Светодиодные фары будущего: их научили рисовать на асфальте!

Отправляясь на презентацию световых технологий в Вольфсбург, я ожидал увидеть нечто принципиально новое. Немцы всегда шли в авангарде технического прогресса. И, считал я, наверняка припасли нечто удивительное.

Начало было многообещающим. Volkswagen припозднился с внедрением матричных светодиодных фар: на его автомобилях они появились лишь в этом году. Зато такие фары на новом Туареге – из числа самых продвинутых. За головной свет в каждой фаре отвечают 75 светодиодов, а всего их 128. Смена режимов происходит на основе анализа данных от стереокамеры на ветровом стекле, навигации, GPS-трекера, датчиков поворота руля и скорости. По сравнению с ксеноном Туарега прошлого поколения и базовыми LED-фарами нынешнего продвинутый свет бьет на 100 метров дальше.

Следующий шаг

Программа развития светодиодных фар уже определена. Основная задача: еще увеличить количество пикселей, чтобы реали­зовать более тонкую настройку светового пучка. Электроника должна четче «вырезáть» световые сегменты вокруг встречных и попутных автомобилей, оставляя освещенной для водителя максимальную зону. Сейчас в самых навороченных фарах заложено не более сотни пикселей, а будет – до 30 тысяч!

Первый путь для воплощения задуманного – так называемые HD-LCD-фары. Знакомая аббревиатура, правда? Фары действительно превращаются в портативный жидкокристаллический монитор! Свет от светодиодной матрицы проходит через пару фильтров‑решеток, разделяясь на два поляризованных (строго ориентированных) световых потока – вертикальный и горизонтальный. Далее оба попадают на LCD-экран, где кристаллы, меняющие свое положение под действием электромагнитного поля, формируют из множества лучиков заданный световой пучок. Тот или иной кристалл может не полностью перекрыть путь свету – тогда пиксель будет светиться не в полную силу, обеспечивая в нужной точке соответствующую освещенность. Расположенная после LCD-экрана вторичная оптика объединяет вертикально и горизонтально ориентированные световые потоки, проецируя на дорогу итоговую световую картинку.

У HD-LCD-оптики есть один существенный недостаток. Светодиоды всегда работают в полную силу, что неэффективно с точки зрения энергопотребления. Ведь та часть света, которая не проходит сквозь фильтр и не попадает на дорогу, – это ненужное тепло внутри фары, которое необходимо рассеять. Кстати, производитель светотехники, фирма Неllа, утверждает, что благодаря оригинальной схеме разделения светового потока (вертикальная и горизонтальная поляризация) потери чуть ли не вдвое меньше, чем у современных LCD-телевизоров.

Есть альтернативная технология, дающая те же десятки тысяч пикселей на фару, при этом более экономичная. Volkswagen назвал ее микропиксельной. На матрице площадью всего 16 мм² разместили 1024 микроскопических светодиода. Вот и прикиньте, сколько таких чипов можно уместить в одном оптическом элементе. На тестовом образце было установлено всего три элемента (3072 пикселя), тем не менее способности такой светотехники поражают.

Зачем нужны обе технологии? Они позволяют проецировать на асфальт не просто пучок любой формы, а надписи, картинки и даже анимацию. Баловство и спецэффекты? Отчасти. Но есть и реальный вклад в безопасность.

Например, инновационные фары могут высветить на дороге перед машиной линии, обозначающие ширину кузова. Ориентируясь на них, уверенно проедешь по зауженным рядам в зоне ремонтных работ или протиснешься в заставленном автомобилями дворе. Если тянешь громоздкий прицеп, раздвинь метки по его габаритам, чтобы понимать, пройдет ли он в узком месте вслед за тягачом. Можно рисовать на асфальте и поперечную линию, подсказывающую безопасную дистанцию до впередиидущей машины в зависимости от скорости, и даже выводить на дорогу подсказки навигации.

Впечатляет. Но аналогичную концепцию специалисты Audi демонстрировали три с половиной года назад (ЗР, № 4, 2015), однако до сих пор она не стала серийной даже в премиальном сегменте. Видимо, внедрение тормозится не только дороговизной новых технологий, но и необходимостью внести изменения в законодательство.

Куда я попал?

Дальше техническая презентация стала походить на экскурсию по палаткам авторынка с тюнинговыми прибамбасами. Взять хотя бы новую концепцию задней светотехники. На свежих моделях Volkswagen в светодиодных фонарях габаритные огни горят горизонтально, а стоп-сигналы – вертикально. Сколько ездил в потоке за новыми Пассатами и Тигуанами, ни разу не обратил на это внимание. А тут с энтузиазмом доказывают, что так фонари заметнее и это серьезный вклад в безопасность.

