничена.
В системе используется инфракрасная камера теплового излучения, которая имеет встроенный процессор (рис. 15.22). Помимо записи первичного изображения и передачи его блоку управления системы ночного видения он также записывает в память данные калибровки.
Система ночного видения позволяет быстрее и отчётливее просматривать ближнюю зону перед автомобилем и дополняет непрерывно совершенствующиеся осветительные приборы автомобиля. Дальность действия этой системы значительно больше, чем у дальнего света. В хороших условиях максимальная дальность системы ночного видения составляет около 300 м. При плохой погоде дальность действия ассистента ночного видения сильно ограничена.
Автоматическое регулирование наклона фары. Чтобы исключить ослепление встречных водителей фарами автомобиля, современные легковые автомобили оснащаются фарами с устройством автоматического регулирования наклона фар (рис. 15.23).
Блок управления автоматического регулирования наклона фар определяет посредством двух сенсоров на передней и задней осях автомобиля, установленных на одной стороне, степень загрузки автомобиля. Информация о степени загрузки передается в блок, управления который изменяет напряжение в серводвигателях. Последние автоматически поворачиваясь, в зависимости от нагрузки на автомобиль, обеспечивают оптимальное освещение дороги.