Лазерные фары принцип работы


Лазерные фары: что это и как это работает?

Еще недавно слово "ксенон" вызывало восхищение и уважение окружающих, а биксенон и подавно. Казалось бы, все уже придумано и развиваться автомобильной оптике больше некуда, однако создатели лазерных фар так не считают...

Светодиодные фары как, впрочем, и любые другие революционные для своего времени фары, до появления лазерных фар считались наиболее эффективным источником освещения, который по сей день активно используют автопроизводители в своих автомобилях. Кстати серийный выпуск светодиодных фар могут сегодня позволить себе далеко не все автогиганты, как правило, такими фарами оснащаются автомобили премиум-сегмента.

С лазерными фарами все еще более сложно и запутано, эти фары являются достижением высоких технологий, а для их создания необходимы особые условия и множество различной электроники, которая собственно и создает лазерный луч. В данной области активно работают ведущие производители автомобильной светооптики такие как: Osram, Philips, Valeo, Bosch и Hella.

Кроме ведущих производителей источников освещения лазерными фарами очень заинтересованы автопроизводители. Так в 2011 году лазерные фары были представлены компанией BMW, которая продемонстрировала собственные достижения в этой области на своем концепте под кодовым названием i8. Тот, кто следит за событиями в BMW помнит, как через несколько лет концепт превратился в полноценный серийный суперкар.

Лазерные фары BMW i8 видео

 

Спустя еще несколько лет такие фары стали появляться на других моделях "БМВ". Лазерный модуль BMW был разработан инженерами компании Osram. Несмотря на дороговизну самой технологии, а также стоимость комплектующих и разработок, лазерные фары получили одобрение руководства, которое даже не смутил тот факт, что наличие лазерных фар существенно скажется на итоговой стоимости всего автомобиля. Более важным для разработчиков и руководителей проектов было первенство в данной области, а также то преимущество которое получит покупатель после покупки их детища.

Второй автогигант Audi — не менее активно работает в "лазерном направлении". Впервые лазерные фары получили Audi R18 E-Tron Quattro, а также концепт Audi Sport Quattro Laserlight. Характерным отличием лазерных фар производства "Ауди" является то, что активация лазерных модулей происходит на скорости 60 км/час и выше. До этой отметки дорогу освещают "обычные" светодиодные фары.

Лазерная фара производства Audi состоит из четырех мощных лазерных диодов, их диаметр тела свечения равен – 300 микромет­рам. Эти диоды способны генерировать световой луч синего цвета с длиной волны порядка 450 нм. Благодаря специальному флуоресцентному преобразователю синее свечение превращается в белое (цветовая температура 5500 К). Такой свет по мнению производителей наиболее приятен для глаз и практически не вызывает усталости. Длина самого светового луча составляет порядка 500 метров.

В отличие от привычных нам источников света (лампы накаливания, газоразрядные лампы, светодиоды) лазерные фары обладают множеством "плюсов". Все начинается с того, что лазерное излучение монохромно и когерентно, другими словами волны постоянно одинаковой длины при постоянной разности фаз.

Перечислим плюсы лазерных фар

  • Это позволяет формировать пучок света, который очень близок по своей сути к параллельному, (дает возможность освещать конкретную зону).

  • Лазерный луч в десять сильнее по сравнению с галогенками, а также ксеноном и светодиодами. Протяженность лазерного луча достигает отметки в 600 метров, при том, что обычный дальний свет может похвастаться только 200-300 мет­рами (а ближний и того хуже всего 60–85 метров).
  • Лазерные фары не слепит так как ксенон, поскольку луч света направлен строго в ту точку, которая должна освежаться. В случае попадания в область освещения живого существа, например, человека часть диодов тут же отключится и подсветит все кроме той области в которой находится живой объект.
  • Фары лазерные имеют на 30% меньшее энергопотребление нежели классические аналоги.
  • Компактность еще один "плюс" в пользу лазерных фар, их по праву можно смело назвать самыми компактными из всех сущест­вующих. Площадь светоизлучения лазерного диода в сто раз меньше по сравнению с обычным светодиодом, в этой связи при одинаковой светоотдаче лазерная фара требует отражателя размером всего 30 мм в диаметре (для сравнения у ксенона – 70 мм, у галогенок вообще — 120 мм). Такие способности лазерных фар позволили инженерам существенно уменьшить размер фар, не потеряв при этом а наоборот прибавив эффективности освещения.

Несколько слов о том, как это работает

Работать лазерный головной свет будет в тесном взаимодействии с компьютером, который руководствуясь данными с датчиков будет следить за тем, чтобы встречные автомобили и пешеходы не ослеплялись. Каждая лазерная фара содержит три диода излучающих световой луч мощностью около 1 Вт. Лучи посредством системы зеркал перенаправляются на флуоресцентный элемент после поглощения энергии последним, происходит выделение белого свечения, который формируется в световой луч.

В процессе разработки лазерных фар возникла еще одна новая технология под названием Dynamic Light Spot (в перевод с анг. — динамическое точечное освещение). Данная разработка позволяет обнаруживать пешеходов, а также другое препятствие на пути автомобиля посредством инфракрасной камеры. После того как система обнаружит преграду она автоматически подсвечивается более интенсивным светом, для того чтобы водитель мог обратить на нее внимание и безопасно его преодолеть. Что характерно, подсказка для водителя появляется с некоторым опережением, то есть до того, как объект будет подсвечен лучами ближнего света. Это необходимо для того чтобы обезопасить водителя и дать ему возможность подготовиться к выполнению тех или иных маневров и действий.

Лазерные фары: принцип работы и достоинства с недостатками - Информация

Для интересующихся развитием современных автомобильных технологий лазерные фары, принцип работы которых основан на люминофорном свечении, уже не являются диковинкой. Более того, уже стала известной так называемая адаптивная оптика на базе этой разработки. Как же устроены лазерные фары будущего, по какому принципу они работают, сколько стоят, и за что потребитель платит такие деньги – кратко и доступно рассказано в этом материале.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ЛАЗЕРНОЙ ФАРЫ

На момент написания статьи устройство лазерной фары еще не претерпело никаких принципиальных изменений, отличающих конструкцию от концептуальной. Как и в прототипе, основой серийно выпускающейся оптики является не лазер, давший название технологии, а люминофорная пластина. Этот материал обладает способностью излучать мощный пучок белого света с волнами одинаковой длины и амплитуды. Именно эту деталь можно увидеть при визуальном осмотре автомобильной фары.

А где же лазер? Разве не он должен светить в лазерной фаре? Нет. В данной разработке лазер выступает только лишь в качестве источника энергии. Сам узел состоит из набора лазеров, излучающаяся энергия из которых через систему зеркал фокусируется и попадает на ту самую люминофорную пластину. Она и является непосредственным источником света, использующегося для освещения дорожной обстановки.

«ПАРУ СЛОВ» ОБ АДАПТИВНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ФАРАХ

Более интересной конструкцией являются не просто лазерные фары, а так называемая адаптивная оптика на их основе. Эта технология по максимуму использует весь потенциал, заложенный в мощном источнике света. Рассмотрим основные моменты, как она работает, и чем может порадовать своего владельца.

  • Во-первых, такие фары никогда не слепят водителей движущегося вам на встречу транспорта. При этом, все работает в автоматическом режиме. Фара сама «решает», когда освещать встречную полосу, а когда нет. То есть оптика постоянно контролирует дорожную обстановку, и как только в «поле ее зрения» появляется свет встречного автомобиля, электроника делает все, чтобы не заслепить его водителя.

В этом плане фара имеет три режима работы. Первый режим включается тогда, когда встречный автомобиль только попадает в освещаемую в данный момент зону. Электроника в этот момент уводит световой пучок левой фары в левую сторону. В результате водитель продолжает видеть ситуацию на встречной обочине, а едущий на встречу автомобиль остается, как бы, в тени.

Второй режим работы – полное отключение дальнего света. Происходит в момент, когда встречная машина приближается на такое расстояние, когда простого хода светового пучка в сторону недостаточно. После разъезда фара опять включается, и продолжает освещать дорожную обстановку на расстояние в полкилометра, сканируя эту зону на предмет наличия встречного потока.

Третий режим активируется тогда, когда встречный транспорт идет непрерывным потоком. В такой ситуации электроника полностью прекращает освещать данный участок ровно до того момента, пока встречная полоса опять не опустеет.

  • Во-вторых, адаптивная лазерная оптика «заботится» не только о водителях встречного транспорта, но и попутного. Если в «поле зрения» таких фар находится попутно движущийся автомобиль, в зоне его текущего расположения электроникой образуется теневой тоннель. Остальная же часть дороги полноценно освещается мощным дальним светом. В итоге, благодаря этим режимам, водитель может даже в городском потоке двигаться с включенным дальним светом фар.
  • В-третьих, адаптивные лазерные фары уже сегодня способны «видеть» дорожную обстановку в тех зонах, которые в данный момент времени не подсвечиваются. Когда в этих зонах появляется потенциальная опасность, оптика направляет в это место пучок света, благодаря чему у водителя появляется фора в несколько секунд. Примером срабатывания этого режима является ситуация, когда перпендикулярно дороге движется пешеход или велосипедист. В свете обычных фар такое препятствие появится уже непосредственно перед автомобилем, тогда как адаптивная оптика проинформирует о нем водителя намного раньше.

На этом потенциальный функционал лазерной адаптивной оптики не заканчивается. «Умные» фары также могут проецировать прямо на дорожном покрытии световые линии, по которым водитель может ориентироваться при парковке. Сюда стоит отнести и такие способности, как адаптивная подсветка дорожных знаков и разметки, изменение угла освещения при скоростной езде на плавных поворотах дороги и другие функции.

ДОСТОИНСТВА ЛАЗЕРНЫХ ФАР

Плюсов у лазерных автомобильных фар очень много. Из числа наиболее важных и полезных стоит отметить следующие:

  • Лазерные фары на максимальных режимах способны освещать дорожную обстановку на расстояние около 600 метров. Для сравнения самые продвинутая светодиодная оптика «теряется» на 300 метрах. Среди автолюбителей уже кочует фраза, что лазерные фары способны светить дальше, чем водитель может видеть.
  • Оптика в совокупности с управляющей электроникой потребляет в разы меньше энергии, чем самые экономичные светодиодные лампы.
  • Излучаемый лазерными фарами пучок света имеет максимально комфортные параметры для зрения водителя. Это освещение не утомляет и не напрягает глаза.
  • Производители лазерной оптики утверждают, что эта технология также порадует своих владельцев надежностью, несравнимой с существовавшими до этого источниками света.
  • Световым потоком лазерных фар легко можно управлять при помощи электроники, благодаря чему становятся доступными описанные выше адаптивные режимы работы головного освещения.

Впечатляет, не так ли? Но не все так сладко и радужно.

СКОЛЬКО СТОЯТ ЛАЗЕРНЫЕ ФАРЫ?

Как и любая другая новинка в автомобильной сфере, лазерная технология освещения на заре своего развития стоит немалых денег. По этой причине такие фары пока что доступны только на последних моделях от именитых немецких концернов – BMW и AUDI. Причем идет лазерная оптика далеко не в базовой комплектации, а в качестве дополнительной опции, которая стоит, как хороший народный автомобиль в немного подержанном состоянии.

Для наглядного примера можно посмотреть на официальные цифры той же компании BMW. На сегодняшний день только одна лазерная фара для их модели Х7 обойдется без установки примерно в 5500 долларов. Сюда стоит также прибавить плату за установку и настройку оптики, так как эти операции пока что доступны только на сервисах у официального дилера. Там говорят, что за такую работу берут 100-120 долларов.

Однако любителям современных технологий не стоит расстраиваться. Достаточно только вспомнить ажиотаж, который несколько лет назад был вокруг ксенонового света и светодиодов. Тоже было неслыханно дорого и доступно только для тех, кто покупает авто за миллионы. А сегодня эти чудеса технологий буквально мешками продаются за вполне вменяемые деньги. Поверьте – то же самое будет и с лазерными фарами.

Видео - как работают лазерные фары

ИТОГИ

Несмотря на то, что лазерные фары по стоимости соответствуют сегодня целому автомобилю (хоть и б/у), за этой технологией будущее. Благодаря экономичности, способности повышать безопасность дорожного движения и адаптироваться под обстановку такое освещение очень быстро пойдет в массы, и будет устанавливаться на автомобили не только премиум класса. Поговаривают, что китайцы не дремлют, и уже сегодня предлагают нечто похожее. А прошло всего лишь пару лет с того момента, как эта новинка появилась в виде прототипа.

Схожий материал

4 способа устранить скрип уплотнительных резинок на дверях авто

15 способов как проверить качество бензина без лаборатории

Плотность антифриза: как проверять и корректировать

Правильная раскоксовка двигателя

Виды и причины неравномерного износа шин

Низкопрофильная резина: плюсы и минусы

Надо ли прогревать двигатель и как правильно это делать

Полная шумоизоляция автомобиля и правильная оценка ее эффективности

Как проверить утечку тока на автомобиле мультиметром

20 возможных причин почему машина начала дергаться

Предпродажная подготовка автомобиля – окупающиеся вложения и деньги на ветер

25 причин почему увеличился расход топлива и легендарные мифы на эту тему

Газ или бензин – что выгоднее и почему

Как выбрать автомобильный компрессор по техническим и другим характеристикам

10 возможных причин почему разрядился новый аккумулятор

Сколько времени заряжать автомобильный аккумулятор

Как правильно проверить двигатель при покупке автомобиля

Как проверить подвеску или диагностика ходовой своими руками

История шин Cooper / Купер

История шин Firestone / Файрстоун

История шин Fulda / Фульда

Лазерные фары: принцип работы и отзывы

Автомобильный свет развивается в строго устоявшихся направлениях, которые редко меняются. На сегодняшний день особый интерес у большинства водителей вызывает светодиодная оптика. У нее масса достоинств, которые не позволяют приблизиться к этому сегменту альтернативным решениям. И все же технологические разработки не стоят на месте, постепенно набирает популярность совсем другая концепция светоподачи. Это лазерные фары, которые привнесли принципиально новые качества в организацию оптического обеспечения современного автомобиля.

Принцип работы лазерной оптики

Если традиционные источники автомобильного света типа ламп накаливания и стандартных светодиодов обеспечивают в некотором смысле динамическое излучение, то лазер дает монохромное и когерентное рассеивание. Во многом этим и обуславливаются преимущества технологии. Несмотря на это, конструкция также базируется на диодах, за счет которых и функционируют лазерные фары. Принцип работы такой оптики основывается на том, что лазер выступает не источником освещения, а элементом энергообеспечения. За свет по-прежнему отвечают три светодиода с фосфорсодержащим веществом. Именно эта группа при поддержке лазера и формирует пучок света с нужными параметрами.

В процессе работы любых фар атомы активного вещества потребляют энергию, отдавая на выходе фотоны. В частности, классическая лампа накаливания содержит вольфрамовую нить, которая испускает свет по мере нагрева от электроэнергии. Изменение же конфигурации потребления энергии привело к тому, что лазерные фары головного света могут обеспечивать мощность, которая в десятки раз превышает потенциал ксеноновых ламп.

