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.

Volkswagen фонтанирует идеями на тему использования световой индикации. Проекция зоны открытия двери остановившейся машины призывает велосипедистов быть внимательнее. Окрасившееся красным стекло двери подсказывает водителю, что открывать ее нельзя — есть помехи. Проекция указателя поворота призвана сделать его более информативным и заметным. А по засвеченной стоп-сигналом площади заднего стекла автомобилисты должны догадаться об интенсивности торможения идущей впереди машины. Вроде бы всё по делу. Но удастся ли быстро и безошибочно сориентироваться, если переливаться и мерцать всеми цветами радуги станет большинство автомобилей в потоке?

Следующий шаг

Программа развития светодиодных фар уже определена. Основная задача: еще больше 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!

Галогенным фарам немецкие инженеры пророчат еще 5–10 лет жизни, не больше. Охотно верю, ведь на LED-оптику перешел даже российский Polo-седан, не говоря уже о европейском Polo следующего поколения. Светодиоды дешевеют и завоевывают всё новые классы. Что касается лазерных фар, работающих на дорогих машинах немецкой «большой тройки», фольксвагеновцы относятся к ним скептически. Дорого, сложно, небезопасно, а используется крайне редко. Алгоритм работы бьющих на 600 метров лазеров таков, что включаются они только на скорости за 120–130 км/ч и только при полном отсутствии других машин.

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.

Светодиодные фары с высоким ­разрешением (HD-LCD), ­разработанные фирмой Hella: 1 — блок управления светодиодами и жидкокристаллическим экраном; 2 — вторичная оптика, объединяющая оба световых потока;   3 — жидкокристаллический экран с разрешением 100 × 300 пикселей;   4 — зеркало для преломления светового потока; 5 — поляризационные фильтры;   6 — светодиодная матрица, дающая ­неполяризованный свет.

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.

Проектор в задних фонарях, по замыслу создателей, помогает при парковке. Так и подмывало спросить инженеров: «Разве парктроник и камеру заднего вида больше не устанавливают?». И автопарковщик уже не редкость даже в гольф-классе.

Голограмма в задних фонарях — красиво. Но это забава для мелких тюнинговых фирм, а не повод для демонстрации гигантом автоиндустрии достигнутого технического уровня.

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.

Многопиксельные фары могут проецировать на асфальт сложные изображения. Одна из самых банальных функций — линии-подсказки, показывающие ширину машины. Напоминают
траектории на экране камеры заднего вида.

Скоро автомобилисты смогут выбирать тип пучка дальнего света: узкий, но далеко бьющий; широкий, но не столь «дальний»; высокий, если водитель хочет видеть картину в объеме, до макушек деревьев.

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.

Идея коммуникации будущего: автопилот ­станет сообщать окружающим о своих намерениях через внешние дисплеи.

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.