Свет во всём тоннеле. Будущее автомобильной лампочки

Тёмный и очень секретный испытательный тоннель компании Audi спрятан на глубине 10 метров под землёй и протянулся на 120 метров в длину. «Пятидесяти нам уже не хватает», — гордо комментируют ТТХ этой высокотехнологичной «норы» инженеры Audi, отвечающие за световые технологии, ведь появились лазерные фары, которые «лупят» на полкилометра! Но для целей проектирования достаточно и такой лаборатории, потому что на дальнем рубеже можно работать с каждым видом света, даже если все они включены одновременно: лазерные лучи нового купе R8 LMX чётко высвечивают фанерного кабанчика, и без того залитого мощным светодиодным дальним. Светодиоды, лазеры — а в чём вообще разница, что лучше и как вообще будут освещать себе дорогу автомобили завтрашнего дня?

Параметры этого фантастического подземного помещения впечатляют: 120 метров в длину, 12 в ширину, 5 в высоту. Последние 25 метров этой «кишки» имеют ширину 18 метров и высоту 9. И всё это — на глубине 10 метров под землёй и без единого опорного столба! Здесь есть поворотная платформа и весы для автомобилей, лазерная лаборатория, мастерская и многое другое

Компания Audi является одним из лидеров в области разработки и внедрения автомобильных световых технологий, поэтому её инженерам есть о чём рассказать. Мы побывали в том самом загадочном чёрном тоннеле, который хранит световые секреты будущего, и узнали, что в качестве самых безумных фантазий инженеры немецкой фирмы видят, например, отдельный «дрон», который летит перед пилотируемым без участия человека автомобилем и подсвечивает место парковки или вход в найденный прямо во время поездки ресторан. Ну а если заглянуть не на 15 лет вперёд (к тому времени отдельные представители человечества уже хотят создать колонию на Марсе), а хотя бы на 5?

Светодиоды? Лазер? Матрица!

Об истории автомобильной фары вы можете прочитать в нашем специальном материале, а на сегодняшний день актуальны технологии галогенового, ксенонового, светодиодного и лазерного головного света. Причём первые два решения стремительно устаревают, а им на смену приходят диоды. Главное преимущество последних не в характеристиках свечения, а в том, что благодаря небольшим размерам они дают возможность компоновать их как угодно. В этом и суть технологии матричного светодиодного света, которая позволяет всегда ездить с дальним светом без ослепления других водителей. Как это работает — уже рассказывал Алексей Кованов, но вкратце повторю ниже.

Докладчики Audi построили презентацию своих световых технологий на трёх основных блоках: эстетика (как свет делает автомобиль привлекательнее), динамика (как автомобильный свет оживает) и взаимодействие (как свет становится интерактивным). В этом тексте я изложу всё в ином логическом порядке, но каждое из нижеописанных технических решений определённо относится к одной из трёх категорий — попробуйте понять, к какой

В простейшем понимании матрица — это поле из сегментов. В матричном модуле дальнего света каждая ячейка содержит в себе светодиод с собственным отражателем, и когда включены все светодиоды матрицы, освещение максимально. Но по сигналу датчиков и камер управляющая электроника фары может гасить матрицу не целиком, а посегментно — например, только один столбец, или полтора Г-образно или в любой другой конфигурации, которую позволяет разрешение матрицы. Например, модуль у седана А8 содержит 5×5 светодиодов: пять столбцов и пять строк, итого 25 в каждой фаре, а суммарно дальний свет двух фар формируют 50 диодов. И каждый из них электроника может погасить, что изменит форму светового пятна и позволит «закрасить» его в нужной области, дабы не ослепить других водителей. Это и есть основная идея матричного диодного света — всегда ездить с дальним, который никого при этом не ослепит.