Положительные отзывы о лазерных фарах

Новая технология обеспечила сразу несколько преимуществ автомобильной оптике. Как уже отмечалось, даже у современного ксенона такая фара выиграет за счет мощности. И потребитель это подтверждает. Так, практика использования говорит о том, что сила лазерной системы в разы выше, чем у традиционных галогенок и светодиодов. Более точные расчеты указывают на то, что лазерные фары способны работать на 600 м вперед. Для сравнения, максимальный потенциал обычного дальнего света в лучшем случае достигает 400 м.

Но даже не в базовых рабочих качествах заключается главное преимущество лазерного света. Такой источник благодаря особому принципу работы облегчил процессы управления пучком света. Немногие пользователи, в частности, смогли опробовать новейшую систему интеллектуального управления динамическим лазерным светом. Однако, по словам специалистов, это направление развития оптики обещает массу новых возможностей. Достаточно сказать, что в последних моделях немецких автомобилей лазерный свет фар ориентируется на возможность точечной подачи луча. Таким образом, система автоматически отслеживает опасные зоны, акцентируя на них внимание водителя.

Негативные отзывы

Очевидные преимущества все же не исключают отрицательных моментов эксплуатации лазерных фар. Недостатки обуславливаются теми же особенностями, которыми обладают светодиоды. Так, пользователи отмечают, что в некоторых ситуациях свет чрезмерно слепит встречных водителей и вообще он непривычен, что может отвлекать других автолюбителей. Кроме того, в существующих модификациях лазерные фары стоят очень дорого и это важный момент, если учесть, что далеко не всегда их достоинства являются жизненно необходимыми.

Производители

Существует две категории производителей лазерных фар. С одной стороны, такие технологии вполне закономерно осваивают непосредственно изготовители автомобилей. Наиболее успешные разработки в сегменте демонстрируют компании Audi и BMW. Правда, в массовых моделях лазерная оптика пока фигурирует редко – такой оснасткой чаще обзаводятся в качестве опционального решения. И с другой стороны, лазерные фары выпускают передовые разработчики светодиодной техники. Можно отметить фирмы Philips, Osram и Hella, которые занимают лидирующие позиции в области проектирования новейших систем освещения. Что особенно интересно, в обеих категориях компании занимают узкоспециализированные ниши, продвигая уникальные технологические решения.

Как сделать лазерные фары своими руками?

О полноценном изготовлении лазерной фары с упомянутыми выше характеристиками речи быть не может, однако частичное внедрение диодов такого типа в автомобильную оптику может дать некоторый положительный результат. Так, многие домашние мастера предлагают технику изготовления лазерной указки для фары, основой в которой выступит диод из привода DVD-RW. Лазер интегрируется в нишу стоп-сигнала или противотуманной фары с коррекцией луча посредством холодной сварки. Для ограничения длины потока можно применить трафарет, который повторит форму нужного луча. Поэтому еще перед началом изготовления следует определиться с теми, какими характеристиками должны обладать лазерные фары. Своими руками коррекционную основу можно выполнить из картона, оставив окошко подходящего размера. Обычно делают фары из расчета подачи луча в 1,5 м при условии обеспечения 4-метровой проекции.

Заключение

В разных сферах технологического улучшения автомобилей происходят процессы активного внедрения интеллектуальных систем. Оптическая конфигурация даже в современных поколениях проектируется с большим упором на обеспечение основных характеристик светоподачи. Оптимальные свойства излучения уже были достигнуты на примере стандартных светодиодов. В свою очередь, лазерные фары головного света наряду с повышением эксплуатационных качеств оптики также позволили разработчикам освоить и новые принципы управления светом. Пока еще не в массовом производстве, но на примерах концептуальных машин передовые компании демонстрируют впечатляющие примеры автоматизации лазерных фар. По словам специалистов, работа в этом направлении должна не только улучшить взаимодействие водителя с фарами, но и в целом повысить эргономику управления машиной и уровень безопасности.

Лазерные фары — что это такое

Лазерные фары сегодня уже далеко не новинка, потому и доступность этого очень интересного «гаджета» становится менее проблематичной. Разработка эта связана с высокими и даже очень высокими технологиями, и раз уж такие технологии были задействованы, значит, потребность в лазерных фарах назрела. Сегодня такие фары популярны уже не только в западных странах, но и в России, а начиналось все так.

Концерн BMW представил еще осенью 2011 года на автосалоне во Франкфурте совершенно новую технологию изготовления автомобильных фар. В их работе был использован принцип действия и эффективность так называемых синих лазеров. Новинка была продемонстрирована на примере концепта BMW i8 двумя годами раньше.

Лазерные фары

В конструкции головного освещения автомобиля используется сразу три лазера в каждой из двух секций фары. BMW с самого начала заявила, что в скором будущем будет устанавливать такие осветительные приборы на все свои серийные автомобили. И она сдержала слово – буквально через три года на очередном автошоу во Франкфурте был представлен уже серийный i8, оснащенный лазерными фарами. А чуть позже изготовлением и оснащением такими фарами своих автомобилей занялась и компания Audi. 

Лазерные фарзы в Audi

Как устроены лазерные фары? 

Безусловно, лазерные фары – это не тот прибор, который совершенно незаменим в современном автомобиле. Они созданы для комфорта и удовольствия, а передвижение на них должно быть максимально безопасным. Это и стимулирует дизайнеров создавать новые или совершенствовать уже имеющиеся элементы в конструкции автомобилей. Различные инновации дают возможность компаниям опережать конкурентов и повышать продажи. 

Устройство лазерных фар

Принцип работы синего лазера в освещении дороги при движении авто заключается в следующем: три лазера зафиксированы на форме в виде треугольника и отбрасывают свет на специальные зеркала, которые лучи света перенаправляют на другую линзу, которая внутри содержит желтый фосфор. Под влиянием лазера синего цвета на этот фосфор он начинает излучать свечение белого цвета большой интенсивности. Этот свет в свою очередь перенаправляется еще одной линзой на специальный отражатель, проецирующий созданный всей этой системой пучок света на дорогу, по которой передвигается автомобиль. Угол освещаемой поверхности составляет 180 градусов! Это очень важно, потому что с помощью обычных фар такого эффекта пока что не добился еще никто. 

Преимущество использования лазерных фар 

Представители концерна BMW все время заявляют, что лазерные элементы освещения ярче светодиодных в тысячу раз, но они настроены на использование примерно 50 процентов яркости. Это позволяет уменьшить в автомобиле потребление электроэнергии. Срок службы «прожигающих» новинок составляет не менее 10 тысяч часов, что ничуть не меньше, чем у диодных собратьев. 

Итог: лазерные фары создают параллельные пучки света очень большой интенсивности, при этом затрачивая на освещение вдвое меньше энергии. Кроме этого, они предоставляют больше свободы дизайнерам при создании новых форм, ведь их большая мощность дает возможность уменьшить размер фар головного освещения. Стоит отметить, что испускаемый свет абсолютно безопасен для глаз человека. 

Можете поверить, что автомобили с лазерным «взглядом» выглядит потрясающе! Такой рекламный ход, несомненно, вызывает у публики к автомобилям, которые оснащены таким фарами, повышенный интерес, что способствует его продажам даже невзирая на повышенную стоимость! 

Похожее

Лазерные фары: принцип работы и отзывы

На чтение 5 мин.

Автомобильный свет развивается в строго устоявшихся направлениях, которые редко меняются. На сегодняшний день особый интерес у большинства водителей вызывает светодиодная оптика. У нее масса достоинств, которые не позволяют приблизиться к этому сегменту альтернативным решениям. И все же технологические разработки не стоят на месте, постепенно набирает популярность совсем другая концепция светоподачи. Это лазерные фары, которые привнесли принципиально новые качества в организацию оптического обеспечения современного автомобиля.

Принцип работы лазерной оптики

Если традиционные источники автомобильного света типа ламп накаливания и стандартных светодиодов обеспечивают в некотором смысле динамическое излучение, то лазер дает монохромное и когерентное рассеивание. Во многом этим и обуславливаются преимущества технологии. Несмотря на это, конструкция также базируется на диодах, за счет которых и функционируют лазерные фары. Принцип работы такой оптики основывается на том, что лазер выступает не источником освещения, а элементом энергообеспечения. За свет по-прежнему отвечают три светодиода с фосфорсодержащим веществом. Именно эта группа при поддержке лазера и формирует пучок света с нужными параметрами.

В процессе работы любых фар атомы активного вещества потребляют энергию, отдавая на выходе фотоны. В частности, классическая лампа накаливания содержит вольфрамовую нить, которая испускает свет по мере нагрева от электроэнергии. Изменение же конфигурации потребления энергии привело к тому, что лазерные фары головного света могут обеспечивать мощность, которая в десятки раз превышает потенциал ксеноновых ламп.

Положительные отзывы о лазерных фарах

Новая технология обеспечила сразу несколько преимуществ автомобильной оптике. Как уже отмечалось, даже у современного ксенона такая фара выиграет за счет мощности. И потребитель это подтверждает. Так, практика использования говорит о том, что сила лазерной системы в разы выше, чем у традиционных галогенок и светодиодов. Более точные расчеты указывают на то, что лазерные фары способны работать на 600 м вперед. Для сравнения, максимальный потенциал обычного дальнего света в лучшем случае достигает 400 м.

Но даже не в базовых рабочих качествах заключается главное преимущество лазерного света. Такой источник благодаря особому принципу работы облегчил процессы управления пучком света. Немногие пользователи, в частности, смогли опробовать новейшую систему интеллектуального управления динамическим лазерным светом. Однако, по словам специалистов, это направление развития оптики обещает массу новых возможностей. Достаточно сказать, что в последних моделях немецких автомобилей лазерный свет фар ориентируется на возможность точечной подачи луча. Таким образом, система автоматически отслеживает опасные зоны, акцентируя на них внимание водителя.

Негативные отзывы

Очевидные преимущества все же не исключают отрицательных моментов эксплуатации лазерных фар. Недостатки обуславливаются теми же особенностями, которыми обладают светодиоды. Так, пользователи отмечают, что в некоторых ситуациях свет чрезмерно слепит встречных водителей и вообще он непривычен, что может отвлекать других автолюбителей. Кроме того, в существующих модификациях лазерные фары стоят очень дорого и это важный момент, если учесть, что далеко не всегда их достоинства являются жизненно необходимыми.

Производители

Существует две категории производителей лазерных фар. С одной стороны, такие технологии вполне закономерно осваивают непосредственно изготовители автомобилей. Наиболее успешные разработки в сегменте демонстрируют компании Audi и BMW. Правда, в массовых моделях лазерная оптика пока фигурирует редко – такой оснасткой чаще обзаводятся в качестве опционального решения. И с другой стороны, лазерные фары выпускают передовые разработчики светодиодной техники. Можно отметить фирмы Philips, Osram и Hella, которые занимают лидирующие позиции в области проектирования новейших систем освещения. Что особенно интересно, в обеих категориях компании занимают узкоспециализированные ниши, продвигая уникальные технологические решения.

Как сделать лазерные фары своими руками?

О полноценном изготовлении лазерной фары с упомянутыми выше характеристиками речи быть не может, однако частичное внедрение диодов такого типа в автомобильную оптику может дать некоторый положительный результат. Так, многие домашние мастера предлагают технику изготовления лазерной указки для фары, основой в которой выступит диод из привода DVD-RW. Лазер интегрируется в нишу стоп-сигнала или противотуманной фары с коррекцией луча посредством холодной сварки. Для ограничения длины потока можно применить трафарет, который повторит форму нужного луча. Поэтому еще перед началом изготовления следует определиться с теми, какими характеристиками должны обладать лазерные фары. Своими руками коррекционную основу можно выполнить из картона, оставив окошко подходящего размера. Обычно делают фары из расчета подачи луча в 1,5 м при условии обеспечения 4-метровой проекции.

Заключение

В разных сферах технологического улучшения автомобилей происходят процессы активного внедрения интеллектуальных систем. Оптическая конфигурация даже в современных поколениях проектируется с большим упором на обеспечение основных характеристик светоподачи. Оптимальные свойства излучения уже были достигнуты на примере стандартных светодиодов. В свою очередь, лазерные фары головного света наряду с повышением эксплуатационных качеств оптики также позволили разработчикам освоить и новые принципы управления светом. Пока еще не в массовом производстве, но на примерах концептуальных машин передовые компании демонстрируют впечатляющие примеры автоматизации лазерных фар. По словам специалистов, работа в этом направлении должна не только улучшить взаимодействие водителя с фарами, но и в целом повысить эргономику управления машиной и уровень безопасности.

принцип работы и изготовление своими руками

Устройство и принцип работы лазерных фар

Высокие технологии в автомобилестроении внедряются постоянно. Автомобильная светотехника также не стоит на месте. На смену светодиодным, ксеноновым и биксеноновым источникам света пришли лазерные фары. Не многие автопроизводители могут похвастаться подобными технологиями, но уже ясно, что это будущее автомобильного освещения.

Что такое лазерные фары

Впервые новая технология была представлена в концепте BMW i8 в 2011 году. Уже через несколько лет в 2014 году модель пошла в серийное производство. Это был тот случай, когда прототип стал полноценным серийным суперкаром.

Лазерные фары

Разработкой вместе с производителями занимаются и ведущие компании в производстве автомобильного освещения: Bosch, Philips, Hella, Valeo и Osram.

Это сложная система с электронной начинкой, создающая мощный лазерный луч. Система включается на скорости свыше 60 км/ч, когда автомобиль двигается вне городской черты. В городе работает обычное освещение.

Как устроены лазерные фары

Свет лазерных фар принципиально отличается от дневного или любого другого искусственного источника. Получаемый луч когерентный и монохромный. Это значит, что он имеет постоянную длину волны и одинаковую разность фаз. В чистом виде он представляет собой точечный пучок света, который в 1 000 раз интенсивнее диодного света. Лазерный луч дает поток света мощностью в 170 люменов, против 100 люменов от светодиодов.

Разница в световых потоках

Изначально луч имеет голубой цвет. Чтобы получить яркий белый свет, он проходит через специальное люминофорное покрытие. Оно рассеивает направленный лазерный пучок, образуя мощный световой поток.

Лазерные источники света не только мощнее, но и вдвое экономичнее светодиодных. А сами фары намного меньше и компактнее привычных конструкций.

Если брать во внимание технологию BMW, то в качестве флуоресцентного рассеивающего материала выступает кубический элемент, заполненный желтым фосфором. Голубой луч проходит через элемент и получается яркое излучение белого света. Желтый фосфор образует свет с температурой 5 500 К, что максимально приближено к привычному для нас дневному свету. Такое освещение не напрягает глаза. Специальный отражатель концентрирует до 99,95% светового потока в нужном месте перед автомобилем.

Дальний свет «бьет» до 600 метров. Другие же варианты ксеноновых, диодных или галогенных фар показывают дальность не больше 300 метров, а в среднем и вовсе 200 метров.