Орнамент габаритного огня на корме предлагают персонализировать. С существующим количеством LED-элементов много конфигураций не придумаешь, поэтому прорабатывается идея матричных фонарей с россыпью светодиодов. Вот где фантазия может разгуляться! Вплоть до рисования на светотехнике всевозможных посланий и преду­преждений. Может получиться не только безвкусно, но еще и небезопасно для вождения. Надеюсь, эту «светомузыку» на дорогах мы не увидим. Я не против тюнинга, но такие разработки – не уровень технологически продвинутого Фольксвагена.

Давайте общаться

Электромобили будут бесшумными, а появление автопилота сделает ненужным визуальный контакт между водителем и другими участниками дорожного движения. Необходимы новые способы коммуникации. Volkswagen не одинок в стремлении опоясать кузов жидкокристаллическими дисплеями, чтобы транслировать вовне сообщения автопилота. Например, подать знак пешеходам: вижу, мол, пропускаю.

Инновационно, слов нет. Но представьте плотный поток машин в мегаполисе, каждая из которых увешана мониторами и светится, как новогодняя елка. С ума сойдешь от постоянного мерцания и обилия информации. На этом фоне жалобы на засилье дорожных знаков на улицах покажутся детским лепетом.

Хотя без внешней индикации режима управления (ручной или автономный), пожалуй, не обойтись. Манера вождения человека иная, чем у робота. Соседям по потоку и пешеходам важно понимать, чего ждать от конкретной машины. Кроме того, подсказка пригодится и полиции. Например, если водитель разговаривает по телефону, а автомобиль ведет автопилот, это не будет считаться ­нарушением.

Время автопилотируемого и электромобильного будущего приближается. Однако представленные Фольксвагеном концепции развития автомобильного света приводят к выводу, что жить легче не станет: поток информации вокруг нас существенно возрастет. Предлагаемое обилие и разнообразие только усложнит взаимодействие. Некоторые идеи даже показались мне небезопасными, то есть идущими вразрез с основными трендами отрасли. Не пора ли искать разворот? 

САМЫЙ УМНЫЙ

Десять лет назад адаптивный ксеноновый свет на автомобиле Opel Insignia работал в девяти режимах и автоматически менял их без участия водителя. Сегодня Volkswagen Touareg имеет 13‑режимную оптику на светодиодах.

Вот как умеют светить опционные фольксвагеновские матричные LED-фары IQ.Light.

• Городской свет: очень широкий пучок с фокусом на обочины дороги, работает на скорости не выше 50 км/ч.
• Ближний свет: привычное светораспределение с акцентом на правую обочину.
• Загородный ближний свет: по сравнению с обычным ближним световой пучок более узкий и бьет дальше.
• Дальний свет: полная иллюминация силами 75 светодиодов в каждой фаре дает широкий ­и высокий световой пучок.
• Автобанный свет: дальний свет с зауженным пучком, сфокусированным на своей половине дороги.
• Обгонный свет: поняв, что водитель вышел на обгон, автоматика приглушит свет на той половине дороги, где находится обгоняемая машина, и станет лучше освещать другую половину.
• Динамический дальний свет: режим максимального использования дальнего света. Отдельные секции фар приглушаются, чтобы не слепить встречных и попутных, при этом автомобиль светит максимально далеко.
• Свет «своей полосы»: акцентирует внимание водителя на собственной полосе движения при встречном разъезде на узкой дороге. Помогает не потерять ориентацию, если фары приближающейся машины слишком яркие.
• Боковой свет: включается при поворотах, освещая зону за пределами пучка света основных фар. Площадь освещения и скорость срабатывания зависят от разных факторов, что делает его работу более эффективной.
• Свет для пасмурной погоды: интенсивность света в ближней ­зоне снижается, чтобы блики на мокром асфальте не утомляли глаза водителя. Одновременно свет становится мягче и шире.
• Распознавание дорожных знаков: электроника распознаёт яркие пятна, образующиеся при отражении от дорожных знаков, и приглушает соответствующие сегменты. В результате водитель не ослеплен и четче видит знаки.
• Внедорожный свет: мощный ближний свет с максимальным углом обзора и яркостью помогает преодолевать препятствия на пересеченной местности.

• Точечный свет: кратковременная подсветка пешеходов, обнаруженных инфракрасной камерой системы ночного видения, чтобы акцентировать внимание водителя на потенциальной опасности.