По информации компании Audi, сегодня 90% инноваций в автомобильной сфере так или иначе связаны с электроникой. А с появлением столь умной светотехники значительно возрастает роль программного обеспечения — ведь новыми возможностями важно управлять, и делать это эффективно и безопасно

Нам дали возможность попробовать матричный свет в реальных условиях: на выбор предоставили A6 Avant, A7 Sportback, A8 и TT, в навигаторы которых были вбиты пролегающие по самым тёмным дорожкам маршруты близ Ингольштадта. Перед стартом включаем режим фар «авто», и на этом об управлении ими можно забыть. Автомобиль будет сам гасить синюю пиктограмму на приборке в населённых пунктах, где дальний отключается полностью, и зажигать её вновь на неосвещённых шоссе. Когда едешь с такими фарами во тьме, замечаешь две вещи. Во-первых, диодный свет практически не отличается от хорошего ксенонового ни по температуре, ни по дальности. А во-вторых, обращает на себя внимание чуть заметный рисунок по всей площади светового пятна — это едва уловимые границы пучков света от отдельных диодных модулей матрицы. Но чем больше в ней элементов, тем незаметнее эти «прожилки».

Интересно было испытать матричный свет на себе в роли встречного водителя. Первая реакция — обморгать наглеца своим дальним в ответ на его непереключенный. Но после разъезда в голове возникает когнитивный диссонанс: меня слепили, но я не ослеплён! Пока эта технология не стала достаточно массовой, встречные водители будут продолжать ругаться «по инерции». Я столкнулся с этим и за рулём автомобиля с умными фарами на дорогах Москвы — о результатах того теста скоро расскажем

Вот из низины бьёт вверх встречный пучок мощного света, но, завидев наш «прожектор», водитель переключается на ближний. Моя А6 мгновенно реагирует на появившийся из-за перегиба трассы автомобиль, и ещё секунду назад ярко освещённая встречная полоса в нужной области погружается в тень, которую прорезает только ближний свет проезжающий мимо машины. Мгновение — и трасса вновь освещена, будто футбольный стадион во время финала чемпионата мира. Чем больше в матрице светодиодов, тем аккуратнее Audi может огибать светом нужные объекты. Это стало заметно, как только я пересел в новую TT с матрицей меньшего разрешения — в отличие от универсала A6, спорткупе не могло точно «обнять» пучком попутный транспорт с захватом обочины, а лишь аккуратно ограничила дальность свечения где-то в районе его заднего бампера.

Управлять формой пятна дальнего света можно и без матрицы и даже без диодов, просто прикрывая механической шторкой часть светового пучка на выходе из фары. Но точность такой системы меньше, и она способна «обрезать» световое пятно одновременно только в одной области, в то время как матричная фара с чисто электрическим принципом работы может мгновенно и точно затемнять сразу несколько участков впереди, и это происходит особенно точно в случае с лазерной матрицей сверхвысокого разрешения

Теперь разберёмся с лазерами. Все немногочисленные на сегодняшний день серийные автомобили с лазерным светом используют лишь часть его преимуществ, а именно увеличенную дальнобойность луча. Так, в новом суперкупе Audi R8 LMX лазер прожигает тьму аж на 500 метров вперёд, в то время как светодиодный дальний вдвое короче. Но что если объединить лазерную и матричную технологии? В конце прошлого года Audi представила концепт prologue, который обладает именно такими фарами. Здесь матрица представляет собой четыре с лишним сотни тысяч индивидуально управляемых микрозеркал, которые расщепляют лазерный луч на соответствующее количество «пикселов» в пространстве перед автомобилем. Это даёт разработчикам и дизайнерам невероятную свободу фантазии — в воздухе и на дороге такими фарами можно нарисовать всё что угодно, не говоря уж про сверхточное затемнение отдельных участков. Вплоть до динамической области, в которой находятся одни лишь глаза водителя встречного автомобиля.

Не фарами едиными

Ощущение погружения в научную фантастику продолжается (если не усиливается), стоит прикоснуться к технологиям заднего и бокового освещения, на пороге внедрения которых находится Audi. Одно из интересных решений — задний лазерный габаритно-противотуманный свет (пока его функционал выглядит слегка размыто). Он отображается в виде тонкой красной горизонтальной полосы на дороге в 25 метрах позади излучающего его автомобиля, как бы предупреждая: держи дистанцию! Когда направленный вниз лазерный луч проходит сквозь водяную взвесь тумана, он делает капли визуально различимыми и принимает форму красного треугольника. Ещё одна перспективная технология для использования в задних фонарях — органические светодиоды.