Мы часто связываем лазер с чем-то ослепительным и ярким. Может показаться, что такое освещение будет ослеплять людей и движущиеся навстречу автомобили. Это совсем не так. Испускаемый поток не ослепляет других водителей. Кроме того, такое освещение можно назвать «умным» светом. Лазерная фара анализирует дорожную ситуацию, подсвечивая только те области, которые необходимы. Разработчики уверены, что в недалеком будущем светотехника автомобиля будет распознавать препятствия (например, диких животных) и предупреждать водителя или брать управление тормозной системой под свой контроль.

Лазерные фары разных производителей

На сегодняшний день данную технологию активно внедряют два автогиганта: BMW и AUDI.

В BMW i8 две фары, каждая из которых имеет по три лазерных элемента. Пучок проходит через элемент с желтым фосфором и систему отражателей. На дорогу свет попадает в рассеянном виде.

Лазерные фары BMW

Каждая лазерная фара от Audi имеет по четыре лазерных элемента с диаметром сечения 300 микрометров. Длина волны каждого диода составляет 450 нм. Глубина исходящего дальнего света порядка 500 метров.

Преимущества и недостатки

  • мощный свет, который не напрягает глаза и не вызывает их усталости;
  • интенсивность освещения намного сильнее, чем, например, светодиодного или галогенового. Длина – до 600 метров;
  • не ослепляет встречных водителей, подсвечивая только ту область, которую нужно;
  • потребляют в два раза меньше энергии;
  • компактный размер.

Среди минусов можно назвать только один — высокая стоимость. А к стоимости самой фары стоит еще добавить периодическое обслуживание и настройку.

Лазерные фары: принцип работы и достоинства с недостатками

Для интересующихся развитием современных автомобильных технологий лазерные фары, принцип работы которых основан на люминофорном свечении, уже не являются диковинкой. Более того, уже стала известной так называемая адаптивная оптика на базе этой разработки. Как же устроены лазерные фары будущего, по какому принципу они работают, сколько стоят, и за что потребитель платит такие деньги – кратко и доступно рассказано в этом материале.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ЛАЗЕРНОЙ ФАРЫ

На момент написания статьи устройство лазерной фары еще не претерпело никаких принципиальных изменений, отличающих конструкцию от концептуальной. Как и в прототипе, основой серийно выпускающейся оптики является не лазер, давший название технологии, а люминофорная пластина. Этот материал обладает способностью излучать мощный пучок белого света с волнами одинаковой длины и амплитуды. Именно эту деталь можно увидеть при визуальном осмотре автомобильной фары.

А где же лазер? Разве не он должен светить в лазерной фаре? Нет. В данной разработке лазер выступает только лишь в качестве источника энергии. Сам узел состоит из набора лазеров, излучающаяся энергия из которых через систему зеркал фокусируется и попадает на ту самую люминофорную пластину. Она и является непосредственным источником света, использующегося для освещения дорожной обстановки.

«ПАРУ СЛОВ» ОБ АДАПТИВНЫХ ЛАЗЕРНЫХ ФАРАХ

Более интересной конструкцией являются не просто лазерные фары, а так называемая адаптивная оптика на их основе. Эта технология по максимуму использует весь потенциал, заложенный в мощном источнике света. Рассмотрим основные моменты, как она работает, и чем может порадовать своего владельца.

  • Во-первых, такие фары никогда не слепят водителей движущегося вам на встречу транспорта. При этом, все работает в автоматическом режиме. Фара сама «решает», когда освещать встречную полосу, а когда нет. То есть оптика постоянно контролирует дорожную обстановку, и как только в «поле ее зрения» появляется свет встречного автомобиля, электроника делает все, чтобы не заслепить его водителя.

В этом плане фара имеет три режима работы. Первый режим включается тогда, когда встречный автомобиль только попадает в освещаемую в данный момент зону. Электроника в этот момент уводит световой пучок левой фары в левую сторону. В результате водитель продолжает видеть ситуацию на встречной обочине, а едущий на встречу автомобиль остается, как бы, в тени.

Второй режим работы – полное отключение дальнего света. Происходит в момент, когда встречная машина приближается на такое расстояние, когда простого хода светового пучка в сторону недостаточно. После разъезда фара опять включается, и продолжает освещать дорожную обстановку на расстояние в полкилометра, сканируя эту зону на предмет наличия встречного потока.

Третий режим активируется тогда, когда встречный транспорт идет непрерывным потоком. В такой ситуации электроника полностью прекращает освещать данный участок ровно до того момента, пока встречная полоса опять не опустеет.

  • Во-вторых, адаптивная лазерная оптика «заботится» не только о водителях встречного транспорта, но и попутного. Если в «поле зрения» таких фар находится попутно движущийся автомобиль, в зоне его текущего расположения электроникой образуется теневой тоннель. Остальная же часть дороги полноценно освещается мощным дальним светом. В итоге, благодаря этим режимам, водитель может даже в городском потоке двигаться с включенным дальним светом фар.
  • В-третьих, адаптивные лазерные фары уже сегодня способны «видеть» дорожную обстановку в тех зонах, которые в данный момент времени не подсвечиваются. Когда в этих зонах появляется потенциальная опасность, оптика направляет в это место пучок света, благодаря чему у водителя появляется фора в несколько секунд. Примером срабатывания этого режима является ситуация, когда перпендикулярно дороге движется пешеход или велосипедист. В свете обычных фар такое препятствие появится уже непосредственно перед автомобилем, тогда как адаптивная оптика проинформирует о нем водителя намного раньше.

На этом потенциальный функционал лазерной адаптивной оптики не заканчивается. «Умные» фары также могут проецировать прямо на дорожном покрытии световые линии, по которым водитель может ориентироваться при парковке. Сюда стоит отнести и такие способности, как адаптивная подсветка дорожных знаков и разметки, изменение угла освещения при скоростной езде на плавных поворотах дороги и другие функции.

ДОСТОИНСТВА ЛАЗЕРНЫХ ФАР

Плюсов у лазерных автомобильных фар очень много. Из числа наиболее важных и полезных стоит отметить следующие:

  • Лазерные фары на максимальных режимах способны освещать дорожную обстановку на расстояние около 600 метров. Для сравнения самые продвинутая светодиодная оптика «теряется» на 300 метрах. Среди автолюбителей уже кочует фраза, что лазерные фары способны светить дальше, чем водитель может видеть.
  • Оптика в совокупности с управляющей электроникой потребляет в разы меньше энергии, чем самые экономичные светодиодные лампы.
  • Излучаемый лазерными фарами пучок света имеет максимально комфортные параметры для зрения водителя. Это освещение не утомляет и не напрягает глаза.
  • Производители лазерной оптики утверждают, что эта технология также порадует своих владельцев надежностью, несравнимой с существовавшими до этого источниками света.
  • Световым потоком лазерных фар легко можно управлять при помощи электроники, благодаря чему становятся доступными описанные выше адаптивные режимы работы головного освещения.

Впечатляет, не так ли? Но не все так сладко и радужно.

СКОЛЬКО СТОЯТ ЛАЗЕРНЫЕ ФАРЫ?

Как и любая другая новинка в автомобильной сфере, лазерная технология освещения на заре своего развития стоит немалых денег. По этой причине такие фары пока что доступны только на последних моделях от именитых немецких концернов – BMW и AUDI. Причем идет лазерная оптика далеко не в базовой комплектации, а в качестве дополнительной опции, которая стоит, как хороший народный автомобиль в немного подержанном состоянии.

Для наглядного примера можно посмотреть на официальные цифры той же компании BMW. На сегодняшний день только одна лазерная фара для их модели Х7 обойдется без установки примерно в 5500 долларов. Сюда стоит также прибавить плату за установку и настройку оптики, так как эти операции пока что доступны только на сервисах у официального дилера. Там говорят, что за такую работу берут 100-120 долларов.

Однако любителям современных технологий не стоит расстраиваться. Достаточно только вспомнить ажиотаж, который несколько лет назад был вокруг ксенонового света и светодиодов. Тоже было неслыханно дорого и доступно только для тех, кто покупает авто за миллионы. А сегодня эти чудеса технологий буквально мешками продаются за вполне вменяемые деньги. Поверьте – то же самое будет и с лазерными фарами.

Видео – как работают лазерные фары

ИТОГИ

Несмотря на то, что лазерные фары по стоимости соответствуют сегодня целому автомобилю (хоть и б/у), за этой технологией будущее. Благодаря экономичности, способности повышать безопасность дорожного движения и адаптироваться под обстановку такое освещение очень быстро пойдет в массы, и будет устанавливаться на автомобили не только премиум класса. Поговаривают, что китайцы не дремлют, и уже сегодня предлагают нечто похожее. А прошло всего лишь пару лет с того момента, как эта новинка появилась в виде прототипа.

Прорыв в организации оптического обеспечения современного автомобиля — лазерные фары

Лазерные фары – высокотехнологическая светооптика, которая есть в списке желаний у всех продвинутых автолюбителей. О том, что эти приборы защищают водителей от аварий и довольно удобны в туманное время, знают все, но у них есть также некоторые недостатки. Подробнее об этом – ниже.

Устройство лазерной светооптики

Относительно новое устройство, которое появилось в 2014 году, но уже завоевало стойкую и горячую любовь водителей – лазерная противотуманная фара. Они устанавливаются в зависимости от головной оптики или габаритных огней.

Зачастую можно встретить их позади автомобиля, причем выбор установки обширен:

  • под бампером машины;
  • позади авто прямо под спойлером;
  • под задними фонарями или на днище машины.

Лазерные фонари тем хороши, что они заметны для едущих позади машин в любую погоду. Стоит остановиться и приборы оставляют ярко-красную полосу, которая пробивается сквозь мглу и отлично заметна сквозь дождь, тем самым говоря водителям едущих сзади машин о том, что тоже стоит притормозить и соблюсти дистанцию.

Устройство имеет достаточно маленький размер, а потому почти незаметен, чтобы волноваться о том, насколько гармонично прибор будет смотреться на машине.

Принцип работы

Данное устройство берет за основу работу обычной противотуманки. Главной задачей такой фары является то, что на нее не опадают осадки, потому что оптика находится в неудобном положении – ниже линии тумана.

Принцип работы лазерных фар точно такой же: они, можно сказать, учитывают расположение изморози. Свет ложится прямо на дорогу красной полоской, сигнализируя для остальных водителей. Несмотря на то, что в качестве света выступают светодиоды, благодаря которым работает лазер, фары являются не источником освещения, а элементом энергообеспечения.

Неважно какова фара, внутри нее атомы активного вещества потребляют некоторое количество энергии, преобразовывая его в фотоны. Например, устройство лампы накаливания имеет вольфрамовую нить, которая при нагреве испускает свет. Этот принцип модифицировался и преобразился. Лазерные фонари могут обеспечить такую мощность, которая в несколько раз превысит мощность базовых ксеноновых ламп (автор видео — Techno Drive).

Преимущества и недостатки использования

  1. Если сравнивать с обычным устройством, затраты электроэнергии будут одинаковыми, однако яркость у лазерной лампы будет значительно больше.
  2. Прототип лазерных фонарей для модели BMW производят интенсивность свечения в 1,7–1,8 больше, учитывая то, что мощность является на 50% ниже, чем у обычных устройств.
  3. Данная оптика создается при помощи высоких технологий, а потому ее «зрительность» не только четче, но и дальше, по сравнению с ксеноновыми фарами.
  4. В составе оптики находятся микроконтроллеры, которые ограничивают направленность пучка света. Этот механизм защищает остальных водителей от помех.

Несмотря на то, что плюсов очень много, есть и минусы, как и в любом техническом оборудовании. Очевидный недостаток – цена. Чтобы позволить себе такую оптику нужно хорошенько зарабатывать. Кроме того, не каждая машина действительно нуждается в таких «прибамбасах». Другим недостатком является то, что сделать своими руками такое устройство практически невозможно.

Производители

Эти устройства выпускают непосредственно производители автомобилей. Как было сказано выше – например, компания BMW и Audi. Пока еще установка является операционным решением, так как в массовых моделях машин она редко присутствует. В качестве производителя выступают также разработчики светодиодной техники, в том числе и компания Philips.

Как самостоятельно сделать лазерные фары?

Чуть выше было сказано, что изготовить такую высококачественную оптику практически невозможно, однако надежда умирает последней. В качестве устройства можно использовать частичное внедрение диодов в автомобильную оптику. Это даст кое-какой результат.

Некоторые автолюбители выдвигают свои собственные техники, где в качестве изготовления устройства используют диод из привода DVD-RW проигрывателя. В этом случае прибор устанавливается в нишу противотуманки или стоп-сигнального огня. После конструкция сваривается, благодаря чему происходит корректировка луча благодаря трафарету, вырезанному из картона. Перед началом этой кропотливой работы необходимо определиться с характеристиками фонарей.

Заключение

В заключение можно сказать, что хоть приобрести их в настоящее время проблематично, а выполнить лазерные фары своими руками затруднительно, не стоит пренебрегать последним пунктом. Доработка фар также снизит опасность езды в ночное и туманное время.

Лазерная фара для авто – это отличное решение. Несмотря на то, что не все водители знают о таком нововведении и могут быть удивлены. В любом случае это убережет машину от столкновения.
Обязательно нужно помнить, что угол наклона цилиндра должен быть тщательно отрегулирован. В противном случае при наезде на возвышенность световая полоска попадет точно на ветровое стекло позади идущего автомобиля.

Фотогалерея

Видео «CES 2015 BMW Audi Laser Headlights»

В данном ролике от автора Epicroads можно увидеть презентацию светооптики, показанную на примере автомобиля марки BMW.

Противотуманные лазерные фары для авто принцип работы и изготовление своими руками

Спецификация

Посылка пришла в малом пузырчатом пакете за 16 дней. Весь комплект был в наличии и в абсолютной целостности. На самом устройстве — никаких опознавательных знаков, типичный ноунейм.

В комплекте: крепеж, двусторонний вспененный скотч и сам лазер.

представляет собой сопливый металлический держатель с отверстиями для монтажа на шурупы. Основа крепежа может быть также использована при креплении на

. Благодаря двум зажимным шурупам, есть возможность менять угол наклона лазера. Сам

в корпусе черного цвета и представляет собой цилиндрическую конструкцию.

В теле корпуса имеются 2 отверстия для крепления на держатель.

В передней части имеется линза, преломляющая луч лазера из точки в полосу.

Корпус можно раскрутить, но лицезреть внутренности не получиться: внутри все залито термоклеем. Читай — прибор одноразовый.

С обратной стороны — питающий провод. Провод двужильный, совсем хлипенький. К слову, такое исполнение, совсем не ассоциируется с наружной установкой, тем более в области номерного знака автомобиля. Провод не оснащен никакой фишкой.

Питание лазера происходит посредством такой платы

которая прячется в пластиковом боксе. Данный бокс также не отличается влагозащищенностью.

Подключаем лазер к питанию. Всё работает. В зависимости от отдаленности источника питания, ширина и длина лазерной полоски будет разной. В общем, устройство работает по принципу лазерного уровня.

, но заниматься такой масштабной переделкой не стал… Таким образом остался лишь один вариант инсталляции лазера — в ПТФ

Установка на автомобиль

Установка заняла 0,5 работочаса. Процесс установки подробно описывать не считаю нужным и сразу выкладываю результат работы.

