От керосина до светодиодов: история и современность автомобильных фар

Без света на дороге было трудно во все времена: даже когда основным транспортным средством был не автомобиль, а карета. Фонарь крепили на ней для того, чтобы обозначить экипаж на дороге и хоть немного осветить окрестности. Большего и не надо было: лошади двигались сами, им достаточно было лунного света, а уж в кромешной тьме не ездил никто — безопаснее было переждать, чем рисковать встретиться с разбойниками. Ну а самые первые «самоходные повозки» времен Даймлера и Бенца были настолько сложными в эксплуатации — начиная с запуска двигателя и заканчивая процессом заправки, — что ездить на них еще и ночью было сродни безумству. 

Шло время, скорости стали выше, а водить было уже не так страшно, так как путь начали освещать банальными керосиновыми и масляными лампами. Света они практически не давали, да и топливо заканчивалось быстро. Но, надо заметить, осветительные приборы на судах и поездах к тому времени были уже намного мощнее, хотя все упиралось в источник энергии. 

Новое решение предложил в 1896 году французский изобретатель и авиатор Луи Брелио — тот самый, что несколько лет спустя самолично впервые в истории перелетит через Ла-Манш. Он запатентовал ацетиленовую лампу. Газ ацетилен получался прямо на ходу при соединении карбида кальция и воды, которые засыпались и заливались в специальный бак с двумя отсеками. Фары открывались, зажигались при помощи спичек и закрывались. Такие лампы светили довольно ярко, их хватало на несколько часов, а то и на полдня. Потом приходилось останавливаться и чистить фонари, но к тому времени все равно уже нужно было смотреть двигатель и приводить в порядок подвеску. В общем, такой межсервисный интервал по тем временам был обычным делом. 

Первые же вакуумные электрические лампочки сразу попытались приспособить для фар. Правда, на это потребовалось немало времени. Русский изобретатель Александр Лодыгин, один из создателей лампы накаливания, получил еще и патент на вольфрамовую нить, а в 1906 году продал разработку корпорации General Electric. Вольфрам, самый тугоплавкий металл, поначалу стоил очень дорого. Впоследствии его производство удалось удешевить. Электрические лампочки по-настоящему «оживили» автомобили. Мало того, что фары больше не надо было чистить, — теперь появилась возможность осветить и салон, и приборную панель, и заднюю часть автомобиля, и, конечно, дорогу. Не говоря уже о том, что на смену «кривому» стартеру пришел электрический. Первыми автомобилями с полным электропакетом стали Cadillac Model Thirty SelfStarter и Rolls-Royce Silver Ghost.

Параллельно с развитием электрических фар росло и общее количество автомобилей на дорогах. Поэтому нарисовалась другая проблема — ослепление встречных водителей. Пришлось придумывать еще и первые корректоры освещения, которые помогали регулировать яркость ламп. Так, еще в 20-е годы прошлого столетия возникло понятие ближнего и дальнего света. И да, уже тогда «паровозный» дальний слепил встречных водителей. Лишь спустя три десятилетия французская компания Cibie предложила решение, применяемое до сих пор: пучок света должен быть асимметричным: со стороны водителя фары светят ближе, ниже, а со стороны пассажира — наоборот. Так еще и обочина освещается. Такое распределение и по сей день входит во все европейские технические регламенты. В странах с левосторонним движением пучки света «меняются местами».

Первая галогенная лампа появляется в 1962 году стараниями компании Hella. В колбе такой лампы — соединения йода или брома в газообразном виде. Они позволяют сохранить вольфрам на нити накаливания. В результате лампа светит ярче, служит дольше, а еще становится компактной. Галогенные лампы — это и по сей день «золотой стандарт», они стоят на всех бюджетных автомобилях, и не только на них.

Актуальные требования ПДД к цвету фар обозначены довольно конкретно. На передней части автомобиля могут располагаться световые приборы с огнями только трех цветов — белого, желтого и оранжевого. При этом для ближнего и дальнего света разрешен исключительно белый свет. То есть цветные пленки на дорогах общего пользования — вне закона. Что касается задней части, то государственный регистрационный знак тоже может быть освещен только белым, равно как и фонари заднего хода. А вот стоп-сигналы могут быть только красными, чтобы не вводить в заблуждение других участников дорожного движения.

Параллельно с этим совершенствовались и усложнялись внутренние отражатели фары. Благодаря их неровной поверхности КПД лампы достиг максимума. Верхний же прозрачный колпак с 1993 года стали делать не из стекла, а из поликарбоната. Фара сразу стала легче в среднем на килограмм. Зато, в отличие от обычного стекла, поликарбонатные рассеиватели хуже сопротивляются истиранию и в какой-то момент начинают требовать полировки. По этой причине на современные фары не ставят дворники — их нужно промывать вручную.

Следующая ступень «эволюции» автомобильной оптики — фары с газоразрядным источником света. В народе их называют ксеноновыми, хотя газ ксенон присутствует внутри далеко не всегда. Вся колба лампы заполнена смесью газов, и свечение исходит именно от этой смеси, а не от одной вольфрамовой нити накаливания. Первым автомобилем, получившим такие фары в серийной версии, стал BMW 750iL в 1991 году. Такая лампа дает много света, почти не греется, отлично переносит дорожную тряску. Правда, увеличивает расход топлива. А если покупается в случайных местах и монтируется «на коленке», то может при эксплуатации доставлять дискомфорт встречным водителям.

Применительно к фарам важна и цветовая температура, которая измеряется в кельвинах (К). Некоторые водители думают, что чем она выше, тем лучше видимость, даже если за окном шторм. На самом деле это совершенно не так. Цветовая температура — это про восприятие потока света человеческим глазом. С ее возрастанием в световом потоке появляются голубоватые и затем сиреневатые оттенки, из-за которых, наоборот, можно не заметить неровность на дороге. То же касается и насыщенных желтых оттенков (2500 К и ниже). Нейтральные же 4000–5000  К (едва заметный желтоватый или голубоватый оттенок) близки к дневному свету и не причиняют неудобств другим участникам дорожного движения. То, что значительно выше или ниже этого диапазона, годится разве что для автомобильных шоу или концепт-каров.

Впрочем, предела совершенству нет, и уже сейчас на смену ксеноновым лампам и, тем более, галогенным, постепенно приходят светодиодные. Светодиодам нужно куда меньше энергии, они гораздо проще устроены, а служат дольше. Эксперименты со светодиодами начались еще в 1990-е, сначала, правда, на стоп-сигналах. В 2000-х светодиодными дневными ходовыми огнями обзавелась Audi A8 W12. А первые полностью светодиодные фары поставили на Lexus LS 600h 2008 года. Сегодня такими осветительными приборами уже никого не удивишь, и в качестве опции они доступны не только на люксовых автомобилях. 

Что дальше? На концепт-карах уже давно можно встретить… первые лазерные фары! Автопроизводители обещают фантастическую дальность освещения — несколько сотен метров. Правда, стоимость их высока, конструкция сложна, и уж тем более непонятно, что делать с ослеплением встречного потока таким светом.

Прочие же разработки призваны, как водится, сделать часть работы за водителя. Например, интеллектуальные оптические датчики смогут сами выключать или включать часть светодиодов в зависимости от дорожной обстановки: темная ли это трасса или ярко освещенная городская улица с пешеходами, нужно ли сместить световой поток на обочину или просто расширить его в повороте.

В российских реалиях газоразрядные и галогенные лампы не исчезнут еще долго, но вскоре им придется потесниться, ведь уже сейчас светодиодные ходовые огни часто можно встретить на авто отечественной сборки.