На сегодняшний день внедрению заднего лазерного света (на фото слева) препятствуют действующие технические регламенты (например, этот свет слишком яркий для размещения на корме), но объединённая рабочая группа производителей ведёт работу в направлении узаконивания технологии На фото справа хорошо видно, что волнообразная форма подложки органических светодиодов позволяет создать необычный «трёхмерный» эффект при взгляде на фонарь под углом

Обычные светодиоды состоят из полупроводниковых кристаллов, а органические в изначальном состоянии представляют собой пасту, которая сверхтонким слоем наносится на носитель (например, стеклянные пластинки) и светится при подаче на неё электрического напряжения. Это открывает новые возможности в плане дизайна и способа донесения до окружающих световой информации, ведь свечение органических диодов может быть неравномерным по всей площади каждого модуля или динамически менять яркость. Другой вариант художественного применения технологии — использование органических диодов на поверхности кузова автомобиля, где свет как бы оживает. Например, автомобиль сможет подсвечивать контуры кузова или отдельные элементы соответственно перемещению владельца вокруг него.

Концепция живого внешнего света находит продолжение в интерьере. Правильно подобранное внутреннее свечение может выполнять эстетическую или информационную функцию. Например, нужным образом подсвеченная кожа кресел кажется более мягкой, салон — чуть просторнее, а тот или иной цвет создаёт соответствующее настроение. В будущем, когда появится система автоматического управления, зелёное свечение рулевого обода будет означать активный режим автопилота, а его смена на красное — необходимость водителя принять управление. На сегодняшний день самый продвинутый внутренний свет среди автомобилей Audi — в кроссовере Q7 нового поколения

Причем оживший свет — это не фантазии. Это реальность! Активные стоп-сигналы были применены на Audi ещё в 2008 году, и с тех пор многие модели этой марки способны пульсировать тормозными огнями с высокой частотой, когда водитель резко тормозит со скоростей выше 50 км/ч. Другой пример — динамические указатели поворота, которые в 2012 году дебютировали на Audi R8 и получают всё большее распространение. Суть технологии в том, что диоды светового модуля указателя поворота загораются не одновременно, а поочерёдно в направлении поворота, повышая информативность сигнала и однозначность восприятия. Но это решение может служить и эстетическим целям, если запрограммировать, например, включение диодов матрицы дальнего света по очереди, словно софиты на театральном представлении.

Исследования Audi показали, что динамические направленные указатели поворота воспринимаются другими водителями на 32% быстрее, чем обычные

С помощью света дизайнеры Audi также решают задачу фирменной идентичности. Ведь зажжённые фары видны издалека, поэтому они (а именно — дневные ходовые огни) и призваны определять автомобиль как Audi и по мере его приближения указывать на модель. По словам немцев, диодный «дневной взгляд» А8 излучает власть и хватку, у А3 он острый и динамичный, а оптика нового кроссовера Q7 содержит «энергичный рельеф». Наконец, ходовым огням концепта prologue придали свойство абсолютной лёгкости — всё это демонстрируется на видео ниже.

В финальном ролике собраны короткие сюжеты из фантастической световой лаборатории Audi: освещение тоннеля; демонстрация асфальта на полу, который позволяет точнее моделировать дорожные условия; поочерёдная работа всех элементов матричной светодиодной фары Audi A8 во всех режимах; светотехника в разобранном состоянии; органические диоды в задней оптике; «трёхмерная» конструкция концептуальной диодной фары; динамическая подсветка интерьера будущего; скульптура из органических светодиодов; масштабная модель наружной динамической подсветки кузова; утопичная фантазия на тему проекционной световой графики на корме. Смотрите и мечтайте.

Дмитрий Ласьков
Иллюстрации и видео компании Audi