Без допилинга также не обошлось

: угол наклона лазерной полоски можно регулировать покрутив колпачок линзы. От вибрации в машине линза сбивается. Чтобы этого избежать я зафиксировал колпачок каплей гермета.

Преимущества

Теперь давайте поговорим о том, что дают лазерные фары владельцу автомобиля, решившему их установить. Опыт говорит о том, что установка подобного гаджета имеет следующие преимущества:

  • многократное увеличение безопасности движения на дороге во время тумана, дождя или снегопада;

Прочерчивая светящуюся линию, приспособление создает своеобразный барьер, пересекать который большинство водителей не решатся

  • эффектный внешний вид автомобиля;
  • машина становится более заметной для других водителей, едущих сзади;
  • низкая стоимость устройства;
  • простота установки;
  • очень маленькие затраты электроэнергии при работе устройства.

Впечатления от использования

сигнальная полоса практически не заметна. Даже не получилось сделать достойную фотографию. С другой стороны, наилучшая видимость Вашего автомобиля именно в такую погоду. Так что необходимость в сабже, вроде, отпадает.

В тёмное время суток при умеренном освещении прибор виден в виде поперечной движению полосы на дороге (штатный ПТФ пришлось залепить, засвечивал фотографии). Данная полоса заметна лишь при достаточном приближении к машине — с 7-10 метров.

Для создания условий полной темноты пришлось выехать за город. В таком случае лазерная полоса отчетливо видна при достаточной отдаленности от источника — около 70 метров.

При установке внутри салона обнаружился один недостаток: лазер едва заметно отражается на внутренней поверхности стекла.

В условиях туманной или дождливой погоды стоп сигнал испытать пока не удалось: в столице стоят прекрасные погоды и ненастья не ожидается. При изменении метеоусловий сразу зафиксю и выложу фактуру. По роликам из сети можно сделать вывод, что лазер проявляется помимо стоп-линии на дороге еще и засветом спектра свечения. Следующие за вами водители видят ярко-красный световой треугольник. Как итог — привлеченное внимание и повышенная осторожность.

Единственным нюансом при использовании такого прибора может стать реакция водителей на необычное светопреставление… Я надеюсь, что всё-таки видавшие виды драйверы воспримут такой стоп-сигнал должным образом.

Характеристики

Ниже мы рассмотрим технические и эксплуатационные характеристики таких лазеров:

  • корпус изготовлен из алюминиевого сплава;
  • масса около 70 граммов;
  • в комплектацию входит излучатель, элементы крепления, схема установки;
  • цвет лазера – красный;
  • длина волны – 650 нм;
  • напряжение от 16 до 19 В;
  • устройство можно эксплуатировать при температурах от -30 до 60 о C;
  • водонепроницаемый корпус;
  • противоударные характеристики;
  • стойкость к появлению коррозии.

Заключение

Лазерные противотуманки в задней части автомобиля ощутимо снижают опасность аварии при движении в тумане или при дожде. Существует вероятность, что водитель сзади раньше не видел подобного эффекта и будет приведён в замешательство, однако широкая популярность лазеров делает такую возможность всё меньшей.

Не следует покупать изделия от производителей с неизвестной репутацией, так как есть большая вероятность приобрести продукт невысокого качества, который не прослужит долго или не обеспечит желаемой стабильности работы.

Как сделать фары — изготовление в домашних условиях своими руками. 125 фото и видео изготовления фар головного света

Каждый автовладелец понимает, как сложно ехать в плохую погоду. Если регулярно приходится находиться за рулем, делает все, чтобы обезопасить себя различным образом от неприятных моментов на дороге.

Именно по этой причине как сделать фару своими руками – это вопрос, который появляется в запросах поисковиков особенно часто в сезон дождей, снега, поскольку именно установка на машине противотуманных фар дает возможность обеспечить нормальную видимость на дороге.

Важный атрибут

Основное предназначение противотуманных фар заключается в улучшении видимости ситуации на дороге в случае непогоды, поэтому как делать противотуманные фары должен знать каждый автовладелец.

Их использование значительно повышает показатель безопасности не только пассажиров того автомобиля, в котором они установлены, но и всех остальных участников движения.

В случае плохих погодных условий простые фары обычно совсем бесполезны, поскольку от малейших капель воды световой луч сразу же отражается, как следствие появляется ощущение, словно машина в данный момент времени находится в своеобразном пятне света, мешающем водителю в принципе видеть, куда он направляет транспортное средство.

Благодаря использованию противотуманных моделей фар удается рассеять свет прямо перед машиной, которая движется по трассе. Так получается благодаря тому, что луч выходит достаточно плотный.

Если вы ранее делали регулировку фар, наверняка замечали, что такие фары чаще всего излучают свет желтого/белого света, могут быть установлены как спереди машины, так и соответственно сзади.

На процесс выполнения регулировки влияют условия окружающей среды, но сделать ее достаточно просто без специализированных навыков.

Важный момент

В некоторых машинах производители намеренно пытаются сэкономить различным образом на проведённой электрике и часто встречается такая ситуация, когда свет, который в теории должен быть максимально ярким, никак не может чисто технически проявить себя полноценно по причине того, что не получает достаточное количество энергии.

Если говорить о плохих погодных условиях, то вопрос как сделать крепление фар чаще всего появляется в том случае, когда установленные производителем фары элементарно не в состоянии справиться с непогодой в силу маленького числа диодов.

Если у вас есть сомнения относительно целесообразности данной покупки и ее регулировки, то важно иметь в виду, что абсолютно любые противотуманные фары используются не только в случае плохих погодных условий.

Лазерные фары: что это и как это работает?

Еще недавно слово “ксенон” вызывало восхищение и уважение окружающих, а биксенон и подавно. Казалось бы, все уже придумано и развиваться автомобильной оптике больше некуда, однако создатели лазерных фар так не считают.

Светодиодные фары как, впрочем, и любые другие революционные для своего времени фары, до появления лазерных фар считались наиболее эффективным источником освещения, который по сей день активно используют автопроизводители в своих автомобилях. Кстати серийный выпуск светодиодных фар могут сегодня позволить себе далеко не все автогиганты, как правило, такими фарами оснащаются автомобили премиум-сегмента.

С лазерными фарами все еще более сложно и запутано, эти фары являются достижением высоких технологий, а для их создания необходимы особые условия и множество различной электроники, которая собственно и создает лазерный луч. В данной области активно работают ведущие производители автомобильной светооптики такие как: Osram, Philips, Valeo, Bosch и Hella.

Кроме ведущих производителей источников освещения лазерными фарами очень заинтересованы автопроизводители. Так в 2011 году лазерные фары были представлены компанией BMW, которая продемонстрировала собственные достижения в этой области на своем концепте под кодовым названием i8. Тот, кто следит за событиями в BMW помнит, как через несколько лет концепт превратился в полноценный серийный суперкар.

Лазерные фары BMW i8 видео

Спустя еще несколько лет такие фары стали появляться на других моделях “БМВ”. Лазерный модуль BMW был разработан инженерами компании Osram. Несмотря на дороговизну самой технологии, а также стоимость комплектующих и разработок, лазерные фары получили одобрение руководства, которое даже не смутил тот факт, что наличие лазерных фар существенно скажется на итоговой стоимости всего автомобиля. Более важным для разработчиков и руководителей проектов было первенство в данной области, а также то преимущество которое получит покупатель после покупки их детища.

Второй автогигант Audi — не менее активно работает в “лазерном направлении”. Впервые лазерные фары получили Audi R18 E-Tron Quattro, а также концепт Audi Sport Quattro Laserlight. Характерным отличием лазерных фар производства “Ауди” является то, что активация лазерных модулей происходит на скорости 60 км/час и выше. До этой отметки дорогу освещают “обычные” светодиодные фары.

Лазерная фара производства Audi состоит из четырех мощных лазерных диодов, их диаметр тела свечения равен – 300 микромет­рам. Эти диоды способны генерировать световой луч синего цвета с длиной волны порядка 450 нм. Благодаря специальному флуоресцентному преобразователю синее свечение превращается в белое (цветовая температура 5500 К). Такой свет по мнению производителей наиболее приятен для глаз и практически не вызывает усталости. Длина самого светового луча составляет порядка 500 метров.

В отличие от привычных нам источников света (лампы накаливания, газоразрядные лампы, светодиоды) лазерные фары обладают множеством “плюсов”. Все начинается с того, что лазерное излучение монохромно и когерентно, другими словами волны постоянно одинаковой длины при постоянной разности фаз.

Перечислим плюсы лазерных фар

  • Это позволяет формировать пучок света, который очень близок по своей сути к параллельному, (дает возможность освещать конкретную зону).

  • Лазерный луч в десять сильнее по сравнению с галогенками, а также ксеноном и светодиодами. Протяженность лазерного луча достигает отметки в 600 метров, при том, что обычный дальний свет может похвастаться только 200-300 мет­рами (а ближний и того хуже всего 60–85 метров).
  • Лазерные фары не слепит так как ксенон, поскольку луч света направлен строго в ту точку, которая должна освежаться. В случае попадания в область освещения живого существа, например, человека часть диодов тут же отключится и подсветит все кроме той области в которой находится живой объект.
  • Фары лазерные имеют на 30% меньшее энергопотребление нежели классические аналоги.
  • Компактность еще один “плюс” в пользу лазерных фар, их по праву можно смело назвать самыми компактными из всех сущест­вующих. Площадь светоизлучения лазерного диода в сто раз меньше по сравнению с обычным светодиодом, в этой связи при одинаковой светоотдаче лазерная фара требует отражателя размером всего 30 мм в диаметре (для сравнения у ксенона – 70 мм, у галогенок вообще — 120 мм). Такие способности лазерных фар позволили инженерам существенно уменьшить размер фар, не потеряв при этом а наоборот прибавив эффективности освещения.

Несколько слов о том, как это работает

Работать лазерный головной свет будет в тесном взаимодействии с компьютером, который руководствуясь данными с датчиков будет следить за тем, чтобы встречные автомобили и пешеходы не ослеплялись. Каждая лазерная фара содержит три диода излучающих световой луч мощностью около 1 Вт. Лучи посредством системы зеркал перенаправляются на флуоресцентный элемент после поглощения энергии последним, происходит выделение белого свечения, который формируется в световой луч.

В процессе разработки лазерных фар возникла еще одна новая технология под названием Dynamic Light Spot (в перевод с анг. — динамическое точечное освещение). Данная разработка позволяет обнаруживать пешеходов, а также другое препятствие на пути автомобиля посредством инфракрасной камеры. После того как система обнаружит преграду она автоматически подсвечивается более интенсивным светом, для того чтобы водитель мог обратить на нее внимание и безопасно его преодолеть. Что характерно, подсказка для водителя появляется с некоторым опережением, то есть до того, как объект будет подсвечен лучами ближнего света. Это необходимо для того чтобы обезопасить водителя и дать ему возможность подготовиться к выполнению тех или иных маневров и действий.

Лазерные фары Audi видео

ФараИнфо

Принципы работы лазера

Принципы работа лазера

В В лазерах фотоны взаимодействуют с атомами тремя способами:

  • Поглощение излучения
  • Спонтанный выброс
  • Стимулированный выброс

Поглощение излучения

Поглощение из излучение - это процесс, при котором электроны в земле государство поглощает энергию от фотонов, чтобы перейти на более высокий энергетический уровень.

электроны вращающиеся очень близко к ядру, имеют более низкую энергию уровень или более низкое энергетическое состояние, в то время как электроны вращаются по орбите дальше от ядра находятся на более высоком энергетическом уровне. Электронам на более низком энергетическом уровне нужна дополнительная энергия. прыгнуть на более высокий энергетический уровень. Эта дополнительная энергия обеспечивается от различных источников энергии, таких как тепло, электрическая поле или свет.

Пусть Рассмотрим два уровня энергии (E 1 и E 2 ) электронов. E 1 - основное состояние или ниже энергетическое состояние электронов и E 2 - возбужденное состояние или более высокое энергетическое состояние электронов. Электроны в основное состояние называется электронами с более низкой энергией или основным состояние электронов, тогда как электроны в возбужденном состоянии называется электронами более высокой энергии или возбужденными электронами.

В в общем, электроны в состоянии с более низкой энергией не могут прыгать в более высокое энергетическое состояние. Им нужно достаточно энергии в порядок перехода в более высокое энергетическое состояние.

Когда фотонов или световой энергии, равной разности энергий два энергетических уровня (E 2 - E 1 ) на атоме, электроны в основном состоянии получают достаточную энергию и прыгают из основного состояния (E 1 ) в возбужденное состояние (E 2 ).

поглощение излучения или света возникает только в том случае, если энергия падающего фотон точно соответствует разнице энергий двух уровни (E 2 - E 1 ).

Спонтанный выброс

Спонтанный выброс это процесс, посредством которого электроны в возбужденном состоянии возвращаются в основное состояние, испуская фотоны.

электроны в возбужденном состоянии может находиться лишь на короткое время. В время, до которого возбужденный электрон может оставаться на более высокой энергии состояние (E 2 ) известно как время жизни возбужденного электроны. Время жизни электронов в возбужденном состоянии 10 -8 второй.

Таким образом, после короткого времени жизни возбужденных электронов они возвращаются в более низкое энергетическое состояние или основное состояние, высвобождая энергию в виде фотонов.

В спонтанный излучения электроны движутся естественным или самопроизвольным образом из одно состояние (состояние с более высокой энергией) в другое состояние (с более низкой энергией состояние), поэтому испускание фотонов также происходит естественным образом. Следовательно, мы не можем контролировать, когда возбужденный электрон теряет энергию в виде света.

фотоны, испускаемые в процессе спонтанного излучения, составляют обычный некогерентный свет.Некогерентный свет - это луч фотоны с частыми и случайными изменениями фазы между их. Другими словами, фотоны, испускаемые в спонтанном выбросы не протекают точно в одном направлении падающие фотоны.

Стимулированный выброс

Стимулированный выброс это процесс взаимодействия падающего фотона с возбужденный электрон и заставляет его вернуться в основное состояние.

В стимулированный излучения, световая энергия подается непосредственно к возбужденному электрон вместо передачи световой энергии в основное состояние электроны.

В отличие от спонтанное излучение, вынужденное излучение не является естественный процесс это искусственный процесс.

В спонтанный эмиссии, электроны в возбужденном состоянии останутся там пока не закончится его жизнь.По завершении своей жизни они возвращаются в основное состояние, высвобождая энергию в форма света.

Однако при вынужденном излучении электроны в возбужденном состоянии не нужно ждать завершения их жизни. Альтернатива используется для принудительного возврата возбужденного электрона в основное состояние до завершения их срока службы.Этот техника известна как вынужденное излучение.

Когда инцидент фотон взаимодействует с возбужденным электроном, он заставляет возбужденный электрон, чтобы вернуться в основное состояние. Это взволновало электрон выделяет энергию в виде света при падении на основное состояние.

В стимулированное излучение, испускаются два фотона (один дополнительный фотон испускается), один из-за падающего фотона а другой - за счет выделения энергии возбужденных электрон.Таким образом испускаются два фотона.

стимулированный процесс эмиссии очень быстрый по сравнению со спонтанным эмиссионный процесс.

Все испускаемые фотоны в вынужденном излучении имеют одинаковые энергии, той же частоты и синфазны. Поэтому все фотоны в вынужденном излучении перемещаются в том же направление.

количество фотонов, испускаемых в стимулированном излучении, зависит от числа электронов на более высоком уровне энергии или возбужденное состояние и интенсивность падающего света.

Это можно записать как:

Количество выпущенных фотоны α Количество электронов в возбужденном состоянии + падающий свет интенсивность.

.

Битва фар: галоген, ксенон, светодиоды, лазер и комплекты для модернизации В наше время. Более того, исследователи постоянно работают над идеей «налобного фонаря», пытаясь найти новые прорывы, которые, очевидно, сделали бы их продукты лучше, чем у конкурентов. Лазерные фары являются примером, но прежде чем обсуждать их, мы должны рассмотреть более распространенные системы, доступные для более широкого использования.

Сегодня мы не будем говорить об истории фар, потому что мы это уже сделали, а вместо этого попытаемся сосредоточиться на четырех основных конфигурациях фар на сегодняшний день и посмотреть, что они делают. Таким образом, мы попытаемся обсудить преимущества и недостатки каждого из них, хотя люди в целом считают, и иногда это правда, что новейшее также является лучшим. Некоторые из вас согласятся с нашими утверждениями, другие - нет, но в любом случае у каждого из четырех типов фар есть свои плюсы и минусы.Итак, давайте возьмем по одному и посмотрим, о чем идет речь. ГАЛОГЕННЫЕ ФАРЫ
Галогенные фары в настоящее время являются самыми популярными в автомобильном мире, и, если вам интересно, почему это происходит, в основном из-за их основного преимущества

: они просты и экономичны. Обычно срок службы галогенной лампы составляет около 1000 часов при нормальных условиях, в то время как затраты на замену обычно очень низки по сравнению с другими типами, указанными ниже (около 30 долларов за приличный комплект).Однако галогенные лампы становятся вторым вариантом для все большего числа автомобильных компаний по всему миру. Причина? Галоген - не совсем синоним эффективности, и, чтобы лучше понять, почему, мы объясним, как работает такая лампочка.

Прежде всего, он сделан из стеклянной оболочки, способной противостоять очень высоким температурам, плюс газ, обычно комбинация аргона и азота, а также вольфрамовая нить. Для создания света вольфрамовая нить накаливания получает электричество от автомобильного аккумулятора и нагревается примерно до 2500 градусов по Цельсию, таким образом, начинает светиться (процесс накаливания).

Когда галогенная лампа подходит к концу срока службы, это обычно происходит из-за того, что вольфрам в нити накала испаряется и покидает нить, оседая на стекле и вызывая разрыв нити в какой-то момент и выходящую из строя.

Но это не главная проблема. Самая большая проблема заключается в том, что, генерируя излучаемый свет, лампа также выделяет большое количество тепла, которое в основном представляет собой потерянную энергию.

Другой серьезной проблемой галогенных ламп является их реакция на различные вещества. Например, при замене неисправной лампочки обязательно не прикасаться к стеклу запасной! Жир с ваших пальцев будет прилипать к кварцевому стеклу, заставляя его нагреваться неравномерно и резко сокращая срок службы лампы. Если вы прикоснулись к нему, попробуйте протереть его чистой тканью, смоченной в спирте.

Тем не менее, галогенные лампы обладают рядом преимуществ, которые могут сделать их выбором номер один для большинства автопроизводителей: они создают приличное освещение за наименьшие деньги; они бывают разных размеров, что в основном означает, что такие лампочки можно устанавливать на большинство моделей автомобилей; они регулируются по яркости, что позволяет автопроизводителям выпускать несколько версий в зависимости от типа и размеров кузова.

Коротко о достоинствах и недостатках галогенных фар:

ПРЕИМУЩЕСТВА:

• простая замена
• простая конструкция
• разные габариты
• рентабельный

НЕДОСТАТКИ:

• потери энергии
• требуется особый уход СКРЫТЫЕ ФАРЫ (КСЕНОНОВЫЕ ФАРЫ)
Ксеноновые фары, официально известные как разрядные фары высокой интенсивности (HID), обычно считаются более эффективным решением, в основном из-за цветовой температуры

и количества свет, который они производят.Первые ксеноновые фары появились на BMW 7 серии в 1991 году и постепенно стали выбором номер один для нескольких автомобильных компаний, которые, однако, избегали предлагать их в качестве стандартного оборудования.

HID фары работают так же, как ваша неоновая лампа в подвале. У вас есть закрытая трубка, заполненная газами, электроды на каждом конце и электрический ток, проходящий через нее. В автомобилях HID-лампы используют прозрачный кварцевый корпус, вольфрамовые электроды и смесь газов, которая стимулируется высоковольтным электрическим током, проходящим между двумя электродами.

Несмотря на их часто используемое название, HID фактически используют смесь галогенидов металлов и используют ксенон только во время запуска. Это потому, что одна из основных проблем с HID лампами - это время, необходимое для того, чтобы газы внутри достигли своей рабочей температуры и обеспечили яркий свет.

Процесс зажигания HID ламп происходит в три этапа: сначала идет фаза зажигания, когда импульс высокого напряжения вызывает искру, которая ионизирует газ ксенон и создает туннель тока между электродами, затем температура в лампе быстро повышается. испарение солей металлов, что снижает сопротивление между двумя электродами; В конце концов, балласт переключается на непрерывный режим работы, обеспечивая лампу постоянным количеством энергии, так что электрическая дуга не мерцает.

Плюсы? Во-первых, ксеноновые фары намного эффективнее по количеству излучаемого света по сравнению с галогенными. Конечно, это можно легко считать серьезным препятствием, особенно с точки зрения входящего трафика, если угол освещения не настроен должным образом (в основном, когда комплекты вторичного рынка установлены неправильно или используются корпуса фар, которые не были разработаны для HID).

Согласно официальной статистике, ксеноновая лампа дает световой поток 3000 люмен и 90 мкд / м2, а галогенная лампа дает 1400 люмен и 30 мкд / м2.

Конечно, ксеноновые лампы постепенно стали доступны в различных размерах и версиях, особенно для использования в различных типах автомобилей.

Еще один большой плюс заключается в том, что ксеноновые фары имеют довольно долгий срок службы, превышающий срок службы галогенных ламп: по оценкам, срок службы составляет около 2000 часов в нормальных условиях.

Эффективность может быть еще одним преимуществом при выборе HID, вредного для галогенных ламп. Они действительно потребляют больше энергии, чтобы начать действовать, но после достижения рабочей температуры они фактически потребляют меньше энергии, чем стандартные лампы.Это означает, что нагрузка на генератор переменного тока будет немного меньше, что не потребует большего крутящего момента двигателя для поддержания спроса на электроэнергию. Тем не менее, вы почти не заметите разницы в расходе топлива (может быть, около одной жидкой унции в час), но неплохо знать, если вы «зелень».

Неудачи? Что ж, очевидно, что они будут стоить больше, чем галогенные лампы (включая техническое обслуживание), и будут более сложными, поскольку для них требуется устройство, называемое балластом, которое по сути представляет собой конденсатор, который создает и регулирует высокое напряжение, необходимое для работы HID.

Давайте не будем забывать, что этим фарам требуется несколько секунд, чтобы достичь полной яркости, поэтому они не так хороши, как отдельные дальние лучи. В некоторых автомобилях используются HID-лампы ближнего света и отдельные стандартные лампы для дальнего света. В моделях более высокого класса один и тот же блок HID работает в обоих направлениях (ошибочно назван биксеноном) за счет использования механической шторки внутри отражателя для соответствующего изменения направления луча.

Некоторые ксеноновые фары также могут оказать вредное воздействие на наше здоровье, поскольку некоторые версии могут содержать токсичные вещества, например металлическую ртуть.Некоторые страны ввели специальные правила, запрещающие использование таких веществ, но, конечно, это приведет только к увеличению затрат на производство и ремонт.

В конечном счете, количество яркого света, создаваемого фарами, может быть чрезвычайно тревожным для других водителей на дороге, особенно для прибывающих транспортных средств, таким образом увеличивая количество аварий и смертельных случаев, вызванных другими причинами, помимо скорости и технических проблем.

Итак, рассмотрим плюсы и минусы ксеноновых фар:

ПРЕИМУЩЕСТВА:

• более длительный срок службы, чем у галогенных фар
• более эффективны, чем галогены, поскольку потребляют меньше энергии и излучают больше света
• лучшая видимость для водителя

НЕДОСТАТКИ:

• слишком много бликов и, следовательно, потенциальные проблемы для входящего трафика
• высокие затраты
• более сложная система, чем галогенные лампы
• возможно использование возможных вредных материалов
• им требуется несколько секунд для достижения полной яркости. СВЕТОДИОДНЫЕ ФАРЫ
Автомобильная промышленность сильно изменилась, это точно.Наряду с этим, фары вышли на новый уровень, и после того, как автопроизводители внимательно проанализировали, как галогенные или HID-фары влияют на их модели, они обратились к другому варианту: светодиодам. По крайней мере, на бумаге светодиоды кажутся решением для массового производства автомобилей, но есть

, а также несколько неудач, которые могут изменить мировоззрение в отношении этого типа технологий.

Принцип работы светодиода довольно сложно объяснить, но, если коротко, они основаны на движении отрицательных электронов напротив положительных «дырок» в полупроводнике.Когда свободный электрон падает в дыру, расположенную на более низком энергетическом уровне, он теряет свою энергию, которая выделяется в виде фотона (мельчайшая доля света) в процессе, называемом электролюминесценцией.

Умножьте этот процесс на тысячу раз в секунду, и вы получите непрерывный яркий свет, излучаемый чем-то шириной около 2 мм - светоизлучающим диодом (LED).

Самым важным аспектом светодиодных фар является то, что для их работы требуется очень низкая мощность по сравнению с классическими галогенными лампами.Например, светодиоды используются в моделях Toyota Prius и в паре других гибридов, в которых электричество играет ключевую роль - не обязательно для фар. Первые серийные экземпляры были найдены на Audi R8 2004 года выпуска.

Вообще говоря, светодиодные фары располагаются между галогенными и HID лампами относительно их люминесценции, но они дают много сфокусированных лучей, и с ними также можно играть для создания различных форм.

Кроме того, благодаря своему небольшому размеру светодиоды позволяют производить большие манипуляции, при этом производители могут создавать всевозможные формы и сборки, которые идеально соответствуют их моделям, поэтому больше никаких уродливых купольных отражателей.

Однако необходимо прояснить ряд вопросов. Например, хотя светодиоды не излучают тепло при включении, как, например, галогенные фары, они создают определенное количество тепла в нижней части излучателя (в основном, на микросхеме) при прохождении электричества, что создает потенциальный риск. для соседних узлов и соединительных кабелей. Причина, по которой светодиодным фарам нужны системы охлаждения, такие как радиаторы или вентиляторы, чтобы они не плавились.

Да, и давайте не будем забывать, что эти системы охлаждения расположены в моторном отсеке, не такое уж и крутое место для какой-то другой системы, чтобы поддерживать приличную температуру. Причина, по которой светодиодные фары сложнее спроектировать и внедрить в автомобиль, поэтому они дороже, чем HID.

Почему в светодиодных дневных ходовых огнях или светодиодных задних фонарях не используются радиаторы? Просто потому, что никто не полагается на них, чтобы ориентироваться в темноте. Таким образом, они не должны быть такими мощными, как фары, а это означает, что ток, проходящий через чипы, не будет достаточным, чтобы создать такую ​​большую проблему с нагревом.

Чтобы обернуть его светодиодными фарами:

ПРЕИМУЩЕСТВА:

• маленький размер, позволяет легко манипулировать различными формами
• очень низкое потребление энергии
• ярче, чем галогенные фары, но при этом обеспечивает более теплый свет, чем HID

НЕДОСТАТКИ:

• высокие производственные затраты
• высокая температура создается вокруг соседних узлов
• сложнее проектировать и справляться с и без того высокими температурами моторного отсека. ЛАЗЕРНЫЕ ФАРЫ
BMW и Audi прилагают все усилия, чтобы сделать лазерные фары головными, при этом новая технология обещает быть в 1000 раз лучше, чем светодиодные фары, и при этом гораздо более компактная форма.Возможно, вы знаете, что лазеры - довольно опасная вещь для игры, и они освещают только зону размером с монету. Итак, как же лазерные фары могут быть реализованы на автомобилях?

Как и в примере с ксеноном, приведенном выше, новая технология здесь использует лазеры только для части процесса создания света. У вас не будет двух наборов мощных лазеров с линзами перед ними, сжигающих все, что находится в поле зрения при использовании дальнего света.

Как объяснила BMW, в их системе используются три синих лазера, расположенных на задней части фары, они стреляют по крошечным зеркалам, которые фокусируют свою энергию на крошечной линзе, содержащей желтый фосфорный газ.

Это вещество любит создавать очень яркий белый свет при контакте с лазерными лучами, и этот результирующий свет затем отражается к передней части фары. По сути, вы смотрите на свет, создаваемый фосфором, а не на сам лазер, что делает системную дорогу пригодной для использования.

Что произойдет, если фара будет повреждена или не в фокусе? BMW говорит, что просто отключится автоматически.

Свет, создаваемый в этом процессе, может быть в 1000 раз ярче, чем светодиоды, при использовании примерно двух третей (или даже половины) мощности.А благодаря фосфору цветовая температура света (5 500–6 000 К) довольно близка к естественному дневному свету (около 6 500 К).

Будучи намного более мощными, чем светодиодные, лазерные фары могут освещать вдвое большее расстояние, и они достаточно малы, чтобы обеспечить большую гибкость стиля / упаковки.

Обратной стороной является то, что BMW заявила, что их технология сначала будет работать только с дальним светом, и, как вы могли подумать, это имеет свою цену.Эти 6 высокотехнологичных лазеров на каждую фару (всего 12) обойдутся вам примерно в 10 000 долларов (7800 евро). Цена, которая также должна включать в себя технологии автоматического затемнения, потому что ни один встречный водитель не хотел бы быть ослепленным этими крошечными солнцами с расстояния 600 м (1968 футов).

Лазерная технология Audi работает очень похоже, используя вместо этого 4 лазера на каждую фару, так что резюмируя то, что мы знаем о лазерных фарах:

ПРЕИМУЩЕСТВА:

• очень энергоэффективный
• малая упаковка
• В 1000 раз ярче, чем светодиодные фары с удвоенной дальностью действия

НЕДОСТАТКИ :

• чрезвычайно дорого
• в настоящее время они не могут использоваться как для ближнего, так и для дальнего света, требуется обычная светодиодная или HID-система для работы в тандеме
• они по-прежнему нуждаются в охлаждении, так как выделяют гораздо больше тепла, чем светодиодные системы. КОМПЛЕКТЫ ДЛЯ ПЕРЕОБОРУДОВАНИЯ НА РЫНКЕ
Некоторые из вас могут управлять старыми автомобилями, которые, очевидно, не оснащены последними достижениями в области автомобильных технологий, включая современные фары.Поскольку не каждый может позволить себе обновление до более новой машины, рынок послепродажного обслуживания с радостью предоставил им комплекты для переоборудования.

Можно утверждать, что в цивилизованном мире по поводу фар вторичного рынка принято считать, что ими обычно пользуются люди, чья единственная цель в жизни - сделать жизнь других участников дорог невыносимой. Это может быть правдой для некоторых, если не большинства, фар вторичного рынка (HID / Xenon или LED), поэтому они являются незаконными во многих штатах.

Это не означает, что все они плохие, и есть множество вариантов на выбор, если вы хотите сделать свой автомобиль более безопасным, добавив в него более эффективные фары.

Чаще всего встречаются комплекты для преобразования HID / Xenon. Имейте в виду, что если у них нет проекторов, они не только незаконны, но и опасны - для вас и особенно для других участников дорожного движения - поскольку излучаемый ими свет не только такой же яркий, как солнце, но и рассеянный, как семена.

Будьте очень осторожны, если хотите пойти по этому пути, и выбирайте только комплекты, которые включают в себя настоящие лампы, балласт, ремни безопасности и проекторы. Кроме того, устанавливайте их только через специалиста и только в том случае, если они являются законными в вашем регионе - не все из них, даже если они поступают от уважаемого производителя.

Некоторые комплекты просто подключаются и работают по принципу «включай и работай», но большинство из них требует значительных изменений в ваших фарах, и было бы более чем предпочтительно, чтобы ваш автомобиль уже был оснащен системой омывания / очистки фар. Любая примесь, застрявшая на стекле фары, может серьезно нарушить испускание ксенонового света, тем самым подвергая дополнительную безопасность серьезной опасности.

Совсем недавно появилось большое количество комплектов светодиодного освещения для вторичного рынка, которые имеют некоторые преимущества по сравнению как с вашими старыми галогенными лампами, так и с HID / ксенонами.

Во-первых, они экономят энергию, что в будущем, вероятно, также сэкономит вам немного топлива (не так много, заметьте).

Во-вторых, они обычно намного более долговечны, чем любые другие типы фар, даже в форме послепродажного обслуживания, что, несомненно, является плюсом, учитывая, что качественные фары также стоят дороже.

В-третьих, им не нужно так много возиться со стандартным блоком фар, но, тем не менее, их установка должна производиться специалистом, особенно из-за дополнительного тепла, которое они рассеивают при работе.

Никто до сих пор не создал систему лазерных фар для вторичного рынка, которую можно было бы модернизировать на старых автомобилях, но, учитывая скорость, с которой передовые технологии переходят к более дешевым поставщикам послепродажного обслуживания, мы можем получить сюрприз в ближайшие несколько лет.

Все это сказано и сделано, мы должны повторить, что переход на вторичный рынок - это не повод для забавы. Если вы все же решите модернизировать свой драндулет до HID / Xenon или светодиодов, вы должны сначала выяснить, разрешены ли они в вашем регионе. Тогда вам, вероятно, следует проконсультироваться с руководством по эксплуатации вашего автомобиля и посмотреть, позволяет ли его электрическая система установить их без особых хлопот.Если все в порядке, не покупайте самые дешевые комплекты, которые можно найти на eBay, и подбирайте их только со специалистом.

ПРЕИМУЩЕСТВА:

• они стоят намного меньше, чем то, что большинство автопроизводителей запрашивает в качестве опций для новых автомобилей

• значительно улучшают ваше зрение в ночное время по сравнению с вашими дряхлыми галогенными фарами

• вам не нужно купите новую машину, чтобы у вас были фары лучше

НЕДОСТАТКИ:

• они могут быть незаконными в некоторых штатах

• при неправильной установке, низком качестве или отсутствующих частях они становятся совершенно опасными

.

Как работают лазеры? | Кто изобрел лазер?

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 24 сентября 2020 г.

Лазеры - это удивительные мощные световые лучи Достаточно, чтобы взлететь на несколько миль в небо или разрезать куски металла. Хотя они кажутся недавними изобретениями, на самом деле они с нами более полувека: теория была разработана в 1958 году; первый Практический лазер был построен в 1960 году. В то время лазеры были захватывающие примеры передовой науки: секретный агент 007, Джеймс Бонд был почти разрезан пополам лазерным лучом в 1964 году. фильм Goldfinger .Но кроме злодеев Бонда, никто еще не знал, что делать с лазерами; как известно, они были описаны как «решение, ищущее проблему». Сегодня у всех нас дома есть лазеры (в проигрывателях компакт-дисков и DVD), в офисах (в лазерные принтеры), и в магазинах, где мы делаем покупки (в сканеры штрих-кода). Наша одежда вырезана лазером, мы поправляем зрение их, и мы отправляем и получаем электронные письма через Интернет с сигналами что лазеры стреляют по волоконно-оптическим кабелям. Осознаем ли мы это или нет, все мы пользуемся лазерами весь день, но сколько из нас на самом деле понять, что они такое или как работают?

Основная идея лазера проста.Это трубка, которая концентрирует свет снова и снова, пока он появляется действительно мощным лучом. Но как именно это происходит? Что происходит внутри лазера? Рассмотрим подробнее!

Фото: Научный эксперимент по проверке юстировки оптического оборудования. с использованием лазерных лучей, проведенных в Центре наземных боевых действий ВМС США (NSWC). Фото Грега Войтко любезно предоставлено ВМС США.

Что такое лазер?

Лазеры - это больше, чем просто мощные фонарики.Различия между обычным светом и лазерным светом похожа на разницу между рябь в ванне и огромные волны на море. Вы, наверное, заметили, что если двигать руками вперед и назад в в ванне можно делать довольно сильные волны. Если вы продолжаете двигать руками в соответствии с создаваемыми волнами, волны становятся все больше и больше. Представьте, что вы делаете это несколько миллионов раз в открытом океане. Вскоре у вас над головой вздымаются горные волны! Лазер делает нечто подобное со световыми волнами.Он начинается со слабого света и продолжает добавлять все больше и больше энергии, поэтому световые волны становятся все более концентрированными.

Фото: Лазерные лучи гораздо легче следовать точным траекториям, чем обычные световые лучи. как в этом эксперименте по разработке лучших солнечных батарей. Изображение Уоррена Гретца любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL. (Министерство энергетики / Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии).

Если вы хоть раз видели лазер в научной лаборатории, вы заметили сразу два очень важных отличия:

  • Если фонарик излучает "белый" свет (смесь всех цвета, созданные световыми волнами всех разных частот), лазер делает так называемый монохроматический свет (одиночный, очень точная частота и цвет - часто ярко-красный, зеленый или невидимый «цвет», такой как инфракрасный или ультрафиолетовый).
  • Где луч фонарика распространяется через линзу на короткий и достаточно нечеткий конус, лазер излучает гораздо более узкий и плотный луч на гораздо более большее расстояние (мы говорим, что это сильно коллимировано ).

Есть третье важное отличие, которого вы не заметите:

  • Где все световые волны в луче фонарика перемешаны (с гребнями одних лучей, смешанных с впадинами других), волны в лазерном свет точно в ногу: гребень каждой волны выровнен с гребень каждой второй волны.Мы говорим, что лазерный свет - это когерентный . Думайте о луче фонарика как о толпе пассажиров, толкаясь и толкаясь, пробиваясь по перрон железнодорожного вокзала; для сравнения, лазерный луч похож на парад солдат, идущих точно в ногу.

Эти три вещи делают лазеры точными, мощными и невероятно полезными пучками энергии.

Как лазеры излучают свет?

Если вы хотите знать столько подробностей о лазерах, то можете прекратить читать или пропустите страницу ниже к типам лазеров.В этом разделе более подробно рассматриваются те же вопросы, что и в рамке выше. и еще немного «теоретически».

Вы часто читаете в книгах, что "лазер" стоит для усиления света вынужденным излучением. Это сложный и запутанный глоток, но если медленно разобрать его, это на самом деле очень четкое объяснение того, как лазеры делают свои сверхмощные лучи света.

Спонтанное излучение

Начнем с буквы «R» лазера: излучения.Радиационные лазеры не имеют ничего общего с опасными радиоактивность , то, что заставляет счетчики Гейгера щелкать, что атомы выбрасываются, когда они разбиваются вместе или развалится. Лазеры производят электромагнитное излучение, как обычный свет, радиоволны, Рентгеновские лучи и инфракрасные лучи. Хотя он по-прежнему производится атомами, они заставляют ("испускать") его полностью иначе, когда электроны внутри них прыгают вверх и вниз. Мы можем подумайте об электронах в атомах, сидящих на энергетических уровнях, которые немного как ступеньки на лестнице.Обычно электроны находятся на самом нижнем возможный уровень, который называется основным состоянием атома. Если вы стреляете достаточно энергии, чтобы сдвинуть электрон вверх на уровень, на следующую ступеньку «лестницы». Это называется поглощение и в новом состоянии мы говорим атома возбуждало - но оно также нестабильно. Очень быстро возвращается в основное состояние отдавая энергию, которую он поглотил в виде фотона (частицы света). Мы называем этот процесс спонтанным излучением излучение: атом испускает свет (испускает излучение) за счет сам (спонтанно).

Фото: От свечей до лампочек, от светлячков до фонариков - все обычные формы света работают в процессе спонтанного излучения. В свече горение (химическая реакция между кислородом и топливом, в данном случае парафином) возбуждает атомы и делает их нестабильными. Они излучают свет, когда возвращаются в исходное (основное) состояние. Каждый фотон, произведенный спонтанным излучением внутри пламени свечи, отличается от любого другого фотона, поэтому существует смесь разных длин волн (и цветов), создающая «белый» свет.Фотоны выходят в случайных направлениях с волнами, которые не совпадают друг с другом («не в фазе»), поэтому свет свечи намного слабее, чем лазерный свет.

Вынужденное излучение

Обычно в типичной связке атомов больше электроны в их основных состояниях, чем их возбужденные состояния, это одна из причин, почему атомы не излучают свет спонтанно. Но что, если мы возбудим эти атомы - накачаем их энергией - так их электроны находились в возбужденном состоянии. В этом случае «населенность» возбужденных электронов была бы больше, чем "население" в их основных штатах, поэтому было бы много электроны готовы и хотят создавать фотоны света.Мы называем это ситуация инверсия населенности , потому что обычное состояние дела в атомах переставлены (перевернуты). Теперь предположим также что мы могли бы поддерживать наши атомы в этом состоянии на некоторое время в то время как они автоматически не спрыгивают на землю состояние (временно возбужденное состояние, известное как метастабильное состояние ). состояние ). Тогда мы нашли что-то действительно интересное. Если бы мы уволили фотон с нужной энергией через нашу связку атомов, мы заставили бы один из возбужденных электронов спрыгнуть обратно на свой основное состояние, испуская фотон, в который мы стреляли, и фотон вызванный изменением состояния электрона.Потому что мы стимулирование атомов, чтобы получить из них излучение, этот процесс называется стимулированное излучение . Мы получаем два фотона после помещая один фотон, эффективно удваивая наш свет и усиливая это (увеличивая его). Эти два фотона могут стимулировать другие атомы к испускать больше фотонов, поэтому довольно скоро мы получим каскад фотонов - цепная реакция - излучение яркого луча чистого, связного свет лазера. Здесь мы усилили свет с помощью стимулированного испускание излучения - отсюда и название лазера.

Иллюстрация: Как работают лазеры в теории: Слева: Поглощение: энергия огня (зеленый) в атом, и вы можете перевести электрон (синий) из его основного состояния в возбужденное состояние, что обычно означает отталкивание его от ядра (серый ). В центре: спонтанное излучение: возбужденный электрон естественным образом возвращается в свое основное состояние, выделяя квант (пакет энергии) в виде фотона (зеленое движение). Справа: стимулированное излучение: выстрелите фотоном рядом с группой возбужденных атомов, и вы можете запустить каскад идентичных фотонов.Один фотон света запускает многие, поэтому мы имеем здесь усиление света (создание большего количества света) за счет вынужденного излучения (электромагнитного) излучения - ЛАЗЕР !.

Что отличает лазерный свет от других?

Если именно так лазеры делают световыми, зачем они делают одноцветный и когерентный луч? Все сводится к идея, что энергия может существовать только в фиксированных пакетах, каждый из которых называется квант . Это немного похоже на деньги. Вы можете иметь только деньги, кратные базовой единице вашей валюты, которая может быть цент, пенни, рупия или что-то еще.У вас не может быть десятой части цент или двадцатую рупии, но у вас может быть 10 или 20 центов. рупии. То же самое и с энергией, особенно заметно внутри атомов.

Подобно ступенькам лестницы, уровни энергии в атомах находятся в фиксированных местах с промежутками между ними. Вы нигде нельзя ставить ногу на лестницу, только на перекладину; И в точно так же вы можете перемещать электроны в атомах только между фиксированные уровни энергии. Чтобы электрон прыгнул с нижнего на нижний на более высоком уровне вы должны кормить в точном количестве (кванте) энергия, равная разнице между двумя уровнями энергии.когда электроны возвращаются из возбужденного состояния в основное, они выделяют такое же точное количество энергии, которое забирает форма фотона света определенного цвета. Вынужденное излучение в лазерах заставляет электроны производить каскад идентичных фотоны - одинаковые по энергии, частоте, длине волны - и это почему лазерный свет монохроматичен. Произведенные фотоны эквивалентны волнам света, гребни и впадины которых совпадают (другими словами, они «синфазны») - и это то, что делает лазерный свет когерентным.

Виды лазеров

Фото: Лазеры - какими мы их знаем большинство из нас: это лазер и линза, которые сканируют диски внутри проигрывателя компакт-дисков или DVD. Маленький кружок в правом нижнем углу - это полупроводниковый лазерный диод, а большой синий кружок - это линза, которая считывает свет лазера после того, как он отражается от блестящей поверхности диска.

Так как мы можем возбуждать самые разные атомы множеством различных способов мы можем (теоретически) изготавливать множество различных типов лазеров.На практике существует лишь несколько распространенных видов, из которых пять самых известных - твердотельные, газовые, жидкие, полупроводниковые и волокно.

Твердые тела, жидкости и газы являются тремя основными состояниями материи и дают нам три различных типа лазеров. Твердотельные лазеры как те, что я проиллюстрировал выше. Среда - это что-то вроде рубиновый стержень или другой твердый кристаллический материал и обернутая вспышка вокруг него накачивает свои атомы, полные энергии. Чтобы работать эффективно, твердое тело должно быть легировано , процесс, который заменяет некоторые из атомы твердого тела с ионами примесей, что дает ему уровни энергии для получения лазерного света определенного точного частота.Твердотельные лазеры производят мощные лучи, обычно очень короткими импульсами. Газовые лазеры , напротив, производят непрерывные яркие лучи с использованием соединений благородных газов (в так называемые эксимерные лазеры) или диоксид углерода (CO2) в качестве среды, перекачивается электричеством. СО2 лазеры мощные, эффективные и обычно используются в промышленная резка и сварка. Жидкие красители лазеры используют раствор молекул органических красителей в качестве среды, нагнетаемой чем-то как дуговая лампа, лампа-вспышка или другой лазер.Их большое преимущество в том, что их можно использовать для создания более широкого диапазона световых частот, чем твердотельные и газовые лазеры, и они могут даже быть «настроенным» на получение разных частот.

В то время как твердотельные, жидкие и газовые лазеры обычно большие, мощные и дорогие полупроводниковые лазеры дешевые, крошечные устройства, похожие на микросхемы, используемые в проигрывателях компакт-дисков, лазерные принтеры, и сканеры штрих-кода. Они работают как нечто среднее между обычным Светодиод (LED) и традиционный лазер.Как и светодиоды, они загораются, когда электроны и «дырки» (по сути, «пропадают»). электронов ") прыгают и соединяются вместе; как лазер, они генерируют когерентный монохроматический свет. Вот почему они иногда называются лазерными диодами (или диодными лазерами). Вы можете прочитать больше о них в нашей отдельной статье о полупроводниках. лазерные диоды.

Наконец, волоконных лазеров творит чудеса внутри оптических волокон; по сути, легированный оптоволоконный кабель становится усиливающая среда.Они мощные, эффективные, надежные и упростите направление лазерного луча туда, где это необходимо.

Для чего используются лазеры?

«… никто из нас, кто работал над первыми лазерами, не представлял, сколько их применений в конечном итоге может быть… Участвующие в этом люди, движимые в основном любопытством, часто не имеют представления о том, куда приведут их исследования.

Чарльз Таунс, Как случилось с лазером, 1999.

Когда Теодор Мейман разработал первый практический лазер, мало кто понимал, насколько важны эти машины со временем стану. Goldfinger , фильм о Джеймсе Бонде 1964 года, дала соблазнительный взгляд на будущее, в котором промышленные лазеры могли, как по волшебству, прорезать все на своем пути - даже секретных агентов! Позднее в том же году, сообщая о награде лауреата Нобелевской премии по физике пионеру лазеров Чарльзу Таунсу, Нью-Йорк Times предполагает, что «лазерный луч может, например, переносить все радио- и телепрограммы мира плюс несколько сотни тысяч телефонных звонков одновременно.Это использовано в основном для определения дальности и слежения за ракетами ". Более половины столетие спустя подобные приложения - точные инструменты, цифровые общение и защита - остаются одними из наиболее важных применений лазеры.

Фото: каждый раз, когда он печатает документ, лазерный принтер на вашем столе занят стимулируя миллионы атомов! Лазер внутри него используется для очень точного изображения страницы, которую вы хотите напечатать, на большом барабане, который забирает чернила (тонер) и переносит их на бумагу.

Инструменты

Режущий инструмент на основе СО2-лазеров широко применяется. в промышленности: они точны, легко автоматизируются и, в отличие от ножей, не требует заточки. Где куски ткани когда-то разрезали вручную, чтобы делать такие вещи, как джинсы из денима, теперь ткани рубят лазеры с роботизированным наведением. Они быстрее и точнее людей и может разрезать ткань сразу нескольких толщин, что улучшает эффективность и продуктивность. Такая же точность не менее важна в медицине: врачи обычно используют лазеры на теле своих пациентов.для всего: от удаления раковых опухолей и прижигания кровеносных сосудов до исправление проблем со зрением (лазерно-глазная хирургия, исправление отслоение сетчатки и лечение катаракты - все это связано с лазером).

Связь

Лазеры составляют основу всех видов Цифровые технологии 21 века. Каждый раз, когда вы проводите покупки через сканер штрих-кода в продуктовом магазине, вы используете лазер, чтобы преобразовать напечатанный штрих-код в число, которое компьютер может понять.Когда вы смотрите DVD или слушаете компакт-диск, полупроводник лазерный луч отражается от вращающегося диска, преобразуя отпечатанный объединение данных в числа; компьютерный чип преобразует эти числа в фильмы, музыку и звук. Наряду с волоконно-оптическими кабелями, лазеры широко используются в технологии под названием фотоника - с использованием фотоны света для связи, например, для отправки огромных потоков данные туда и обратно через Интернет. Facebook в настоящее время экспериментирует с использованием лазеров (вместо радиоволн), чтобы улучшить связь с космосом. спутники, что может привести к более высокой скорости передачи данных и значительно улучшенный доступ в Интернет в развивающихся странах.

Фото: Будущее за лазерным оружием? Это система лазерного оружия ВМС США (LaWS), который был испытан на борту USS Ponce в 2014 году. Нет никаких дорогостоящих пуль или ракет с таким лазерным оружием, только бесконечный запас сильно направленной энергии. Фото Джона Ф. Уильямса любезно предоставлено ВМС США.

Оборона

Военные уже давно стали одним из крупнейших пользователей этой технологии, в основном, в оружии и ракетах с лазерным наведением. Несмотря на популяризацию в кино и на телевидении, научно-фантастическая идея лазерное оружие, которое может разрезать, убить или ослепить врага, оставалось фантастическим до середины 1980-х гг.В 1981 году The New York Times зашла так далеко, что процитировала одну «военный лазерный эксперт» говорит: «Это просто глупо. больше энергии, чтобы убить одного человека с помощью лазера, чем уничтожить ракета ». Два года спустя лазерное оружие дальнего действия официально стал основой политики президента США Рональда Рейгана спорная стратегическая оборонная инициатива (СОИ), более известная как «Программа Звездных войн». Первоначальная идея заключалась в использовании космического, Рентгеновские лазеры (среди прочих технологий) для уничтожения приближающегося врага ракеты прежде, чем они успели нанести ущерб, хотя план постепенно выдохлась после распада Советского Союза и конца холодная война.

Несмотря на это, оборонные ученые продолжали преобразовывать лазерные ракеты из научной фантастики в реальность. ВМС США впервые начали испытания LaWS (Laser Weapon System) на борту корабля USS Ponce в Персидском заливе в 2014 году. Использование твердотельных лазеров с накачкой Светодиоды, он был разработан для повреждения или уничтожения вражеской техники подробнее дешевле и точнее обычных ракет. Испытания прошли успешно, и флот объявила о контрактах на создание большего количества систем LaWS в 2018 году. Тем временем разработка космических лазеров продолжается, хотя пока ни один из них не развернут.


Фото: Ученые из Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса в Калифорнии разработали Самый мощный в мире лазер, National Ignition Facility (NIF), для ядерных исследований. Размещенный в 10-этажном здании, занимающем площадь размером с три футбольных поля, он использует 192 отдельных лазерных луча, чтобы обеспечить мощность до 500 триллионов ватт. (В 100 раз больше энергии, чем любой другой лазер), генерирующий температуру до 100 миллионов градусов. NIF стоил всего 3 доллара.5 миллиардов, и ожидается, что в ближайшие 30 лет будут проводиться самые современные ядерные исследования. Слева: один из сдвоенных лазерных отсеков в Национальном центре зажигания. Справа: Как это работает: лучи лазера концентрируются на небольшой топливной таблетке в камере, чтобы произвести высокие температуры (например, глубоко внутри звезд). Идея состоит в том, чтобы произвести ядерный синтез (объединить атомы) и высвободить огромное количество энергии. Фотография предоставлена ​​Ливерморской национальной лабораторией Лоуренса.

.

Что такое лазеры? - Hitecher

Лазеры - источник большого волнения, часто напоминающий нам о научно-фантастических фильмах и будущих научных разработках. Эти устройства кажутся сверхъестественными, и их использовали создатели блокбастеров ...

Лазеры - источник большого волнения, часто напоминающий нам о научно-фантастических фильмах и будущих научных разработках. Эти устройства кажутся сверхъестественными, и их использовали создатели блокбастеров, включая Людей Икс и Звездные войны, где воины-джедаи сражаются друг с другом с помощью лазерных световых мечей.

Однако лазеры давно вышли из области научной фантастики и с тех пор стали рабочим инструментом во многих областях современной науки. Эти устройства чрезвычайно полезны и могут быть найдены почти везде в нашей повседневной жизни.

Что означает название?

Название происходит от выражения: Усиление света за счет вынужденного излучения излучения. Первые буквы каждого слова вместе образуют сокращение LASER.

Проще говоря, лазеры создают высококонцентрированные потоки света.

Кто изобрел лазеры?

Первые открытия, которые в конечном итоге принесли нам лазеры, были сделаны на заре XX века.

Эйнштейн

В 1917 году Альберт Эйнштейн выпустил революционную статью, в которой описал основы квантово-механических принципов работы лазеров. Это был настоящий прорыв, потому что автор предсказал новое физическое явление: вынужденное излучение. Теория Эйнштейна утверждает, что свет может излучаться и поглощаться - и не только самопроизвольно.Также возможно принудительное (или стимулированное) излучение. Это означает, что несколько электронов могут быть «вынуждены» излучать свет определенной длины волны одновременно.

Майман

Практически эта идея была реализована только в 1960-е годы. Самый первый лазер был создан калифорнийским физиком Теодором Мейманом 16 мая 1960 года. В основе лазера лежал кристалл рубина и резонатор Фабри-Перо. Для накачки использовалась лампа-вспышка. Лазер работал импульсным образом с длиной волны 694,3 нм.

Басов, Прохоров и Таунс

В 1952 году советские ученые Николай Басов и Александр Прохоров заявили миру, что можно создать новый микроволновый лазер на основе аммиака. В то же время эту идею независимо развил американский физик Чарльз Таунс. Он показал, как этот лазер может работать в 1954 году. Десять лет спустя, в 1964 году, все трое были удостоены Нобелевской премии по физике за свои открытия.

Настоящее время

В настоящее время мы живем в эпоху интенсивного развития лазеров.Почти каждый год появляются новые типы лазеров (химические, эксимерные, полупроводниковые, на свободных электронах).

Как работают лазеры

Чтобы лучше понять, как работают лазеры, давайте взглянем на их структуру. Средний лазер выглядит примерно так: трубка с твердым кристаллом внутри, обычно рубином. Он покрыт зеркалами с обоих концов: одно частично отражающее, другое полностью отражающее. Атомы кристалла генерируют световые волны под действием электрических катушек.Эти волны перемещаются от одного зеркала к другому, пока не достигнут уровня интенсивности, достаточного для их прохождения через частично отражающее зеркало.

Как создаются лазерные лучи?

  • Этап 1: лазер выключен

Электроны во всех атомах (черные точки на внутренних кругах на изображении) занимают основной энергетический уровень.

  • Этап 2: момент после включения лазера.

Под влиянием энергии от импульсной лампы электроны перемещаются на более высокие энергетические орбиты (внешние круги на изображении).

  • Этап 3: появление лазерного луча.

Электроны начинают покидать более высокие энергетические орбиты и возвращаются на основной уровень. В то же время они начинают излучать свет и влиять на все остальные электроны. В результате получается луч света, каждый из которых излучает одинаковую длину волны. Свет лазера усиливается по мере того, как все больше новых электронов возвращается на более низкие орбиты.

Резкость фокуса

Лазерный луч состоит из световых волн одинаковой длины, поэтому цвет всего луча одинаков.Используя линзу, этот свет можно точно направить на одну точку. (См. Изображение: слева - лазерный луч, справа - естественный свет). Сравнивая лазер с естественным светом, вы заметите, что последний не фокусируется так же хорошо, как первый. Концентрируя большое количество энергии на узком луче, лазеры могут передавать эти лучи на большие расстояния без рассеивания или ослабления света, как это бывает, когда он состоит из многих цветов, например, естественный свет. Эти свойства делают лазеры незаменимым инструментом для человечества.

Физическое объяснение

Рассмотрим подробнее описанный выше лазерный механизм. Мы выясним, какие основные законы физики отвечают за его работу.

Активная среда

Для лазерного излучения требуется так называемая «активная среда». Эта среда - единственная среда, в которой может иметь место явление. Как создается активная среда? Прежде всего, вам понадобится особое вещество, которое обычно состоит из кристаллов рубина или YAG.Это вещество представляет собой активную среду. Трубка или стержень из этого вещества вставляется в резонатор, состоящий из двух зеркал, расположенных параллельно друг другу. Переднее зеркало частично прозрачное, а заднее - обычное. Рядом с трубкой установлена ​​лампа-вспышка. Трубка и лампа-вспышка окружены зеркалом, которое обычно делают из кварца, покрытого слоем металла. Зеркало помогает собирать свет на трубке.

Уровни атомной энергии

Один важный момент: активная среда устроена таким образом, что каждый атом имеет как минимум три энергетических уровня.В состоянии покоя атомы в активной среде находятся на самом низком энергетическом уровне E0. Как только лампа-вспышка включается, атомы поглощают энергию, излучаемую ее светом, переходят на уровень E1 и проводят относительно долгое время в этом активированном состоянии. Вот что вызывает лазерный импульс.

Инверсия населения

Инверсия населенности - фундаментальное понятие в физике. Это состояние среды, когда количество частиц на более высоком уровне энергии в атоме больше, чем на более низком уровне.Среда считается активной, если ее энергетические уровни имеют обратную населенность.

Фотоны и световые лучи

Электроны в атоме не распределены хаотично. У них есть собственные орбиты, окружающие ядро. Атом, получивший квант энергии, с высокой вероятностью перейдет в возбужденное состояние, которое характеризуется переключением орбит электронов - с самых низких (метастабильных / основных) на те, которые имеют самый высокий уровень энергии. Электроны не могут оставаться на этой орбите слишком долго, поэтому они вынуждены вернуться на базовый уровень.Когда это происходит, каждый электрон излучает световую волну, называемую фотоном. Отдельный атом запускает цепную реакцию, при этом электроны многих других атомов также переходят на орбиты с более низкими энергетическими уровнями. Идентичные световые волны движутся огромным потоком. Эти волны меняются со временем и объединяются, образуя мощный световой луч. Этот световой луч называется лазерным. Некоторые лазеры создают лучи, достаточно сильные, чтобы прорезать камень или металл.

Классификация лазеров

Есть несколько типов лазеров, которые отличаются друг от друга в зависимости от агрегатного состояния активной среды и способа ее активации.Перечислим основные виды.

Лазеры твердотельные

Это был первый изобретенный лазер. Они имели твердую активную среду, состоящую из кристаллов рубина и небольшого количества ионов хрома. Накачка производилась с помощью лампы-вспышки. Первый рубиновый лазер был построен американским ученым Т. Майманом в 1960 году. Твердотельные лазеры также изготавливаются из стекла с добавлением неодима, иттриевого алюминиевого граната Y2Al5O12 с добавкой хрома и неодима - все эти вещества также составляют активная среда твердотельных лазеров.

Лазеры газовые

Активная среда в газовых лазерах состоит из газов с чрезвычайно низким давлением или некоторых сочетаний этих газов. Газы заполняют стеклянную трубку, в которой установлены электроды. Американские ученые А. Джаван, У. Беннетт и Д. Херриот впервые создали газовый лазер в 1960 году. В этом типе лазера для накачки используются электрические импульсы, создаваемые высокочастотными генераторами. Газовые лазеры характеризуются своим непрерывным лучом. Плотность газа довольно низкая, поэтому для активной среды необходим относительно длинный стержень.Интенсивность лучей создается массой активной среды.

Лазеры газодинамические, химические и эксимерные

Эти три типа в целом можно отнести к газовым лазерам.

  • Газодинамические лазеры основаны на тех же принципах, что и реактивные двигатели. Внутри лазера сжигается топливо с дополнительными частицами газов активной среды. В процессе сгорания топлива молекулы газа переходят в возбужденное состояние, а затем в виде холодного ультразвукового потока начинают излучать мощное когерентное излучение, производя таким образом энергию.
  • В химических лазерах импульсы излучения возникают в результате химической реакции. Самый мощный лазер этого типа основан на реакции между атомарным фторидом и водородом.
  • Эксимерные лазеры работают на основе специальных молекул, которые всегда находятся в возбужденном состоянии.

Лазеры жидкие

Первые жидкие лазеры появились почти одновременно с твердотельными лазерами в 1960-х годах. Активная среда создается с помощью различных растворов органических соединений.Это вещество имеет более высокую плотность, чем газ, но меньшую, чем у твердых тел. Вот почему эти лазеры могут генерировать относительно мощное излучение (до 20 Вт), даже если объем содержащейся в них активной среды относительно невелик. Они могут работать в импульсном и непрерывном режимах. Для накачки используются лампы-вспышки и другие лазеры.

Лазеры полупроводниковые

Первые полупроводниковые лазеры появились в 1962 году в результате одновременных открытий, сделанных несколькими американскими учеными: Р.Холл, М. Натан, Т. Квист вместе со своими группами. Теоретически действие этого лазера было доказано ранее, в 1958 году, российским физиком Н.Г. Басов.

В полупроводниковых лазерах в качестве активной среды используются кристаллы полупроводников (например, GaAs, арсенид галлия). На первый взгляд, может возникнуть соблазн отнести их к одной категории с твердотельными лазерами. Однако у них есть отличительный признак: радиационные переходы происходят между энергетическими зонами или подзонами внутри кристалла, а не атомными уровнями энергии.В таких лазерах накачка осуществляется постоянным электрическим током. Края полупроводникового кристалла тщательно отполированы, что позволяет им служить отличным резонатором.

Природные лазеры

Ученые открыли естественные лазеры в нашей Вселенной. Есть несколько гигантских межзвездных облаков, созданных конденсированными газами. Внутри них популяции естественным образом обратны. Накачка осуществляется за счет света близлежащих звезд или других источников космического излучения, причем газовые облака служат отличной активной средой с длиной в несколько сотен миллионов километров.Таким образом создается естественный астрофизический лазер без резонатора: принудительное электромагнитное излучение естественным образом создается внутри лазера, как только проходит световая волна.

Свойства лазерного излучения

Лазерный свет имеет ряд необычных и очень ценных свойств, отличающих его от света, излучаемого обычными источниками тепла.

  • Лазерное излучение когерентное и почти полностью монохроматическое. Эти особенности ранее были обнаружены только для радиоволн от хорошо стабилизированных передатчиков.
  • Распространение вынужденного излучения происходит только вдоль оси резонатора. Расширение лазерного луча очень слабое, с почти незаметной расходимостью (несколько угловых секунд).
  • Вышеуказанные свойства позволяют лазерным лучам фокусироваться на очень малой точке. Энергия в фокусе имеет чрезвычайно высокую плотность.
  • Из-за монохроматического характера излучения и высокой плотности энергии лазерное излучение может достигать чрезвычайно высоких температур. Например, температура излучения импульсного лазера мощностью 1 петаватт (1015 Вт) превышает 100 миллионов градусов.

Лазерные приложения

Свойства лазерного излучения поистине уникальны. Это сделало лазеры незаменимыми в различных областях науки и техники. Лазеры также широко используются в медицине, индустрии развлечений, на транспорте и в повседневной жизни.

Лазеры технологические

  • Благодаря высокой мощности лазеры непрерывного действия активно используются для резки, сварки или пайки деталей из различных материалов. При высоких температурах лазерного излучения можно даже сваривать материалы, которые нельзя соединить друг с другом никакими другими методами.Например, сварка металлов и керамики для создания металлокерамики - нового материала с уникальными свойствами.
  • Лазерные лучи, которые могут фокусироваться на крошечной точке диаметром микрон, используются для создания микросхем.
  • Лазерные лучи идеально прямые - еще одно удивительное качество. Это позволяет использовать их как наиболее точные «линейки» в строительстве. И в строительстве, и в геодезии используются импульсные лазеры для измерения больших расстояний путем расчета времени, за которое световой импульс перемещается из одной точки в другую.

Лазерная связь

С появлением лазеров связь и запись информации достигли новых высот.

По мере развития радиосвязи, в конечном итоге она перешла на все более короткие длины волн, поскольку было доказано, что высокие частоты (с более короткими длинами волн) обеспечивают самую высокую пропускную способность для каналов связи. Настоящий прорыв произошел с пониманием того, что свет также является электромагнитной волной, за исключением того, что она в несколько десятков тысяч раз короче.В результате с помощью лазерных лучей можно передавать в десятки тысяч раз больше информации, чем вы можете получить по высокочастотным радиоканалам. Это открытие привело к развитию различных видов связи по всему миру.

Лазерные лучи также используются для записи и воспроизведения компакт-дисков со звуками (музыка) и изображениями (фотографии и фильмы). Индустрия звукозаписи сделала гигантский шаг вперед с помощью этого инструмента.

Лазеры в медицине

Лазерные технологии широко используются как в хирургии, так и в общей терапии.

  • Например, благодаря своим уникальным свойствам, лазерные лучи можно легко вводить через зрачки, чтобы «приварить» отслоившуюся сетчатку на место, исправляя тем самым значительные дефекты в труднодоступной области диска зрительного нерва.
  • Современная хирургия широко использует лазерные скальпели в сложных операциях, поскольку это сводит к минимуму повреждение живых тканей.
  • Низкоинтенсивное лазерное излучение ускоряет регенерацию поврежденных тканей. Он также имеет эффект, похожий на акупунктуру, практикуемую в восточной медицине, порождая процесс, называемый лазерной акупунктурой.
  • Многолучевые и пикосекундные лазеры активно используются в косметологии.

Современные научные исследования

  • Благодаря высокой плотности энергии лазера и высокой температуре его излучения, можно изучать химические вещества в экстремальных состояниях, которые они имеют при горении звездных глубин.
  • Современные ученые стремятся создать термоядерную реакцию. Для этого им необходимо использовать лазерные лучи для сжатия ампулы, содержащей дейтерий и тритий (так называемый термоядерный синтез).
  • Лазеры незаменимы в генной инженерии и нанотехнологиях (работают с объектами размером в одну миллионную миллиметра - 10–9 м). Лазерные лучи используются для преодоления серьезных ограничений: разрезания, перемещения и соединения генных компонентов, биологических молекул и нанотехнологических частей, которые невидимы невооруженным глазом.
  • Лазерные локаторы - это лидары, используемые для изучения свойств атмосферы.

Военные лазеры

Лазеры имеют широкий спектр применения в вооруженных силах.Например, они часто используются для разведывательных задач, в частности, для определения местоположения цели и связи. Однако лазеры в основном используются для разработки и производства новых видов оружия. Лучи химического или эксимерного лазера на Земле или на орбите чрезвычайно мощны. Они могут легко уничтожить или вывести из строя военные спутники и самолеты противника в ходе боевых действий. Уже ведутся разработки и прототипы лазерных пушек, которые будут переданы членам экипажа космической станции.Это не сюжет фантастического фильма - это последние научные разработки!

Лазеры в индустрии развлечений

Лазеры нашли широкое применение в индустрии развлечений. Многие читатели знакомы с лазерными шоу: они часто сопровождают фестивали, концерты, различные торжества. Лазерное шоу можно создавать как внутри, так и снаружи. Организаторы мероприятий могут подобрать подходящее оборудование для своих целей и спроектировать любые изображения в любой цветовой гамме.

Одним из самых запоминающихся событий, сопровождавшихся лазерным шоу, стал концерт известного музыканта Жана-Мишеля Жарра на Воробьевых горах в 1995 году. Его пригласил Юрий Лужков на празднование 850-летия Москвы.

Музыкант выступал перед зданием МГУ, на здание проецировались отрывки из истории города.

Сегодня лазерным шоу уже никого не удивишь. В ноябре 2012 года в Нью-Йорке была установлена ​​краткосрочная лазерная установка Global Rainbows: 35-километровый лазерный луч устремился в небо.Произведение было установлено после разрушительного урагана «Сэнди» в октябре 2012 года. Гигантская радуга символизировала жизнеспособность жизни в городе, несмотря на последствия катастрофы.

Еще один интересный пример использования лазеров в индустрии развлечений - костюм для вечеринок с лазером, созданный тайваньским дизайнером Вэй-Чие Ши. Одежда состоит из лазерной установки, которая окрашивает все вокруг красным светом, создавая лучи, направленные в разные стороны.

Лазеры на транспорте

Лазеры также могут быть полезны при транспортировке.Возьмем, к примеру, Нидерланды: на локомотивах поездов планируется установить лазерные излучатели, которые будут убирать мусор и опавшие листья с путей во время движения поезда. Прилипание посторонних предметов к гусеницам увеличивает тормозной путь, а также увеличивает опасность аварии.

Лазеры также можно использовать для езды на велосипеде. Не на всех улицах есть специальная разметка для велосипедистов. В темноте некоторые водители все равно могут не видеть маркировку. «Умные» велосипеды теперь оснащены необычной функцией: они могут проецировать велосипедную полосу с помощью лазерной установки.Такой подход повышает безопасность на дороге: после наступления темноты велосипедисты получают возможность видеть других участников дорожного движения.

Еще одно подобное применение лазеров предложили создатели инновационной системы безопасности улиц Guardian. Разработка направлена ​​на установку специальных излучателей на указатели возле уличных фонарей. Когда для пешеходов горит красный свет, проход закрывается лазером. Как только он становится зеленым, красный свет блокирует проезд для машин. Система направлена ​​на повышение безопасности на дорогах: она действует как психологический сдерживающий фактор.

Лазерные гаджеты

Лазеры встроены в некоторые современные устройства. Например, устройство Magic Cube может проецировать виртуальную клавиатуру на рабочий стол или любую другую поверхность. Гаджет ориентирован на пользователей планшетов и смартфонов.

Применение лазера в спорте

Компания Nike изобрела особенно интересное приложение для лазеров. В их разработку входит мобильная установка, которая может проецировать футбольные поля с помощью лазерных лучей. Игровое поле можно спроецировать на любую ровную поверхность: как в городе, так и за городом.

Выводы

Мы не преувеличиваем, когда говорим, что с момента их изобретения в середине XX века лазеры играли важную роль в нашей жизни, во многом как электричество и радио. Лазеры используются практически во всех сферах деятельности, и их внезапное исчезновение приведет к гораздо менее комфортному миру. Даже текст этой статьи, который вы читаете на экране компьютера или смартфона, доступен благодаря полупроводниковым лазерам, которые активно используются в новейших оптических средствах связи.Невозможно представить компьютеры без лазеров, и, следовательно, мы упустим огромную часть нашей современной жизни. Благодаря интересной конструкции лазеры открывают перед современной наукой новые перспективы развития. Их качества чрезвычайно разнообразны, и можно с уверенностью сказать, что лазерные лучи освещают себе путь абсолютно во все области нашей жизни, заставляя нас чувствовать себя лучше и счастливее!

.Принцип работы лазерного диода

- Инструменты

Лазерный диод или LD , также известный как инжекционный лазерный диод или ILD , представляет собой полупроводниковый лазер с электрической накачкой, в котором активная лазерная среда образована pn переходом полупроводникового диода, аналогичного найденному в светодиоде.

Термин «лазер» означает усиление света за счет вынужденного излучения. Лазерный свет является монохроматическим, что означает, что он состоит из одного цвета, а не из смеси цветов.Лазерный свет также называется когерентным светом с одной длиной волны по сравнению с некогерентным светом, который состоит из широкой полосы длин волн. Лазерный диод обычно излучает когерентный свет, тогда как светодиод излучает некогерентный свет. Символы такие же, как на рисунке.

Рис. (A): Символ лазерного диода

Рис. Основы конструкции и работы лазерного диода.

Базовая конструкция лазерного диода показана на рисунке (b).Pn переход образован двумя слоями легированного арсенида галлия. Длина pn перехода находится в точном соотношении с длиной волны излучаемого света. На одном конце pn-перехода имеется сильно отражающая поверхность, а на другом конце - частично отражающая поверхность, образующая резонансную полость для фотонов. Внешние выводы обеспечивают соединения анода и катода.

Основная операция заключается в следующем. Лазерный диод имеет прямое смещение от внешнего источника напряжения.При движении электронов через переход происходит рекомбинация, как в обычном диоде. Когда электроны падают в дырки, чтобы рекомбинировать, высвобождаются фотоны. Освободившийся фотон может ударить по атому, вызвав высвобождение другого фотона. По мере увеличения прямого тока больше электронов попадает в область обеднения и вызывает испускание большего количества фотонов. В конце концов, некоторые из фотонов, которые беспорядочно дрейфуют в области истощения, попадают на отраженные поверхности перпендикулярно. Эти отраженные фотоны движутся вдоль области истощения, ударяя по атомам и высвобождая дополнительные фотоны из-за лавинообразного эффекта.

Это возвратно-поступательное движение фотонов увеличивается по мере генерации фотонов «снежных шаров» до тех пор, пока очень интенсивный луч лазерного света не формируется фотонами, которые проходят через частично отражающий конец pn перехода. Каждый фотон, произведенный в этом процессе, идентичен другим фотонам по уровню энергии, фазовому соотношению и частоте. Таким образом, лазерный диод излучает интенсивный свет с одной длиной волны, как показано на рисунке (c). Лазерные диоды имеют пороговый уровень тока, выше которого происходит лазерное воздействие, а ниже которого диод ведет себя по существу как светодиод, излучающий некогерентный свет.

Характеристики лазерного диода

Одной из важных характеристик лазерного диода является то, что порог. Предполагается, что действие генерации не произойдет, пока к материалу не приложена минимальная мощность. Это показано на следующем рисунке. Это графическое представление сравнивает выходную мощность с входным током. Несмотря на то, что лазерный диод излучает свет с энергией ниже пороговой, спонтанное излучение слабее, чем излучение лазерного света выше порогового значения.

На следующем графике показаны характеристики лазерного диода

Приложения

Лазерные диоды и фотодиоды используются в системе считывания компакт-дисков (CD). Аудиоинформация (звук) записывается в цифровом виде в стерео на поверхности компакт-диска в виде микроскопических «ямок» и «квартир». Система линз фокусирует лазерный луч от диода на поверхность компакт-диска. При вращении компакт-диска линза и луч движутся по траектории под управлением серводвигателя.Лазерный свет, который изменяется ямками и плоскостями вдоль записанной дорожки, отражается обратно от дорожки через линзу и оптическую систему на инфракрасные фотодиоды. Затем сигнал с фотодиодов используется для воспроизведения звука, записанного в цифровом виде. Лазерные диоды также используются в лазерных принтерах и волоконно-оптических системах.

.

Принцип работы лазерных датчиков измерения ID - ООО «РИФТЕК»

RF040 - Мультисенсорная измерительная головка

Примеры систем на базе стационарных лазерных датчиков:

РФ096 на базе датчиков вращения

Примеры систем на основе вращающихся лазерных датчиков:

.

Смотрите также